Motor Kutub Konsekuen Memiliki Dua Kecepatan: Jenis Belitan, Desain Inti, Seleksi

Dua motor kipas 22 kW, ukuran rangka sama, pabrikan sama, siklus kerja sama: satu papan nama bertuliskan 1.800 rpm, yang lain bertuliskan 1.800/900 rpm. Yang kedua adalah mesin kutub konsekuen belitan tunggal, dan setiap perbedaan antara keduanya berada di dalam tumpukan laminasi stator dan kotak terminal.

Ketika seseorang bertanya apa yang dimiliki motor kutub konsekuen, jawabannya dimulai dengan dua kecepatan dari satu belitan, kira-kira setengah kelompok kumparan dari belitan konvensional yang sebanding, dan satu set kutub yang tidak dililitkan yang membawa fluks tanpa membawa tembaga. Jawaban yang kurang nyaman adalah bentuk gelombang fluks celah udara yang rata, kehilangan harmonik yang lebih besar pada inti, dan pendinginan yang lebih sedikit pada kecepatan rendah. Ketiga hal tersebut ditentukan oleh pemasok laminasi dan juga oleh perancang motor.

Jawaban Singkat, dalam Bilangan Biasa

Motor kutub konsekuen memiliki karakteristik sebagai berikut, dan masing-masing karakteristik memiliki konsekuensi langsung terhadap inti stator dan rotor yang harus ditentukan pembeli.

Untuk tim pembelian atau teknik yang menentukan inti, kutub yang tidak dililitkan dan bentuk gelombang fluks adalah hal yang paling penting. Stator kutub konsekuen bukanlah stator empat kutub standar dengan pelat nama berbeda; bagian gigi dan kuknya digerakkan oleh sambungan berkecepatan rendah.

Bagaimana Satu Belitan Menghasilkan Dua Nomor Kutub

Belitan konsentris tiga fase empat kutub konvensional memerlukan dua belas kelompok kumparan: empat kutub dikalikan tiga fase. Konsekuen belitan kutub pada stator yang sama menggunakan enam. Masing-masing kelompok dihubungkan sedemikian rupa sehingga fluks yang meninggalkan kutub luka kembali melalui kutub yang tidak membawa kumparannya sendiri. Karena kutub yang tidak dililitkan dialiri oleh jalur besi yang sama, maka kutub tersebut mempunyai polaritas yang berlawanan dengan tetangganya dan bekerja persis seperti kutub yang dililitkan dengan tanda yang berlawanan.

Hubungkan belitan itu satu arah dan mesin bekerja sebagai empat kutub. Hubungkan kembali dan tembaga yang sama berperilaku seperti delapan kutub efektif. Kecepatan sinkron mengikuti jumlah kutub, sehingga mesin 60 Hz menghasilkan 1.800 rpm dan 900 rpm. Dengan slip, motor sangkar tupai yang dibebani biasanya berada pada kecepatan mendekati 1.750 rpm dan 875 rpm.

Mesin induksi AC yang dibangun berdasarkan prinsip ini mengandalkan kumpulan inti stator dan rotor yang telah diberi dimensi untuk kedua sambungan, yang merupakan titik pertemuan sumber komponen dan desain motor.

Rakitan Inti Stator dan Rotor Motor AC Inti stator dan rotor bertumpuk presisi tinggi untuk motor AC, relevan ketika membandingkan susunan kutub konvensional dan konsekuen dalam rangka yang sama. Lihat Produk →

Konsekuen Kutub Versus Belitan Konvensional

Perbandingan di bawah ini diambil untuk rangka stator 60 Hz yang sama yang berjalan baik sebagai motor kecepatan tunggal empat kutub konvensional atau dengan belitan tunggal kutub.

Metrik yang Hanya Muncul Setelah Prototipe Pertama

Tinjauan desain cenderung berfokus pada kecepatan dan torsi terukur. Bagan di bawah ini membandingkan rangka stator yang sama pada sambungan kutub dengan sambungan empat kutub konvensional, dengan indeks 100 untuk casing konvensional. Ini adalah observasi prototipe dan pengujian yang umum, bukan nilai lembar data tunggal, jadi perlakukan ini sebagai rentang.

