Ühefaasiline vahelduvvoolumootor vs kolmefaasiline: erinevused

Disaini ja Toiteallika Põhierevused

Võrdlus ühefaasiliste ja kolmefaasiliste süsteemide vahel mootori disainis

Ühefaasilised mootorid kasutavad ühte vahelduvvoolu lainet, mis toob kaasa lihtsama ehituse ühe statsiooni mähisega. Kolmefaasilised mootorid kasutavad kolme ülekattuvat vahelduvvoolu lainet, mis on üksteisest 120° kaugusel, nõudes keerulist mitmemähise statsiooni paigaldust. See disain võimaldab kolmefaasilistel süsteemidel säilitada pideva võimsuse tarnimise, samas kui ühefaasilistel mootoritel on töö käigus omane pöördemomendi kõikumine.

Toiteallika erinevused ühefaasiliste ja kolmefaastel mootoritel

Enamik ühefaasilisi mootoreid ühendatakse tavapärase kodulehe elektriga kas 120 või 240 voltil, vajades lihtsalt kahte juhet, mida nimetatakse faasiks ja nulliks. Tööstuslike kolmefaasiliste mootoritega on aga asi teine. Neile on vaja tugevamat elektrit vahemikus 208 kuni 480 volti, tavaliselt ühendatakse need kolme faasi juhtmega ja mõnel juhul ka nulljuhtmega. Just nende kolme faasi tasakaalustumise tõttu töötavad asjad sujuvamalt. Selle tasakaalustatud koormuse jaotumise tõttu võivad elektrikud tegelikult kasutada kolmefaasiliste paigalduste puhul väiksemaid juhtmete suurusi kui ühefaasiliste süsteemide puhul, vähendades sellega materjalikulusid kuni 25% palju juhtudel.

Pinge ja juhtmete konfigureerimine ühe- ja kolmefaasilistes mootorites

See juhtmete erinevus mõjutab paigalduskulusid – tööstuslike kolmefaasiliste süsteemide puhul on vaja 40% rohkem materjali, kuid need tagavad 173% suurema pideva võimsuse mahutavuse.

Pöörduva magnetvälja tekitamine kolmefaasilistes mootorites 120° faasinihke kaudu

Kolmfased AC mootorid tekitavad oma faasinihutatud mähiste kaudu pöörduva magnetvälja. 120° elektriline faasinihe toodab järjestikuse statori pooluse aktiveerimise, mis genereerib sujuva pöörleva jõu ilma väliste abivahenditeta. See loomulik väli pöörlemiseks võimaldab kolmefaasilistel mootoritel saavutada kuni 98% töökindluse tööstuslikus kasutuses.

Pöörduva magnetvälja tekitamine ühefaasilistes mootorites kondensaatorite abil

Ühefaasilised mootorid vajavad kondensaatorite abil käivitust, et luua kunstlikku faasijagamist. 300–500µF kondensaator nihutab voolu abimähistes 90° võrra, tootes algjõu. See meetod suurendab energiakadu 15–20% võrreldes kolmefaasilise süsteemiga, kuid jääb kuluefektiivseks väikese võimsusega rakendusteks alla 5 HP.

Käivitamise mehhanismid ja enesekäivitamise võimekus

Miks on kolmefaalne AC mootor enesest käivituv ja ühefaalne vajab abi

Kolmefaasilised vahelduvvoolumootorid loovad loomulikult selle pöörleva magnetvälja, kuna need töötavad kolme erineva vahelduvvooluga, mis on omavahel eraldatud umbes 120 kraadi võrra. Nende faaside sümmeetriline paigutus annab neile kohe algusest peale momendi, seega nad saavad alustada tööd iseseisvalt, ilma et vajalik oleks lisatoetust. Ühefaasiliste mootoritega on aga teine lugu. Neis liigub vaid üks vahelduvvool, mis tekitab pigem kõrgendatud magnetvälja. Ja arvake mis? See tähendab, et alustusmomenti pole üldse. Seega peavad tootjad lisama mõnda lisakomponenti, näiteks kondensaatoreid või varjatud pooluse paigutusi, et mootor üldse tööle hakkaks.

