มอเตอร์โรเตอร์บาดแผลสามเฟส: ทำงานอย่างไรและควรใช้เมื่อใด

บรรทัดล่างสุดก่อน

มอเตอร์โรเตอร์บาดแผลสามเฟส เป็นตัวเลือกที่ถูกต้องเมื่อการใช้งานของคุณต้องการแรงบิดสตาร์ทที่ควบคุม การลดกระแสกระชากสูง หรือความเร็วที่ปรับได้ภายใต้โหลด - งานที่มอเตอร์กรงกระรอกลัดวงจร ด้วยการเชื่อมต่อความต้านทานภายนอกผ่านวงแหวนสลิปเข้ากับขดลวดโรเตอร์แบบพันแผลแบบสามเฟส วิศวกรจึงสามารถได้รับแรงบิดเริ่มต้นสูงถึง 250% ของแรงบิดเต็มโหลด ในขณะที่จำกัดกระแสสตาร์ทไว้ที่ 150 ถึง 200% ของพิกัด เมื่อเทียบกับกระแสพุ่งเข้า 500 ถึง 700% สำหรับมอเตอร์กรงกระรอกแบบออนไลน์โดยตรงที่มีพิกัดเท่ากัน

แรงบิดเริ่มต้นสูงถึง 250% FLT การไหลเข้าลดลงเหลือ 150-200% การควบคุมความต้านทานของโรเตอร์ภายนอก การออกแบบแปรงสลิปแหวน

250 %

แรงบิดเริ่มต้นสูงสุดเป็นเปอร์เซ็นต์ของแรงบิดเต็มโหลด

5 x

กระแสไหลเข้าที่ต่ำกว่าเทียบกับการเริ่มต้นกรงกระรอกโดยตรง

0.5 %

การสลิปทั่วไปที่โหลดเต็มที่ - การควบคุมความเร็วที่จำกัดภายใต้สภาวะที่กำหนด

เมกะวัตต์

การให้คะแนนขยายไปถึงหลายเมกะวัตต์ในการใช้งานด้านเหมืองแร่และซีเมนต์

มอเตอร์บาดแผลคืออะไรและทำงานอย่างไร?

มอเตอร์แบบพันแผล ซึ่งมีชื่ออย่างเป็นทางการว่ามอเตอร์เหนี่ยวนำโรเตอร์แบบพันแผล เป็นเครื่องเหนี่ยวนำไฟฟ้ากระแสสลับแบบสามเฟส โดยที่โรเตอร์จะทำการพันขดลวดสามเฟสแบบกระจาย แทนที่จะเป็นแท่งอลูมิเนียมหรือทองแดงที่ลัดวงจรที่พบในโรเตอร์กรงกระรอก ขดลวดโรเตอร์เชื่อมต่อกับขั้วต่อภายนอกสามขั้วผ่านแหวนสลิปและแปรงคาร์บอนที่ติดตั้งอยู่บนเพลาโรเตอร์ ความแตกต่างของโครงสร้างเพียงข้อเดียวนี้ช่วยปลดล็อกการควบคุมการปฏิบัติงานที่หลากหลายซึ่งเป็นไปไม่ได้ด้วยการออกแบบกรง

การเพิ่มพลังสเตเตอร์: แรงดันไฟฟ้าสามเฟสถูกนำไปใช้กับขดลวดสเตเตอร์ ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กหมุนที่ความเร็วซิงโครนัส (โดยทั่วไปคือ 1,500 RPM ที่ 50 Hz สำหรับมอเตอร์ 4 ขั้ว)

การเหนี่ยวนำ EMF ของโรเตอร์: สนามสเตเตอร์ที่หมุนจะตัดตัวนำโรเตอร์ ทำให้เกิด EMF ตามสัดส่วนของความถี่สลิป เมื่อหยุดนิ่ง สลิปจะเท่ากับ 1.0 และแรงดันไฟฟ้าของโรเตอร์เหนี่ยวนำจะถึงค่าสูงสุด

