Memahami Tarikan Magnet dalam Motor Elektrik
Definisi: Apakah Tarikan Magnet?
Tarikan magnet (juga dipanggil tarikan magnet tidak seimbang atau UMP) ialah daya elektromagnet jejari bersih yang berkembang dalam motor elektrik dan penjana apabila jurang udara antara pemutar dan pemegun tidak seragam. Apabila pemutar berada di luar pusat (sipi) dalam lubang stator, jurang udara menjadi lebih kecil pada satu sisi dan lebih besar pada bahagian bertentangan. Oleh kerana daya magnet adalah berkadar songsang dengan jarak jurang kuasa dua, tarikan magnet adalah lebih kuat pada sisi dengan jurang yang lebih kecil, mewujudkan daya bersih menarik pemutar ke arah sisi itu.
Tarikan magnet tercipta getaran pada dua kali frekuensi talian elektrik (120 Hz untuk motor 60 Hz, 100 Hz untuk motor 50 Hz), boleh memesongkan pemutar dengan ketara, mempercepatkan haus galas, dan dalam kes yang teruk, membawa kepada sentuhan pemutar-ke-pemegun bencana. Ia mewakili gandingan antara kesipian mekanikal dan daya elektromagnet yang boleh mencipta maklum balas positif yang membawa kepada kegagalan progresif.
Mekanisme Fizikal
Jurang Udara Seragam (Keadaan Normal)
- Pemutar berpusat di lubang pemegun
- Jurang udara sama di sekeliling keseluruhan lilitan (biasanya 0.3-1.5 mm)
- Daya magnet pada semua sisi mengimbangi dan membatalkan
- Daya jejari bersih ≈ sifar
- Getaran elektromagnet minimum
Jurang Udara Sipi (Keadaan UMP)
Apabila rotor berada di luar pusat:
- Asimetri Jurang: Satu sisi mempunyai jurang yang lebih kecil (cth, 0.5 mm), sisi bertentangan lebih besar (cth, 1.0 mm)
- Undang-undang Kuasa Dua Songsang: Daya magnet ∝ 1/jurang², jadi daya pada bahagian celah kecil lebih kuat
- Daya Bersih: Daya yang tidak seimbang tidak membatalkan, mewujudkan tarikan bersih ke arah bahagian celah kecil
- Magnitud: Boleh jadi ratusan hingga ribuan pound walaupun dalam motor sederhana
- Arah: Sentiasa ke arah sisi dengan jurang terkecil
Mengapa 2× Line Frequency?
Tarikan magnet berdenyut pada frekuensi elektrik 2×:
- AC tiga fasa mencipta medan magnet berputar
- Kekuatan medan magnet berdenyut pada frekuensi talian 2× (yang wujud pada sistem 3 fasa)
- Dengan rotor sipi, denyutan ini menghasilkan getaran pada 2×f
- Motor 60 Hz → getaran 120 Hz
- Motor 50 Hz → getaran 100 Hz
Punca Tarikan Magnet Tidak Seimbang
Pakai Galas
- Punca paling biasa membangunkan UMP
- Kelegaan galas membolehkan rotor berjalan di luar pusat
- Graviti menarik rotor ke bawah, mengurangkan jurang udara bawah
- UMP menarik pemutar lebih jauh dari pusat
- Maklum balas positif: UMP mempercepatkan kehausan bearing
Toleransi Pembuatan
- Sipi pemutar: Rotor tidak bulat sempurna atau tidak berpusat pada aci
- Kesipian Gerbang Stator: Lubang pemegun tidak sepusat dengan permukaan pelekap
- Ralat Perhimpunan: Loceng tamat tidak dijajarkan, pemutar dikokang semasa pemasangan
- Timbunan Toleransi: Pengumpulan ralat kecil mewujudkan kesipian yang boleh diukur
Punca Operasi
- Pertumbuhan Terma: Pengembangan pembezaan yang menjejaskan keseragaman jurang udara
- Herotan Bingkai: Kaki lembut atau rangka meledingkan tekanan pelekap
- Pesongan aci: Beban atau gandingan memaksa aci lentur
- Isu Asas: Menetap atau kemerosotan beralih kedudukan motor
