Miten vaihtovirtamoottori toimii: Sovellukset, valintakriteerit ja käytännön ohjeet

Miten AC-moottori toimii – ja miksi luisto ratkaisee melkein kaiken

Roottori ei koskaan tartu sitä ohjaavaan magneettikenttään. Tämä puute selittää nimellisnopeuden, vääntömomentin, lämmön, kondensaattorin viat ja suurimman osan tyyppikilpeen leimatuista numeroista.

50 Hz:n puhallinmoottorin kierroslukumittari, joka on leimattu 1 300 rpm:llä, lukee lähellä tätä lukua, onko terä puhdas vai pölyn peitossa, ja se nousee vain hieman, kun ilmavirtaus on estetty. Asenna sama moottori raskaamman juoksupyörän taakse ja nopeus tuskin liikkuu virran noustessa. Molemmat käytökset tulevat yhdestä mekanismista.

Vaihtovirtamoottori toimii tuottamalla magneettikentän, joka kulkee staattorin ympäri syöttötaajuuden ja napojen lukumäärän määräämällä nopeudella ja vetää sitten roottoria muutaman prosentin sen takana. Vääntömomentti on olemassa vain roottorin viiveellä. Anna roottorin vastata kenttää tarkasti, eikä siinä ole suhteellista liikettä, ei indusoitunutta virtaa eikä vääntömomenttia ollenkaan.

Pidä kiinni tästä ajatuksesta ja monet arkipäiväiset argumentit lyhenevät: miksi tyyppikilven nopeudet ovat parittomia lukuja, miksi yksivaihemoottori humisee käynnistymisen sijaan, kun kondensaattori kuivuu, ja miksi sama runko kuumenee lämmittimessä kuin tuulettimessa.

Pyörivä kenttä, askel askeleelta

Kolmivaiheisessa moottorissa kolme käämiä sijaitsevat 120 sähköasteen päässä toisistaan ja kuljettavat virtoja saman kulman verran. Niiden kentät yhdistyvät yhdeksi jatkuvan voimakkuuden kenttään, joka pyörii kerran sähkösykliä kohden. Se on synkroninen nopeus: Ns = 120f ÷ P, jossa f hertseinä ja P napojen lukumäärä.

1. Staattorin virta muodostaa kentän, joka pyyhkäisee roottoritankojen ohi.
2. Koska tangot liikkuvat suhteessa tähän kenttään, niihin indusoituu jännite, joten roottori käyttäytyy oikosuljetun toisiopuolena.
3. Indusoituneet virrat muodostavat oman kentän, jota staattorikenttä työntää vastaan ​​ja roottori kiihtyy samaan suuntaan.
4. Kuormituksen alaisena roottori lähestyy synkronista nopeutta, mutta ei koskaan saavuta sitä. Rako on luisto: s = (Ns − Nr) ÷ Ns.
5. Vääntömomentti nousee luisumisen myötä murtumismomentiksi ja laskee sitten - minkä vuoksi ylikuormitettu moottori pysähtyy sen sijaan, että se vain hidastuu.

Täyden kuorman jättämä on yleensä 2–6 % pienissä yleiskäyttöisissä moottoreissa. Puhallinmoottorit käyvät tarkoituksella korkeammalla, usein 8–15 %, koska tasaisempi vääntömomenttikäyrä pitää ilmavirran tasaisena suodattimien tukkeutuessa ja siipien latautuessa.

Missä osat istuvat ja mistä lämpö tulee

Staattori on pino ohuita pii-teräslaminaatioita, jotka on eristetty toisistaan pyörrevirtojen rajoittamiseksi ja joissa on emaloidut kuparikäämit työnnettyinä koloihin. Roottori on painevaletuista alumiini- tai kuparitankoista valmistettu häkki, joka on oikosuljettu päätyrenkailla. Pienissä moottoreissa ilmaraot ovat noin 0,25–0,5 mm, ja siinä raossa tapahtuu energiansiirto: kaikki epäkeskisyys näkyy siellä tärinänä ja meluna.

Kondensaattorikäyttöinen yksivaihemoottori lisää toisen käämin ja kalvokondensaattorin; kolmivaihemoottorissa ei ole lainkaan kondensaattoria. Laakerit, yleensä tiivistetyt kuulalaakerit puhallinkäytössä, muodostavat suuren osan käyttöiästä.

Liukuminen ei ole vika, joka on korjattava. Se on pellon ja akselin välinen työvälys – sulje se kokonaan ja moottori ei tuota mitään.

Häviöt lähtevät lämmönä: vastus molemmissa käämeissä, ydinhäviö laminoinneissa, kitka ja käämitys laakereissa. Pienet yksivaihemoottorit laskeutuvat usein 30–60 % hyötysuhteella, minkä vuoksi 45 W:n akseliteho voi vetää seinästä lähelle 90 wattia, ja siksi kotelomateriaalilla ja ilmavirralla on yhtä paljon merkitystä kuin itse käämillä.

Miksi yksivaihemoottori ei voi käynnistyä itsestään

Yksi käämi, joka syötetään yksivaihevirralla, tuottaa sykkivän kentän, ei pyörivän. Se erottuu kahdeksi kenttään, jotka pyörivät vastakkaisiin suuntiin samalla nopeudella. Pysähdyksissä ne kumoavat tarkasti, joten nettomomentti on nolla ja roottori vain humisee.

