इलेक्ट्रिक मोटरों में एयर गैप को समझना

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Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

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Optical Sensor (Laser Tachometer)

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Magnetic Stand Insize-60-kgf

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Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

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परिभाषा: एयर गैप क्या है?

वायु अंतराल विद्युत मोटरों और जनरेटरों में रोटर की बाहरी सतह और स्टेटर की आंतरिक सतह के बीच का रेडियल क्लीयरेंस होता है। यह संकरा स्थान (आमतौर पर 0.3-2.0 मिमी या 0.012-0.080 इंच) हवा से भरा होता है और उस चुंबकीय पथ का प्रतिनिधित्व करता है जिसके माध्यम से स्थिर स्टेटर वाइंडिंग और घूमते हुए रोटर के बीच विद्युत चुम्बकीय बल स्थानांतरित होते हैं। मोटर डिज़ाइन में वायु अंतराल सबसे महत्वपूर्ण आयामों में से एक है क्योंकि यह विद्युत चुम्बकीय प्रदर्शन, दक्षता, शक्ति गुणांक, प्रारंभिक बल आघूर्ण और विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रति संवेदनशीलता को सीधे प्रभावित करता है। चुंबकीय खिंचाव and कंपन.

यद्यपि वायु अंतराल छोटे और महत्वहीन प्रतीत होते हैं, फिर भी उनकी एकरूपता और परिमाण का मोटर संचालन पर गहरा प्रभाव पड़ता है। असमान वायु अंतराल असंतुलित चुंबकीय बल उत्पन्न करते हैं जिससे कंपन होता है और बियरिंग का घिसाव तेज़ होता है, जबकि अत्यधिक अंतराल दक्षता को कम करते हैं और चुंबकीय धारा की आवश्यकता को बढ़ाते हैं।.

विशिष्ट वायु अंतराल आयाम

मोटर आकार के अनुसार

• छोटी मोटरें (< 10 एचपी): 0.3-0.6 मिमी (0.012-0.024 इंच)
• मध्यम मोटर्स (10-200 एचपी): 0.5-1.2 मिमी (0.020-0.047 इंच)
• बड़ी मोटरें (200-1000 एचपी): 1.0-2.0 मिमी (0.040-0.080 इंच)
• बहुत बड़ी मोटरें (> 1000 HP): 1.5-3.0 मिमी (0.060-0.120 इंच)
• सामान्य प्रवृत्ति: बड़े मोटरों में निरपेक्ष अंतराल बड़ा होता है लेकिन व्यास के प्रतिशत के रूप में अंतराल छोटा होता है

मोटर के प्रकार के अनुसार

• प्रेरण मोटर्स: बड़े अंतराल (0.5-2.0 मिमी सामान्य)
• तुल्यकालिक मोटर्स: प्रेरण मोटरों के समान
• डीसी मोटर्स: आर्मेचर में बहुत छोटे अंतराल (0.3-1.0 मिमी)
• उच्च दक्षता वाले डिज़ाइन: बेहतर प्रदर्शन के लिए छोटे अंतराल की ओर प्रवृत्त हों

एयर गैप का महत्व

विद्युतचुंबकीय प्रदर्शन

• चुंबकीय सर्किट अनिच्छा: चुंबकीय पथ में वायु अंतराल सबसे अधिक प्रतिष्टम्भ तत्व है
• चुम्बकीय धारा: छोटे अंतरालों के लिए कम चुंबकीय धारा की आवश्यकता होती है (बेहतर शक्ति गुणांक)
• क्षमता: छोटे अंतराल आम तौर पर अधिक कुशल होते हैं (कम चुंबकीय नुकसान)
• टॉर्क उत्पादन: छोटे अंतराल मजबूत चुंबकीय युग्मन की अनुमति देते हैं

यांत्रिक विचार

• निकासी: शाफ्ट विक्षेपण, बेयरिंग सहनशीलता, तापीय वृद्धि को समायोजित करना चाहिए
• सुरक्षा मार्जिन: कंपन या असामान्य स्थितियों के दौरान रोटर-स्टेटर संपर्क को रोकता है
• विनिर्माण सहनशीलता: उत्पादन सहिष्णुता के साथ प्राप्त करने योग्य होना चाहिए

वायु अंतराल उत्केन्द्रता

परिभाषा

वायु अंतराल उत्केंद्रता परिधि के चारों ओर अंतराल की असमानता है:

• एकसमान अंतराल: सभी कोणीय स्थितियों पर समान आयाम
• विलक्षण अंतराल: परिधि के चारों ओर भिन्न होता है (एक तरफ छोटा, दूसरी तरफ बड़ा)
• परिमाणीकरण: उत्केन्द्रता = (gmax – gmin) / गेवरेज, प्रतिशत के रूप में व्यक्त
• स्वीकार्य: आम तौर पर अच्छे संचालन के लिए < 10% उत्केन्द्रता

विलक्षणता के कारण

• बेयरिंग घिसाव: रोटर को केंद्र से हटकर चलने की अनुमति देता है
• विनिर्माण सहनशीलता: स्टेटर बोर या रोटर पूरी तरह से संकेंद्रित नहीं है
• असेंबली त्रुटियाँ: अंतिम घंटियाँ गलत संरेखित, रोटर कॉक्ड
• तापीय विरूपण: असमान तापन से गोलाई प्रभावित होती है
• फ़्रेम विरूपण: नरम पैर या बढ़ते तनाव वार्पिंग फ्रेम

उत्केन्द्रता के प्रभाव

• असंतुलित चुंबकीय खिंचाव: छोटे अंतराल वाली ओर शुद्ध रेडियल बल
• 2×f पर कंपन: स्पंदित विद्युत चुम्बकीय बल
• पोल पास आवृत्ति साइडबैंड: कंपन स्पेक्ट्रम में नैदानिक हस्ताक्षर
• बेयरिंग अधिभार: असममित लोडिंग त्वरित पहनने
• दक्षता हानि: गैर-इष्टतम चुंबकीय परिपथ

