Elektros variklių oro tarpo supratimas
Apibrėžimas: Kas yra oro tarpas?
Oro tarpas yra radialinis tarpas tarp rotoriaus išorinio paviršiaus ir statoriaus vidinio paviršiaus elektros varikliuose ir generatoriuose. Ši siaura erdvė (paprastai 0,3–2,0 mm arba 0,012–0,080 colio) yra užpildyta oru ir žymi magnetinį kelią, kuriuo elektromagnetinės jėgos perduodamos tarp nejudančių statoriaus apvijų ir besisukančio rotoriaus. Oro tarpas yra vienas iš svarbiausių variklio konstrukcijos matmenų, nes jis tiesiogiai veikia elektromagnetines charakteristikas, efektyvumą, galios koeficientą, paleidimo sukimo momentą ir jautrumą įtrūkimams. magnetinė trauka ir vibracija.
Nors oro tarpo vienodumas ir dydis yra maži ir, regis, nereikšmingi, jie daro didelę įtaką variklio veikimui. Nevienodi oro tarpai sukuria nesubalansuotas magnetines jėgas, dėl kurių atsiranda vibracija ir pagreitėja guolių dilimas, o per dideli tarpai sumažina efektyvumą ir padidina magnetavimo srovės poreikį.
Tipiniai oro tarpo matmenys
Pagal variklio dydį
- Maži varikliai (< 10 AG): 0,3–0,6 mm (0,012–0,024 colio)
- Vidutinio galingumo varikliai (10–200 AG): 0,5–1,2 mm (0,020–0,047 colio)
- Dideli varikliai (200–1000 AG): 1,0–2,0 mm (0,040–0,080 colio)
- Labai dideli varikliai (> 1000 AG): 1,5–3,0 mm (0,060–0,120 colio)
- Bendra tendencija: Didesni varikliai turi didesnius absoliučius tarpus, bet mažesnį tarpą, išreikštą skersmens procentine dalimi
Pagal variklio tipą
- Indukciniai varikliai: Didesni tarpai (įprastai 0,5–2,0 mm)
- Sinchroniniai varikliai: Panašūs į indukcinius variklius
- Nuolatinės srovės varikliai: Labai maži tarpai armatūroje (0,3–1,0 mm)
- Didelio efektyvumo dizainai: Siekdami geresnio našumo, stenkitės mažesnių tarpų
Oro tarpo svarba
Elektromagnetinis veikimas
- Magnetinės grandinės reluktyvumas: Oro tarpas yra didžiausias magnetinio kelio reluktancijos elementas
- Magnetizuojanti srovė: Mažesniems tarpams reikia mažesnės magnetizavimo srovės (geresnis galios koeficientas)
- Efektyvumas: Mažesni tarpai paprastai yra efektyvesni (mažesni magnetizavimo nuostoliai)
- Sukimo momento gamyba: Mažesni tarpai leidžia stipriau sujungti magnetą
Mechaniniai aspektai
- Klirensas: Turi būti atsižvelgiama į veleno deformaciją, guolių tolerancijas, šiluminį augimą
- Saugos riba: Apsaugo nuo rotoriaus ir statoriaus sąlyčio vibracijos ar neįprastų sąlygų metu
- Gamybos tolerancijos: Turi būti pasiekiama atsižvelgiant į gamybos tolerancijas
Oro tarpo ekscentriškumas
Apibrėžimas
Oro tarpo ekscentricitetas yra tarpo netolygumas aplink perimetrą:
- Vienodas tarpas: Tas pats matmuo visose kampinėse padėtyse
- Ekscentrinis tarpas: Apimtis kinta (vienoje pusėje maža, kitoje didelė)
- Kiekybinis įvertinimas: Ekscentriškumas = (gmax – gmin) / atidavimas, išreikštas procentais
- Priimtinas: Paprastai < 10% ekscentricitetas geram veikimui
Ekscentriškumo priežastys
- Guolių susidėvėjimas: Leidžia rotoriui suktis ne centre
- Gamybos tolerancijos: Statoriaus kiaurymėje arba rotoriuje nėra idealiai koncentrinių elementų
- Surinkimo klaidos: Galiniai varpai nesuderinti, rotorius užvestas
- Terminis iškraipymas: Netolygus kaitinimas, turintis įtakos apvalumui
- Kadro iškraipymas: Minkšta koja arba tvirtinimo įtempio deformavimo rėmas
Ekscentriškumo poveikis
- Nesubalansuota magnetinė trauka: Grynoji radialinė jėga mažo tarpo pusėje
- Vibracija esant 2×f: Pulsuojančios elektromagnetinės jėgos
- Stulpo praėjimo dažnis Šoninės juostos: Diagnostinis parašas vibracijos spektre
- Guolių perkrova: Asimetrinė apkrova, spartinanti dilimą
- Efektyvumo praradimas: Neoptimali magnetinė grandinė
Oro tarpo matavimas
