Gaisa spraugas izpratne elektromotoros
Definīcija: Kas ir gaisa sprauga?
Gaisa sprauga ir radiālā atstarpe starp rotora ārējo virsmu un statora iekšējo virsmu elektromotoros un ģeneratoros. Šī šaurā telpa (parasti 0,3–2,0 mm vai 0,012–0,080 collas) ir piepildīta ar gaisu un attēlo magnētisko ceļu, pa kuru elektromagnētiskie spēki pāriet starp nekustīgajiem statora tinumiem un rotējošo rotoru. Gaisa sprauga ir viens no svarīgākajiem motora konstrukcijas izmēriem, jo tā tieši ietekmē elektromagnētisko veiktspēju, efektivitāti, jaudas koeficientu, iedarbināšanas griezes momentu un uzņēmību pret magnētiskā vilkme un vibrācija.
Lai gan gaisa spraugas vienmērīgums un lielums ir mazs un šķietami nenozīmīgs, tam ir būtiska ietekme uz motora darbību. Nevienmērīgas gaisa spraugas rada nesabalansētus magnētiskos spēkus, kas izraisa vibrāciju un paātrinātu gultņu nodilumu, savukārt pārmērīgas spraugas samazina efektivitāti un palielina magnetizācijas strāvas prasības.
Tipiski gaisa spraugas izmēri
Pēc motora izmēra
- Mazie motori (< 10 ZS): 0,3–0,6 mm (0,012–0,024 collas)
- Vidēja izmēra motori (10–200 ZS): 0,5–1,2 mm (0,020–0,047 collas)
- Lieli motori (200–1000 ZS): 1,0–2,0 mm (0,040–0,080 collas)
- Ļoti lieli motori (> 1000 ZS): 1,5–3,0 mm (0,060–0,120 collas)
- Vispārējā tendence: Lielākiem motoriem ir lielākas absolūtās spraugas, bet mazāka sprauga procentos no diametra
Pēc motora tipa
- Indukcijas motori: Lielākas spraugas (parasti 0,5–2,0 mm)
- Sinhronie motori: Līdzīgi kā indukcijas motoriem
- Līdzstrāvas motori: Ļoti mazas spraugas armatūrā (0,3–1,0 mm)
- Augstas efektivitātes modeļi: Lai sasniegtu labāku sniegumu, centieties uz mazākām atstarpēm
Gaisa spraugas nozīme
Elektromagnētiskā veiktspēja
- Magnētiskās ķēdes pretestība: Gaisa sprauga ir augstākais pretestības elements magnētiskajā ceļā
- Magnetizējošā strāva: Mazākām spraugām nepieciešama mazāka magnetizācijas strāva (labāks jaudas koeficients)
- Efektivitāte: Mazākas spraugas parasti ir efektīvākas (mazāki magnetizācijas zudumi)
- Griezes momenta ražošana: Mazākas spraugas nodrošina spēcīgāku magnētisko saikni
Mehāniskie apsvērumi
- Klīrenss: Jāņem vērā vārpstas novirze, gultņu pielaides, termiskā izplešanās
- Drošības rezerve: Novērš rotora un statora saskari vibrācijas vai neparastos apstākļos
- Ražošanas pielaides: Jābūt sasniedzamam ar ražošanas pielaidēm
Gaisa spraugas ekscentriskums
Definīcija
Gaisa spraugas ekscentricitāte ir spraugas nevienmērīgums pa perimetru:
- Vienota sprauga: Viens un tas pats izmērs visās leņķiskajās pozīcijās
- Ekscentriska sprauga: Atšķiras pa apkārtmēru (mazs vienā pusē, liels pretējā pusē)
- Kvantitatīva noteikšana: Ekscentricitāte = (gmax – gmin) / dotā jauda, izteikta procentos
- Pieņemami: Parasti < 10% ekscentricitāte labai darbībai
Ekscentriskuma cēloņi
- Gultņu nodilums: Ļauj rotoram darboties ārpus centra
- Ražošanas pielaides: Statora urbums vai rotors nav pilnīgi koncentrisks
- Montāžas kļūdas: Gala zvani nav pareizi novietoti, rotors ir uzvilkts
- Termiskā kropļošana: Nevienmērīga apkure, kas ietekmē apaļumu
- Kadra kropļojumi: Mīksta pēda vai montāžas sprieguma deformācijas rāmis
Ekscentriskuma ietekme
- Nelīdzsvarota magnētiskā vilkme: Neto radiālais spēks mazās spraugas pusē
- Vibrācija pie 2×f: Pulsējoši elektromagnētiskie spēki
- Pole Pass frekvence Sānu joslas: Diagnostikas paraksts vibrācijas spektrā
- Gultņu pārslodze: Asimetriska slodze paātrina nodilumu
- Efektivitātes zudums: Neoptimāla magnētiskā ķēde
Gaisa spraugas mērīšana
Tieša mērīšana (izjaukts motors)
