Sự khác biệt giữa động cơ một pha và ba pha: Kích thước và hiệu suất

Một máy bơm lỗ khoan 2,2 kW bị hỏng ở một trang trại đã có nguồn điện ba pha 400 V. Tệp bảo trì liệt kê thiết bị thay thế một pha, do đó thiết bị một pha sẽ được đặt hàng và lắp đặt. Hai tháng sau, tụ điện chạy bị phồng lên, dây cáp máy bơm chạy nóng ở mức gần 15 A và động cơ hoạt động do quá tải nhiệt trong thời gian kéo dài. Không có gì sai với động cơ. Đặc điểm kỹ thuật là.

Sự khác biệt giữa động cơ một pha và động cơ ba pha không phải là nhãn trên bảng tên. Nó thay đổi mô-men xoắn khởi động, dòng điện trên mỗi kilowatt, kích thước khung phù hợp với giá đỡ, dây cáp bạn phải kéo và các hạng mục bảo trì bạn sẽ mua trong mười năm tới.

Tại sao hai thiết kế lại hoạt động khác nhau

Cả hai máy đều là động cơ cảm ứng với rôto lồng sóc và lõi stato nhiều lớp. Sự khác biệt gần như hoàn toàn nằm ở cuộn dây stato và hoạt động của nguồn cung cấp cho nó.

Ba pha: một trường đã quay

Ba cuộn dây cách nhau 120 độ điện, được cấp điện từ nguồn ba pha, tạo ra sóng từ thông quay với tốc độ đồng bộ (tần số 120 lần chia cho số cực). Rôto nhìn thấy một trường chuyển động từ trạng thái dừng, do đó mô-men xoắn có sẵn ở tốc độ bằng 0 mà không cần có thiết bị phụ trợ nào cả. Mô-men xoắn về cơ bản là không đổi qua mỗi chu kỳ điện, đó là lý do tại sao máy ba pha chạy êm và giữ tải ổn định ở tốc độ thấp.

Một pha: một trường dao động phải được đánh lừa để quay

Một cuộn dây trên nguồn điện một pha tạo ra một dòng điện dao động, về mặt toán học sẽ chia thành hai từ trường quay ngược chiều có cường độ bằng nhau. Ở trạng thái dừng, chúng triệt tiêu nhau nên mômen khởi động thực bằng không. Ngành công nghiệp giải quyết vấn đề này bằng một cuộn dây phụ lệch khoảng 90 độ điện, cộng với một tụ điện (tụ điện khởi động, chạy bằng tụ điện hoặc tụ điện phân chia vĩnh viễn), rơle khởi động hoặc một cực bóng mờ dành cho kích thước nhỏ. Khi rôto đạt khoảng 70 đến 80 phần trăm tốc độ, công tắc ly tâm hoặc rơle sẽ ngắt mạch phụ ra.

Hai hậu quả theo sau. Đầu tiên, mô-men xoắn vẫn dao động ở tần số gấp đôi dòng, do đó động cơ một pha rung nhiều hơn và ồn hơn ở cùng một đầu ra. Thứ hai, dòng điện trên mỗi kilowatt cao hơn khoảng ba lần ở 230 V so với động cơ ba pha tương đương rút ra ở 400 V, điều này ảnh hưởng đến kích thước cáp, định mức công tắc tơ và sụt áp trong thời gian dài.

Thiết kế cán màng theo cuộn dây. Stator một pha thường chia các rãnh của nó khoảng 2/3 cuộn dây chính và 1/3 cuộn phụ, trong khi stato ba pha sử dụng đai pha 60 độ phân bổ với sự phân bổ khe cân bằng. Điều đó làm thay đổi số lượng khe, chiều rộng răng và tỷ lệ đồng-sắt bên trong cùng một đường kính bên ngoài. Nếu bạn muốn lý thuyết cuộn dây sâu hơn, lời giải thích này về động cơ ba pha hoạt động như thế nào đi qua cánh đồng, đường trượt và mặt cốt lõi của thiết kế.