Tiesioginis matavimas (išardytas variklis)
- Tarpusaviai: Įdėkite matuoklius tarp rotoriaus ir statoriaus keliose vietose
- Procedūra: Matuokite 8–12 vietų aplink perimetrą
- Apskaičiuokite: Vidutinis, minimalus, maksimalus ir ekscentriciteto procentas
- Kada: Variklio kapitalinio remonto arba guolių keitimo metu
Netiesioginis vertinimas (veikiantis variklis)
- Vibracija esant 2×f: Padidėjusi amplitudė rodo netolygų tarpą
- PPF šoninės juostos: Buvimas ir amplitudė koreliuoja su ekscentriškumu
- Dabartinė analizė: Srovės spektre matomi magnetinio lauko efektai
- Triukšmas: Elektromagnetinio triukšmo intensyvumas
Oro tarpo problemos ir sprendimai
Per mažas (< Minimali specifikacija)
Pasekmės:
- Rotoriaus ir statoriaus sąlyčio pavojus dėl vibracijos ar deformacijos
- Labai didelė magnetinė trauka, jei ekscentriška
- Žala paleidimo metu arba pereinamųjų procesų metu
Priežastys ir sprendimai:
- Gamybos klaida → Rotoriaus arba statoriaus kiauryminio gręžinio perdirbimas
- Įdėtas neteisingas rotorius → Pakeiskite tinkamu rotoriumi
- Guolių susidėvėjimas, dėl kurio pasislenka rotorius → Pakeiskite guolius, patikrinkite, ar tarpas atstatytas
Per didelis (> maksimali specifikacija)
Pasekmės:
- Sumažintas efektyvumas (didesnė magnetizavimo srovė)
- Mažesnis galios koeficientas
- Sumažintas pradinis sukimo momentas
- Didesnė srovė be apkrovos
Paprastai mažiau kritiška: Galima veikti, bet našumas suprastėja
Nevienodas (ekscentriškas)
Dažniausiai pasitaikantys ir problemiškiausi:
- Sukuria nesubalansuotą magnetinę trauką
- Sukelia 2×f vibraciją
- Pagreitina guolių susidėvėjimą dėl teigiamo grįžtamojo ryšio
- Sprendimas: Pakeiskite susidėvėjusius guolius, ištaisykite rėmo iškraipymą, patikrinkite rotoriaus koncentriškumą
Oro tarpas variklio diagnostikoje
Diagnostiniai indikatoriai
| Simptomas | Tikėtina oro tarpo problema |
|---|---|
| Didelė 2× linijos dažnio vibracija | Ekscentrinis tarpas, magnetinė trauka |
| Ašigalių praėjimo dažnių šoninės juostos | Nevienodas tarpas |
| Didelė srovė be apkrovos | Per didelis tarpas |
| Mažas pradinis sukimo momentas | Per didelis tarpas |
| Įrodymų trynimas | Nepakankamas tarpas |
| Asimetrinis guolių susidėvėjimas | Ekscentrinis tarpas, sukuriantis UMP |
Tendencijos ir stebėjimas
- Stebėkite 2 kartus didesnės linijos dažnio vibracijos per visą variklio tarnavimo laiką
- Padidėjęs 2×f rodo ekscentriciteto atsiradimą (dažniausiai dėl guolio susidėvėjimo)
- Dokumentuokite oro tarpo matavimus kapitalinio remonto metu
- Palyginkite su specifikacijomis ir ankstesniais matavimais
- Naudoti kaip įvestį priimant sprendimus dėl guolių keitimo
Dizainas ir gamyba
Tarpų atrankos kompromisai
- Mažesnis tarpas: Geresnis efektyvumas, galios koeficientas, sukimo momentas, TAČIAU didesnė magnetinė trauka, jei ekscentriška, mažesnis mechaninis laisvumas
- Didesnis tarpas: Didesnis mechaninis laisvumas, mažesnė magnetinė trauka, BET mažesnis efektyvumas, didesnė magnetizavimo srovė
- Optimizavimas: Mažiausias tarpas, atitinkantis mechaninius reikalavimus ir gamybos galimybes
Tolerancijos specifikacija
- Nominalus tarpas nurodytas brėžiniuose
- Tolerancijos paprastai ±10-20% vardinės vertės
- Nurodytos ekscentriškumo ribos (dažnai < 10%)
- Kokybės kontrolės patikra gamybos metu
Oro tarpas yra esminis elektros variklio projektavimo ir eksploatavimo parametras. Norint patikimai ir efektyviai veikti variklį bei išvengti katastrofiškų rotoriaus ir statoriaus kontakto gedimų, būtina suprasti jo poveikį elektromagnetinėms charakteristikoms, atpažinti oro tarpo problemų simptomus atliekant vibracijos analizę ir palaikyti vienodą tarpą tinkamai prižiūrint guolius.