- Spiežmēri: Ievietojiet mērinstrumentus starp rotoru un statoru vairākās vietās
- Procedūra: Mērīt 8–12 vietās pa apkārtmēru
- Aprēķināt: Vidējais, minimālais, maksimālais un ekscentricitātes procents
- Kad: Motora kapitālā remonta vai gultņu nomaiņas laikā
Netiešais novērtējums (darbojošs motors)
- Vibrācija pie 2×f: Paaugstināta amplitūda norāda uz nevienmērīgu atstarpi
- PPF sānu joslas: Klātbūtne un amplitūda korelē ar ekscentricitāti
- Pašreizējā analīze: Magnētiskā lauka efekti, kas redzami strāvas spektrā
- Troksnis: Elektromagnētiskā dūkoņas intensitāte
Gaisa spraugas problēmas un risinājumi
Pārāk mazs (< Minimālā specifikācija)
Sekas:
- Rotora un statora saskares risks vibrācijas vai novirzes dēļ
- Ļoti liels magnētiskais vilkšanas spēks, ja ekscentrisks
- Bojājumi iedarbināšanas laikā vai pārejas fāzēs
Cēloņi un risinājumi:
- Ražošanas kļūda → Rotora vai statora urbuma pārstrāde
- Uzstādīts nepareizs rotors → Nomainiet ar pareizo rotoru
- Gultņu nodilums, kas izraisa rotora nobīdi → Nomainiet gultņus, pārbaudiet, vai atstarpe ir atjaunota
Pārāk liels (> maksimālā specifikācija)
Sekas:
- Samazināta efektivitāte (lielāka magnetizācijas strāva)
- Zemāks jaudas koeficients
- Samazināts iedarbināšanas griezes moments
- Augstāka tukšgaitas strāva
Parasti mazāk kritiski: Var darboties, bet veiktspēja pasliktinās
Nevienmērīgs (ekscentrisks)
Visbiežāk sastopamās un problemātiskākās:
- Rada nesabalansētu magnētisko vilkmi
- Izraisa 2×f vibrāciju
- Paātrina gultņu nodilumu, pateicoties pozitīvai atgriezeniskajai saitei
- Risinājums: Nomainiet nolietotos gultņus, izlabojiet rāmja deformāciju, pārbaudiet rotora koncentriskumu
Gaisa sprauga motora diagnostikā
Diagnostikas indikatori
| Simptoms | Iespējama gaisa spraugas problēma |
|---|---|
| Augsta 2× līnijas frekvences vibrācija | Ekscentriska sprauga, magnētiskā vilkme |
| Pola caurlaides frekvenču sānu joslas | Nevienmērīga sprauga |
| Augsta tukšgaitas strāva | Pārmērīga atstarpe |
| Zems iedarbināšanas griezes moments | Pārmērīga atstarpe |
| Pierādījumu berzēšana | Nepietiekama sprauga |
| Asimetrisks gultņu nodilums | Ekscentriska sprauga, kas rada UMP |
Tendences un uzraudzība
- Uzraugiet 2× līnijas frekvences vibrāciju motora kalpošanas laikā
- Palielinot 2×f, var novērot ekscentricitātes attīstību (parasti gultņu nodiluma dēļ).
- Dokumentējiet gaisa spraugas mērījumus kapitālo remontu laikā
- Salīdzināt ar specifikācijām un iepriekšējiem mērījumiem
- Izmantot kā ievadi gultņu nomaiņas lēmumiem
Dizains un ražošana
Spraugu atlases kompromisi
- Mazāka atstarpe: Labāka efektivitāte, jaudas koeficients, griezes moments, BET lielāks magnētiskais vilkmes spēks, ja ekscentrisks, mazāka mehāniskā klīrensa
- Lielāka sprauga: Lielāka mehāniskā klīrensa, mazāka magnētiskā vilkme, BET zemāka efektivitāte, lielāka magnetizācijas strāva
- Optimizācija: Mazākā sprauga atbilst mehāniskajām prasībām un ražošanas iespējām
Pielaides specifikācija
- Rasējumos norādītā nominālā atstarpe
- Pielaides parasti ±10-20% no nominālās vērtības
- Norādītie ekscentriskuma ierobežojumi (bieži vien < 10%)
- Kvalitātes kontroles pārbaude ražošanas laikā
Gaisa sprauga ir būtisks parametrs elektromotora projektēšanā un darbībā. Izpratne par tās ietekmi uz elektromagnētisko veiktspēju, gaisa spraugas problēmu simptomu atpazīšana, izmantojot vibrācijas analīzi, un vienmērīgas spraugas uzturēšana, veicot atbilstošu gultņu apkopi, ir būtiska, lai nodrošinātu uzticamu un efektīvu motora darbību un novērstu katastrofālas rotora-statora kontakta atteices.