Een consequente poolmotor heeft twee snelheden: wikkelingstypen, kernontwerp, selectie

Twee ventilatormotoren van 22 kW, dezelfde framegrootte, dezelfde fabrikant, dezelfde inschakelduur: op het ene typeplaatje staat 1.800 tpm, op het andere staat 1.800/900 tpm. De tweede is een consequente poolmachine met één wikkeling, en elk verschil tussen de twee zit in de statorlamineringsstapel en de aansluitdoos.

Wanneer iemand vraagt ​​wat een consequente poolmotor heeft, begint het antwoord met twee snelheden van één wikkeling, ongeveer de helft van de spoelgroepen van een vergelijkbare conventionele wikkeling, en een stel afgewikkelde polen die flux transporteren zonder koper te transporteren. De minder comfortabele helft van het antwoord is een afgevlakte fluxgolfvorm met luchtspleet, meer harmonisch verlies in de kern en minder koeling bij lage snelheid. Deze drie punten worden zowel door de lamineringsleverancier als door de motorontwerper bepaald.

Het korte antwoord, in duidelijke cijfers

Een consequente poolmotor heeft de volgende kenmerken, en elk daarvan heeft een direct gevolg voor de stator- en rotorkernen die een koper moet specificeren.

Voor een inkoop- of engineeringteam dat kernen specificeert, zijn de afgewikkelde polen en de fluxgolfvorm het belangrijkst. Een consequente poolstator is geen standaard vierpolige stator met een ander typeplaatje; de tand- en juksecties worden aangedreven door de langzame verbinding.

Hoe één wikkeling twee poolnummers oplevert

Een conventionele driefasige vierpolige concentrische wikkeling heeft twaalf spoelgroepen nodig: vier polen vermenigvuldigd met drie fasen. Een consequente poolwikkeling in dezelfde stator gebruikt er zes. Elke groep is zo met elkaar verbonden dat de flux die een gewonden pool verlaat, terugkeert via een pool die zelf geen spoel draagt. Omdat de afgewikkelde pool door hetzelfde ijzeren pad wordt gevoed, neemt deze de tegenovergestelde polariteit mee naar zijn buren en werkt precies als een opgewonden pool van het tegenovergestelde teken.

Sluit die wikkeling in één richting aan en de machine draait als vier polen. Sluit hem opnieuw aan en hetzelfde koper gedraagt ​​zich als acht effectieve polen. De synchrone snelheid volgt het aantal polen, dus een machine van 60 Hz levert 1.800 tpm en 900 tpm. Bij slip komt een geladen kooiankermotor doorgaans in de buurt van 1.750 tpm en 875 tpm.

AC-inductiemachines die op dit principe zijn gebouwd, vertrouwen op een stator- en rotorkernset die al is gedimensioneerd voor beide verbindingen, wat het punt is waarop de inkoop van componenten en het motorontwerp samenkomen.

AC-motorstator en rotorkernconstructie Uiterst nauwkeurige gestapelde stator- en rotorkernen voor AC-motoren, relevant bij het vergelijken van conventionele en consequente poolopstellingen in hetzelfde frame. Bekijk Product →

Consequente pool versus conventionele wikkeling

De onderstaande vergelijking is gemaakt voor hetzelfde 60 Hz-statorframe dat werkt als een conventionele vierpolige motor met één snelheid of met een daaruit voortvloeiende enkele poolwikkeling.

De statistieken die pas verschijnen na het eerste prototype

Ontwerpbeoordelingen hebben de neiging zich te concentreren op het nominale toerental en koppel. In het onderstaande diagram wordt hetzelfde statorframe in de daaropvolgende poolaansluiting vergeleken met de conventionele vierpolige aansluiting, geïndexeerd op 100 voor het conventionele geval. Dit zijn typische prototype- en testbankobservaties en geen enkele datasheetwaarde, dus behandel ze als bereiken.

