Memahami Jurang Udara dalam Motor Elektrik
Definisi: Apakah Jurang Udara?
Jurang udara ialah kelegaan jejari antara permukaan luar pemutar dan permukaan dalam pemegun dalam motor elektrik dan penjana. Ruang sempit ini (biasanya 0.3-2.0 mm atau 0.012-0.080 inci) diisi dengan udara dan mewakili laluan magnet yang melaluinya daya elektromagnet memindahkan antara belitan stator pegun dan pemutar berputar. Jurang udara adalah salah satu dimensi yang paling kritikal dalam reka bentuk motor kerana ia secara langsung mempengaruhi prestasi elektromagnet, kecekapan, faktor kuasa, tork permulaan, dan kecenderungan untuk tarikan magnet and getaran.
Walaupun kecil dan kelihatan tidak penting, keseragaman dan magnitud jurang udara mempunyai kesan yang mendalam terhadap operasi motor. Jurang udara yang tidak seragam menghasilkan daya magnet yang tidak seimbang yang membawa kepada getaran dan kehausan galas yang dipercepatkan, manakala jurang yang berlebihan mengurangkan kecekapan dan meningkatkan keperluan arus magnetisasi.
Dimensi Jurang Udara Biasa
Mengikut Saiz Motor
- Motor Kecil (< 10 HP): 0.3-0.6 mm (0.012-0.024 inci)
- Motor Sederhana (10-200 HP): 0.5-1.2 mm (0.020-0.047 inci)
- Motor Besar (200-1000 HP): 1.0-2.0 mm (0.040-0.080 inci)
- Motor Sangat Besar (> 1000 HP): 1.5-3.0 mm (0.060-0.120 inci)
- Aliran Umum: Motor yang lebih besar mempunyai jurang mutlak yang lebih besar tetapi jurang yang lebih kecil sebagai peratusan diameter
Mengikut Jenis Motor
- Motor aruhan: Jurang yang lebih besar (biasa 0.5-2.0 mm)
- Motor Segerak: Sama seperti motor aruhan
- Motor DC: Jurang yang sangat kecil dalam angker (0.3-1.0 mm)
- Reka Bentuk Kecekapan Tinggi: Cenderung ke arah jurang yang lebih kecil untuk prestasi yang lebih baik
Kepentingan Jurang Udara
Prestasi Elektromagnet
- Keengganan Litar Magnet: Jurang udara adalah unsur keengganan tertinggi dalam laluan magnetik
- Arus Pemmagnetan: Jurang yang lebih kecil memerlukan arus magnetisasi yang lebih sedikit (faktor kuasa yang lebih baik)
- Kecekapan: Jurang yang lebih kecil biasanya lebih cekap (kurang kehilangan magnetisasi)
- Pengeluaran Tork: Jurang yang lebih kecil membolehkan gandingan magnet yang lebih kuat
Pertimbangan Mekanikal
- Pembersihan: Mesti menampung pesongan aci, toleransi galas, pertumbuhan haba
- Margin Keselamatan: Menghalang sentuhan pemegun rotor semasa getaran atau keadaan luar biasa
- Toleransi Pembuatan: Mesti boleh dicapai dengan toleransi pengeluaran
Sipi Jurang Udara
Definisi
Sipi celah udara ialah ketidakseragaman celah di sekeliling lilitan:
- Jurang Seragam: Dimensi yang sama pada semua kedudukan sudut
- Jurang Sipi: Berbeza di sekeliling lilitan (kecil pada satu sisi, besar bertentangan)
- Kuantifikasi: Sipi = (gmax – gmin) / gaverage, dinyatakan sebagai peratusan
- Boleh diterima: Lazimnya < 10% kesipian untuk operasi yang baik
Punca Sipi
- Pakai Galas: Membenarkan rotor berjalan di luar pusat
- Toleransi Pembuatan: Lubang pemegun atau pemutar tidak sepusat sempurna
- Ralat Perhimpunan: Loceng tamat tidak sejajar, pemutar dikokang
- Herotan Terma: Pemanasan tidak sekata menjejaskan kebulatan
- Herotan Bingkai: Kaki lembut atau rangka meledingkan tekanan pelekap
Kesan Sipi
- Tarikan Magnet Tidak Seimbang: Daya jejari bersih ke arah sisi celah kecil
- Getaran pada 2×f: Daya elektromagnet berdenyut
- Kekerapan Laluan Tiang Jalur sisi: Tandatangan diagnostik dalam spektrum getaran
- Lebihan Beban: Pemuatan asimetri mempercepatkan haus
- Kehilangan Kecekapan: Litar magnet tidak optimum
