Rozdiel medzi jednofázovými a trojfázovými motormi: dimenzovanie a účinnosť

Na farme, ktorá už má trojfázové napájanie 400 V, zlyhá čerpadlo do vrtu 2,2 kW. V knihe údržby je uvedená jednofázová výmena, takže sa objednáva a inštaluje jednofázová jednotka. O dva mesiace neskôr je prevádzkový kondenzátor vydutý, kábel čerpacej stanice sa zahrieva pri prúde takmer 15 A a motor sa vypne pri tepelnom preťažení počas dlhých odberov. S motorom nič nebolo. Špecifikácia bola.

Rozdiel medzi jednofázovým a trojfázovým motorom nie je štítok na typovom štítku. Zmení štartovací krútiaci moment, prúd na kilowatt, veľkosť rámu, ktorá sa hodí k držiaku, kábel, ktorý musíte ťahať, a položky údržby, ktoré budete kupovať na nasledujúcich desať rokov.

Prečo sa dva dizajny správajú odlišne

Oba stroje sú indukčné motory s rotorom nakrátko a laminovaným jadrom statora. Rozdiel je takmer úplne vo vinutí statora a v tom, čo s ním robí zdroj.

Trojfázové: pole, ktoré sa už otáča

Tri vinutia vzdialené od seba 120 elektrických stupňov, napájané z trojfázového zdroja, vytvárajú vlnu toku, ktorá sa otáča synchrónnou rýchlosťou (120-násobok frekvencie delenej počtom pólov). Rotor vidí pohybujúce sa pole z pokoja, takže krútiaci moment je k dispozícii pri nulových otáčkach bez akéhokoľvek pomocného zariadenia. Krútiaci moment je v podstate konštantný počas každého elektrického cyklu, čo je dôvod, prečo trojfázové stroje bežia ticho a hladko udržujú záťaž pri nízkych otáčkach.

Jednofázové: pulzujúce pole, ktoré sa musí oklamať, aby sa otočilo

Jedno vinutie na jednofázové napájanie vytvára pulzujúci tok, ktorý sa matematicky rozdelí na dve protibežné polia rovnakej sily. Pri zastavení sa zrušia, takže čistý rozbehový moment je nulový. Priemysel to rieši pomocným vinutím posunutým asi o 90 elektrických stupňov, plus kondenzátor (štartovací kondenzátor, prevádzkový kondenzátor alebo permanentný delený kondenzátor), štartovacie relé alebo tieňovaný pól pre malé veľkosti. Keď rotor dosiahne približne 70 až 80 percent otáčok, odstredivý spínač alebo relé vypne pomocný obvod.

Z toho vyplývajú dva dôsledky. Po prvé, krútiaci moment stále pulzuje pri dvojnásobnej frekvencii vedenia, takže jednofázové motory viac vibrujú a sú hlučnejšie pri rovnakom výkone. Po druhé, prúd na kilowatt je približne trikrát vyšší pri 230 V ako ekvivalentný trojfázový motor, ktorý odoberá pri 400 V, čo poháňa veľkosť kábla, menovitý výkon stýkača a pokles napätia pri dlhých jazdách.

Dizajn laminácie nadväzuje na vinutie. Jednofázový stator zvyčajne rozdeľuje svoje štrbiny približne na dve tretiny hlavného vinutia a jednu tretinu pomocného vinutia, zatiaľ čo trojfázový stator používa distribuovaný 60-stupňový fázový pás s vyváženým prideľovaním štrbín. To mení počet štrbín, šírku zubov a pomer medi a železa v rovnakom vonkajšom priemere. Ak chcete teóriu vinutia hlbšie, toto vysvetlenie ako funguje trojfázový motor prechádza poľnou, sklzovou a jadrovou stranou dizajnu.

Zostava statora a jadra rotora striedavého motora Presne stohované jadrá statora a rotora z kremíkovej ocele pre striedavé motory, navrhnuté na podporu účinnosti, nízkej hlučnosti a stabilného krútiaceho momentu v priemyselných aplikáciách. Zobraziť produkt →

Porovnanie skutočných špecifikácií vedľa seba

V tabuľke nižšie sú uvedené typické hodnoty pre 4-pólové, 50 Hz priemyselné motory pod 5 kW, čerpané z bežných katalógových údajov a tried účinnosti IEC. S rozsahmi zaobchádzajte ako s skríningovým nástrojom a potom potvrďte pomocou skúšobného listu výrobcu.

Medzera v účinnosti, meraná hodnotením

Výhoda účinnosti trojfázovej nie je pevne stanovená. Je najväčší pri malých hodnotách, kde pomocné vinutie, straty kondenzátora a vyššia hustota prúdu najviac poškodzujú jednofázové konštrukcie a zužuje sa, keď sa rámy zväčšujú.

• Svetlozelené pruhy: jednofázové kondenzátorové motory, zvyčajne 68 až 80 percent pri týchto hodnotách.
• Tmavo zelené pruhy: trojfázové motory IE3, z približne 80 percent pri 0,75 kW na takmer 88 percent pri 3,7 kW.
• Pri 0,75 kW je rozdiel približne 12 bodov; pri 3,7 kW je bližšie k 8 bodom. Na čerpadle bežiacom 4000 hodín ročne je to rozdiel medzi dvoma účtami za elektrinu, nie dvoma percentami.

