Elektrimootorite õhupilu mõistmine

Seadmed

Kandjalik tasakaalustaja ja vibratsioonianalüsaator Balanset-1A

$2,358.31

Osad

Vibratsiooniandur

$107.47

Osad

Optiline andur (lasertakomeeter)

$148.07

Seadmed

Balanset-4

$8,123.32

Osad

Magnetiline stend Insize-60-kgf

$54.93

Osad

Reflektiivne lint

$11.94

Seadmed

Dünaamiline tasakaalustaja "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Definitsioon: Mis on õhupilu?

Õhupilu on radiaalne vahe rootori välispinna ja staatori sisepinna vahel elektrimootorites ja generaatorites. See kitsas ruum (tavaliselt 0,3–2,0 mm või 0,012–0,080 tolli) on täidetud õhuga ja kujutab endast magnetilist rada, mille kaudu elektromagnetilised jõud ülekanduvad statsionaarsete staatorimähiste ja pöörleva rootori vahel. Õhupilu on mootori konstruktsioonis üks olulisemaid mõõtmeid, kuna see mõjutab otseselt elektromagnetilist jõudlust, efektiivsust, võimsustegurit, käivitusmomenti ja vastuvõtlikkust magnetiline tõmbejõud ja vibratsioon.

Kuigi õhupilu ühtlus ja suurus on väike ja pealtnäha tähtsusetu, on sellel mootori tööle sügav mõju. Ebaühtlased õhupilud tekitavad tasakaalustamata magnetilisi jõude, mis põhjustavad vibratsiooni ja kiirendatud laagrite kulumist, samas kui liigsed õhupilud vähendavad efektiivsust ja suurendavad magnetiseerimisvoolu vajadust.

Tüüpilised õhupilu mõõtmed

Mootori suuruse järgi

• Väikesed mootorid (< 10 hj): 0,3–0,6 mm (0,012–0,024 tolli)
• Keskmise suurusega mootorid (10–200 hj): 0,5–1,2 mm (0,020–0,047 tolli)
• Suured mootorid (200–1000 hj): 1,0–2,0 mm (0,040–0,080 tolli)
• Väga suured mootorid (> 1000 hj): 1,5–3,0 mm (0,060–0,120 tolli)
• Üldine trend: Suurematel mootoritel on suuremad absoluutsed vahed, kuid väiksem vahe läbimõõdu protsendina

Mootori tüübi järgi

• Induktsioonmootorid: Suuremad vahed (tüüpiliselt 0,5–2,0 mm)
• Sünkroonmootorid: Sarnaselt induktsioonmootoritega
• Alalisvoolumootorid: Väga väikesed vahed armatuuris (0,3–1,0 mm)
• Suure tõhususega disainilahendused: Parema jõudluse saavutamiseks püüdke väiksemate vahede poole

Õhupilu olulisus

Elektromagnetiline jõudlus

• Magnetilise vooluahela reluktants: Õhupilu on magnetvälja kõrgeim reluktantselement
• Magnetiseeriv vool: Väiksemad vahed nõuavad väiksemat magnetiseerivat voolu (parem võimsustegur)
• Tõhusus: Väiksemad vahed on üldiselt efektiivsemad (väiksemad magnetiseerimiskaod)
• Pöördemomendi tootmine: Väiksemad vahed võimaldavad tugevamat magnetilist sidet

Mehaanilised kaalutlused

• Kliirens: Peab arvestama võlli läbipainde, laagri tolerantside ja soojuspaisumisega
• Ohutusvaru: Hoiab ära rootori ja staatori kokkupuute vibratsiooni või ebatavaliste tingimuste ajal
• Tootmistolerantsid: Peab olema saavutatav tootmistolerantsidega

Õhupilu ekstsentrilisus

Definitsioon

Õhupilu ekstsentrilisus on õhupilu ebaühtlus ümbermõõdu:

• Ühtlane vahe: Sama mõõde kõigis nurkpositsioonides
• Ekstsentriline vahe: Erineb ümbermõõdu järgi (ühel küljel väike, vastasküljel suur)
• Kvantifitseerimine: Ekstsentrilisus = (gmax – gmin) / doseerimiskiirus, väljendatud protsentides
• Vastuvõetav: Tavaliselt < 10% ekstsentrilisus hea töö tagamiseks

Ekstsentrilisuse põhjused

• Laagri kulumine: Võimaldab rootoril töötada tsentrist väljas
• Tootmistolerantsid: Staatori ava või rootor pole ideaalselt kontsentriline
• Monteerimisvead: Otsakellad on valesti joondatud, rootor on paigast ära
• Termiline moonutus: Ebaühtlane kuumutamine mõjutab ümarust
• Raami moonutus: Pehme jalg või kinnituspinge painutamise raam