वायु अंतराल का मापन

प्रत्यक्ष मापन (मोटर अलग किया हुआ)

• फीलर गेज: रोटर और स्टेटर के बीच कई स्थानों पर गेज डालें
• Procedure: परिधि के चारों ओर 8-12 स्थितियों पर मापें
• गणना करें: औसत, न्यूनतम, अधिकतम और उत्केंद्रता प्रतिशत
• कब: मोटर ओवरहाल या बेयरिंग प्रतिस्थापन के दौरान

अप्रत्यक्ष मूल्यांकन (मोटर संचालन)

• 2×f पर कंपन: ऊंचा आयाम असमान अंतराल को इंगित करता है
• पीपीएफ साइडबैंड: उपस्थिति और आयाम उत्केन्द्रता से संबंधित हैं
• वर्तमान विश्लेषण: धारा स्पेक्ट्रम में दिखाई देने वाले चुंबकीय क्षेत्र प्रभाव
• शोर: विद्युत चुम्बकीय गुंजन तीव्रता

एयर गैप की समस्याएं और समाधान

बहुत छोटा (< न्यूनतम विनिर्देश)

नतीजे:

• कंपन या विक्षेपण से रोटर-स्टेटर संपर्क का जोखिम
• यदि उत्केन्द्रीय हो तो बहुत उच्च चुंबकीय खिंचाव
• शुरुआत या क्षणिक के दौरान क्षति

कारण और समाधान:

• विनिर्माण त्रुटि → रोटर को पुनः मशीन करना या स्टेटर को बोर करना
• गलत रोटर स्थापित → सही रोटर से बदलें
• रोटर शिफ्ट की अनुमति देने वाले बेयरिंग घिसाव → बेयरिंग बदलें, सत्यापित करें कि गैप बहाल हो गया है

बहुत बड़ा (> अधिकतम विनिर्देश)

नतीजे:

• कम दक्षता (उच्च चुंबकीय धारा)
• निम्न शक्ति कारक
• कम प्रारंभिक टॉर्क
• उच्च नो-लोड धारा

आमतौर पर कम महत्वपूर्ण: संचालित हो सकता है लेकिन प्रदर्शन ख़राब हो गया है

गैर-समान (सनकी)

सबसे आम और समस्याग्रस्त:

• असंतुलित चुंबकीय खिंचाव पैदा करता है
• 2×f कंपन का कारण बनता है
• सकारात्मक प्रतिक्रिया के माध्यम से बेयरिंग के घिसाव को तेज करता है
• समाधान: घिसे हुए बियरिंग बदलें, फ्रेम विरूपण को ठीक करें, रोटर संकेन्द्रता सत्यापित करें

मोटर डायग्नोस्टिक्स में एयर गैप

नैदानिक संकेतक

लक्षण	संभावित एयर गैप समस्या
उच्च 2× लाइन आवृत्ति कंपन	उत्केन्द्रीय अंतराल, चुंबकीय खिंचाव
पोल पास आवृत्ति साइडबैंड	असमान अंतराल
उच्च नो-लोड धारा	अत्यधिक अंतराल
कम प्रारंभिक टॉर्क	अत्यधिक अंतराल
रगड़ने का सबूत	अपर्याप्त अंतराल निकासी
असममित बेयरिंग घिसाव	विलक्षण अंतराल बनाने वाला UMP

रुझान और निगरानी

• मोटर के जीवनकाल में 2× लाइन आवृत्ति कंपन की निगरानी करें
• 2×f में वृद्धि, विकासशील उत्केन्द्रता को इंगित करती है (आमतौर पर बेयरिंग घिसाव से)
• ओवरहाल के दौरान वायु अंतराल माप का दस्तावेजीकरण करें
• विनिर्देशों और पिछले मापों से तुलना करें
• बेयरिंग प्रतिस्थापन निर्णयों के लिए इनपुट के रूप में उपयोग करें

डिजाइन और विनिर्माण

अंतराल चयन व्यापार-नापसंद

• छोटा अंतराल: बेहतर दक्षता, शक्ति गुणांक, टॉर्क लेकिन यदि उत्केन्द्रीय हो तो उच्च चुंबकीय खिंचाव, कम यांत्रिक निकासी
• बड़ा अंतर: अधिक यांत्रिक निकासी, कम चुंबकीय खिंचाव लेकिन कम दक्षता, उच्च चुंबकीय धारा
• अनुकूलन: यांत्रिक आवश्यकताओं और विनिर्माण क्षमताओं के अनुरूप सबसे छोटा अंतर

सहनशीलता विनिर्देश

• चित्रों पर निर्दिष्ट नाममात्र अंतराल
• सहनशीलता आमतौर पर नाममात्र का ±10-20%
• उत्केन्द्रता सीमाएँ निर्दिष्ट (अक्सर < 10%)
• विनिर्माण के दौरान गुणवत्ता नियंत्रण सत्यापन

विद्युत मोटर के डिज़ाइन और संचालन में वायु अंतराल एक मूलभूत पैरामीटर है। विद्युत चुम्बकीय प्रदर्शन पर इसके प्रभावों को समझना, कंपन विश्लेषण के माध्यम से वायु अंतराल की समस्याओं के लक्षणों को पहचानना, और उचित बेयरिंग रखरखाव के माध्यम से एक समान अंतराल बनाए रखना, विश्वसनीय और कुशल मोटर संचालन और रोटर-स्टेटर संपर्क संबंधी विनाशकारी विफलताओं की रोकथाम के लिए आवश्यक है।.

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