Dua batang tinggi inilah yang menghasilkan karya desain ulang. Getaran dan kebisingan meningkat karena kutub yang tidak dililitkan mengubah distribusi gaya di sekitar celah udara, dan kerugian inti harmonik meningkat karena bentuk gelombang fluks tidak lagi mendekati sinusoidal. Kedua efek tersebut mendorong para perancang ke arah laminasi yang lebih tipis, kualitas baja silikon dengan tingkat kehilangan yang lebih rendah, tumpukan yang saling bertautan daripada yang dilas, dan dalam banyak kasus rotor yang miring. Untuk melihat lebih dekat bagaimana metode penumpukan menggeser kehilangan inti, berikut perbandingannya interlock inti yang dilaminasi mencakup trade-off praktis.

Dimana Mesin Tiang Konsekuen Sebenarnya Berjalan

Pengoperasian dua kecepatan akan membuahkan hasil di mana pun beban dijalankan dengan permintaan penuh pada sebagian hari dan dengan beban sebagian pada waktu lainnya. Distribusi di bawah ini mencerminkan bauran aplikasi yang terlihat pada pekerjaan kipas industri, pompa, dan kompresor.

Benang merahnya adalah beban hukum persegi. Tenaga kipas dan pompa turun secara kasar seiring dengan pangkat tiga kecepatan, sehingga mesin yang bekerja dengan kecepatan setengah memerlukan sekitar seperdelapan daya poros pada kecepatan penuh. Motor kutub menghasilkan sebagian dari penghematan tersebut tanpa penggerak elektronik sama sekali, itulah sebabnya desain ini bertahan dalam aplikasi tugas tinggi yang sensitif terhadap biaya meskipun penggerak frekuensi variabel kini mencakup sebagian besar kasus lainnya.

Arti Kedua: Rotor Magnet Permanen Kutub Konsekuen

Istilah yang sama menggambarkan konstruksi yang sangat berbeda pada sisi rotor. Dalam mesin magnet permanen kutub konsekuen, magnet dengan polaritas tunggal dipasang atau tertanam, dan kutub besi di antara keduanya dimagnetisasi oleh magnet yang berdekatan dengan polaritas yang berlawanan. Separuh kutubnya adalah magnet, separuhnya lagi adalah besi.

Bagi pembeli, konsekuensinya bersifat komersial dan mekanis.

• Massa magnet turun drastis per pasangan kutub, dan magnet merupakan item biaya yang dominan pada motor traksi, servo, dan peralatan.
• Rotor menjadi menonjol, sehingga torsi keengganan menambah torsi magnet dan rentang kecepatan daya konstan melebar, yang membantu dalam operasi pelemahan medan.
• Jalur fluksnya asimetris, sehingga menimbulkan riak torsi, tarikan magnet yang tidak seimbang, dan kerugian harmonik rotor.
• Geometri laminasi rotor menjadi penting: busur kutub, penghalang fluks, dan ketebalan jembatan harus disesuaikan.

Poin terakhir itu adalah masalah manufaktur, bukan hanya masalah simulasi. Tumpukan rotor jenis ini biasanya saling bertautan daripada dilas, karena pengelasan menyebabkan hubung singkat pada laminasi di sepanjang tumpukan dan menambah rugi-rugi inti tepat di mana rugi-rugi harmonik sudah tinggi.

Inti Laminasi Interlock untuk Tumpukan Motor Bebas Las Rakitan inti motor saling bertautan yang telah selesai dengan konstruksi bebas las dan bebas lem, relevan untuk tumpukan rotor dua kecepatan di mana kerugian pengelasan dan kontrol produksi menjadi perhatian. Lihat Produk →