การแทรกความต้านทานภายนอก: ธนาคารต้านทานที่เชื่อมต่อผ่านวงแหวนสลิปจะเพิ่มความต้านทานให้กับวงจรโรเตอร์ ตามความสัมพันธ์ของแรงบิด-สลิป แรงบิดสูงสุด (แรงบิดแบบดึงออก) จะเลื่อนไปทางความเร็วที่ต่ำลงเมื่อความต้านทานภายนอกเพิ่มขึ้น

วิ่งขึ้นและลัดวงจร: เมื่อมอเตอร์เร่งความเร็ว ความต้านทานจะลดลงเรื่อยๆ ที่ความเร็วสูงสุด วงจรโรเตอร์จะลัดวงจรเพื่อลดการสูญเสียแปรงและแหวนสลิป และมอเตอร์จะทำงานเหมือนมอเตอร์เหนี่ยวนำมาตรฐานที่มีสลิปต่ำกว่า 1%

ความสัมพันธ์ทางไฟฟ้าที่สำคัญที่ควบคุมพฤติกรรมของมอเตอร์เหนี่ยวนำโรเตอร์แบบพันแผลคือสมการแรงบิด ความต้านทานของโรเตอร์ R2 จะควบคุมการสลิปที่เกิดแรงบิดสูงสุดโดยตรง ด้วยการเพิ่ม R2 แรงบิดสูงสุดสามารถอยู่ในตำแหน่งหรือใกล้กับจุดหยุดนิ่ง ทำให้เกิดแรงบิดสูงสุดได้อย่างแม่นยำเมื่อโหลดเร่งความเร็วได้ยากที่สุด นี่คือข้อได้เปรียบทางวิศวกรรมหลักเหนือการออกแบบกรงกระรอก โดยที่ความต้านทานของโรเตอร์ได้รับการแก้ไขโดยรูปทรงของตัวนำ และไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ระหว่างการทำงาน

มอเตอร์กรงกระรอกกับโรเตอร์บาดแผล: การเปรียบเทียบโดยตรง

ทางเลือกระหว่างมอเตอร์กรงกระรอกและมอเตอร์เหนี่ยวนำโรเตอร์แบบพันแผลไม่ได้ขึ้นอยู่กับว่ามอเตอร์ชนิดใดดีกว่ากัน แต่อยู่ที่ว่ามอเตอร์ชนิดใดเหมาะสมกับโปรไฟล์โหลดการใช้งาน ทั้งสองเครื่องเป็นเครื่องเหนี่ยวนำสามเฟสที่ใช้โครงสร้างสเตเตอร์เหมือนกัน ความแตกต่างทั้งหมดอยู่ที่โรเตอร์และสถาปัตยกรรมการควบคุมดาวน์สตรีม

พารามิเตอร์	มอเตอร์โรเตอร์บาดแผล	มอเตอร์กรงกระรอก
การก่อสร้างโรเตอร์	แหวนสลิปไขลานแบบกระจายแบบสามเฟส	แท่งอะลูมิเนียมหรือทองแดงหล่อ วงแหวนปลายสั้น
แรงบิดสตาร์ท	FLT สูงถึง 250% พร้อมความต้านทานภายนอกเต็มรูปแบบ	100 ถึง 150% FLT (DOL); ต่ำลงด้วยซอฟต์สตาร์ทเตอร์
เริ่มปัจจุบัน	พิกัด 150 ถึง 200% (มีความต้านทาน)	พิกัด 500 ถึง 700% (DOL)
การควบคุมความเร็ว	แปรผันได้ตามความต้านทานของโรเตอร์หรือ EMF ที่ฉีดเข้าไป	คงที่ (ต้องใช้ VFD สำหรับความเร็วตัวแปร)
ประสิทธิภาพในการโหลดเต็มที่	92 ถึง 95% (ความต้านทานสั้นลง)	93 ถึง 96% (ไม่มีการสูญเสียแปรง/แหวนสลิป)
ข้อกำหนดการบำรุงรักษา	สูงกว่า - แปรงต้องได้รับการตรวจสอบทุกๆ 2,000 ถึง 4,000 ชั่วโมง	ด้านล่าง - ไม่มีแปรงหรือแหวนสลิป
ต้นทุนทุน	สูงกว่ามอเตอร์แบบกรงที่เทียบเท่ากัน 25 ถึง 40%	ต้นทุนฐานที่ต่ำกว่า
แอปพลิเคชั่นที่ดีที่สุด	โหลดที่มีความเฉื่อยสูง เครน โรงสี คอมเพรสเซอร์	พัดลม ปั๊ม สายพานลำเลียง ตัวขับเคลื่อนความเร็วคงที่
ความพร้อมใช้งานของช่วงกำลัง	1.5 kW ถึงหลายเมกะวัตต์	เศษส่วนกิโลวัตต์ถึงหลายเมกะวัตต์