Pengukuran Jurang Udara
Pengukuran Terus (Motor Dibongkar)
- Pengukur Feeler: Masukkan tolok antara rotor dan stator di beberapa lokasi
- Procedure: Ukur pada 8-12 kedudukan di sekeliling lilitan
- Kira: Peratusan purata, minimum, maksimum dan kesipian
- bila: Semasa baik pulih motor atau penggantian bearing
Penilaian Tidak Langsung (Motor Pengendalian)
- Getaran pada 2×f: Amplitud tinggi menunjukkan jurang tidak seragam
- Jalur Sisi PPF: Kehadiran dan amplitud berkorelasi dengan kesipian
- Analisis Semasa: Kesan medan magnet kelihatan dalam spektrum semasa
- bunyi bising: Keamatan hum elektromagnet
Masalah dan Penyelesaian Jurang Udara
Terlalu Kecil (< Spesifikasi Minimum)
Akibat:
- Risiko sentuhan pemegun rotor daripada getaran atau pesongan
- Tarikan magnet yang sangat tinggi jika sipi
- Kerosakan semasa permulaan atau sementara
Punca dan Penyelesaian:
- Ralat pembuatan → Pemutar mesin semula atau pemegun gerek
- Pemutar yang salah dipasang → Gantikan dengan pemutar yang betul
- Kehausan galas membenarkan peralihan rotor → Gantikan galas, sahkan jurang dipulihkan
Terlalu Besar (> Spesifikasi Maksimum)
Akibat:
- Kecekapan berkurangan (arus magnet yang lebih tinggi)
- Faktor kuasa yang lebih rendah
- Tork permulaan berkurangan
- Arus tanpa beban yang lebih tinggi
Biasanya Kurang Kritikal: Boleh beroperasi tetapi prestasi merosot
Tidak Beruniform (Sipi)
Paling Biasa dan Bermasalah:
- Mencipta tarikan magnet yang tidak seimbang
- Menyebabkan getaran 2×f
- Mempercepatkan kehausan galas melalui maklum balas positif
- Penyelesaian: Gantikan galas yang haus, herotan bingkai yang betul, sahkan ketumpuan rotor
Jurang Udara dalam Diagnostik Motor
Petunjuk Diagnostik
| simptom | Kemungkinan Isu Jurang Udara |
|---|---|
| Getaran frekuensi talian 2× tinggi | Jurang eksentrik, tarikan magnet |
| Jalur sisi frekuensi hantaran tiang | Jurang tidak seragam |
| Arus tanpa beban yang tinggi | Jurang yang berlebihan |
| Tork permulaan yang rendah | Jurang yang berlebihan |
| Menggosok bukti | Kelegaan jurang yang tidak mencukupi |
| Haus galas asimetri | Jurang eksentrik mewujudkan UMP |
Arah Aliran dan Pemantauan
- Pantau getaran frekuensi talian 2× sepanjang hayat motor
- Peningkatan 2×f menunjukkan perkembangan kesipian (biasanya daripada kehausan galas)
- Dokumenkan ukuran jurang udara semasa baik pulih
- Bandingkan dengan spesifikasi dan ukuran sebelumnya
- Gunakan sebagai input untuk keputusan penggantian galas
Reka Bentuk dan Pembuatan
Tukar Ganti Jurang
- Jurang yang lebih kecil: Kecekapan yang lebih baik, faktor kuasa, tork TETAPI tarikan magnet yang lebih tinggi jika sipi, kurang kelegaan mekanikal
- Jurang yang lebih besar: Kelegaan mekanikal yang lebih, tarikan magnet yang lebih rendah TETAPI kecekapan yang lebih rendah, arus magnetisasi yang lebih tinggi
- Pengoptimuman: Jurang terkecil selaras dengan keperluan mekanikal dan keupayaan pembuatan
Spesifikasi Toleransi
- Jurang nominal dinyatakan pada lukisan
- Toleransi biasanya ±10-20% nominal
- Had kesipian ditentukan (selalunya < 10%)
- Pengesahan kawalan kualiti semasa pembuatan
Jurang udara adalah parameter asas dalam reka bentuk dan operasi motor elektrik. Memahami kesannya ke atas prestasi elektromagnet, mengenal pasti simptom masalah jurang udara melalui analisis getaran, dan mengekalkan jurang seragam melalui penyelenggaraan galas yang betul adalah penting untuk operasi motor yang boleh dipercayai dan cekap dan pencegahan kegagalan sentuhan pemegun pemutar bencana.