Трехфазные двигатели переменного тока: как ламинированные сердечники, давление стека и рамы влияют на производительность

Трехфазный двигатель мощностью 75 кВт на насосе охлаждающей воды редко выходит из строя громко. Оно дрейфует. Вибрация подшипников выросла с 1,2 мм/с до 3,5 мм/с за восемнадцать месяцев, одна фаза потребляет на четыре процента больше тока, чем две другие, а обмотка нагревается на восемь градусов сильнее, чем при вводе в эксплуатацию. К тому времени, когда двигатель снимается с опорной плиты, обмотка часто остается неповрежденной; Повреждение началось в сердечнике ротора, в пакете, потерявшем прижимное давление после предыдущей перемотки, или в воздушном зазоре, который изначально никогда не был концентрическим.

Трехфазные двигатели переменного тока электрически просты и механически неумолимы. Теория умещается на двух страницах. От того, прослужит ли привод пятнадцать лет или пять, зависит оборудование внутри рамы: степень ламинирования, давление стека, однородность воздушного зазора, система изоляции, расположение подшипников и путь охлаждения.

Что заставляет трехфазный двигатель запускаться и работать

Набор трехфазных обмоток расположен на расстоянии 120 электрических градусов вокруг статора. Подайте на три фазы токи, которые также разнесены по времени на 120 градусов, и отдельные пульсирующие поля складываются в одно поле постоянной величины, которое вращается с линейной частотой, разделенной на пары полюсов. Вот и весь принцип самозапуска. Поскольку поле никогда не схлопывается и никогда не меняет направления во время цикла, ротор воспринимает постоянный вращающийся поток и развивает крутящий момент из состояния покоя.

Синхронная скорость определяется питанием и обмоткой: номинальная скорость равна 120-кратной частоте сети, разделенной на количество полюсов. При 50 Гц это 3000 об/мин для двух полюсов, 1500 для четырех и 1000 для шести. На частоте 60 Гц одни и те же обмотки дают 3600, 1800 и 1200 об/мин. Ротор всегда работает немного медленнее, потому что он должен скользить за полем, чтобы индуцировать ток ротора, а индуцированный ток — это то, что создает крутящий момент в машине с короткозамкнутым ротором.

Блок статора и ротора: где достигается реальная эффективность

Электрический проект устанавливает потолок. Стек ламинирования решает, насколько близко к нему подойдет готовая машина. Сердечник статора, изготовленный из высококачественной неориентированной кремниевой стали толщиной 0,35 мм, обычно сокращает потери в сердечнике на 15–25 процентов по сравнению со стандартным материалом толщиной 0,50 мм при той же плотности магнитного потока, но более тонкий калибр стоит дороже, заготовки имеют меньший зазор матрицы и наказывают за любые недостатки в обслуживании инструмента.

То, как соединяются листы, имеет такое же значение, как и марка, поскольку каждый метод соединения снижает стоимость сборки за счет потерь и жесткости.

• Соединение: углубления или «ласточкин хвост», пробитые в листе, скрепляют соседние слои вместе. Быстро, без лечения, но блокировки создают локальные короткие замыкания, которые увеличивают потери в сердечнике примерно на 1–3 процента.
• Клеевое соединение: листы с покрытием отверждаются под давлением, сохраняя электрическую изоляцию пластин. Это улучшает коэффициент штабелирования и снижает вибрацию и звуковой шум.
• Лазерная сварка или сварка TIG: низкое тепловложение и высокая производительность, характерные для больших рам. Сварной шов и зона термического влияния добавляют местные потери, поэтому расположение и количество швов определяются, а не оставляются на усмотрение сварщика.
• Перемычки, стержни со шпонками или сквозные болты: используются там, где сердечник может потребоваться переуложить или отремонтировать в полевых условиях.

Входной контроль обычно сводится к четырем показателям: высота заусенцев менее 0,05 мм, коэффициент укладки от 0,95 до 0,97, однородность воздушного зазора в пределах 10 процентов от номинального и достаточно сильное давление прослойки, чтобы остановить пение стопки на удвоенной линейной частоте без разрушения изоляционного покрытия. Незакрепленная стопка позже проявляется в виде повышенных потерь в сердечнике, повышенного шума и, в худшем случае, раздражения между пластинами. Связь между геометрией ламината и поведением при движении более подробно рассматривается в этом руководстве по пластины сердечника статора .