Kondensaatorite roll ühefaasiliste mootorite alustusmomendi tagamisel

Kondensaatorite lähenemine ühefaasiliste mootorite käivitamise probleemile on tegelikult üsna nutikas. Need loovad põhimõtteliselt kunstliku faasinihke erinevate osade vahel keelpilli seadistuses. Kui käivitusmoodul lülitub sisse, tekib umbes 90-kraadine faasinihke, mis annab mootorile tunnet, et seal on kaks faasi ühe asemel, mis aitab luua vajalikku pöörlemist. Enamik süsteeme lülitab kondensaatorid välja, kui mootor saavutab ligikaudu kolm neljandikku täisraskusest tänu nendele väikestele tsentrifugaallülititele seest. Mõne hiljutise uuringu kohaselt võib see meetod suurendada käivituse pöördemomenti kusagist kaks korda kuni kolm korda normaalse tasemeni. Seetõttu näeme me seda tehnoloogiat kõikjal iga päev kasutatavate seadmete nagu külmikud ja õhukompressorid, kus asjad peavad liikuma kiiresti, isegi kui midagi rasket on kohe kinnitatud.

Võrdlev käivituspöördemoment ühefaasiliste ja kolmefaasiliste süsteemide vahel

Peamine ülevaade : Kolmefaasilised süsteemid annavad 30–60% kõrgema seiskrotori momenti, vähendades mehaanilist pinget käivitamise ajal. See teeb need ideaalseks valikuks raskekeelelistele tööstuslikele koormustele, samas kui ühefaasilised süsteemid kondensaatoritega ohverdavad tõhusust kompaktsema lahenduse nimel kergemate koormuste puhul.

Tõhusus, jõudlus ja operatiivne sujuvus

Energiasäästu ja vase kaotused ühefaasiliste ja kolmefaasiliste AC mootorite vahel

Kolmefaasiliste vahelduvvoolu mootorite energiasäästuks on tavaliselt 8 kuni 15 protsenti parem kui ühefaasiliste mootorite omad. See on peamiselt tingitud sellest, et nad jaotavad võimsuse ühtlaselt kolme pöörduva mähise vahel, mitte keskendades kõike ühte kohta. Eelmisel aastal ilmunud uuringu andmetel vähendab see tasakaalustatud lähenemine vaskkaod 30% võrra. Teisalt on ühefaasiliste mootoritega seotud probleem, et nende magnetväljad muutuvad segaseks, kuna ainult üks mähis teeb kogu töö. Kuna need mootorid töötavad pidevalt, kaovad rohkem energiat takistuse kaudu, kui oleks ideaalne. Tootjad töötavad praegu kolmefaasiliste mootorite disaini täiustamisel, et juhtijad oleksid paremini neis paigutatud. Need täiustused aitavad vähendada raiskamise energiat, eriti kui mootor töötab pikema aja jooksul maksimaalse võimsuse juures.

Müra, Vibration ja Koormusega Ümberkäik

Kolmefaasiliste süsteemide 120° faasieparitavus loob sujuvama pöörleva magnetvälja, vähendades vibratsiooni amplituudi 40–60% võrreldes ühefaasiliste mootoritega. See loomulik tasakaal võimaldab kolmefaasilistel üksustel taluda rasketööstuslikeid koormi ilma resonantsi probleemideta, samas kui ühefaasiliste mudelite puhul on sageli vajalikud kõrge vibratsiooni rakendustes nagu kompressorid, vajuvad šokki neelavad kinnitused.

Suurus, Võimsuse Hinnang ja Pideva Töö Stabiilsus

Kolmefaasilised AC mootorid pakuvad 2–3 korda suuremat võimsustihedust massiühiku kohta, mis muudab need sobilikuks kompaktseks masinaks ja 24/7 operatsioonideks. Ühefaasilised mootorid domineerivad rakendustes alla 5 HP lihtsama mähistuse konfiguratsiooni tõttu, kuid nende pikaajalise kasutamise jooksul tõuseb temperatuur 12–18% võrra rohkem, piirates nende töötsüklit kaubanduskeskkondades.

Rakendused Kodu- ja Tööstuskeskkondades

Tüüpilised Kasutusjuhud Ühefaasilise AC Mootori jaoks Kodumasinate Puhul

Ühefaasiline vahelduvvoolumootor on paljude kodumasinate taga, mida me igapäevaelus kasutame. Võtke näiteks külmkapp, mis töötab tavaliselt alla 50 vati võimsusel. Pesumasinad vajavad kuskil 300 kuni 500 vatti, samas kui õhu konditsioneerijad võivad sõltuvalt suurusest minna kuni 1000 kuni 3000 vatinini. Need mootorid töötavad kodudes suurepäraselt, kuna need sobivad tavapärasesse pistikupesadesse (kas 120 või 240 volti) ja ei ole enamuse ruumide jaoks liiga suured. Need on eriti head seadmetele, mis ei tööta pidevalt, ja suudavad hakkama tulla kuni viie hobujõuga ilma probleemideta. Laepuhurid on tõenäoliselt kõige parem näide sellest, kuidas need mootorid vaikselt töötavad. Enamik mudelid tarbivad umbes 70 vatti, kui nad pööravad õhu liigutamiseks toas, mis on umbes 200 ruutjalga suur.

