Cum funcționează un motor cu curent alternativ și de ce alunecarea decide aproape totul
Rotorul nu prinde niciodată câmpul magnetic care îl antrenează. Acest deficit explică viteza nominală, cuplul, căldura, defecțiunile condensatorului și majoritatea numerelor imprimate pe o plăcuță de identificare.
Un turometru pe un motor de ventilator de 50 Hz imprimat 1.300 rpm citește aproape de această cifră dacă lama este curată sau acoperită cu praf și se ridică doar ușor atunci când fluxul de aer este blocat. Montați același motor în spatele unui rotor mai greu și viteza abia se mișcă în timp ce curentul crește. Ambele comportamente provin dintr-un singur mecanism.
Un motor de curent alternativ funcționează prin producerea unui câmp magnetic care se deplasează în jurul statorului la o viteză stabilită de frecvența de alimentare și numărul de poli, apoi trăgând rotorul cu câteva procente în spatele lui. Cuplul există doar în timp ce rotorul este în întârziere. Lăsați rotorul să se potrivească exact cu câmpul și nu există nicio mișcare relativă, nici un curent indus și nici un cuplu.
Rămâneți la această idee și mai multe argumente de zi cu zi se scurtează: de ce vitezele plăcuței de identificare sunt numere impare, de ce un motor monofazat bâzâie în loc să pornească atunci când un condensator se usucă și de ce același cadru funcționează mai bine într-un încălzitor decât într-un ventilator.
Câmpul rotativ, pas cu pas
Într-un motor trifazat, trei înfășurări stau la o distanță de 120 de grade electrice și transportă curenți compensați de același unghi. Câmpurile lor se adaugă într-un singur câmp de putere constantă care se rotește o dată pe ciclu electric. Aceasta este viteza sincronă: Ns = 120f ÷ P, cu f în herți și P numărul de poli.
- Curentul statorului formează un câmp care trece pe lângă barele rotorului.
- Deoarece barele se mișcă în raport cu acel câmp, tensiunea este indusă în ele, astfel încât rotorul se comportă ca un secundar scurtcircuitat.
- Curenții induși își formează propriul câmp, împotriva căruia câmpul statorului îl împinge, iar rotorul accelerează în aceeași direcție.
- Sub sarcină, rotorul se apropie de viteza sincronă, dar nu o atinge niciodată. Intervalul este alunecare: s = (Ns − Nr) ÷ Ns.
- Cuplul crește odată cu alunecarea până la cuplul de avarie, apoi scade - motiv pentru care un motor supraîncărcat se blochează în loc să încetinească pur și simplu.
Alunecarea la sarcină completă este de obicei de 2-6% la motoarele mici de uz general. Motoarele ventilatoarelor funcționează în mod deliberat mai sus, adesea cu 8-15%, deoarece o curbă mai plată a cuplului menține fluxul de aer constant pe măsură ce filtrele se înfundă și lamele se încarcă.
Unde stau părțile și de unde vine căldura
Statorul este un teanc de laminate subțiri de siliciu-oțel, izolate una de cealaltă pentru a limita curenții turbionari, cu înfășurări de cupru emailate împinse în fante. Rotorul este o cușcă din aluminiu turnat sub presiune sau bare de cupru scurtcircuitate de inele de capăt. Golurile de aer din motoarele mici rulează aproximativ 0,25–0,5 mm, iar acel spațiu este locul unde are loc transferul de energie: orice excentricitate de acolo apare ca vibrație și zgomot.
Un motor monofazat cu condensator adaugă o a doua înfășurare și un condensator de film; un motor trifazat nu are deloc condensator. Rulmenții, de obicei rulmenți cu bile etanșați în funcționarea ventilatorului, reprezintă o mare parte din durata de viață.
Alunecarea nu este un defect care trebuie eliminat. Este spațiul de lucru dintre câmp și arbore - închideți-l complet și motorul nu produce nimic.