Kesan dan Akibat
Kesan Langsung
- Daya Jejari pada Rotor: Tarik berterusan ke arah satu sisi
- Lebihan Beban: Satu galas membawa beban tambahan daripada tarikan magnet
- Getaran pada 2×f: Komponen getaran elektromagnet dinaikkan
- Pesongan aci: Daya magnet membengkokkan aci, memburukkan kesipian
Mekanisme Kegagalan Progresif
UMP boleh mencipta kitaran kegagalan yang mengukuhkan diri:
- Sipi awal (daripada memakai galas atau pembuatan)
- Tarikan magnet berkembang ke arah bahagian celah kecil
- Daya memesongkan pemutar lebih jauh, mengurangkan lebih banyak jurang
- Tarikan magnet yang lebih kuat dari jurang yang lebih kecil
- Haus galas dipercepatkan pada bahagian yang dimuatkan
- Meningkatkan kesipian dan tarikan magnetik
- Hubungan pemegun pemutar akhirnya dan kegagalan bencana
Kerosakan Sekunder
- Kegagalan galas dipercepatkan daripada pemuatan asimetri
- Kemungkinan gosokan pemegun pemutar merosakkan kedua-dua komponen
- Lentur aci atau busur kekal
- Kerosakan belitan stator akibat hentakan rotor
- Kehilangan kecekapan daripada jurang udara yang tidak optimum
Pengesanan dan Diagnosis
Tandatangan Getaran
- Penunjuk Utama: Kekerapan talian 2× dinaikkan (120 Hz atau 100 Hz)
- Corak Biasa: Amplitud 2×f > 30-50% daripada 1× getaran kelajuan larian
- Pengesahan: Getaran pada 2×f tidak berkadar dengan ketidakseimbangan mekanikal
- Muatkan Kebebasan: Amplitud 2×f agak malar dengan beban (tidak seperti sumber mekanikal)
Perbezaan dari Sumber 2×f Lain
| Sumber | Ciri-ciri |
|---|---|
| salah jajaran | 2× kelajuan larian (bukan 2× kekerapan talian); getaran paksi tinggi |
| Tarikan Magnet | 2× kekerapan talian (120/100 Hz); asal elektromagnet |
| Kerosakan Stator | 2× kekerapan talian; ketidakseimbangan semasa hadir |
| Resonans Bingkai | 2× kekerapan talian; getaran bingkai >> getaran galas |
Ujian Diagnostik Tambahan
Pengukuran Jurang Udara
- Ukur jurang udara di beberapa lokasi di sekeliling lilitan (memerlukan pembongkaran motor)
- Kesipian > 10% bagi jurang purata menunjukkan masalah
- Dokumen nilai jurang minimum dan maksimum
Analisis Semasa
- Ukur arus fasa untuk keseimbangan
- Ketidakseimbangan mungkin mengiringi UMP
- Spektrum menunjukkan komponen frekuensi talian 2×
Ujian Tanpa Beban
- Jalankan motor tanpa gandingan tanpa beban
- Jika getaran 2×f kekal tinggi, menunjukkan sumber elektromagnet (UMP atau kerosakan stator)
- Jika 2×f turun dengan ketara, menunjukkan sumber salah jajaran mekanikal
Mengukur Daya Tarik Magnet
Formula Anggaran
Daya UMP boleh dianggarkan:
- F ∝ (kesipian / jurang) × kuasa motor
- Daya meningkat secara linear dengan kesipian
- Daya meningkat secara mendadak dengan jurang yang lebih kecil
- Motor yang lebih besar menghasilkan daya yang lebih besar secara proporsional
Magnitud Biasa
- Motor 10 HP, kesipian 10%: ~50-100 lbs daya
- Motor 100 HP, kesipian 20%: ~500-1000 lbs daya
- Motor 1000 HP, kesipian 30%: ~5000-10,000 lbs daya
- Kesan: Daya ini memuatkan galas dengan ketara dan boleh memesongkan aci
Kaedah Pembetulan
Untuk Kesipian Berpunca Bearing
- Gantikan galas yang haus untuk memulihkan pemusatan rotor yang betul
- Gunakan galas dengan toleransi yang lebih ketat jika kesipian berulang
- Sahkan pemilihan bearing mencukupi untuk beban motor termasuk UMP
