Що таке повітряний зазор в електродвигунах? Критичний зазор • Портативний балансувальник, аналізатор вібрацій "Balanset" для динамічного балансування дробарок, вентиляторів, мульчерів, шнеків комбайнів, валів, центрифуг, турбін та багатьох інших роторів Що таке повітряний зазор в електродвигунах? Критичний зазор • Портативний балансувальник, аналізатор вібрацій "Balanset" для динамічного балансування дробарок, вентиляторів, мульчерів, шнеків комбайнів, валів, центрифуг, турбін та багатьох інших роторів

Що таке повітряний зазор в електродвигунах? Критичний зазор

Опубліковано admin на

Розуміння повітряного зазору в електродвигунах

Визначення: Що таке повітряний зазор?

Повітряний зазор — це радіальний зазор між зовнішньою поверхнею ротора та внутрішньою поверхнею статора в електродвигунах та генераторах. Цей вузький простір (зазвичай 0,3-2,0 мм або 0,012-0,080 дюйма) заповнений повітрям і являє собою магнітний шлях, через який передаються електромагнітні сили між нерухомими обмотками статора та обертовим ротором. Повітряний зазор є одним із найважливіших розмірів у конструкції двигуна, оскільки він безпосередньо впливає на електромагнітні характеристики, ефективність, коефіцієнт потужності, пусковий момент та схильність до магнітне тяжіння і вібрація.

Хоча однорідність та величина повітряного зазору невеликі та, здавалося б, незначні, вони мають суттєвий вплив на роботу двигуна. Неоднорідні повітряні зазори створюють незбалансовані магнітні сили, що призводять до вібрації та прискореного зносу підшипників, тоді як надмірні зазори знижують ефективність та збільшують вимоги до струму намагнічування.

Типові розміри повітряного зазору

За розміром двигуна

  • Малі двигуни (< 10 к.с.): 0,3-0,6 мм (0,012-0,024 дюйма)
  • Середні двигуни (10-200 к.с.): 0,5-1,2 мм (0,020-0,047 дюйма)
  • Великі двигуни (200-1000 к.с.): 1,0-2,0 мм (0,040-0,080 дюйма)
  • Дуже великі двигуни (> 1000 к.с.): 1,5-3,0 мм (0,060-0,120 дюйма)
  • Загальна тенденція: Більші двигуни мають більші абсолютні зазори, але менший зазор у відсотках від діаметра

За типом двигуна

  • Асинхронні двигуни: Більші зазори (типово 0,5-2,0 мм)
  • Синхронні двигуни: Подібно до асинхронних двигунів
  • Двигуни постійного струму: Дуже малі зазори в арматурі (0,3-1,0 мм)
  • Високоефективні конструкції: Прагніть до менших проміжків для кращої продуктивності

Важливість повітряного зазору

Електромагнітні характеристики

  • Опір магнітного кола: Повітряний зазор є найвищим елементом реактивності в магнітному шляху
  • Струм намагнічування: Менші зазори вимагають меншого струму намагнічування (кращий коефіцієнт потужності)
  • Ефективність: Менші зазори, як правило, ефективніші (менші втрати намагнічування)
  • Виробництво крутного моменту: Менші зазори забезпечують сильніше магнітне зчеплення

Механічні міркування

  • Розрахунок: Повинен враховувати прогин вала, допуски підшипників, теплове зростання
  • Запас міцності: Запобігає контакту ротора та статора під час вібрації або незвичайних умов
  • Виробничі допуски: Повинно бути досяжним з урахуванням виробничих допусків

Ексцентриситет повітряного зазору

Визначення

Ексцентриситет повітряного зазору – це неоднорідність зазору по колу:

  • Рівномірний зазор: Однаковий розмір у всіх кутових положеннях
  • Ексцентричний зазор: Змінюється по колу (маленький з одного боку, великий з протилежного)
  • Кількісна оцінка: Ексцентриситет = (gmax – gmin) / віддача, виражена у відсотках
  • Прийнятно: Зазвичай < 10% ексцентриситет для належної роботи

Причини ексцентричності

  • Знос підшипників: Дозволяє ротору обертатися поза центром
  • Виробничі допуски: Отвір статора або ротор не ідеально концентричний
  • Помилки складання: Кінцеві розтрубки не вирівняні, ротор взведений
  • Теплове спотворення: Нерівномірне нагрівання впливає на округлість
  • Спотворення кадру: М'яка ніжка або рама для кріплення, що деформується від напруження

