En konsekvent polmotor har to hastigheder: viklingstyper, kernedesign, valg

To 22 kW blæsermotorer, samme rammestørrelse, samme producent, samme driftscyklus: det ene navneskilt viser 1.800 omdr./min., det andet viser 1.800/900 o/min. Den anden er en enkeltvindet konsekvent polmaskine, og enhver forskel mellem de to sidder inde i statorlamineringsstakken og klemkassen.

Når nogen spørger, hvad en konsekvent polmotor har, starter svaret med to hastigheder fra en vikling, omtrent halvdelen af ​​spolegrupperne i en sammenlignelig konventionel vikling og et sæt afviklede poler, der bærer flux uden at bære kobber. Den mindre komfortable halvdel af svaret er en fladtrykt luftgab-fluxbølgeform, mere harmonisk tab i kernen og mindre afkøling ved lav hastighed. Disse tre punkter bestemmes lige så meget af lamineringsleverandøren som af motordesigneren.

Det korte svar, i almindelige tal

En deraf følgende polmotor har følgende egenskaber, og hver enkelt har en direkte konsekvens for de stator- og rotorkerner, som en køber skal specificere.

For et indkøbs- eller ingeniørteam, der specificerer kerner, betyder de afviklede poler og fluxbølgeformen mest. En deraf følgende polstator er ikke en standard firepolet stator med et andet navneskilt; dens tand- og ågsektioner drives af lavhastighedsforbindelsen.

Hvordan en vikling producerer to polnumre

En konventionel trefaset firepolet koncentrisk vikling har brug for tolv spolegrupper: fire poler ganget med tre faser. En deraf følgende polvikling i samme stator bruger seks. Hver gruppe er forbundet således, at flux, der forlader en viklet pol, vender tilbage gennem en pol, der ikke bærer sin egen spole. Fordi den afviklede stang fødes af den samme jernbane, tager den den modsatte polaritet til sine naboer og fungerer præcis som en viklet stang med det modsatte fortegn.

Tilslut den vikling en vej, og maskinen kører som fire poler. Tilslut det igen, og det samme kobber opfører sig som otte effektive poler. Synkron hastighed følger poltal, så en 60 Hz maskine giver 1.800 rpm og 900 rpm. Med slip sætter en belastet egern-burmotor sig typisk tæt på 1.750 o/min og 875 o/min.

AC-induktionsmaskiner bygget efter dette princip er afhængige af et stator- og rotorkernesæt, der allerede er dimensioneret til begge forbindelser, hvilket er det punkt, hvor komponentforsyning og motordesign mødes.

AC-motorstator og rotorkernesamling Højpræcisions stablede stator- og rotorkerner til AC-motorer, relevant ved sammenligning af konventionelle og efterfølgende polarrangementer i samme ramme. Se produkt →

Konsekvent pol kontra konventionel vikling

Sammenligningen nedenfor er tegnet for den samme 60 Hz statorramme, der kører enten som en konventionel firepolet enkelthastighedsmotor eller med en deraf følgende polet enkeltvikling.

Metrikken, der kun vises efter den første prototype

Designanmeldelser har en tendens til at fokusere på nominel hastighed og drejningsmoment. Skemaet nedenfor sammenligner den samme statorramme i den efterfølgende polforbindelse med den konventionelle firepolede forbindelse, indekseret til 100 for det konventionelle tilfælde. Disse er typiske prototype- og testbænkobservationer snarere end en enkelt dataarkværdi, så behandl dem som intervaller.

De to høje stænger er dem, der genererer redesignarbejde. Vibration og støj stiger, fordi den afviklede pol ændrer kraftfordelingen omkring luftgabet, og harmonisk kernetab stiger, fordi fluxbølgeformen ikke længere er tæt på sinusformet. Begge effekter skubber designere mod tyndere lamineringer, mindre tab af siliciumstålkvaliteter, sammenlåste snarere end svejsede stakke og i mange tilfælde en skæv rotor. For et nærmere kig på, hvordan stablingsmetoden skifter kernetab, kan denne sammenligning af interlock laminerede kerner dækker over de praktiske afvejninger.

Hvor der faktisk kører konsekvente polmaskiner

To-hastighedsdrift betaler sig, uanset hvor en last kører på fuld efterspørgsel en del af dagen og ved dellast for resten. Fordelingen nedenfor afspejler anvendelsesblandingen, der ses i industrielt ventilator-, pumpe- og kompressorarbejde.

Den røde tråd er en kvadratisk belastning. Ventilator- og pumpeeffekten falder nogenlunde med hastigheden, så en maskine, der kører på halv hastighed, har brug for omkring en ottendedel af akselkraften ved fuld hastighed. En deraf følgende polmotor opfanger en del af denne besparelse uden nogen drevelektronik overhovedet, hvilket er grunden til, at designet overlever i omkostningsfølsomme, højtydende applikationer, selvom frekvensomformere nu dækker de fleste andre tilfælde.

Den anden betydning: Konsekvente polpermanente magnetrotorer

Det samme udtryk beskriver en helt anden konstruktion på rotorsiden. I en konsekvent pol permanent magnetmaskine er magneter med en enkelt polaritet monteret eller indlejret, og jernpolerne mellem dem magnetiseres af de tilstødende magneter til den modsatte polaritet. Halvdelen af ​​polerne er magneter, den anden halvdel er jern.

For en køber er konsekvenserne både kommercielle og mekaniske.

