Khoảng cách không khí trong động cơ điện là gì? Khoảng cách quan trọng • Máy cân bằng di động, máy phân tích rung động "Balanset" dùng để cân bằng động máy nghiền, quạt, máy nghiền, máy khoan trên máy gặt đập liên hợp, trục, máy ly tâm, tua bin và nhiều loại rôto khác Khoảng cách không khí trong động cơ điện là gì? Khoảng cách quan trọng • Máy cân bằng di động, máy phân tích rung động "Balanset" dùng để cân bằng động máy nghiền, quạt, máy nghiền, máy khoan trên máy gặt đập liên hợp, trục, máy ly tâm, tua bin và nhiều loại rôto khác

Khe hở không khí trong động cơ điện là gì? Khoảng hở quan trọng

Được xuất bản bởi admin trên

Hiểu về khe hở không khí trong động cơ điện

Định nghĩa: Air Gap là gì?

Khe hở không khí là khe hở xuyên tâm giữa bề mặt ngoài của rotor và bề mặt trong của stato trong động cơ điện và máy phát điện. Khoảng không hẹp này (thường từ 0,3-2,0 mm hoặc 0,012-0,080 inch) chứa đầy không khí và đại diện cho đường dẫn từ trường mà lực điện từ truyền qua giữa các cuộn dây stato tĩnh và rotor quay. Khe hở không khí là một trong những kích thước quan trọng nhất trong thiết kế động cơ vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất điện từ, hiệu suất, hệ số công suất, mô-men xoắn khởi động và khả năng bị ảnh hưởng bởi lực kéo từ tính and rung động.

Tuy nhỏ và có vẻ không đáng kể, nhưng độ đồng đều và độ lớn của khe hở không khí lại có ảnh hưởng sâu sắc đến hoạt động của động cơ. Khe hở không đồng đều tạo ra lực từ không cân bằng, dẫn đến rung động và tăng tốc độ mài mòn ổ trục, trong khi khe hở quá lớn làm giảm hiệu suất và tăng yêu cầu dòng từ hóa.

Kích thước khe hở không khí điển hình

Theo kích thước động cơ

  • Động cơ nhỏ (< 10 mã lực): 0,3-0,6 mm (0,012-0,024 inch)
  • Động cơ trung bình (10-200 mã lực): 0,5-1,2 mm (0,020-0,047 inch)
  • Động cơ lớn (200-1000 mã lực): 1,0-2,0 mm (0,040-0,080 inch)
  • Động cơ rất lớn (> 1000 HP): 1,5-3,0 mm (0,060-0,120 inch)
  • Xu hướng chung: Động cơ lớn hơn có khoảng cách tuyệt đối lớn hơn nhưng khoảng cách nhỏ hơn tính theo phần trăm đường kính

Theo loại động cơ

  • Động cơ cảm ứng: Khoảng cách lớn hơn (điển hình là 0,5-2,0 mm)
  • Động cơ đồng bộ: Tương tự như động cơ cảm ứng
  • Động cơ DC: Khoảng cách rất nhỏ trong cốt thép (0,3-1,0 mm)
  • Thiết kế hiệu suất cao: Có xu hướng thu hẹp khoảng cách để có hiệu suất tốt hơn

Tầm quan trọng của khe hở không khí

Hiệu suất điện từ

  • Độ từ trở của mạch từ: Khoảng cách không khí là phần tử có từ trở cao nhất trong đường đi từ tính
  • Dòng điện từ hóa: Khoảng cách nhỏ hơn cần ít dòng điện từ hóa hơn (hệ số công suất tốt hơn)
  • Hiệu quả: Khoảng cách nhỏ hơn thường hiệu quả hơn (ít tổn thất từ hóa hơn)
  • Sản xuất mô-men xoắn: Khoảng cách nhỏ hơn cho phép liên kết từ tính mạnh hơn

Những cân nhắc về mặt cơ học

  • Giải phóng mặt bằng: Phải thích ứng với độ lệch trục, dung sai ổ trục, sự phát triển nhiệt
  • Biên độ an toàn: Ngăn chặn tiếp xúc rotor-stator trong quá trình rung động hoặc điều kiện bất thường
  • Dung sai sản xuất: Phải đạt được với dung sai sản xuất

Độ lệch tâm khe hở không khí

Sự định nghĩa

Độ lệch tâm khe hở không khí là sự không đồng đều của khe hở xung quanh chu vi:

  • Khoảng cách đồng đều: Kích thước giống nhau ở mọi vị trí góc
  • Khoảng cách lệch tâm: Thay đổi theo chu vi (nhỏ ở một bên, lớn ở bên kia)
  • Định lượng: Độ lệch tâm = (gmax – gmin) / độ lệch tâm, được biểu thị dưới dạng phần trăm
  • Có thể chấp nhận: Tiêu biểu Độ lệch tâm < 10% để vận hành tốt

Nguyên nhân của sự lệch tâm

  • Độ mòn của ổ trục: Cho phép rôto chạy lệch tâm
  • Dung sai sản xuất: Lỗ khoan stato hoặc rôto không đồng tâm hoàn toàn
  • Lỗi lắp ráp: Chuông cuối không thẳng hàng, rôto bị lên dây
  • Biến dạng nhiệt: Gia nhiệt không đều ảnh hưởng đến độ tròn
  • Biến dạng khung hình: Chân mềm hoặc khung cong vênh ứng suất lắp đặt