Вплив ексцентричності

  • Незбалансоване магнітне тяжіння: Результуюча радіальна сила у напрямку сторони з малим зазором
  • Вібрація при 2×f: Пульсуючі електромагнітні сили
  • Частота проходу полюса Бічні смуги: Діагностична сигнатура у спектрі вібрацій
  • Перевантаження підшипника: Асиметричне навантаження, що прискорює знос
  • Втрата ефективності: Неоптимальний магнітний контур

Вимірювання повітряного зазору

Пряме вимірювання (двигун розібраний)

  • Щупи: Вставте калібри між ротором і статором у кількох місцях
  • Процедура: Виміряйте у 8-12 точках по колу
  • Обчисліть: Середній, мінімальний, максимальний та відсоток ексцентриситету
  • Коли: Під час капітального ремонту двигуна або заміни підшипників

Непряма оцінка (робочий двигун)

  • Вібрація при 2×f: Підвищена амплітуда вказує на неоднорідний зазор
  • Бічні смуги PPF: Наявність та амплітуда корелюють з ексцентриситетом
  • Поточний аналіз: Ефекти магнітного поля, видимі в спектрі струму
  • Шум: Інтенсивність електромагнітного гулу

Проблеми з повітряними зазорами та їх вирішення

Занадто малий (<Мінімальна специфікація)

Наслідки:

  • Ризик контакту ротора та статора внаслідок вібрації або прогину
  • Дуже високе магнітне тяжіння, якщо ексцентричний
  • Пошкодження під час запуску або перехідних процесів

Причини та рішення:

  • Виробнича помилка → Переробка ротора або розточення статора
  • Встановлено неправильний ротор → Замініть його правильним ротором
  • Знос підшипників, що дозволяє зсув ротора → Замініть підшипники, перевірте відновлення зазору

Занадто великий (> Максимальна специфікація)

Наслідки:

  • Знижена ефективність (вищий струм намагнічування)
  • Нижчий коефіцієнт потужності
  • Зменшений пусковий момент
  • Вищий струм холостого ходу

Зазвичай менш критично: Може працювати, але продуктивність погіршилася

Неоднорідний (ексцентричний)

Найпоширеніші та проблемні:

  • Створює незбалансоване магнітне тяжіння
  • Викликає вібрацію 2×f
  • Прискорює знос підшипників завдяки позитивному зворотному зв'язку
  • Рішення: Заміна зношених підшипників, виправлення деформації рами, перевірка концентричності ротора

Повітряний зазор у діагностиці двигуна

Діагностичні індикатори

Симптом Ймовірна проблема з повітряним зазором
Висока вібрація лінійної частоти 2× Ексцентричний зазор, магнітне тяжіння
Бічні смуги частот проходження полюса Неоднорідний зазор
Високий струм холостого ходу Надмірний зазор
Низький пусковий момент Надмірний зазор
Приховування доказів Недостатній зазор
Асиметричний знос підшипників Ексцентричний зазор, що створює UMP

Тренди та моніторинг

  • Контролюйте вібрацію лінійної частоти 2× протягом терміну служби двигуна
  • Збільшення 2×f вказує на розвиток ексцентриситету (зазвичай через знос підшипника)
  • Документуйте вимірювання повітряних зазорів під час капітального ремонту
  • Порівняйте зі специфікаціями та попередніми вимірюваннями
  • Використовувати як вхідні дані для рішень щодо заміни підшипників

Проектування та виробництво

Компроміси вибору проміжку

  • Менший проміжок: Краща ефективність, коефіцієнт потужності, крутний момент, АЛЕ більше магнітне зчеплення, якщо ексцентричний, менший механічний зазор
  • Більший проміжок: Більший механічний зазор, менше магнітне зчеплення, АЛЕ нижча ефективність, вищий струм намагнічування
  • Оптимізація: Найменший зазор, що відповідає механічним вимогам та виробничим можливостям

Специфікація допуску

  • Номінальний зазор, зазначений на кресленнях
  • Допуски зазвичай ±10-20% номінального значення
  • Зазначені межі ексцентриситету (часто < 10%)
  • Перевірка контролю якості під час виробництва

Повітряний зазор є фундаментальним параметром у проектуванні та експлуатації електродвигуна. Розуміння його впливу на електромагнітні характеристики, розпізнавання симптомів проблем із повітряним зазором за допомогою аналізу вібрації та підтримка рівномірного зазору шляхом належного обслуговування підшипників є важливими для надійної та ефективної роботи двигуна та запобігання катастрофічним поломкам контакту ротора та статора.

← Назад до головного індексу

Категорії:
WhatsApp