Lắp ráp lõi rôto và Stator động cơ AC Các lõi rôto và stator bằng thép silicon được xếp chồng chính xác cho động cơ AC, được thiết kế để hỗ trợ hiệu suất, độ ồn thấp và mô-men xoắn ổn định trong các ứng dụng công nghiệp. Xem sản phẩm →

So sánh song song các thông số kỹ thuật thực

Bảng dưới đây phản ánh các giá trị tiêu biểu cho động cơ công nghiệp 4 cực, 50 Hz dưới 5 kW, được rút ra từ dữ liệu danh mục chung và các cấp hiệu suất IEC. Hãy coi các phạm vi như một công cụ sàng lọc, sau đó xác nhận bằng bảng kiểm tra của nhà sản xuất.

Khoảng cách hiệu quả, được đo bằng xếp hạng

Lợi thế hiệu quả của ba pha không phải là một con số cố định. Nó lớn nhất ở mức công suất nhỏ, trong đó cuộn dây phụ, tổn thất tụ điện và mật độ dòng điện cao hơn ảnh hưởng nhiều nhất đến các thiết kế một pha và nó thu hẹp lại khi các khung ngày càng lớn hơn.

• Thanh màu xanh nhạt: động cơ chạy bằng tụ điện một pha, thường là 68 đến 80 phần trăm ở mức định mức này.
• Thanh màu xanh đậm: động cơ ba pha IE3, từ khoảng 80% ở công suất 0,75 kW đến gần 88% ở công suất 3,7 kW.
• Ở mức 0,75 kW, khoảng cách là khoảng 12 điểm; ở mức 3,7 kW thì gần hơn với 8 điểm. Trên một máy bơm chạy 4000 giờ một năm, đó là sự khác biệt giữa hai hóa đơn tiền điện chứ không phải hai phần trăm.

Lưu ý rằng cấp hiệu suất IEC 60034-30-1 áp dụng cho máy điện ba pha; động cơ một pha nằm ngoài phân loại đó, vì vậy không thể so sánh danh mục giữa các loại. Thay vào đó, hãy yêu cầu dữ liệu thử nghiệm được đo và kiểm tra cấp độ, độ dày và hệ số xếp chồng của thép điện đằng sau những con số đó.

Nơi động cơ một pha vẫn thuộc về

Nhu cầu một pha tập trung vào thiết bị cắm vào nguồn điện gia dụng hoặc thương mại nhẹ. Phần phân chia bên dưới mang tính biểu thị về các ứng dụng động cơ nhỏ hơn là điều tra dân số thị trường, nhưng nó phù hợp với những gì hầu hết các nhóm mua sắm thấy trong phân khúc này.

Khi những nhiệm vụ tương tự đó được thực hiện bên trong nhà máy có hệ thống phân phối ba pha, phiên bản ba pha hầu như luôn được chỉ định, thậm chí ở mức 0,37 kW, vì khung nhỏ hơn, tuổi thọ cao hơn và khả năng bảo vệ quá tải tiêu chuẩn sẽ lớn hơn mức chênh lệch giá nhỏ.