Upozorňujeme, že triedy účinnosti IEC 60034-30-1 platia pre trojfázové stroje; jednofázové motory sú mimo tejto klasifikácie, takže katalóg nemožno porovnávať trieda za triedu. Namiesto toho si vyžiadajte namerané skúšobné údaje a skontrolujte kvalitu, hrúbku a súčiniteľ stohovania elektroocele za týmito číslami.

Kam stále patria jednofázové motory

Jednofázový dopyt sa sústreďuje v zariadeniach, ktoré sa zapájajú do domácej alebo komerčnej siete. Nižšie uvedené rozdelenie je skôr orientačným údajom o malých motorových aplikáciách než sčítaním trhu, ale zodpovedá tomu, čo väčšina obstarávacích tímov vidí v tomto segmente.

Tam, kde sa tie isté úlohy vykonávajú vo vnútri závodu s trojfázovou distribúciou, je takmer vždy špecifikovaná trojfázová verzia, dokonca aj s výkonom 0,37 kW, pretože menší rám, dlhšia životnosť a štandardná ochrana proti preťaženiu prevažujú nad malým cenovým rozdielom.

Praktická výberová sekvencia

1. Potvrďte napájanie na svorkovnici, nie na výkrese. Zmerajte sieťové napätie a skontrolujte, či je prítomný neutrál. 230 V jednofázový motor na 400 V trojfázovom napájaní potrebuje iný štartér, nie iný motor.
2. Veľkosť podľa krútiaceho momentu, nie kilowattov. Záťaž, ktorá sa spúšťa pri plnom zaťažení, ako je naložený dopravník alebo objemové čerpadlo, môže potrebovať jednofázovú jednotku na spustenie kondenzátora s dvojnásobným menovitým výkonom na štítku alebo trojfázovú jednotku so softštartérom.
3. Počítanie začína za hodinu. Časté štartovanie je náročné pre kondenzátory a odstredivé spínače. Nad približne šiestimi až ôsmimi štartmi za hodinu je trojfázový s VFD odolnejšou voľbou.
4. Prispôsobte mechanické rozhranie. Pred objednaním skontrolujte polohu rámu, príruby, hriadeľa a svorkovnice vzhľadom na existujúcu konzolu, pretože menší trojfázový rám sa bez adaptéra nepriskrutkuje na jednofázovú pätku.
5. Opravte základnú špecifikáciu. O stratách a hladine hluku rozhoduje trieda elektroocele, hrúbka laminácie, stohovací faktor a prepojená alebo zváraná konštrukcia. náš výroba jadra a rámu Prehľad vysvetľuje, ako voľby lisovania, stohovania a zvárania ovplyvňujú konečný výsledok.
6. Zbierajte dokumenty. Trieda účinnosti, trieda izolácie, hodnotenie IP, správa o skúške a certifikácia kvality by mali prísť pred tovarom, nie po uvedení do prevádzky.

Vysokokvalitné zvitky zo silikónovej ocele orientovanej na zrno Cievky z kremíkovej ocele mimovládnych organizácií s nízkou stratou jadra a jednotnou hrúbkou pre jadrá motora a transformátora, dostupné vo vlastných šírkach a povrchových úpravách. Zobraziť produkt →

Body údržby a súladu, ktoré sa míňajú

Jednofázové motory nesú predmety opotrebenia, ktoré trojfázové motory nemajú. Prevádzkové kondenzátory postupne strácajú kapacitu, čo zvyšuje prúd a teplotu dlho predtým, než motor úplne zlyhá; v horúcich krytoch plánujte kontrolu každé tri až päť rokov a výmenu, keď kapacita klesne o viac ako 10 percent pod nominálnu hodnotu. Odstredivé spínače a štartovacie relé sa spínajú pri každom spustení, takže stav kontaktov patrí do zoznamu preventívnej údržby.

Trojfázové motory vymieňajú tieto položky za citlivosť napájania. Nevyváženosť napätia nad približne 1 percentom spôsobuje neúmernú prúdovú nerovnováhu a rýchle zahrievanie vinutia, takže ochrana proti výpadku fázy a nevyváženosti nie je na miestach bez obsluhy voliteľná. Ak sa používa VFD, špecifikujte izolované uzávery ložísk a skontrolujte, či je izolačný systém vinutia dimenzovaný na dv/dt meniča, najmä na dlhých káblových vedeniach.

Pokiaľ ide o zhodu, predpisy o účinnosti a triedy IE sa vo všeobecnosti zameriavajú na trojfázové stroje, čo znamená, že jednofázové jednotky môžu pokojne sedieť mimo rámca. Ak súťaž vyžaduje triedu účinnosti, pred prijatím vyhlásenia o jednofázovej jednotke písomne ​​potvrďte, na ktoré typy motorov sa predpis skutočne vzťahuje.

Zostava laminovaného jadra motora Prepojené laminované jadrá bez zvárania a lepidla pre motory a transformátory ponúkajú konzistentné magnetické dráhy a stabilnú kvalitu sériovej výroby. Zobraziť produkt →

Bez ohľadu na to, aký typ si kúpite, v jadre statora a rotora sa rozhoduje o stratách ešte pred vložením vinutia. Konzistentná kvalita laminácie, kontrolovaný stohovací tlak a stabilný dodávateľský reťazec ocele majú väčší význam pre dlhodobý výkon ako marginálny rozdiel v katalógovej cene a sú súčasťou špecifikácie, ktorú si zaslúži audit na úrovni dodávateľa, a nie na dátovom liste.