Löydä tarvitsemasi tuote nopeasti.
A kolmivaiheinen asynkroninen moottori on AC-kone, joka muuttaa kolmivaiheisen sähkövirran pyöriväksi mekaaniseksi tehoksi sähkömagneettisen induktion avulla eikä suoran sähköliitännän kautta roottoriin. Staattorin käämeissä syntyy pyörivä magneettikenttä, joka indusoi roottorin tangoissa virran, joka puolestaan tuottaa vääntömomenttia. Roottorin nopeus seuraa aina pyörivän kentän nopeutta pienellä marginaalilla, jota kutsutaan luistoksi, minkä vuoksi tämä kone tunnetaan myös nimellä kolmivaiheinen oikosulkumoottori .
Koska se ei tarvitse harjoja, ulkoista roottorin viritystä eikä kondensaattoria käynnistyäkseen, kolmivaiheisesta asynkronisesta moottorista on tullut standardi kolmivaiheinen sähkömoottori tehtaita, työpajoja ja hyötylaitoksia varten. Tyypilliset tuotevalikoimat ulottuvat pienistä noin 0,09 kW:n murtoyksiköistä suuriin runkokokoihin, noin 375 kW, 2-, 4-, 6- ja 8-napaisilla käämitysvaihtoehdoilla, jotka kattavat kaiken nopeista kevyen kuorman puhaltimista hitaisiin raskaan kuorman kuljettimiin. Kotelot valmistetaan yleensä lujasta valuraudasta tai kevyestä alumiiniseoksesta, joissa on F-luokan eristys ja IP55-suojausluokitus pölylle ja kevyelle vedelle altistumista varten.
Lyhyesti sanottuna, kun joku etsii a 3-vaiheinen induktiomoottori tai a kolmivaiheinen vaihtovirtamoottori , ne kuvaavat melkein aina tätä samaa koneperhettä. Alla olevissa muissa osissa käydään läpi, miten se toimii, mistä se on tehty, kuinka sen arvokilpi luetaan ja miten se mitoitetaan oikein tiettyä työtä varten.
Kolme erillistä käämiryhmää on sijoitettu 120 sähköasteen etäisyydelle toisistaan staattorin sisään. Kun kolmivaiheinen virta kulkee niiden läpi peräkkäin, yhdistetty magneettikenttä ei pysy kiinteänä yhdessä paikassa - se pyörii staattorin reiän sisäpuolen ympäri nopeudella, joka tunnetaan nimellä synkroninen nopeus. Synkroninen nopeus riippuu vain syöttötaajuudesta ja staattoriin kierrettyjen napojen lukumäärästä seuraamalla suhdetta Ns = 120 x f / P, missä f on taajuus hertseinä ja P on napaluku.
Roottoritangot sijaitsevat tämän pyörivän kentän sisällä, mutta niitä ei ole fyysisesti kytketty virtalähteeseen. Kun kenttä pyyhkäisee roottorin ohi, se indusoi jännitteen ja virran roottorin tankoihin, ja tämä indusoitunut virta tuottaa oman magneettikentän. Staattorikentän ja indusoidun roottorikentän välinen vuorovaikutus synnyttää vääntömomentin, joka vetää roottoria ympäriinsä, mutta roottori ei voi koskaan saavuttaa kenttää - jos näin tapahtuisi, suhteellista liikettä ei jää alunperinkään indusoimaan virtaa. Tämä nopeusero, tyypillisesti pieni prosenttiosuus synkronisesta nopeudesta normaalilla kuormituksella, on luisto, joka määrittää asynkronisen (induktio) koneen.
Toisin kuin yksivaiheisessa mallissa, kolmivaiheinen asynkroninen moottori tuottaa aidosti pyörivän kentän tehon kytkemisestä lähtien, joten se on luonnostaan itsestään käynnistyvä eikä riipu käynnistyskondensaattorista tai apukäämityksestä. Tämä on yksi syy, miksi kolmivaiheinen oikosulkumoottori on yleensä suositeltavampi, kun kuorman koko tai käyttösuhde kasvaa pidemmälle kuin pieni yksivaiheinen yksikkö pystyy käsittelemään mukavasti.
Jokainen kolmivaiheinen asynkroninen moottori on rakennettu pienistä osista, jotka toistuvat eri runkokokoja, kompaktista alumiinikotelosta suureen valurautaiseen kolmivaiheiseen teollisuusmoottoriin. Alla oleva kuva merkitsee tärkeimmät osat, joihin viitataan seuraavissa kuvauksissa.