ภาพประกอบที่ใช้งานได้จริง: ระบบขับเคลื่อนโรงสีลูกบอลขนาด 500 kW ที่สตาร์ทภายใต้โหลดเต็มต้องใช้แรงบิดสตาร์ทประมาณ 1,250 นิวตันเมตร การเริ่มต้น DOL ของกรงกระรอกจะต้องการกระแสไฟ 2,500 ถึง 3,500 A จากแหล่งจ่ายไฟ ซึ่งอาจขัดขวางการป้องกันต้นทางและทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าตกอย่างรุนแรงบนเครือข่าย มอเตอร์โรเตอร์แบบพันรอบที่เทียบเท่ากับสตาร์ทเตอร์ต้านทานโรเตอร์ 4 ขั้นดึงกระแสเพียง 750 ถึง 1,000 A ในขณะที่ให้แรงบิดสตาร์ทเต็มที่ สำหรับสาธารณูปโภคและวิศวกรโรงงานที่จัดการเสถียรภาพของโครงข่าย ความแตกต่างนี้ไม่ใช่เรื่องเล็กน้อย แต่มีความสำคัญในการปฏิบัติงาน

โดยที่มอเตอร์โรเตอร์แบบบาดแผลสามเฟสเป็นตัวเลือกที่เหมาะสม

มอเตอร์โรเตอร์แบบพันรอบไม่ได้เป็นแบบสากล แต่จะมีค่าใช้จ่ายและค่าบำรุงรักษาพิเศษเฉพาะในโปรไฟล์โหลดเฉพาะเท่านั้น อุตสาหกรรมและประเภทเครื่องจักรต่อไปนี้แสดงถึงกรณีการใช้งานที่แข็งแกร่งที่สุด

การทำเหมืองแร่: โรงสีบอล, โรงสี SAG, โรงสีร็อด

โรงบดเป็นแอปพลิเคชั่นโรเตอร์โรเตอร์แบบมาตรฐาน ค่าความเฉื่อยของโหลด (GD2) ที่ 50,000 ถึง 500,000 กก.ม2 ต้องใช้เวลาเร่งความเร็วเพิ่มขึ้นอีก 30 ถึง 90 วินาที มอเตอร์โรเตอร์แบบพันแผลที่มีสตาร์ทเตอร์ต้านทานของเหลวสามารถรักษาแรงบิดที่เกือบสูงสุดได้ตลอดทางลาดเร่งความเร็วทั้งหมด ในขณะที่รักษากระแสให้อยู่ภายในความสามารถของหม้อแปลงจ่าย อัตรามอเตอร์เดี่ยว 3,000 ถึง 8,000 kW เป็นมาตรฐานสำหรับหัวทำเหมืองแบบเปิดขนาดใหญ่

