Un motor de stâlp consecvent are două viteze: tipuri de înfășurare, design de bază, selecție

Două motoare de ventilator de 22 kW, aceeași dimensiune a cadrului, același producător, același ciclu de funcționare: o plăcuță de identificare indică 1.800 rpm, cealaltă citește 1.800/900 rpm. Al doilea este o mașină cu stâlp consecutiv cu o singură înfășurare și fiecare diferență dintre cele două se află în interiorul stivei de laminare a statorului și a cutiei de borne.

Când cineva întreabă ce are un motor de poli, răspunsul începe cu două viteze dintr-o înfășurare, aproximativ jumătate din grupurile de bobine ale unei înfășurări convenționale comparabile și un set de poli desfășurați care transportă flux fără a transporta cupru. Jumătatea mai puțin confortabilă a răspunsului este o formă de undă a fluxului de aer aplatizat, mai multă pierdere armonică în miez și mai puțină răcire la viteză mică. Aceste trei articole sunt decise la fel de mult de furnizorul de laminare, cât și de designerul de motoare.

Răspunsul scurt, în numere simple

Un motor cu poli consecvent are următoarele caracteristici și fiecare are o consecință directă pentru miezurile statorului și rotorului pe care cumpărătorul trebuie să le specifice.

Pentru o echipă de achiziții sau de inginerie care specifică nuclee, polii desfășurați și forma de undă a fluxului contează cel mai mult. Un stator poli consecvent nu este un stator standard cu patru poli cu o placă de identificare diferită; secțiunile sale de dinte și jug sunt antrenate de conexiunea de viteză redusă.

Cum o înfășurare produce numere cu doi poli

O înfășurare concentrică convențională trifazată cu patru poli are nevoie de douăsprezece grupuri de bobine: patru poli înmulțiți cu trei faze. O înfășurare de poli consecventă în același stator folosește șase. Fiecare grup este conectat astfel încât fluxul care părăsește un stâlp ranit se întoarce printr-un stâlp care nu poartă nicio bobină proprie. Deoarece polul desfășurat este alimentat de aceeași cale de fier, acesta ia polaritatea opusă față de vecinii săi și funcționează exact ca un stâlp înfășurat de semn opus.

Conectați acea înfășurare într-un singur sens și mașina funcționează ca patru poli. Reconectați-l și același cupru se comportă ca opt poli efectivi. Viteza sincronă urmează numărarea polilor, așa că o mașină de 60 Hz oferă 1.800 rpm și 900 rpm. Cu alunecare, un motor cu colivie încărcat se stabilește de obicei la 1.750 rpm și 875 rpm.

Mașinile cu inducție AC construite pe acest principiu se bazează pe un set de miez de stator și rotor care a fost deja dimensionat pentru ambele conexiuni, care este punctul în care sursele componentelor și proiectarea motorului se întâlnesc.

Ansamblul stator al motorului de curent alternativ și al miezului rotorului Miezuri de stator și rotor stivuite de înaltă precizie pentru motoarele de curent alternativ, relevante atunci când se compară aranjamentele convenționale și consecvente ale polilor din același cadru. Vizualizare produs →

Polul consecvent versus înfășurarea convențională

Comparația de mai jos este făcută pentru același cadru de stator de 60 Hz care funcționează fie ca un motor convențional cu patru poli, cu o singură viteză, fie cu o înfășurare unică de pol.

Valorile care apar doar după primul prototip

Evaluările de design tind să se concentreze pe viteza nominală și cuplul. Tabelul de mai jos compară același cadru stator din conexiunea polilor consecventă cu conexiunea convențională cu patru poli, indexată la 100 pentru cazul convențional. Acestea sunt observații tipice de prototip și banc de testare, mai degrabă decât o singură valoare de foaie de date, așa că tratați-le ca intervale.