Tyypillisen kolmivaiheisen asynkronisen moottorin rungon yksinkertaistettu rakenne
Staattori on pino ohuita pii-teräslaminaatioita, jotka on puristettu valurauta- tai alumiiniseosrunkoon, ja kupariset käämikelat on työnnetty sisäreiän ympärillä oleviin koloihin. Laminointipino rajoittaa pyörrevirtahäviöitä, kun taas runko itse antaa moottorille sen mekaanisen lujuuden ja asennuspinnan.
Useimmat teollisuusyksiköt käyttävät oravahäkkiroottoria, jossa alumiini- tai kuparitankoja valetaan laminoituun roottorin ytimeen ja oikosuljetaan molemmista päistä päätyrenkailla. Tässä mallissa ei ole käämityksiä eristettäviksi eikä liukurenkaita ylläpidettäväksi, mikä on tärkein syy, että kolmivaiheinen oikosulkumoottori on helppo pitää käynnissä pitkiä aikoja.
Ohjaamattomaan päähän asennettu ulkoinen tuuletin vetää ilmaa rungon pinnalla olevien ripotettujen ripojen yli pitäen käämin lämpötilan luokan F eristysrajojen sisällä. Päätykilvet pitävät laakerit paikoillaan ja pitävät roottorin keskellä staattorin reiän sisällä, kun taas liitäntäkotelo tarjoaa tiiviin liitäntäpisteen sisääntuleville syöttökaapeleille.
Napaluku on yksi ensimmäisistä valinnoista verrattaessa kolmivaiheista sähkömoottoria tiettyyn sovellukseen, koska se korjaa perusajonopeuden ennen kuin vaihteistoa tai vetolaitetta lisätään. 50 Hz:n syötöllä synkroninen nopeus yhteisten napalukujen osalta on esitetty alla.
Synkroninen nopeus napojen mukaan 50 hertsin syöttötaajuudella
| Napaluku | Synkroninen nopeus | Tyypillinen tehtävä |
|---|---|---|
| 2-napainen | 3000 rpm | Pumput, nopeat puhaltimet, kompressorit |
| 4-napainen | 1500 rpm | Yleiset työstökoneet, kuljettimet |
| 6-napainen | 1000 rpm | Suuremmat puhaltimet, sekoittimet, hidaskäyntiset taajuusmuuttajat |
| 8-napainen | 750 rpm | Raskas, hidas vaihteisto |
Tehokkuusluokkamerkinnät kuvaavat, kuinka paljon sähkötehoa moottori menettää lämpönä sen sijaan, että se muuttuisi akselitehoksi. Nimeämisasteikko ulottuu IE1:stä IE4:ään, ja jokainen vaihe edustaa häviöiden lisävähennystä paremman laminoidun teräksen, paksumpien kuparijohtimien ja tiukempien ilmarakojen ansiosta. An IE3 kolmivaihemoottori sijaitsee tämän asteikon premium-alueella, kun taas an IE4 kolmivaihemoottori istuu askeleen sen yläpuolella, ja se on suunnattu jatkuvatoimisille sovelluksille, joissa käyttötunnit ovat tarpeeksi korkeat, jotta pienemmät häviöt vähentävät merkittävästi hukattua energiaa koneen käyttöiän aikana.
Havainnollistava vertailu suhteellisesta tehokkuuden etenemisestä luokkien välillä; todelliset luvut vaihtelevat lähtötehon ja napojen lukumäärän mukaan
Käytännössä tarvittava luokka riippuu juoksukuviosta. Vain muutaman tunnin viikossa toimiva moottori ei yleensä oikeuta tavoittelemaan korkeinta saatavilla olevaa luokkaa, kun taas jatkuvasti puhallin-, pumppu- tai kompressorilinjassa käyvä moottori on vahva ehdokas IE3- tai IE4-alueelle, koska kertyneet tunnit vahvistavat pienenkin prosentuaalisen häviöeron.
Kolmivaiheisen induktiomoottorin hyötysuhde ja tehokerroin eivät ole kiinteitä lukuja; ne liikkuvat sen mukaan, kuinka raskaasti moottori on kuormitettu suhteessa sen nimellistehoon. Tämän suhteen yleinen muoto on johdonmukainen koko tuoteperheessä, vaikka tarkat luvut muuttuvat kehyksen koon mukaan.
Tyypillinen hyötysuhdekäyrä suhteessa nimellistehon kuormitusprosenttiin
Tehokkuus nousee yleensä nopeasti, kun kuorma nousee kevyestä osakuormituksesta, saavuttaa laajan huippunsa noin 75:n ja sadan prosentin välillä nimellistehosta ja helpottaa sitten hieman takaisin ylikuormituksen alaisena. Tästä syystä moottorin mitoitus siten, että se käy lähellä nimellispistettään syvän alikuormituksen sijaan, pyrkii antamaan tasaisemman hyötysuhteen ja tehokertoimen koko vuorossa.
