Hvad er luftgab i elmotorer? Kritisk frigang • Bærbar balancer, vibrationsanalysator "Balanset" til dynamisk balancering af knusere, ventilatorer, mulchmaskiner, snegle på mejetærskere, aksler, centrifuger, turbiner og mange andre rotorer Hvad er luftgab i elmotorer? Kritisk frigang • Bærbar balancer, vibrationsanalysator "Balanset" til dynamisk balancering af knusere, ventilatorer, mulchmaskiner, snegle på mejetærskere, aksler, centrifuger, turbiner og mange andre rotorer

Hvad er luftgab i elektriske motorer? Kritisk frigang

Udgivet af admin på

Forståelse af luftgab i elmotorer

Definition: Hvad er et luftgab?

Luftgab er den radiale frigang mellem rotorens ydre overflade og statorens indre overflade i elektriske motorer og generatorer. Dette smalle rum (typisk 0,3-2,0 mm eller 0,012-0,080 tommer) er fyldt med luft og repræsenterer den magnetiske bane, hvorigennem elektromagnetiske kræfter overføres mellem de stationære statorviklinger og den roterende rotor. Luftgabet er en af de mest kritiske dimensioner i motordesign, fordi det direkte påvirker elektromagnetisk ydeevne, effektivitet, effektfaktor, startmoment og modtagelighed for magnetisk trækkraft og vibrationer.

Selvom luftgabets ensartethed og størrelse er lille og tilsyneladende ubetydelig, har det en dybtgående indvirkning på motorens drift. Ujævne luftgab skaber ubalancerede magnetiske kræfter, der fører til vibrationer og accelereret lejeslid, mens for store luftgab reducerer effektiviteten og øger kravene til magnetiseringsstrøm.

Typiske luftspaltedimensioner

Efter motorstørrelse

  • Små motorer (< 10 HK): 0,3-0,6 mm (0,012-0,024 tommer)
  • Mellemstore motorer (10-200 HK): 0,5-1,2 mm (0,020-0,047 tommer)
  • Store motorer (200-1000 HK): 1,0-2,0 mm (0,040-0,080 tommer)
  • Meget store motorer (> 1000 HK): 1,5-3,0 mm (0,060-0,120 tommer)
  • Generel tendens: Større motorer har større absolutte mellemrum, men mindre mellemrum som procentdel af diameteren

Efter motortype

  • Induktionsmotorer: Større mellemrum (typisk 0,5-2,0 mm)
  • Synkronmotorer: Ligner induktionsmotorer
  • DC-motorer: Meget små huller i ankeret (0,3-1,0 mm)
  • Højeffektive designs: Brug mindre huller for bedre ydeevne

Betydningen af luftgab

Elektromagnetisk ydeevne

  • Magnetisk kredsløbsmodvilje: Luftgab er det højeste reluktanselement i den magnetiske bane
  • Magnetiseringsstrøm: Mindre mellemrum kræver mindre magnetiseringsstrøm (bedre effektfaktor)
  • Effektivitet: Mindre mellemrum er generelt mere effektive (mindre magnetiseringstab)
  • Drejningsmomentproduktion: Mindre mellemrum muliggør stærkere magnetisk kobling

Mekaniske overvejelser

  • Udsalg: Skal tage højde for akseludbøjning, lejetolerancer og termisk vækst
  • Sikkerhedsmargin: Forhindrer rotor-stator-kontakt under vibrationer eller usædvanlige forhold
  • Produktionstolerancer: Skal kunne opnås inden for produktionstolerancer

Luftgabs excentricitet

Definition

Luftgabets excentricitet er uensartethed i gabet omkring omkredsen:

  • Ensartet mellemrum: Samme dimension ved alle vinkelpositioner
  • Excentrisk hul: Varierer omkring omkredsen (lille på den ene side, stor på den modsatte)
  • Kvantificering: Excentricitet = (gmax – gmin) / gaverage, udtrykt som procentdel
  • Acceptabel: Typisk < 10% excentricitet for god drift

Årsager til excentricitet

  • Lejeslid: Tillader rotoren at køre ud af midten
  • Produktionstolerancer: Statorboring eller rotor ikke perfekt koncentrisk
  • Samlingsfejl: Endeklokker forkert justeret, rotoren spændt
  • Termisk forvrængning: Ujævn opvarmning påvirker rundheden
  • Billedforvrængning: Blød fod eller monteringsspændingsvridningsramme