Пластины статора и ротора двигателя переменного тока Двигатели переменного тока служат основой современных промышленных систем, а производительность их сердечников статора и ротора напрямую влияет на эффективность, надежность и экономичность двигателей. Посмотреть продукт →

Однофазный против трехфазного: практическое сравнение

Большинство аргументов выбора сводятся к нескольким измеримым различиям, а не к предпочтениям.

Распределение потерь: цифры на паспортной табличке

В таблице данных указан один показатель эффективности. При эксплуатации пять компонентов потерь разделяют ватты, и только на некоторые из них можно повлиять после заказа двигателя.

Два из них определяются на этапе розыгрыша. Потери в сердечнике зависят от марки стали, толщины листа и способа соединения пластин; Потеря паразитной нагрузки зависит от геометрии пазов, воздушного зазора и качества поверхности пакета. Покупатель, который принимает неуказанное ядро, принимает на себя неуказанные 32 процента общих потерь.

Ламинированный сердечник Interlock Наша ламинированная сердцевина Interlock изготовлена с использованием передовых технологий и отличается бессварной и клеевой конструкцией, что повышает эффективность производства и одновременно обеспечивает п... Посмотреть продукт →

Где работают трехфазные двигатели

Установленная база показывает, где находится объем, а именно объем определяет, какие механические функции являются стандартными, а какие — специальными.

Каждая обязанность предъявляет разные требования к жилью. Мотору насоса общего назначения требуется немного больше, чем жесткая опора и чистый канал охлаждения. Основание ветряного генератора, высоковольтная промышленная машина или морская установка с водяным охлаждением нуждаются в сварной коробчатой ​​раме с контролируемой деформацией после сварки, определенной защитой от коррозии и устройством охлаждения, которое выдерживает солевой туман или непрерывную работу с частичной нагрузкой. Это проблемы производства, прежде чем они станут электрическими.

Промышленная сварная моторная база коробчатого типа I. Основная концепция и позиционирование Посмотреть продукт →

Последовательность выбора и окупаемость

Проработка этих шагов позволит предотвратить самую дорогостоящую ошибку при закупке двигателей, заключающуюся в покупке более высокого класса эффективности, чем когда-либо сможет компенсировать пошлина.

Точки обслуживания и соответствия требованиям, которые проходят аудит

Стандарты эффективности, пределы вибрации и системы качества сварки — это три области, в которых документация и оборудование должны согласовываться.

• Эффективность и рейтинг: IEC 60034-30-1 определяет классы IE, а IEC 60034-1 устанавливает основу рейтинга. Изоляция класса F с повышением температуры класса B остается распространенным способом приобретения теплового запаса.
• Вибрация: ISO 20816-1 заменяет старые ограничения ISO 10816 для приемочных испытаний. Границы зон A и B являются ориентировочными при вводе в эксплуатацию.
• Токи на валу при работе с ЧРП: изолированный подшипник на неприводной стороне плюс кольцо заземления вала предотвращает образование рифлений, которые разрушают подшипники в течение года на больших приводах.
• Сопротивление изоляции: рекомендации IEEE 43 устанавливают минимальное значение в один МОм плюс один МОм на кВ номинального напряжения с поправкой на 40 градусов Цельсия.
• Сварные рамы и конструкции: требования к качеству сварки ISO 3834 в сочетании с ISO 9001, IATF 16949 для автомобильной и тяговой техники и ISO 14001 охватывают документацию, которую покупатели теперь запрашивают с расценками.
• Защита от коррозии: морские и морские корпуса живут или умирают в зависимости от спецификации покрытия и подготовки поверхности, а не от марки краски.

Простая программа отслеживания тенденций фиксирует большую часть этого на ранней стадии: ежеквартальные показания вибрации, ежегодную термографию, сопротивление изоляции при каждом выключении и анализ характеристик тока двигателя на любом приводе, который нельзя отключить от сети.

Практический вывод состоит в том, что трехфазный двигатель представляет собой систему, а детали, которые изнашиваются, перегреваются или тратят энергию, являются механическими и металлургическими: сердечник, рама, воздушный зазор, подшипники и путь охлаждения. Покупатели, которые указывают сорт ламинирования, толщину листа, метод укладки и конструкцию рамы вместе с электрическими характеристиками, получают машину, эффективность которой, указанная в паспортной табличке, выдерживает контакт с производственным цехом.

Эта цепь из кремнистой стали, штампованных пластин, готовых сердечников и сварных рамок – это именно то, что мы производственные возможности организованы вокруг, с прототипированием на уровне выборки для новых разработок и массовыми поставками для уже существующих программ.