De twee hoge staven zijn degenen die herontwerpwerk genereren. Trillingen en ruis nemen toe omdat de afgewikkelde pool de krachtverdeling rond de luchtspleet verandert, en het harmonische kernverlies neemt toe omdat de fluxgolfvorm niet langer bijna sinusvormig is. Beide effecten drijven ontwerpers in de richting van dunnere lamineringen, siliciumstaalsoorten met minder verlies, in elkaar grijpende in plaats van gelaste stapels, en in veel gevallen een scheve rotor. Voor een nadere blik op hoe de stapelmethode het kernverlies verschuift, is deze vergelijking van in elkaar grijpende gelamineerde kernen behandelt de praktische afwegingen.

Waar de consequente poolmachines feitelijk draaien

De werking met twee snelheden loont wanneer een lading een deel van de dag op volle belasting draait en de rest op deellast. De onderstaande verdeling weerspiegelt de toepassingsmix die te zien is in industriële ventilator-, pomp- en compressorwerkzaamheden.

De rode draad is een kwadratische belasting. Het ventilator- en pompvermogen daalt grofweg met de derde macht van de snelheid, dus een machine die op halve snelheid draait, heeft ongeveer een achtste van het asvermogen op volle snelheid nodig. Een consequente poolmotor vangt een deel van die besparing op, zonder dat er überhaupt aandrijfelektronica nodig is. Daarom overleeft het ontwerp in kostengevoelige, veeleisende toepassingen, ook al dekken frequentieregelaars nu de meeste andere gevallen.

De tweede betekenis: Consequente pool-permanente magneetrotoren

Dezelfde term beschrijft een geheel andere constructie aan de rotorzijde. In een permanente magneetmachine met consequente polen worden magneten met een enkele polariteit gemonteerd of ingebed, en de ijzeren polen daartussen worden door de aangrenzende magneten gemagnetiseerd met de tegenovergestelde polariteit. De helft van de polen zijn magneten, de andere helft is van ijzer.

Voor een koper zijn de gevolgen zowel commercieel als mechanisch.

• De magneetmassa daalt aanzienlijk per poolpaar en magneten zijn de dominante kostenpost in tractie-, servo- en apparaatmotoren.
• De rotor wordt saillant, waardoor het weerstandskoppel het koppel van de magneet vergroot en het toerentalbereik met constant vermogen groter wordt, wat helpt bij veldverzwakking.
• Het fluxpad is asymmetrisch, waardoor de koppelrimpel, de ongebalanceerde magnetische trekkracht en het harmonische verlies van de rotor toenemen.
• De geometrie van de rotorlaminering wordt van cruciaal belang: poolbogen, fluxbarrières en brugdikte moeten op elkaar worden afgestemd.

Dat laatste punt is een productieprobleem, niet alleen een simulatieprobleem. Rotorstapels van dit type zijn meestal aan elkaar gekoppeld in plaats van gelast, omdat het lassen lamineringen langs de stapel kortsluit en kernverlies veroorzaakt precies daar waar het harmonische verlies al hoog is.

Interlock gelamineerde kern voor lasvrije motorstapels Afgewerkte, onderling verbonden motorkernconstructie met lasvrije, lijmvrije constructie, relevant voor rotorstapels met twee snelheden waarbij lasverliezen en productiecontrole een probleem vormen. Bekijk Product →