Runkomateriaali vaikuttaa painoon, lämmönpoistoon ja asennuksen jäykkyyteen. Sekä valurauta- että alumiiniseoskotelot ovat edelleen yleisiä teollisuuden kolmivaihemoottorimarkkinoilla, ja oikea valinta perustuu yleensä painon ja lämpömassan väliseen tasapainoon, jota tietty asennus vaatii.
| Attribuutti | Valurautainen kotelo | Alumiiniseoksesta valmistettu kotelo |
|---|---|---|
| Suhteellinen paino | Raskaampi | Kevyempi |
| Lämmön hajoaminen | Korkea lämpömassa | Nopeampi pinnan jäähdytys |
| Tyypillinen kehysalue | Keskikokoiset ja suuret runkokoot | Pienestä keskikokoiseen runkokoot |
| Yhteinen asetus | Jatkuva raskas teollisuuskäyttö | Yleiskäyttöiset ja liikkuvat laitteet |
Kotelon materiaalista riippumatta itse käämijärjestelmä on yleensä rakennettu F-luokan eristykseen, mikä suojaa lämpötilan nousua vastaan käynnistyksen ja lyhytaikaisen ylikuormituksen aikana, kun taas IP55-luokitus pitää pölyn ja suunnatut vesisuihkut loitolla sisäkäämeistä työpaja- ja ulkotiloissa.
Monet ostajat, jotka tutkivat kolmivaiheista asynkronista moottoria, itse asiassa vertaavat sitä rajasovelluksen yksivaiheiseen vaihtoehtoon. Alla olevassa tutkavertailussa on kuusi käytännöllistä ominaisuutta vierekkäin.
Sininen alue edustaa kolmivaiheista asynkronista moottoria, oranssi alue edustaa vastaavaa yksivaihemoottoria kuvaavalla suhteellisella asteikolla
Koska se alkaa aidolla pyörivällä kentällä, kolmivaiheisella asynkronisella moottorilla on taipumus tuottaa vahvempi käynnistysmomentti runkokokoyksikköä kohden sekä tasaisemman käyntitehokkuuden nimelliskuormituksella. Yksivaihemoottori voi silti sopia kevyisiin asuin- tai pieniin työpajatyökaluihin, joissa kolmivaiheista syöttöä ei ole saatavilla, mutta kun kuormituksen, käyttöjakson tai vääntömomentin tarve nousee, kolmivaiheinen vaihtovirtamoottori on yleensä käytännöllisempi reitti jatkuvaan teollisuushuoltoon.
Laajan tehoalueen, useiden napavaihtoehtojen ja vankan rakenteen yhdistelmä on syy siihen, miksi kolmivaiheinen oikosulkumoottori näkyy niin laajalla valikoimalla laitetyyppejä.
Valmistus-, energia-, kaivos-, rakennus-, tekstiili-, paino- ja satamakoneiden taustalla oleva vaatimus on pitkälti sama: luotettava teollinen kolmivaihemoottori, joka voi toimia pitkiä jaksoja ennakoitavilla huoltotarpeilla toistuvien odottamattomien pysähdysten sijaan.
Jotkut sovellukset tarvitsevat useamman kuin yhden kiinteän nopeuden yhdestä kehyksestä. Monivaiheiset nopeuskäämit mahdollistavat moottorin kytkemisen uudelleen kahden tai useamman napaluvun välillä, mikä tarjoaa karkean mutta luotettavan tavan vaihtaa nopeutta ilman erillistä taajuusmuuttajaa.
Kun kuorman on pysähdyttävä ja pysyttävä asennossa nopeasti, kuten nostureilla tai indeksipöydillä, integroitu sähkömagneettinen jarru puristaa akselin tehon katkaisun hetkellä, mikä lyhentää rullausaikaa ja parantaa paikannustarkkuutta.
Kolmivaiheisen asynkronisen moottorin yhdistäminen taajuusmuuttajakäyttöön mahdollistaa nopeuden tasaisen säätämisen laajalla alueella, mikä on yleistä puhaltimissa, pumpuissa ja kuljettimissa, joissa virtauksen tai suorituskyvyn on seurattava muuttuvaa prosessin tarvetta sen sijaan, että se pyörii yhdellä kiinteällä nopeudella.
Hiilikaivos-, petrokemian- ja muiden vaarallisten alueiden asennuksissa räjähdyssuojatut kotelot sisältävät sisäistä kipinöintiä tai kipinöintiä, joten ne eivät voi sytyttää ympäröivää syttyvää kaasua tai pölyä, mikä mahdollistaa kolmivaiheisen sähkömoottorin toiminnan turvallisesti alueilla, joilla tavallinen avoin kotelo ei ole sopiva.
Seuraavan järjestyksen suorittaminen kaventaa kenttää yleensä nopeasti, olipa kohteena pieni alumiinikoteloinen yksikkö tai suuri valurautainen teollisuuskolmivaihemoottori.