Tác động của độ lệch tâm

  • Lực kéo từ không cân bằng: Lực hướng tâm ròng hướng về phía khe hở nhỏ
  • Độ rung ở 2×f: Lực điện từ dao động
  • Tần suất vượt sào Dải bên: Dấu hiệu chẩn đoán trong phổ rung động
  • Quá tải ổ trục: Tải trọng không đối xứng làm tăng tốc độ mài mòn
  • Mất hiệu quả: Mạch từ không tối ưu

Đo khe hở không khí

Đo trực tiếp (Động cơ đã tháo rời)

  • Đồng hồ đo độ dày: Chèn đồng hồ đo giữa rôto và stato ở nhiều vị trí
  • Procedure: Đo ở 8-12 vị trí xung quanh chu vi
  • Tính toán: Phần trăm trung bình, tối thiểu, tối đa và độ lệch tâm
  • Khi: Trong quá trình đại tu động cơ hoặc thay thế ổ trục

Đánh giá gián tiếp (Động cơ vận hành)

  • Độ rung ở 2×f: Biên độ tăng cao cho thấy khoảng cách không đồng đều
  • Dải bên PPF: Sự hiện diện và biên độ tương quan với độ lệch tâm
  • Phân tích hiện tại: Hiệu ứng từ trường có thể nhìn thấy trong quang phổ hiện tại
  • Tiếng ồn: Cường độ tiếng ồn điện từ

Các vấn đề về khe hở không khí và giải pháp

Quá nhỏ (<Thông số kỹ thuật tối thiểu)

Hậu quả:

  • Nguy cơ tiếp xúc giữa rotor và stato do rung động hoặc độ lệch
  • Lực kéo từ tính rất cao nếu lệch tâm
  • Hư hỏng trong quá trình khởi động hoặc quá độ

Nguyên nhân và giải pháp:

  • Lỗi sản xuất → Gia công lại rôto hoặc stato lỗ khoan
  • Lắp sai rôto → Thay thế bằng rôto đúng
  • Độ mòn ổ trục cho phép rôto dịch chuyển → Thay ổ trục, kiểm tra khe hở đã được khôi phục

Quá lớn (> Thông số kỹ thuật tối đa)

Hậu quả:

  • Hiệu suất giảm (dòng điện từ hóa cao hơn)
  • Hệ số công suất thấp hơn
  • Mô-men xoắn khởi động giảm
  • Dòng điện không tải cao hơn

Thường ít quan trọng hơn: Có thể hoạt động nhưng hiệu suất bị suy giảm

Không đồng nhất (Lệch tâm)

Phổ biến nhất và có vấn đề nhất:

  • Tạo ra lực kéo từ không cân bằng
  • Gây ra rung động 2×f
  • Tăng tốc độ mài mòn ổ trục thông qua phản hồi tích cực
  • Giải pháp: Thay thế ổ trục bị mòn, sửa lỗi biến dạng khung, kiểm tra độ đồng tâm của rôto

Khe hở không khí trong chẩn đoán động cơ

Chỉ số chẩn đoán

Triệu chứng Có khả năng xảy ra sự cố khe hở không khí
Tần số rung động đường truyền cao 2× Khoảng cách lệch tâm, lực kéo từ
Dải tần số cực thông Khoảng cách không đồng đều
Dòng điện không tải cao Khoảng cách quá mức
Mô-men xoắn khởi động thấp Khoảng cách quá mức
Bằng chứng cọ xát Khoảng cách không đủ
Mài mòn ổ trục không đối xứng Khoảng cách lệch tâm tạo ra UMP

Xu hướng và Giám sát

  • Theo dõi độ rung tần số dòng 2× trong suốt vòng đời của động cơ
  • Tăng 2×f cho thấy độ lệch tâm đang phát triển (thường là do mòn ổ trục)
  • Ghi lại các phép đo khe hở không khí trong quá trình đại tu
  • So sánh với thông số kỹ thuật và các phép đo trước đó
  • Sử dụng làm đầu vào cho các quyết định thay thế vòng bi

Thiết kế và Sản xuất

Sự đánh đổi trong lựa chọn khoảng cách

  • Khoảng cách nhỏ hơn: Hiệu suất, hệ số công suất, mô-men xoắn tốt hơn NHƯNG lực kéo từ tính cao hơn nếu lệch tâm, khe hở cơ học nhỏ hơn
  • Khoảng cách lớn hơn: Khoảng hở cơ học lớn hơn, lực kéo từ tính thấp hơn NHƯNG hiệu suất thấp hơn, dòng từ hóa cao hơn
  • Tối ưu hóa: Khoảng cách nhỏ nhất phù hợp với yêu cầu cơ khí và khả năng sản xuất

Thông số kỹ thuật dung sai

  • Khoảng cách danh nghĩa được chỉ định trên bản vẽ
  • Dung sai thường là ±10-20% của danh nghĩa
  • Giới hạn độ lệch tâm được chỉ định (thường < 10%)
  • Kiểm tra chất lượng trong quá trình sản xuất

Khe hở không khí là một thông số cơ bản trong thiết kế và vận hành động cơ điện. Việc hiểu rõ ảnh hưởng của nó đến hiệu suất điện từ, nhận biết các triệu chứng của vấn đề khe hở không khí thông qua phân tích rung động và duy trì khe hở đồng đều thông qua bảo dưỡng ổ trục đúng cách là điều cần thiết để động cơ hoạt động đáng tin cậy, hiệu quả và ngăn ngừa các hỏng hóc tiếp xúc nghiêm trọng giữa rôto và stato.

← Quay lại Mục lục chính

Categories:
WhatsApp