Menentukan Inti untuk Mesin Dua Kecepatan: Urutan yang Dapat Dilakukan

1. Perbaiki pasangan kecepatan dan tugas terlebih dahulu. Konfirmasikan apakah kecepatan rendah terus menerus atau hanya digunakan untuk memulai, menentukan posisi, atau pengoperasian malam hari. Rasio 2:1 adalah standar, namun rasio lain dimungkinkan dengan mengorbankan kompleksitas belitan.
2. Ukur sirkuit magnet untuk kondisi fluks terburuk. Gigi tiang yang tidak dilepas dan kuk di belakangnya membawa fluks terkonsentrasi, jadi periksa kerapatan fluks pada sambungan kecepatan rendah daripada hanya pada kecepatan tetapan tinggi.
3. Periksa kembali pendinginan pada kecepatan rendah. Jika kipas dipasang pada poros, rencanakan ventilasi paksa, kipas yang lebih besar, atau kelas kenaikan suhu yang lebih rendah. Keputusan ini seringkali mengubah rangka dan housing.
4. Pilih metode penumpukan dengan sengaja. Saling bertautan cepat dan volumenya stabil secara dimensi; ikatan perekat memberikan kehilangan inti terendah; alat las laser atau TIG menyala dengan cepat tetapi menimbulkan korsleting antar-laminasi yang merugikan. Mesin dua kecepatan dengan konten harmonik tinggi merasakan penalti tersebut lebih tajam dibandingkan mesin kecepatan tunggal.
5. Validasi dengan sampel yang dipotong laser sebelum melakukan perkakas keras. Laminasi sampel memungkinkan tim mengukur arus tanpa beban, kenaikan suhu, dan kebisingan pada sambungan sebenarnya.
6. Kunci dokumentasinya. Setujui ketebalan laminasi, tingkat baja silikon, metode penumpukan, batas duri, dan catatan inspeksi sebelum pesanan produksi pertama.

Pemasok yang mengontrol masukan baja silikon dan tumpukan jadi menghilangkan salah satu mode kegagalan yang biasa, yang merupakan alasan bagus untuk meninjau ulang rantai manufaktur sebelum melakukan pemesanan inti dua kecepatan.

Detail Pemeliharaan dan Kepatuhan yang Diabaikan

• Identifikasi terminal. Konsekuen belitan kutub biasanya mendarat pada enam sadapan. Menghentikan kembali motor yang telah diperbaiki pada sambungan yang salah menghasilkan mesin yang berjalan, tetapi pada kecepatan yang salah dan arus yang berlebihan.
• Kontaktor dan switching. Perubahan kecepatan dilakukan secara mekanis, bukan elektronik. Kontak yang berlubang dan sambungan yang longgar adalah penyebab umum motor menolak mencapai kecepatan rendah.
• Suhu pada kecepatan rendah. Verifikasi setelah pemutaran ulang apa pun. Jika bengkel memasang kipas poros generik, margin kecepatan rendah akan hilang.
• Batas isolasi dan kenaikan suhu. Periksa berdasarkan IEC 60034-1 atau NEMA MG 1, dan konfirmasikan kelas isolasi yang sebenarnya digunakan bengkel, bukan kelas pada papan nama asli.
• Kualitas material setelah dibangun kembali. Pada mesin dua kecepatan, kehilangan harmonik membuat kualitas baja silikon lebih berpengaruh dibandingkan pada motor kecepatan tunggal, sehingga mengganti kualitas yang lebih rendah untuk menghemat biaya biasanya muncul sebagai panas.

Di sisi pasokan, mintalah sistem mutu yang terdokumentasi daripada sertifikat dalam brosur: ISO 9001 sebagai pedoman, IATF 16949 di mana motor dimasukkan ke dalam kendaraan, ISO 14001 untuk kepatuhan lingkungan, dan ISO 3834 untuk rangka yang dilas seperti dasar mesin tipe kotak. Dokumen-dokumen itulah yang membuat pesanan inti dua kecepatan dapat diaudit dari kumparan baja silikon hingga tumpukan jadi, termasuk sisi bahan mentah seperti baja silikon non-orientasi bermutu tinggi dalam bentuk kumparan, strip, atau lembaran.

Gulungan, Strip, dan Lembaran Baja Silikon Baja silikon dengan kualitas terkontrol dalam bentuk gulungan, strip, dan lembaran untuk inti motor dan stempel presisi, relevan saat menentukan bahan laminasi dan dokumentasi pasokan. Lihat Produk →

Motor kutub konsekuen memiliki dua kecepatan dari satu belitan, enam kelompok kumparan, bukan dua belas, kutub yang tidak dililitkan yang membawa fluks tetapi tidak mengandung tembaga, dan bentuk gelombang fluks yang lebih keras pada inti dibandingkan belitan konvensional. Fakta-fakta tersebut berubah menjadi biaya dan risiko pada tahap laminasi, karena kualitas baja, ketebalan laminasi, metode penumpukan, dan panjang tumpukan semuanya harus dipilih untuk sambungan kecepatan rendah dan tidak hanya untuk kecepatan pelat nama.