Kernen specificeren voor een machine met twee snelheden: een werkbare reeks

1. Repareer eerst het snelheidspaar en de plicht. Bevestig of de lage snelheid continu is of alleen wordt gebruikt voor starten, positioneren of nachtbedrijf. Een verhouding van 2:1 is standaard, maar andere verhoudingen zijn mogelijk ten koste van de complexiteit van de wikkeling.
2. Bepaal het formaat van het magnetische circuit voor de slechtste fluxomstandigheid. De afgewikkelde pooltanden en het juk daarachter dragen geconcentreerde flux, dus controleer de fluxdichtheid in de verbinding met lage snelheid in plaats van alleen bij nominale hoge snelheid.
3. Controleer de koeling op lage snelheid opnieuw. Als de ventilator op een as is gemonteerd, zorg dan voor geforceerde ventilatie, een grotere ventilator of een lagere temperatuurstijgingsklasse. Deze beslissing verandert vaak het frame en de behuizing.
4. Kies bewust voor de stapelmethode. Interlocking is snel en maatvast in volume; lijmverbindingen geven het laagste kernverlies; laser- of TIG-lasgereedschappen werken snel, maar veroorzaken kortsluitingen tussen de lamineringen die verlies veroorzaken. Machines met twee snelheden en een hoog harmonisch gehalte voelen die straf scherper dan machines met één snelheid.
5. Valideer met lasergesneden monsters voordat u zich inzet voor harde gereedschappen. Met proeflamineringen kon het team de nullaststroom, temperatuurstijging en ruis op de echte verbinding meten.
6. Vergrendel de documentatie. Spreek lamineringsdikte, siliciumstaalkwaliteit, stapelmethode, braamlimieten en inspectiegegevens af vóór de eerste productieorder.

Een leverancier die zowel de siliciumstaalinvoer als de afgewerkte stapel controleert, neemt een van de gebruikelijke faalwijzen weg, wat een goede reden is om de productieketen voordat u een kernbestelling met twee snelheden plaatst.

Onderhouds- en nalevingsdetails die over het hoofd worden gezien

• Terminal-identificatie. Een daaropvolgende poolwikkeling komt meestal op zes afleidingen terecht. Het opnieuw aansluiten van een gerepareerde motor op de verkeerde aansluiting levert een machine op die wel draait, maar op de verkeerde snelheid en met een te hoge stroomsterkte.
• Contactoren en schakelen. De snelheidsverandering gebeurt mechanisch, niet elektronisch. Ontpitte contacten en losse schakels zijn veel voorkomende redenen waarom een ​​motor weigert de lage snelheid te bereiken.
• Temperatuur bij lage snelheid. Controleer dit na elk terugspoelen. Als een reparatiewerkplaats een generieke asventilator inbouwt, verdwijnt de marge op lage snelheden.
• Isolatie- en temperatuurstijgingslimieten. Controleer aan de hand van IEC 60034-1 of NEMA MG 1 en bevestig de isolatieklasse die de reparatiewerkplaats daadwerkelijk heeft gebruikt in plaats van de klasse op het originele naamplaatje.
• Materiaalkwaliteit na herbouw. In een machine met twee snelheden zorgt het harmonische verlies ervoor dat de siliciumstaalsoort invloedrijker is dan bij een motor met één snelheid, dus het vervangen van een lagere kwaliteit om kosten te besparen komt meestal tot uiting in de vorm van warmte.

Vraag aan de aanbodzijde om gedocumenteerde kwaliteitssystemen in plaats van certificaten in een brochure: ISO 9001 als basislijn, IATF 16949 waar de motor in een voertuig terechtkomt, ISO 14001 voor milieuconformiteit en ISO 3834 voor gelaste frames zoals doosvormige machinebases. Deze documenten zorgen ervoor dat een kernbestelling met twee snelheden controleerbaar is, van siliciumstaalspiraal tot afgewerkte stapel, inclusief de grondstofzijde zoals hoogwaardig niet-georiënteerd siliciumstaal in spiraal-, strip- of plaatvorm.

Siliciumstaalrol, strip en plaat Op kwaliteit gecontroleerd siliciumstaal in rol-, strip- en plaatvormen voor motorkernen en precisiestansen, relevant bij het specificeren van lamineringsmateriaal en leveringsdocumentatie. Bekijk Product →

Een consequente poolmotor heeft twee snelheden vanaf één wikkeling, zes spoelgroepen in plaats van twaalf, afgewikkelde polen die flux transporteren maar geen koper, en een fluxgolfvorm die harder is voor de kern dan een conventionele wikkeling. Deze feiten vertalen zich in kosten en risico's in de lamineerfase, omdat staalkwaliteit, lamineringsdikte, stapelmethode en stapellengte allemaal moeten worden gekozen voor de lage snelheidsverbinding en niet alleen voor de nominale snelheid.