Cele două bare înalte sunt cele care generează lucrări de reproiectare. Vibrația și zgomotul cresc deoarece polul derulat modifică distribuția forței în jurul spațiului de aer, iar pierderea miezului armonic crește deoarece forma de undă a fluxului nu mai este aproape de sinusoidală. Ambele efecte îi împing pe designeri către laminate mai subțiri, clase de oțel siliconic cu pierderi mai mici, stive interconectate mai degrabă decât sudate și, în multe cazuri, un rotor înclinat. Pentru o privire mai atentă asupra modului în care metoda de stivuire schimbă pierderea miezului, această comparație a miezuri laminate interlock acoperă compromisurile practice.

Unde funcționează efectiv mașinile de stâlp

Funcționarea cu două viteze dă roade oriunde o sarcină rulează la cerere maximă pentru o parte a zilei și la sarcină parțială pentru restul. Distribuția de mai jos reflectă mixul de aplicații observat în lucrările industriale cu ventilatoare, pompe și compresoare.

Firul comun este o sarcină pătrată. Puterea ventilatorului și a pompei scade aproximativ odată cu cubul vitezei, așa că o mașină care funcționează la jumătate de viteză are nevoie de aproximativ o opteme din puterea arborelui la viteză maximă. Un motor de stâlp în consecință captează o parte din această economisire fără nicio electronică a acționării, motiv pentru care designul supraviețuiește în aplicații sensibile la costuri, cu sarcini ridicate, chiar dacă convertizoarele de frecvență variabilă acoperă acum majoritatea celorlalte cazuri.

Al doilea semnificație: rotori cu magneți permanenți cu pol consecvent

Același termen descrie o construcție complet diferită pe partea rotorului. Într-o mașină cu magnet permanenți cu poli consecvent, magneții cu o singură polaritate sunt montați sau încorporați, iar polii de fier dintre ei sunt magnetizați de magneții adiacenți la polaritatea opusă. Jumătate din poli sunt magneți, cealaltă jumătate sunt de fier.

Pentru un cumpărător, consecințele sunt atât comerciale, cât și mecanice.

• Masa magnetică scade substanțial pe pereche de poli, iar magneții sunt elementul de cost dominant în motoarele de tracțiune, servo și aparate.
• Rotorul devine proeminent, astfel încât cuplul de reticență se adaugă la cuplul magnetului, iar intervalul de viteză cu putere constantă se lărgește, ceea ce ajută la funcționarea de slăbire a câmpului.
• Calea fluxului este asimetrică, ceea ce crește ondulația cuplului, tracțiunea magnetică dezechilibrată și pierderea armonică a rotorului.
• Geometria de laminare a rotorului devine critică: arcele polilor, barierele de flux și grosimea podului trebuie să fie reglate împreună.

Ultimul punct este o problemă de producție, nu doar o problemă de simulare. Stivele de rotoare de acest tip sunt de obicei interblocate mai degrabă decât sudate, deoarece sudarea scurtcircuitează laminările de-a lungul stivei și adaugă pierderi de miez exact acolo unde pierderea armonică este deja mare.

Miez laminat Interlock pentru stive de motoare fără sudură Ansamblu finit de miez de motor interblocat, cu construcție fără sudură, fără lipici, relevant pentru stivele de rotoare cu două viteze, unde pierderile de sudură și controlul producției sunt preocupări. Vizualizare produs →