Ekstsentrilisuse mõjud

• Tasakaalustamata magnetiline tõmbejõud: Neto radiaaljõud väikese pilu poole suunas
• Vibratsioon kiirusel 2×f: Pulseerivad elektromagnetilised jõud
• Posti läbimise sagedus Külgribad: Diagnostiline signatuur vibratsioonispektris
• Laagri ülekoormus: Asümmeetriline koormus kiirendab kulumist
• Efektiivsuse kaotus: Mitteoptimaalne magnetahel

Õhupilu mõõtmine

Otsene mõõtmine (mootor lahti võetud)

• Kaliibrid: Paigaldage mõõturid rootori ja staatori vahele mitmesse kohta
• Menetlus: Mõõtke ümbermõõdu 8–12 kohast
• Arvuta: Keskmine, minimaalne, maksimaalne ja ekstsentrilisuse protsent
• Millal: Mootori kapitaalremondi või laagrite vahetamise ajal

Kaudne hindamine (töötav mootor)

• Vibratsioon kiirusel 2×f: Suurenenud amplituud näitab ebaühtlast lõhet
• PPF külgribad: Esinemine ja amplituud korreleeruvad ekstsentrilisusega
• Praegune analüüs: Praeguses spektris nähtavad magnetvälja efektid
• Müra: Elektromagnetilise sumina intensiivsus

Õhupilu probleemid ja lahendused

Liiga väike (< Minimaalne spetsifikatsioon)

Tagajärjed:

• Rootori ja staatori kokkupuute oht vibratsiooni või läbipainde tõttu
• Ekstsentrilise korral väga suur magnetiline tõmbejõud
• Kahjustused käivitamise või üleminekute ajal

Põhjused ja lahendused:

• Tootmisviga → Rootori või staatori ava ümbertöötlemine
• Vale rootor on paigaldatud → Vaheta õige rootori vastu
• Laagrite kulumine, mis põhjustab rootori nihkumist → Vahetage laagrid välja, kontrollige vahe taastamist

Liiga suur (> maksimaalne spetsifikatsioon)

Tagajärjed:

• Vähenenud efektiivsus (suurem magnetiseeriv vool)
• Madalam võimsustegur
• Vähendatud käivitusmoment
• Suurem koormuseta vool

Tavaliselt vähem kriitiline: Saab töötada, aga jõudlus halveneb

Mitteühtlane (ekstsentriline)

Kõige levinumad ja problemaatilisemad:

• Loob tasakaalustamata magnetilise tõmbe
• Põhjustab 2×f vibratsiooni
• Kiirendab laagrite kulumist positiivse tagasiside kaudu
• Lahendus: Vahetage kulunud laagrid välja, korrigeerige raami moonutusi, kontrollige rootori kontsentrilisust

Õhupilu mootori diagnostikas

Diagnostilised indikaatorid

Sümptom	Tõenäoline õhupilu probleem
Kõrge 2× liinisageduse vibratsioon	Ekstsentriline vahe, magnetiline tõmbejõud
Pooluse läbimise sagedusribad	Ebaühtlane vahe
Suur koormuseta vool	Liigne vahe
Madal käivitusmoment	Liigne vahe
Tõendite hõõrumine	Ebapiisav vahekaugus
Asümmeetriline laagrite kulumine	Ekstsentriline vahe, mis loob UMP-d

Trendid ja jälgimine

• Jälgige mootori eluea jooksul 2× liinisageduse vibratsiooni
• 2×f suurenemine viitab ekstsentrilisuse tekkele (tavaliselt laagrite kulumise tõttu)
• Dokumenteerige õhupilu mõõtmised kapitaalremondi ajal
• Võrrelge spetsifikatsioonide ja varasemate mõõtmistega
• Kasutamine laagrite vahetamise otsuste sisendina

Disain ja tootmine

Lünkade valiku kompromissid

• Väiksem vahe: Parem efektiivsus, võimsustegur, pöördemoment, KUID ekstsentrilise korral suurem magnetiline tõmbejõud ja väiksem mehaaniline kliirens
• Suurem vahe: Suurem mehaaniline kliirens, väiksem magnetiline tõmbejõud, KUID madalam efektiivsus, suurem magnetiseeriv vool
• Optimeerimine: Väikseim vahe, mis vastab mehaanilistele nõuetele ja tootmisvõimalustele

Tolerantsi spetsifikatsioon

• Joonistel näidatud nimivahe
• Tolerantsid, tavaliselt ±10-20% nimiväärtusest
• Ekstsentrilisuse piirid on täpsustatud (sageli < 10%)
• Kvaliteedikontrolli kontroll tootmise ajal

Õhupilu on elektrimootori projekteerimisel ja töötamisel põhiparameeter. Selle mõju mõistmine elektromagnetilisele jõudlusele, õhupilu probleemide sümptomite äratundmine vibratsioonianalüüsi abil ja ühtlase pilu säilitamine laagrite nõuetekohase hoolduse abil on olulised mootori usaldusväärse ja tõhusa töö tagamiseks ning rootori ja staatori kontakti katastroofiliste rikete vältimiseks.

---

← Tagasi põhiindeksi juurde