ท่าเรือและเหล็กกล้า: เครนเหนือศีรษะและรอก

ระบบขับเคลื่อนของเครนจำเป็นต้องมีการควบคุมการสตาร์ท การเบรกแบบไดนามิก และการปรับความเร็วภายใต้โหลดแบบแขวนลอยแบบแปรผัน มอเตอร์โรเตอร์แบบพันแผลที่มีตัวควบคุมหลักและขั้นต้านทานโรเตอร์ให้ระดับแรงบิด 5 ถึง 6 ระดับ ซึ่งครอบคลุมถึงการยก การลดระดับ และการเบรก -- จับคู่คำสั่งของผู้ปฏิบัติงานกับข้อกำหนดในการโหลดโดยไม่ต้องใช้ไดรฟ์อิเล็กทรอนิกส์ ในการให้บริการของเครน ซึ่งรอบการทำงานเกี่ยวข้องกับการสตาร์ทหลายร้อยครั้งต่อกะ ความต้านทานของโรเตอร์จะกระจายพลังงานสตาร์ทไปภายนอกแทนที่จะให้ความร้อนแก่ตัวมอเตอร์ ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานด้านความร้อนได้อย่างมาก

ปูนซิเมนต์: ไดรฟ์เตาเผาและไดรฟ์โรงสีดิบ

ตัวขับเคลื่อนเตาเผาโรตารีที่ทำงานที่ความเร็วเพลาเอาท์พุต 0.5 ถึง 4 RPM ใช้มอเตอร์โรเตอร์แบบพันแผลในช่วง 200 ถึง 2,000 กิโลวัตต์ พร้อมการควบคุมกระแสไหลวนหรือการควบคุมสลิปตามความต้านทานเพื่อการควบคุมความเร็วที่แม่นยำ ความสามารถในการทำงานอย่างต่อเนื่องที่ความเร็วลดลง - ความเร็วซิงโครนัส 70 ถึง 90% - โดยไม่ต้องใช้ไดรฟ์ความถี่แปรผันแยกต่างหากถือเป็นข้อได้เปรียบทางเศรษฐกิจในโรงงานที่โครงสร้างพื้นฐานการจัดซื้อและการบำรุงรักษา VFD มีจำกัด

การผลิตไฟฟ้า: คลังเก็บและคอมเพรสเซอร์ขนาดใหญ่

มอเตอร์โรเตอร์แบบพันแผลไฟฟ้าแรงสูงในช่วง 5 ถึง 30 MW ขับเคลื่อนปั๊มป้อนหม้อไอน้ำและเครื่องอัดแก๊สขนาดใหญ่ซึ่งจำเป็นต้องสตาร์ทด้วยแรงดันเต็มระบบ ความต้านทานของโรเตอร์ในการสตาร์ทจะจำกัดแรงกระแทกทางกลต่ออุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกัน ซึ่งเป็นปัจจัยด้านความน่าเชื่อถือที่สำคัญสำหรับเครื่องจักรที่มีอายุการออกแบบ 25 ถึง 40 ปี ซึ่งความล้มเหลวของคัปปลิ้งและกระปุกเกียร์จากการสตาร์ทด้วยแรงบิดสูงซ้ำๆ ถือเป็นโหมดความล้มเหลวหลัก

ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิคที่ผู้ซื้อควรตรวจสอบ

เมื่อระบุมอเตอร์เหนี่ยวนำโรเตอร์แบบพันแผล เอกสารข้อมูลจะต้องยืนยันพารามิเตอร์ต่อไปนี้ นอกเหนือจากข้อมูลป้ายชื่อมอเตอร์มาตรฐาน ค่าที่ขาดหายไปหรือคลุมเครือในประเด็นเหล่านี้ควรกระตุ้นให้เกิดคำขอให้ชี้แจงก่อนซื้อ

