روتور و استاتور د نږدې لخوا څه اغیزمنه په توده جوړول کې ده؟
تاثیر فاصله بین روتور و استاتور بر گرمایش
در موتورهای الکتریکی، فاصله بین روتور و استاتور (که به عنوان شکاف هوا شناخته می‌شود) به طور قابل توجهی بر عملکرد گرمایشی موتور تأثیر می‌گذارد. اندازه شکاف هوا به طور مستقیم خصوصیات الکترومغناطیسی، مکانیکی و حرارتی موتور را تحت تأثیر قرار می‌دهد. زیرا تاثیرات خاص شکاف هوا بر گرمایش آورده شده است:
1. تاثیر بر عملکرد الکترومغناطیسی
تغییرات چگالی جریان مغناطیسی: اندازه شکاف هوا به طور مستقیم بر چگالی جریان مغناطیسی در داخل موتور تأثیر می‌گذارد. یک شکاف هوا کوچک‌تر به این معنی است که جریان مغناطیسی می‌تواند به راحتی عبور کند، مقاومت مغناطیسی را کاهش داده و چگالی جریان مغناطیسی را افزایش می‌دهد. یک شکاف هوا بزرگ‌تر مقاومت مغناطیسی را افزایش می‌دهد و منجر به کاهش چگالی جریان مغناطیسی می‌شود.
ضعف شدت میدان مغناطیسی: وقتی شکاف هوا بزرگ‌تر است، شدت میدان مغناطیسی ضعیف می‌شود که باعث کاهش اتصال الکترومغناطیسی بین روتور و استاتور می‌شود. این مسئله کارایی موتور را کاهش می‌دهد و از دست دادن انرژی را افزایش می‌دهد و منجر به تولید گرما بیشتر می‌شود.
افزایش جریان برانگیز: برای حفظ چگالی جریان مغناطیسی مشابه، شکاف هوا بزرگ‌تر نیاز به جریان برانگیز بالاتری دارد. افزایش جریان برانگیز باعث افزایش ضریب I²R (ضریب مس) می‌شود که به نوبه خود گرمایش را افزایش می‌دهد.
2. تاثیر بر عملکرد مکانیکی
افزایش لرزش و صدای سیستم: اگر شکاف هوا نامساوی یا بزرگ‌تر باشد، می‌تواند باعث عدم تراز بودن بین روتور و استاتور شود که منجر به افزایش لرزش مکانیکی و صدای سیستم می‌شود. لرزش نه تنها پایداری عملکرد موتور را تحت تأثیر قرار می‌دهد بلکه سرعت افت سیمان‌های چرخه و مولفه‌های مکانیکی دیگر را افزایش می‌دهد که می‌تواند گرمایش اضافی ایجاد کند.
خطر اصطکاک: اگر شکاف هوا خیلی کوچک باشد، خطر تماس یا اصطکاک بین روتور و استاتور وجود دارد، به خصوص در عملکرد با سرعت بالا یا بار متلاطم. این اصطکاک مقدار قابل توجهی گرما تولید می‌کند و می‌تواند موتور را به شدت آسیب برساند.
3. تاثیر بر عملکرد حرارتی
کاهش کارایی تبدیل حرارت: شکاف هوا بزرگ‌تر مقاومت حرارتی در داخل موتور را افزایش می‌دهد و انتقال گرما از داخل موتور به محیط بیرونی را سخت‌تر می‌کند. این موضوع منجر به افزایش دماهای داخلی، به ویژه در پیچ‌ها و هسته، می‌شود که باعث تسریع در پیری مواد عایق‌بندی و کاهش عمر موتور می‌شود.
گرمایش محلی: اگر شکاف هوا نامساوی باشد، برخی مناطق ممکن است شکاف بسیار کوچک داشته باشند که منجر به تمرکز محلی جریان مغناطیسی و گرمایش محلی می‌شود. این موضوع باعث تسریع در تخریب مواد عایق‌بندی در آن مناطق می‌شود و خطر خرابی را افزایش می‌دهد.
افزایش دمای کلی: به دلیل ضعف شدت میدان مغناطیسی و افزایش جریان برانگیز ناشی از شکاف هوا بزرگ‌تر، هم ضریب مس و هم ضریب آهن افزایش می‌یابند که منجر به افزایش کلی دمای موتور می‌شود. افزایش دمای مورد انتظار می‌تواند کارایی و قابلیت اطمینان موتور را تحت تأثیر قرار دهد و حتی می‌تواند محافظ گرمایی موتور را فعال کند و موجب توقف آن شود.
4. تاثیر بر کارایی و عامل توان
کاهش کارایی: شکاف هوا بزرگ‌تر باعث از دست دادن انرژی بیشتر می‌شود، به خصوص به دلیل افزایش جریان برانگیز و کاهش چگالی جریان مغناطیسی. این از دست دادن‌ها به شکل گرما ظاهر می‌شوند که کارایی کلی موتور را کاهش می‌دهد.
کاهش عامل توان: شکاف هوا بزرگ‌تر نیاز توان واکنشی موتور را افزایش می‌دهد و باعث کاهش عامل توان می‌شود. عامل توان پایین به این معنی است که موتور نیاز به جریان بیشتری برای تولید همان توان خروجی دارد، از دست دادن خطی را افزایش می‌دهد و بار روی ترانسفورماتورها را افزایش می‌دهد که این مسئله مسائل گرمایشی را تشدید می‌کند.
خلاصه
فاصله بین روتور و استاتور (شکاف هوا) تاثیر قابل توجهی بر گرمایش موتور الکتریکی دارد. شکاف هوا کوچک‌تر چگالی جریان مغناطیسی و کارایی اتصال الکترومغناطیسی را افزایش می‌دهد، جریان برانگیز و از دست دادن انرژی را کاهش می‌دهد و بنابراین گرمایش را کاهش می‌دهد. با این حال، شکاف هوا خیلی کوچک می‌تواند باعث اصطکاک مکانیکی و خطر گرمایش محلی شود. شکاف هوا بزرگ‌تر شدت میدان مغناطیسی را ضعیف می‌کند، جریان برانگیز و از دست دادن انرژی را افزایش می‌دهد، منجر به تولید گرما بیشتر می‌شود و کارایی و عامل توان موتور را کاهش می‌دهد. بنابراین، طراحی و کنترل صحیح اندازه شکاف هوا برای تضمین عملکرد کارآمد و قابل اعتماد موتور و افزایش عمر آن بسیار مهم است.