- Periksa kesesuaian galas pada aci dan loceng hujung
Untuk Kesipian Pembuatan
- Kes Kecil (< 10%): Terima dan pantau jika getaran boleh diterima
- Sederhana (10-25%): Pertimbangkan pengboran semula stator atau pemesinan rotor
- Teruk (> 25%): Penggantian motor atau kerja semula utama diperlukan
- Waranti: Kesipian pembuatan mungkin merupakan tuntutan waranti pada motor baharu
Untuk Isu Pemasangan/Pemasangan
- Sahkan penjajaran loceng tamat dan tork bolt
- Betul kaki lembut syarat
- Pastikan bingkai tidak diherotkan oleh tegasan pelekap
- Periksa terikan paip atau daya gandingan yang menarik motor keluar dari kedudukan
Strategi Pencegahan
Reka Bentuk dan Pemilihan
- Tentukan motor dengan toleransi jurang udara yang ketat untuk aplikasi kritikal
- Pilih motor berkualiti daripada pengeluar terkemuka
- Jurang udara yang lebih besar mengurangkan magnitud UMP (tetapi mengurangkan kecekapan)
- Pertimbangkan reka bentuk galas magnetik untuk aplikasi yang melampau
Pemasangan
- Penjajaran berhati-hati semasa pemasangan
- Sahkan kaki lembut disingkirkan sebelum bolt-up terakhir
- Periksa kedudukan paksi rotor dan terapung
- Pastikan loceng tamat dijajarkan dengan betul dan tork
Penyelenggaraan
- Gantikan galas sebelum kehausan berlebihan berlaku
- Pantau trend getaran frekuensi talian 2×
- Berkala imbangan dan pengesahan penjajaran
- Pastikan motor bersih untuk mengelakkan penyumbatan penyejukan yang membawa kepada herotan haba
Pertimbangan Khas
Motor Besar
- Pasukan UMP boleh menjadi sangat besar (bertan-tan kekuatan)
- Pemilihan galas mesti mengambil kira beban UMP
- Pengiraan pesongan aci hendaklah termasuk UMP
- Pemantauan jurang udara boleh digabungkan dalam motor kritikal yang besar
Motor Kelajuan Tinggi
- Daya sentrifugal bergabung dengan UMP
- Potensi ketidakstabilan jika UMP terlalu besar
- Toleransi jurang udara yang ketat adalah kritikal
Motor Menegak
- Graviti tidak memusatkan rotor seperti dalam motor mendatar
- UMP boleh menarik rotor ke mana-mana bahagian
- Galas tujahan mestilah mencukupi untuk berat rotor ditambah dengan mana-mana komponen paksi UMP
Hubungan dengan Isu Motor Lain
UMP dan Rotor Sipi
- Sipi menyebabkan UMP
- UMP boleh memburukkan kesipian (maklum balas positif)
- Kedua-duanya mencipta getaran tetapi pada frekuensi yang berbeza (1× lwn. 2×f)
UMP dan Stator Sesar
- Kedua-duanya menghasilkan getaran frekuensi talian 2×
- Kerosakan stator juga menunjukkan ketidakseimbangan semasa
- UMP daripada kesipian tanpa ketidakseimbangan semasa
- Boleh wujud bersama: kerosakan stator DAN kesipian
UMP dan Bearing Life
- UMP menambah beban jejarian yang menanggung
- Mengurangkan hayat galas (Kehidupan ∝ 1/Beban³)
- Mencipta kehausan galas asimetri
- Satu galas mungkin gagal sebelum waktunya manakala yang lain boleh diterima
Tarikan magnet mewakili gandingan penting antara fenomena mekanikal dan elektromagnet dalam motor elektrik. Memahami UMP sebagai sumber getaran frekuensi talian 2×, hubungannya dengan kesipian jurang udara, dan potensinya untuk mencipta kegagalan progresif melalui beban lampau galas membolehkan diagnosis dan pembetulan yang betul bagi keadaan khusus motor ini.
Categories:
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 