วงจรโรเตอร์

แรงดันไฟฟ้าของโรเตอร์วงจรเปิด แรงดันไฟฟ้าที่วงแหวนสลิปเมื่อหยุดนิ่งโดยมีกระแสไฟสเตเตอร์ -- กำหนดขนาดความต้านทานภายนอก ค่าทั่วไป: 200 ถึง 1,000 V.
อัตรากระแสของโรเตอร์ กระแสไฟโรเตอร์เต็มโหลดสำหรับกำหนดขนาดพื้นที่สัมผัสของแหวนสลิปและฝั่งต้านทาน
วัสดุแหวนสลิป โลหะผสมทองแดงสำหรับงานมาตรฐาน ทองเหลืองสำหรับสภาพแวดล้อมทางทะเลและความชื้น เกรดแปรงคาร์บอนต้องตรงกัน
แรงกดสัมผัสของแปรง โดยทั่วไป 15 ถึง 25 kPa การเบี่ยงเบนทำให้เกิดอาร์ค (ต่ำเกินไป) หรือการสึกหรอมากเกินไป (สูงเกินไป)

ความร้อนและเครื่องกล

ชั้นฉนวน คลาส F (155 C) เป็นมาตรฐาน คลาส H (180 C) สำหรับงานที่มีสภาพแวดล้อมสูงหรือสตาร์ทบ่อยครั้ง
GD2 (โมเมนต์ความเฉื่อย) ต้องจับคู่กับโหลด GD2 เพื่อยืนยันเวลาเร่งความเร็วภายในขีดจำกัดความร้อน
จำนวนการเริ่มต้นต่อชั่วโมง มอเตอร์โรเตอร์แบบพันแผลในการให้บริการเครนได้รับการจัดอันดับหน้าที่ S3 ถึง S5 -- ยืนยันรอบการทำงานที่ตรงกับการใช้งาน
คะแนนสิ่งที่แนบมา IP54 ขั้นต่ำสำหรับอุตสาหกรรม IP55 หรือ IP65 สำหรับสภาพแวดล้อมในเหมืองหินและโรงงานปูนซีเมนต์กลางแจ้ง

ข้อมูลจำเพาะ	ช่วงทั่วไป	ทำไมมันถึงสำคัญ
ระดับพลังงาน	1.5 กิโลวัตต์ถึง 10,000 กิโลวัตต์	กำหนดความต้องการโครงมอเตอร์และความเย็น
แรงดันไฟฟ้า (สเตเตอร์)	380 โวลต์ถึง 11,000 โวลต์	ต้องตรงกับอุปทาน ไฟฟ้าแรงสูงช่วยลดการสูญเสียสายเคเบิล
แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดของโรเตอร์	200 โวลต์ถึง 1,000 โวลต์	ควบคุมการออกแบบธนาคารต้านทานภายนอก
ความเร็วเต็มโหลด	500 ถึง 3,000 RPM (ขึ้นอยู่กับเสา)	กำหนดข้อกำหนดด้านคัปปลิ้งของเครื่องขับเคลื่อน
ประสิทธิภาพการโหลดเต็ม	92% ถึง 95%	ต้นทุนพลังงานในการดำเนินงานตลอดอายุการใช้งาน
ตัวประกอบกำลัง	0.80 ถึง 0.87 ที่โหลดเต็ม	ความต้องการพลังงานปฏิกิริยาบนเครือข่ายอุปทาน
ระดับการป้องกัน	IP54 ถึง IP65	ความเหมาะสมด้านสิ่งแวดล้อมสำหรับสถานที่ติดตั้ง

ลำดับความสำคัญในการบำรุงรักษาสำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำโรเตอร์แบบบาดแผล

ข้อเสียเปรียบแท้ประการเดียวของมอเตอร์บาดแผลเหนือการออกแบบกรงกระรอกคือภาระในการบำรุงรักษาแหวนสลิปและชุดแปรง ระบบการตรวจสอบที่มีโครงสร้างจะกำจัดโหมดความล้มเหลวส่วนใหญ่ก่อนที่จะทำให้เกิดการหยุดทำงาน