Yksinkertainen kolmivaiheisen tehon aloituskaava on P (kW) = (juuri kolme x V x I x tehokerroin x hyötysuhde) / 1000, käyttäen verkkojännitettä V ja verkkovirtaa I. Tunnetulla mekaanisella kuormituksella akselin teho kW:na voidaan arvioida myös vääntömomentista ja nopeudesta seuraavasti: P = (Vääntömomentti Nm x nopeus rpm) / 9550 pyöristettynä seuraavaan perusarvoon, jonka jälkeen pyöristetään järkevällä arvolla.
Hevosvoimat ja kilowatit kuvaavat samaa tehoa eri yksiköillä, suhteutettuna noin 1 hv = 0,746 kW. Sen sijaan, että valitaan hevosvoimaluku erikseen, se auttaa työskentelemään taaksepäin ajetun laitteen valmistajan tiedoista tai mitatusta käyttövirrasta, koska alimitoitettu moottori käy kuumana normaalilla kuormituksella, kun taas ylimitoitettu kantaa tarpeetonta painoa ja pienempi käyttötehokerroin osakuormituksella.
Kolmivaiheinen oikosulkumoottori on mekaanisesti yksinkertainen, mutta lyhyt rutiini auttaa silti pitkälle pitämään käyttötunnit ennustettavissa.
Tämän yksinkertaisen aikataulun noudattaminen pidentää kolmivaiheisen vaihtovirtamoottorin käyttöikää huomattavasti enemmän kuin reagoiminen vasta vian ilmaantumisen jälkeen.
Q1. Mikä on kolmivaiheinen asynkroninen moottoriSe on AC-moottori, joka käyttää pyörivää magneettikenttää staattorissa indusoimaan virtaa roottoriin, luoden vääntömomentin ilman suoraa sähköistä yhteyttä roottoriin. | Q2. Kuinka kolmivaiheinen induktiomoottori toimiiStaattorin käämien kolmivaihevirta tuottaa pyörivän kentän; tämä kenttä indusoi virtaa roottorin tangoissa ja näiden kahden kentän välinen vuorovaikutus kääntää akselia. |
Q3. Mitä eroa on asynkronisella moottorilla ja oikosulkumoottorillaNe kuvaavat samaa konetta. Asynkroninen viittaa roottorin nopeuteen, joka on jäljessä kentän nopeudesta, kun taas induktio viittaa siihen, kuinka virta saavuttaa roottorin induktion kautta suoran yhteyden kautta. | Q4. Mitkä ovat kolmivaiheisen induktiomoottorin edutYksinkertainen oravahäkkirakenne, itsestään käynnistyvä ilman kondensaattoria, tasainen käyntinopeus vaihtelevalla kuormituksella ja laaja tehoalue murtokilowateista satoihin kilowatteihin. |
Q5. Mihin kolmivaihemoottoreita käytetäänTuulettimet, pumput, kompressorit, kuljettimet, työstökoneet ja yleiset teollisuuslaitteet valmistus-, energia-, kaivos-, tekstiili- ja satamakäsittelyasetuksissa. | Q6. Kuinka valitsen kolmivaiheisen induktiomoottorinAloita käytettävän kuorman tyypistä ja vaaditusta nopeudesta, mittaa akselin teho aloitusmarginaalilla ja sovita sitten napojen lukumäärä, kotelo ja suojausluokka asennusympäristöön. |
Q7. Kuinka lasken tarvitsemani moottorin koonArvioi akselin teho kuormituksen vääntömomentista ja nopeudesta käyttämällä P:tä, joka on yhtä kuin vääntömomentti kertaa nopeus jaettuna 9550:lla, pyöristetään sitten ylöspäin lähimpään vakiorunkoarvoon kohtuullisella marginaalilla. | Q8. Kuinka valitsen moottorin hevosvoimatTyöskentele ajetun laitteen todellisen tehontarpeen perusteella arvaamisen sijaan, muunnos hevosvoimien ja kilowattien välillä noin 1 hv:lla vastaa 0,746 kW:a. |
Q9. Kuinka monta napaa moottorissani pitäisi ollaValitse napaluku, jonka synkroninen nopeus on lähimpänä haluttua lähtönopeutta, koska tämä yleensä pienentää tarvittavan lisävaihteiston tai hihnapyörän pienennyksen kokoa. | Q10. Mitä huoltoa kolmivaihemoottori tarvitseeSäännöllinen jäähdytysilmavirtaan, laakerien voiteluun, tärinätasoihin ja liitäntäkotelon liitäntöihin kiinnitetty huomio kattaa suurimman osan siitä, mikä pitää yksikön toiminnassa luotettavasti ajan mittaan. |