• Magnetmassen falder væsentligt pr. polpar, og magneter er den dominerende omkostningspost i traktions-, servo- og apparatmotorer.
• Rotoren bliver fremtrædende, så modviljemoment øger magnetdrejningsmomentet, og hastighedsområdet med konstant effekt udvides, hvilket hjælper med feltsvækkende drift.
• Fluxvejen er asymmetrisk, hvilket øger drejningsmomentrippel, ubalanceret magnetisk træk og rotorens harmoniske tab.
• Rotorens lamineringsgeometri bliver kritisk: polbuer, fluxbarrierer og brotykkelse skal tunes sammen.

Det sidste punkt er et produktionsproblem, ikke kun et simuleringsproblem. Rotorstabler af denne type er sædvanligvis sammenlåste i stedet for svejsede, fordi svejsning kortslutter lamineringer langs stablen og tilføjer kernetab præcis, hvor det harmoniske tab allerede er højt.

Interlock lamineret kerne til svejsefri motorstable Færdig sammenlåst motorkernesamling med svejsefri, limfri konstruktion, relevant for to-gears rotorstak, hvor svejsetab og produktionskontrol er bekymringer. Se produkt →

Specificering af kerner for en maskine med to hastigheder: En brugbar sekvens

1. Ret hastighedsparret og pligten først. Bekræft, om den lave hastighed er kontinuerlig eller kun bruges til start, positionering eller natdrift. Et 2:1-forhold er standard, men andre forhold er mulige på bekostning af viklingskompleksitet.
2. Dimensjoner det magnetiske kredsløb til den værste fluxtilstand. De afviklede stangtænder og åget bag dem bærer koncentreret flux, så kontroller fluxtætheden i lavhastighedsforbindelsen i stedet for kun ved nominel høj hastighed.
3. Kontroller igen køling ved lav hastighed. Hvis ventilatoren er akselmonteret, planlæg for forceret ventilation, en større ventilator eller en lavere temperaturstigningsklasse. Denne beslutning ændrer ofte rammen og huset.
4. Vælg stablemetoden bevidst. Sammenlåsning er hurtig og formstabil i volumen; klæbende limning giver det laveste kernetab; laser- eller TIG-svejseværktøjer hurtigt op, men skaber kortslutninger mellem laminering, der koster tab. To-speed maskiner med højt harmonisk indhold føler den straf mere skarpt end enkelt-speed maskiner gør.
5. Valider med laserskårne prøver, før du forpligter dig til hårdt værktøj. Prøvelamineringer lader holdet måle tomgangsstrøm, temperaturstigning og støj på den rigtige forbindelse.
6. Lås dokumentationen. Aftal lamineringstykkelse, siliciumstålkvalitet, stablingsmetode, gratgrænser og inspektionsoptegnelser før den første produktionsordre.

En leverandør, der kontrollerer både siliciumstål-input og den færdige stak fjerner en af de sædvanlige fejltilstande, hvilket er en god grund til at gennemgå produktionskæde før du afgiver en to-hastigheds kerneordre.

Vedligeholdelses- og overholdelsesdetaljer, der bliver overset

• Terminal identifikation. En deraf følgende polvikling lander normalt på seks afledninger. Genafslutning af en repareret motor på den forkerte tilslutning giver en maskine, der kører, men med den forkerte hastighed og med for høj strøm.
• Kontaktorer og kobling. Hastighedsændring sker mekanisk, ikke elektronisk. Udhulede kontakter og løse led er almindelige årsager til, at en motor nægter at nå den lave hastighed.
• Temperatur ved lav hastighed. Bekræft det efter enhver tilbagespoling. Hvis et værksted monterer en generisk akselventilator, forsvinder lavhastighedsmargenen.
• Grænser for isolering og temperaturstigning. Tjek i forhold til IEC 60034-1 eller NEMA MG 1, og bekræft den isoleringsklasse, som værkstedet faktisk brugte i stedet for klassen på det originale navneskilt.
• Materialekvalitet efter en ombygning. I en maskine med to hastigheder gør harmonisk tab siliciumstålkvaliteten mere indflydelsesrig, end den er i en motor med enkelt hastighed, så at erstatte en lavere kvalitet for at spare omkostninger viser sig normalt som varme.

På udbudssiden skal du bede om dokumenterede kvalitetssystemer i stedet for certifikater i en brochure: ISO 9001 som baseline, IATF 16949, hvor motoren ender i et køretøj, ISO 14001 for miljøoverholdelse og ISO 3834 for svejsede rammer, såsom boks-type maskinbaser. Disse dokumenter er det, der holder en to-hastigheds kerneordre revideret fra siliciumstålspole til færdig stabel, inklusive råmaterialesiden såsom højkvalitets ikke-orienteret siliciumstål i spole-, strimmel- eller pladeform.

Siliciumstålrulle, -strimmel og -plade Kvalitetskontrolleret siliciumstål i rulle-, bånd- og pladeform til motorkerner og præcisionsstempling, relevant ved specificering af lamineringsmateriale og leveringsdokumentation. Se produkt →

En konsekvent polmotor har to hastigheder fra en vikling, seks spolegrupper i stedet for tolv, afviklede poler, der bærer flux, men ingen kobber, og en fluxbølgeform, der er hårdere for kernen end en konventionel vikling. Disse kendsgerninger bliver til omkostninger og risici på lamineringsstadiet, fordi stålkvalitet, lamineringstykkelse, stablingsmetode og staklængde alle skal vælges til lavhastighedsforbindelsen og ikke kun for navnepladehastigheden.