Effekter af excentricitet

  • Ubalanceret magnetisk trækkraft: Netto radial kraft mod siden med lille spalte
  • Vibration ved 2×f: Pulserende elektromagnetiske kræfter
  • Polpassagefrekvens Sidebånd: Diagnostisk signatur i vibrationsspektrum
  • Overbelastning af lejer: Asymmetrisk belastning, der accelererer slid
  • Effektivitetstab: Ikke-optimalt magnetisk kredsløb

Måling af luftspalte

Direkte måling (demonteret motor)

  • Følermålere: Indsæt målere mellem rotor og stator på flere steder
  • Fremgangsmåde: Mål på 8-12 positioner langs omkredsen
  • Beregne: Gennemsnitlig, minimums-, maksimums- og excentricitetsprocent
  • Når: Under motoreftersyn eller lejeudskiftning

Indirekte vurdering (driftsmotor)

  • Vibration ved 2×f: Forhøjet amplitude indikerer ikke-ensartet mellemrum
  • PPF-sidebånd: Tilstedeværelse og amplitude korrelerer med excentricitet
  • Aktuel analyse: Magnetiske felteffekter synlige i strømspektret
  • Støj: Elektromagnetisk brummens intensitet

Problemer med luftspalter og løsninger

For lille (< Minimumsspecifikation)

Konsekvenser:

  • Risiko for rotor-stator-kontakt på grund af vibrationer eller udbøjning
  • Meget høj magnetisk trækkraft, hvis excentrisk
  • Skader under start eller transienter

Årsager og løsninger:

  • Produktionsfejl → Genbearbejd rotor eller borestator
  • Forkert rotor installeret → Udskift med korrekt rotor
  • Lejeslid, der tillader rotorskift → Udskift lejer, kontrollér, at mellemrummet er genoprettet

For stor (> Maksimal specifikation)

Konsekvenser:

  • Reduceret effektivitet (højere magnetiseringsstrøm)
  • Lavere effektfaktor
  • Reduceret startmoment
  • Højere tomgangsstrøm

Normalt mindre kritisk: Kan fungere, men ydeevnen er forringet

Ikke-ensartet (excentrisk)

Mest almindelige og problematiske:

  • Skaber ubalanceret magnetisk tiltrækning
  • Forårsager 2×f vibration
  • Fremskynder lejeslid gennem positiv feedback
  • Løsning: Udskift slidte lejer, korriger rammeforvrængning, verificer rotorens koncentricitet

Luftgab i motordiagnostik

Diagnostiske indikatorer

Symptom Sandsynligt problem med luftspalte
Høj 2× linjefrekvensvibration Excentrisk mellemrum, magnetisk trækkraft
Polpassfrekvens sidebånd Ikke-ensartet mellemrum
Høj tomgangsstrøm For stort mellemrum
Lavt startmoment For stort mellemrum
Gnidning af beviser Utilstrækkelig mellemrum
Asymmetrisk lejeslid Excentrisk mellemrum skaber UMP

Trending og overvågning

  • Overvåg 2× netfrekvensvibrationer i løbet af motorens levetid
  • En stigning på 2×f indikerer udvikling af excentricitet (normalt på grund af lejeslid)
  • Dokumentér målinger af luftspalter under eftersyn
  • Sammenlign med specifikationer og tidligere målinger
  • Brug som input til beslutninger om lejeudskiftning

Design og fremstilling

Afvejninger ved valg af huller

  • Mindre mellemrum: Bedre effektivitet, effektfaktor, drejningsmoment MEN højere magnetisk trækkraft ved excentrisk brug, mindre mekanisk spillerum
  • Større hul: Mere mekanisk spillerum, lavere magnetisk trækkraft MEN lavere effektivitet, højere magnetiseringsstrøm
  • Optimering: Mindste mellemrum i overensstemmelse med mekaniske krav og produktionskapaciteter

Tolerancespecifikation

  • Nominel afstand angivet på tegninger
  • Tolerancer typisk ±10-20% af nominel
  • Specificerede excentricitetsgrænser (ofte < 10%)
  • Kvalitetskontrolverifikation under fremstillingen

Luftgab er en fundamental parameter i design og drift af elektriske motorer. Forståelse af dens virkninger på elektromagnetisk ydeevne, genkendelse af symptomer på luftgabproblemer gennem vibrationsanalyse og opretholdelse af ensartet luftgab gennem korrekt lejevedligeholdelse er afgørende for pålidelig og effektiv motordrift og forebyggelse af katastrofale rotor-stator-kontaktfejl.

← Tilbage til hovedindekset

Kategorier:
WhatsApp