Pierderile lasă sub formă de căldură: rezistență în ambele înfășurări, pierderi de miez în lamelări, frecare și foraj la rulmenți. Motoarele mici monofazate aterizează adesea cu o eficiență de 30-60%, motiv pentru care o putere de 45 W poate trage aproape 90 W de la perete și de ce materialul carcasei și fluxul de aer contează la fel de mult ca înfășurarea în sine.
De ce un motor monofazat nu poate porni de unul singur
O înfășurare alimentată cu curent monofazat produce un câmp pulsatoriu, nu unul rotativ. Se rezolvă în două câmpuri care se rotesc în direcții opuse cu aceeași viteză. La oprire se anulează exact, așa că cuplul net este zero și rotorul doar bâzâie.
- Stâlp umbrit: un inel de cupru pe o parte a fiecărui pol întârzie fluxul și produce un cuplu mic de pornire - ieftin, silențios, ineficient, comun la ventilatoarele mici.
- Rezistență în fază împărțită: o înfășurare auxiliară de înaltă rezistență schimbă faza; un comutator centrifugal sau PTC îl îndepărtează după pornire.
- Pornire condensator: un condensator electrolitic mare oferă un cuplu mare de pornire pentru pompe și compresoare.
- Condensator de funcționare sau condensator divizat permanent: un mic condensator de film rămâne în circuit, ridicând factorul de putere și zgomotul de tăiere, cu prețul unui cuplu de pornire modest.
Ventilatoarele folosesc modele de funcționare a condensatorului, deoarece sarcina la pornire este ușoară. Un condensator obișnuit de funcționare este o peliculă metalizată de câțiva microfaradi. Pe măsură ce își pierde capacitatea - căldura este cauza obișnuită - cuplul de pornire scade, motorul consumă mai mult curent pentru aceeași ieșire și înfășurarea funcționează mai fierbinte. Dacă un motor bâzâie și protectorul termic continuă să se declanșeze, măsurați mai întâi condensatorul; efectul condensatorului de funcționare asupra cuplului de pornire și eficienței de funcționare este de obicei întreaga poveste.
Viteza de citire și alunecarea de pe o plăcuță de identificare
RPM de pe plăcuța de identificare este viteza de sarcină completă la tensiunea nominală, nu viteza de rulare liberă. Setați-l împotriva vitezei sincrone și puteți citi intenția designerului.
| Polonii | Sincronizare, 50 Hz | Sarcină completă tipică, 50 Hz | Sincronizare, 60 Hz | Sarcină completă tipică, 60 Hz | Datoria obișnuită |
|---|---|---|---|---|---|
| 2 | 3.000 | 2.750–2.850 | 3.600 | 3.300–3.450 | Suflante de încălzire, ventilatoare de mare viteză |
| 4 | 1.500 | 1.300–1.450 | 1.800 | 1.550–1.700 | Ventilatoare cu aer rece, hote |
| 6 | 1.000 | 900–950 | 1.200 | 1.050–1.140 | Ventilatoare mari lente, răcitoare de aer |
| 8 | 750 | 650–720 | 900 | 780–850 | Ventilatoare cu zgomot redus, cu diametru mare |
Deci, 1.300 rpm la 50 Hz înseamnă un motor cu patru poli care funcționează în jur de 13% alunecare - mare intenționat, astfel încât o lamă prăfuită să nu modifice fluxul de aer. Un motor de încălzire de 2.800 rpm este bipolar cu o alunecare de aproximativ 7%; 920 rpm indică la șase poli.
Info Două motoare pot împărtăși un cadru, un diametru al arborelui și o valoare a condensatorului și pot fi încă la 200 rpm unul de celălalt. Confirmați curentul măsurat la sarcina nominală, mai degrabă decât să aveți încredere în ștampilă.