• Varjostettu napa: kunkin navan osassa oleva kuparirengas viivästyttää vuota ja tuottaa pienen käynnistysmomentin – halpa, hiljainen, tehoton, yleinen pienissä puhaltimissa.
• Jaetun vaiheen vastus: korkearesistanssinen apukäämi siirtää vaihetta; keskipakokytkin tai PTC poistaa sen käynnistyksen jälkeen.
• Kondensaattorin käynnistys: suuri elektrolyyttikondensaattori tuottaa korkean käynnistysmomentin pumppuille ja kompressoreille.
• Kondensaattorikäyttöinen tai pysyvä jaettu kondensaattori: pieni kalvokondensaattori pysyy piirissä nostaen tehokertoimen ja leikkausäänen vaatimattoman käynnistysmomentin kustannuksella.

Tuulettimet käyttävät kondensaattorikäyttöisiä malleja, koska käynnistyskuorma on pieni. Tyypillinen käyntikondensaattori on muutama mikrofaradi metalloitua kalvoa. Kun se menettää kapasitanssin - lämpö on tavallinen syy - käynnistysmomentti laskee, moottori kuluttaa enemmän virtaa samalle ulostulolle ja käämi kuumenee. Jos moottori humisee ja lämpösuoja laukeaa jatkuvasti, mittaa ensin kondensaattori; käyntikondensaattorin vaikutus käynnistysmomenttiin ja käyntitehokkuuteen on yleensä koko tarina.

Lukunopeus ja liukuminen nimikilvestä

Tyyppikilven rpm on täyden kuorman nopeus nimellisjännitteellä, ei vapaakäyntinopeus. Aseta se synkronista nopeutta vastaan ​​ja voit lukea suunnittelijan tarkoituksen.

Joten 1 300 rpm 50 Hz:llä tarkoittaa nelinapaista moottoria, jonka luisto on noin 13 % – tarkoituksella korkea, jotta pölyinen terä ei heilauta ilmavirtaa. 2 800 rpm:n lämmitinmoottori on kaksinapainen noin 7 %:n luistolla; 920 rpm osoittaa kuuteen napaan.

Tietoja Kaksi moottoria voivat jakaa rungon, akselin halkaisijan ja kondensaattorin arvon ja olla silti 200 rpm toisistaan. Vahvista mitattu virta nimelliskuormalla mieluummin kuin luota pelkkään leimaan.

Moottorin sovittaminen laitteeseen

Laitteen käyttöjaksot määrittelevät moottoriluokan luotettavammin kuin nimellisteho.

Kylmäilmapuhaltimissa kotelon valinta on pikemminkin todellinen päätös kuin kosmeettinen päätös: alumiinikuori luovuttaa lämpöä nopeammin ja kestää paremmin kostean huoneen korroosiota kuin maalattu teräs vastaavalla hinnalla. Leviäminen yksivaiheiset kylmäilmamoottorit pöytäkoneissa ja lattialla seisovissa yksiköissä osoittaa, kuinka suuri osa teknisistä tiedoista todella koskee kiinnitystä ja akselin geometriaa.

Lämmittimet siirtyvät kaksinapaisiin moottoreihin pyörittämään pienempää puhallinta nopeasti, ja sitova rajoitus tulee lämpötilasta nopeuden sijaan. Eristysluokka, lämpösulakkeen asento ja moottorin oma jäähdytyspolku ratkaisevat, kestääkö se tukkeutuneen säleikön kylmänä aamuna.

Liesituulettimet sijaitsevat kondensaattorikäyttöisten AC-moottoreiden muovikoteloissa ja tasavirtavaihtoehtojen välissä. Rasva, höyry ja puhdistuskemikaalit rankaisevat avoimia kehyksiä, joten kapselointi ansaitsee hintansa käyttövuosina desibelien sijaan.

Epäonnistuminen, tarkastukset ja mitä kysyä toimittajalta

• Laakerit ovat tavallinen käyttöiän lopussa oleva esine; melu tulee kauan ennen kohtausta.
• Käytä kondensaattoreita kapasitanssi poikkeaa puhtaasta viasta, joten moottori pyörii silti kuumana.
• Käämityksen eristys epäonnistuu jatkuvan ylikuumenemisen jälkeen; jokainen 10 °C arvoa suurempi puolittaa sen käyttöiän suunnilleen.
• Kosteutta ja rasvaa pienempi eristysvastus; kapseloidut muovimoottorit kestävät pesua paljon paremmin kuin avoimet kehykset.

Vaara Älä koskaan korvaa käynnistyskondensaattoria käynnistyskondensaattorilla. Jänniteluokitus ja käyttöarvo vaihtelevat, ja käämitys voi ylikuumentua muutamassa minuutissa tuulettimessa, joka on aiemmin ollut vuosia.

Varoitus Lämmittimissä rajoitettu säleikkö nostaa ilman lämpötilaa ja vähentää moottoria jäähdyttävää massavirtaa. Lämpösuoja voi laueta toistuvasti ilman vikaa käämissä.

Menestystä Hyväksy näyte todisteista, älä luettelosta. Kysy oikealla terällä mitattua nopeutta ja virtaa, lämpötilan nousua 1,1-kertaisella nimellisjännitteellä, lukitun roottorin virtaa, kondensaattorin arvoa toleranssilla, kohinaa pienimmällä nopeudella ja kohdemarkkinoita vastaavia sertifikaattinumeroita.

Jokainen käytännön päätös AC-moottorista palaa samaan kuvaan: synkronisella nopeudella pyörivä kenttä, muutaman prosentin perässä oleva roottori ja vääntömomentti elää tässä raossa. Nimellisnopeus kertoo napojen lukumäärän, luisto kertoo työn ja kondensaattori kertoo kuinka moottori käynnistyy.

Määritä nopeus, luisto, lämpötilan nousu ja käynnistystapa yhdessä. Yksi kerrallaan arvioituna jokainen numero näyttää vaarattomalta; yhdessä arvioituna he ennustavat, onko laite edelleen hiljainen kahden päivittäisen käytön jälkeen.