Specificarea miezurilor pentru o mașină cu două viteze: o secvență funcțională

1. Fixați mai întâi perechea de viteză și serviciul. Confirmați dacă viteza mică este continuă sau este utilizată numai pentru pornire, poziționare sau funcționare pe timp de noapte. Un raport de 2:1 este standard, dar alte rapoarte sunt posibile cu prețul complexității înfășurării.
2. Dimensionați circuitul magnetic pentru cea mai proastă stare de flux. Dinții stâlpului desfășurați și jugul din spatele lor transportă flux concentrat, deci verificați densitatea fluxului în conexiunea de viteză mică, mai degrabă decât numai la viteză mare nominală.
3. Verificați din nou răcirea la viteză mică. Dacă ventilatorul este montat pe arbore, planificați o ventilație forțată, un ventilator mai mare sau o clasă mai mică de creștere a temperaturii. Această decizie schimbă adesea cadrul și carcasa.
4. Alegeți metoda de stivuire în mod deliberat. Interblocarea este rapidă și stabilă dimensional în volum; lipirea adezivă oferă cea mai mică pierdere a miezului; sculele de sudare cu laser sau TIG se ridică rapid, dar creează scurtcircuite inter-laminare care costă pierderi. Mașinile cu două viteze cu conținut de armonici ridicat simt această penalizare mai puternic decât mașinile cu o singură viteză.
5. Validați cu mostre tăiate cu laser înainte de a vă angaja la unelte dure. Eșantioanele de laminare permit echipei să măsoare curentul fără sarcină, creșterea temperaturii și zgomotul pe conexiunea reală.
6. Blocați documentația. Acordați grosimea de laminare, calitatea oțelului siliconic, metoda de stivuire, limitele bavurilor și înregistrările de inspecție înainte de prima comandă de producție.

Un furnizor care controlează atât intrarea din oțel siliconic, cât și stiva finită elimină unul dintre modurile obișnuite de defecțiune, ceea ce este un motiv bun pentru a revizui lanțul de producție înainte de a plasa o comandă de bază cu două viteze.

Detalii de întreținere și conformitate care sunt trecute cu vederea

• Identificarea terminalului. O înfășurare a stâlpului în consecință aterizează de obicei pe șase fire. Re-terminarea unui motor reparat pe o conexiune greșită produce o mașină care funcționează, dar la viteză greșită și cu curent excesiv.
• Contactoare și comutare. Schimbarea vitezei se face mecanic, nu electronic. Contactele cu găuri și legăturile slăbite sunt motive comune pentru care un motor refuză să atingă viteza mică.
• Temperatura la viteza mica. Verificați-l după orice derulare înapoi. Dacă un atelier de reparații montează un ventilator cu arbore generic, marja de viteză mică dispare.
• Limitele de izolație și de creștere a temperaturii. Verificați conform IEC 60034-1 sau NEMA MG 1 și confirmați clasa de izolație folosită de atelier de reparații, mai degrabă decât clasa de pe plăcuța de identificare originală.
• Calitatea materialului după o reconstrucție. Într-o mașină cu două viteze, pierderea armonică face ca oțelul siliconic să aibă o influență mai mare decât este într-un motor cu o singură viteză, așa că înlocuirea unui grad mai mic pentru a economisi costurile se manifestă de obicei ca căldură.

În ceea ce privește furnizarea, solicitați sisteme de calitate documentate mai degrabă decât certificate într-o broșură: ISO 9001 ca bază, IATF 16949 unde motorul ajunge într-un vehicul, ISO 14001 pentru conformitatea cu mediul și ISO 3834 pentru cadrele sudate, cum ar fi bazele mașinilor de tip cutie. Aceste documente sunt cele care mențin o comandă de bază cu două viteze auditabilă, de la bobina de oțel siliconat la stiva finită, inclusiv partea de materie primă, cum ar fi oțelul siliconic neorientat de înaltă calitate, sub formă de bobină, bandă sau tablă.

Rolă, benzi și foi de oțel siliconic Oțel siliconic de calitate controlată în role, benzi și tablă pentru miezuri de motor și ștanțare de precizie, relevant atunci când specificați materialul de laminare și documentația de furnizare. Vizualizare produs →

Un motor de poli consecvent are două viteze dintr-o înfășurare, șase grupuri de bobine în loc de douăsprezece, poli desfășurați care transportă flux, dar fără cupru și o formă de undă de flux care este mai dură pe miez decât o înfășurare convențională. Aceste fapte se transformă în costuri și riscuri în etapa de laminare, deoarece calitatea oțelului, grosimea laminarii, metoda de stivuire și lungimea stivei trebuie să fie alese toate pentru conexiunea de viteză mică și nu numai pentru viteza plăcuței de identificare.