Potrivirea motorului la aparat
Ciclurile de funcționare ale aparatului decid clasa de motor în mod mai fiabil decât puterea nominală.
| Aparatul | Motor tipic | Spectacol care decide succesul | Risc comun de aprovizionare |
|---|---|---|---|
| Ventilator cu aer rece, răcitor prin evaporare | Condensator monofazat, cu 4 poli | Stabilitatea vitezei la tensiune joasă, zgomot lagăr | Lungimea arborelui și carcasa se potrivesc cu butucul lamei |
| Încălzitor cu ventilator | 2 poli acţionat cu condensator, rotaţie unidirecţională | Clasa de izolare, crestere de temperatura | Supraîncălzirea bobinării atunci când fluxul de aer este restricționat |
| Hota | Monofazat încapsulat în plastic sau DC | Zgomot la robinet scăzut, rezistență la grăsime | Derivarea condensatorului, pătrunderea umidității |
| Răcitor de aer | Condensator de funcționare AC sau DC | Marja termică cu sarcină continuă | Pierderea răcirii motorului în mediu ridicat |
La ventilatoarele cu aer rece, alegerea carcasei este o decizie reală, mai degrabă decât una cosmetică: o carcasă din aluminiu elimină căldura mai repede și rezistă la coroziunea camerelor umede mai bine decât oțelul vopsit la un cost similar. Răspândirea motoare de curent alternativ cu aer rece monofazate între unitățile desktop și pe podea arată cât de mult din specificație se referă cu adevărat la montaj și la geometria arborelui.
Încălzitoarele cu ventilator trec la motoare cu doi poli pentru a învârti rapid o suflantă mai mică, iar constrângerea de legare devine mai degrabă temperatură decât viteză. Clasa de izolație, poziția siguranței termice și calea proprie de răcire a motorului decid dacă acesta supraviețuiește unui grilaj blocat într-o dimineață rece.
Hotele se așează între motoarele de curent alternativ cu condensator, în carcase de plastic și alternative de curent continuu. Unsoarea, aburul și substanțele chimice de curățare pedepsesc cadrele deschise, astfel încât încapsularea își câștigă costul în ani de funcționare, mai degrabă decât în decibeli.
Eșecuri, verificări și ce să întrebați un furnizor
- Rulmenți sunt obiectul obișnuit la sfârșitul vieții; zgomotul sosește cu mult înainte de criză.
- Porniți condensatorii variază în capacitate, mai degrabă decât să se defecteze curat, astfel încât motorul încă se rotește în timp ce funcționează fierbinte.
- Izolație bobinaj eșuează după supratemperatură susținută; fiecare 10 °C peste valoarea nominală își înjumătățește aproximativ durata de viață.
- Umiditate și grăsime rezistență mai mică de izolație; motoarele din plastic încapsulate tolerează spălarea mult mai bine decât cadrele deschise.
Pericol Nu înlocuiți niciodată un condensator de pornire cu un condensator de funcționare. Tensiunea nominală și sarcina diferă, iar înfășurarea se poate supraîncălzi în câteva minute la un ventilator care a funcționat anterior ani de zile.
Avertisment La încălzitoare, o grilă restricționată crește temperatura aerului și reduce debitul de masă care răcește motorul. Protectorul termic se poate declanșa în mod repetat, fără nicio defecțiune în înfășurare.
Succes Aprobați un eșantion pe dovezi, nu pe un catalog. Solicitați viteza și curentul măsurat cu lama reală, creșterea temperaturii la tensiunea nominală de 1,1×, curentul cu rotorul blocat, valoarea condensatorului cu toleranță, zgomotul la cea mai mică viteză și numerele de certificat care se potrivesc cu piața de destinație.
Fiecare decizie practică cu privire la un motor de curent alternativ revine la aceeași imagine: un câmp care se rotește la viteză sincronă, un rotor înclinat cu câteva procente și un cuplu care trăiește în acel interval. Viteza nominală vă spune numărul de poli, alunecarea vă spune sarcina, iar condensatorul vă spune cum pornește motorul.
Specificați împreună viteza, alunecarea, creșterea temperaturii și metoda de pornire. Judecat pe rând, fiecare număr pare inofensiv; judecați împreună, ei prezic dacă aparatul va fi în continuare liniștit după două veri de utilizare zilnică.
++86 13524608688