ส่วนประกอบ	ช่วงการตรวจสอบ	การดำเนินการ	สัญญาณความล้มเหลวในการรับชม
แปรงคาร์บอน	ทุก 2,000 ชั่วโมงหรือรายไตรมาส	วัดความยาวแปรง -- เปลี่ยนที่การสึกหรอ 50% (โดยทั่วไปจะต่ำกว่า 20 มม.)	มีประกายไฟ แปรงพูดพล่อยๆ รูปแบบการสึกหรอไม่สม่ำเสมอ
แหวนสลิป	ทุก 4,000 ชั่วโมงหรือทุกครึ่งปี	วัดเส้นผ่านศูนย์กลางวงแหวน -- บดใหม่หากความเบี่ยงเบนหนีศูนย์เกิน 0.05 มม	การเซาะร่อง จุดแบน สีเปลี่ยนสีจากการอาร์ค
แปรงสปริง	เป็นประจำทุกปี	ตรวจสอบแรงดันสปริง 15 ถึง 25 kPa ด้วยเกจ	แรงดันที่ลดลงทำให้เกิดอาร์คและฟิล์มแตก
ธนาคารต้านทานภายนอก	เป็นประจำทุกปี	ตรวจสอบตัวต้านทานกริดว่ามีรอยแตกร้าว ทำความสะอาดฉนวนหรือไม่	แรงบิดขั้นไม่เท่ากัน เกิดความร้อนสูงเกินไปขณะสตาร์ท
ฉนวนขดลวดโรเตอร์	ทุก 2 ปีหรือหลังจากเหตุการณ์ความผิด	การทดสอบความต้านทานของฉนวน -- ขั้นต่ำ 10 Mohm ที่ 500 V DC	กระแสเฟสไม่สมมาตร การสั่นสะเทือนระหว่างสตาร์ท
ตลับลูกปืน	ตามตารางการตรวจสอบการสั่นสะเทือน	หล่อลื่นตามข้อกำหนด OEM โดยทั่วไปทุกๆ 2,000 ถึง 3,000 ชั่วโมง	การสั่นสะเทือนที่สูงขึ้น อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นที่ตัวเรือนแบริ่ง

โรงงานใช้มอเตอร์โรเตอร์แบบพันแผลในงานหนักอย่างต่อเนื่อง เช่น โรงบดหัวหมุนที่ทำงาน 24 ชั่วโมงต่อวัน โดยปกติแล้วจะมีชุดแปรงที่ติดตั้งไว้ล่วงหน้าและชุดตัวยึดแปรงสำรองเพื่อให้สามารถเปลี่ยนแปรงภายใน 30 นาทีโดยไม่ต้องปิดเครื่องเป็นเวลานาน สภาพฟิล์มแปรง (คราบ) บนพื้นผิวแหวนลื่นมีความสำคัญพอๆ กับความยาวของแปรง ฟิล์มคาร์บอนที่ขึ้นรูปอย่างเหมาะสมจะช่วยลดแรงเสียดทานและความต้านทานต่อการสัมผัส การหายไปหลังจากการทำความสะอาดอย่างรุนแรงเป็นสาเหตุให้เกิดประกายไฟซึ่งสร้างความเสียหายให้กับพื้นผิววงแหวน

เมื่อโปรไฟล์โหลดของคุณเกี่ยวข้องกับความเฉื่อยสูง การสตาร์ทบ่อยครั้ง หรือความจำเป็นในการเร่งความเร็วที่ควบคุมได้อย่างราบรื่น เหนือกว่าสิ่งที่ซอฟต์สตาร์ทสามารถให้ได้ในเชิงเศรษฐกิจ มอเตอร์โรเตอร์บาดแผลสามเฟส ยังคงเป็นโซลูชันที่ตรงไปตรงมาทางเทคนิคและคุ้มค่าที่สุด - ไม่มีอิเล็กทรอนิกส์กำลัง ไม่มีการบิดเบือนฮาร์โมนิก และประวัติที่ได้รับการพิสูจน์แล้วในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่มีความต้องการมากที่สุดในโลกซึ่งครอบคลุมการใช้งานเชิงพาณิชย์มานานกว่าศตวรรษ