Trình tự lựa chọn thực tế

1. Xác nhận nguồn cung cấp tại hộp thiết bị đầu cuối, không phải trên bản vẽ. Đo điện áp đường dây và kiểm tra xem có trung tính hay không. Động cơ một pha 230 V trên nguồn điện ba pha 400 V cần một bộ khởi động khác chứ không phải một động cơ khác.
2. Kích thước trên mô-men xoắn, không phải kilowatt. Tải khởi động ở chế độ đầy tải, chẳng hạn như băng tải có tải hoặc máy bơm chuyển vị dương, có thể cần bộ khởi động một pha bằng tụ điện ở mức gấp đôi định mức trên bảng tên hoặc bộ ba pha có bộ khởi động mềm.
3. Đếm bắt đầu mỗi giờ. Khởi động thường xuyên gây khó khăn cho tụ điện và công tắc ly tâm. Trên khoảng sáu đến tám lần khởi động mỗi giờ, ba pha với VFD là lựa chọn bền bỉ hơn.
4. Phù hợp với giao diện cơ học. Kiểm tra vị trí khung, mặt bích, trục và hộp đầu cuối so với giá đỡ hiện có trước khi đặt hàng vì khung ba pha nhỏ hơn sẽ không bắt vít vào mẫu chân một pha nếu không có bộ chuyển đổi.
5. Sửa các đặc điểm kỹ thuật cốt lõi. Loại thép cách điện, độ dày lớp, hệ số xếp chồng và kết cấu khóa liên động hoặc hàn quyết định tổn thất và mức ồn. của chúng tôi sản xuất lõi và khung tổng quan giải thích các lựa chọn dập, xếp chồng và hàn ảnh hưởng như thế nào đến kết quả hoàn thiện.
6. Thu thập tài liệu. Cấp hiệu suất, cấp cách điện, xếp hạng IP, báo cáo thử nghiệm và chứng nhận chất lượng phải có trước khi giao hàng chứ không phải sau khi vận hành thử.

Cuộn thép silicon không định hướng hạt cao cấp Cuộn thép silicon NGO có tổn thất lõi thấp và độ dày đồng đều cho lõi động cơ và máy biến áp, có sẵn với chiều rộng tùy chỉnh và xử lý bề mặt. Xem sản phẩm →

Những điểm bảo trì và tuân thủ bị bỏ sót

Động cơ một pha mang các vật dụng bị mòn mà động cơ ba pha không có. Tụ điện đang chạy mất điện dung dần dần, điều này làm tăng dòng điện và nhiệt độ rất lâu trước khi động cơ hỏng hoàn toàn; trong các khu vực có nhiệt độ cao, hãy lên kế hoạch kiểm tra ba đến năm năm một lần và thay thế khi điện dung giảm hơn 10% so với mức định mức. Công tắc ly tâm và rơ-le khởi động được kích hoạt mỗi lần khởi động, do đó tình trạng tiếp điểm nằm trong danh sách bảo trì phòng ngừa.

Động cơ ba pha trao đổi những mặt hàng đó để lấy độ nhạy nguồn cung. Mất cân bằng điện áp trên khoảng 1 phần trăm gây ra sự mất cân bằng dòng điện không cân xứng và làm nóng cuộn dây nhanh chóng, do đó, việc bảo vệ mất cân bằng và mất pha không phải là tùy chọn ở những vị trí không được giám sát. Khi sử dụng VFD, hãy chỉ định các đầu đóng ổ trục cách điện và kiểm tra xem hệ thống cách điện cuộn dây có được định mức cho dv/dt của biến tần hay không, đặc biệt là khi chạy cáp dài.

Về mặt tuân thủ, các quy định về hiệu suất và cấp IE thường nhắm tới các máy ba pha, có nghĩa là các máy một pha có thể lặng lẽ nằm ngoài khuôn khổ. Nếu đấu thầu yêu cầu cấp hiệu suất, hãy xác nhận bằng văn bản loại động cơ nào mà quy định thực sự áp dụng trước khi bạn chấp nhận tuyên bố về thiết bị một pha.

Lắp ráp lõi động cơ nhiều lớp Lõi nhiều lớp khóa liên động không hàn, không keo dành cho động cơ và máy biến áp, mang lại đường dẫn từ ổn định và chất lượng sản xuất hàng loạt ổn định. Xem sản phẩm →

Cho dù bạn mua loại nào thì lõi stato và rôto là nơi quyết định tổn thất trước khi lắp cuộn dây vào. Chất lượng cán màng nhất quán, áp suất xếp chồng được kiểm soát và chuỗi cung ứng thép ổn định quan trọng đối với hiệu suất lâu dài hơn là chênh lệch biên trong giá danh mục và chúng là một phần của thông số kỹ thuật đáng được kiểm tra trên sàn của nhà cung cấp thay vì trên biểu dữ liệu.