Kolmefaasilise vahelduvvoolumootori domineerimine tööstusmasinates

Umbes 86 protsenti kõigist tööstusmasinates töötab kolmefaasiliste vahelduvvoolumootoritega, kuna need mootorid suudavad hakkama saada suurte töökoormustega juba umbes 10 hobujõust alates ja säilitada tõhusust kuni 97%. Just need mootorid on seesttöötluses, mis toidavad kõikvõimalikke seadmeid, alates kandurvoogudest, mis liigutavad kahe tonni kaaluvaid koormi tehasehallide põrandatel, kuni suurteni 50 hobujõu kompressoriteni, mida kasutatakse kaubanduslike HVAC-süsteemide osana. Ka täpsus-CNC masinad toetuvad neile stabiilse pöördemomendi tagamiseks töötlemisoperatsioonide käigus. Selle mootorite väärtust suurendab nende võime jagada võimsus ühtlaselt kogu töötsüklis. See tasakaalustatud lähenemine vähendab vaskkaotusi pideva töö käigus tavapärases 480 volti tasemel, mis omakorda tähendab madalamaid käikimiskulusid aja jooksul tootjatele, kes sõltuvad igapäevasest mootori usaldusväärsusest.

Valige sobiv mootor seadistuse ja koormusnõuete alusel

Eraldistused eelistavad pistikupesaga lihtsustatud ühefaasilisi mootoreid, samas kui tehased toetuvad 24/7 metalli trükipressidele (500A) ja vee pumpadele, mis liigutavad üle 1000 gallonit minutis. Kolmefaasiliste mootorite kasutamisel säästetakse hoonetes keskmiselt aastas 18 000 USD energiakuludest võrreldes ühefaasiliste mootoritega.

Kulu, Hooldus ja Pikaajaline Usaldusväärsus

Ühefaasiliste ja Kolmefaasiliste Mootorite Alginvesteering ja Hooldusvajadused

Ühefaasilised mootorid maksavad umbes 30 kuni 40 protsenti vähem kui kolmefaasilised mootorid, mistõttu on nad nii populaarsed koduseadmetes, millel pole vaja palju võimsust, näiteks kõik, mis on alla 2 hobujõu. Aga siin on üks lüli. Need mootorid sõltuvad suurel määral käivituskondensaatoritest, mis tähendab, et hiljem tuleb rohkem tööd teha. Enamik koduperemehi vahetab need osad 3 kuni 5 aasta jooksul välja, kulutades selleks igal korral kuskil 50 kuni 120 dollarit. Kolmefaasilised mootorid kõrvaldavad kogu selle kandensaatoritega seotud probleemi täielikult. Uuringud, mis vaatavad erinevate mootorite tüüpide tõhusust, näitavad, et 10-aastase perioodi jooksul vahetavad kolmefaaside süsteemile üleminejad osi umbes 60 protsenti vähem tihti välja.

Pikaajaliste käituskulude ja usaldusväärsuse võrdlus

Kolmefaasilised vahelduvvoolumootorid säästavad tegelikult energiat 15 kuni 25 protsenti võrra pideva töö ajal, mis tähendab, et lisakulu alguses tasub tavaliselt tagasi kahe kuni kolme aasta jooksul, kui need mootorid töötavad pidevalt. Nende võimsuse tarnet on palju tasakaalustatum, mistõttu tekib vähem vibratsiooni, mis aja jooksul asju kulumist. See muudab nende eluea oluliselt pikemaks, kusjuures see jääb kuskile 25 000 kuni 30 000 tundi võrrelduna ühefaasiliste seadmete puhul tavapärase 15 kuni 20 tuhande tunniga. Tootmisplatsid, kus seadmete pidev töö on eriti oluline, märkavad ka veel ühte suurt eelist. Kolmefaasiliste süsteemide puhul teatatakse materjalide liigutamisel iga päev umbes 40 protsenti vähem ootamatutest seiskumistest. Selline usaldusväärsus annab tõelise säästu nii ajas kui rahas tootmisjuhtidele, kes hoolitsevad tootmisplaanide eest.