Apakah kesan yang ditimbulkan oleh kedekatan antara rotor dan stator terhadap penghasilan haba?

Impak Jarak antara Rotor dan Stator terhadap Pemanasan

Dalam motor elektrik, jarak antara rotor dan stator (dikenali sebagai jurang udara) memberi kesan yang signifikan kepada prestasi pemanasan motor. Saiz jurang udara secara langsung mempengaruhi sifat elektromagnetik, mekanikal, dan termal motor. Berikut adalah impak spesifik jurang udara terhadap pemanasan:

1. Impak terhadap Prestasi Elektromagnetik

• Perubahan Ketumpatan Fluks: Saiz jurang udara secara langsung mempengaruhi ketumpatan fluks magnet dalam motor. Jurang udara yang lebih kecil bermaksud fluks magnet dapat melalui dengan lebih mudah, mengurangkan rintangan magnet dan meningkatkan ketumpatan fluks. Jurang udara yang lebih besar meningkatkan rintangan magnet, menyebabkan penurunan ketumpatan fluks.

• Kekuatan Medan Magnet Melemah: Apabila jurang udara lebih besar, kekuatan medan magnet melemah, menyebabkan penghubungan elektromagnetik antara rotor dan stator menjadi lebih lemah. Ini mengurangkan efisiensi motor dan meningkatkan kerugian tenaga, menyebabkan lebih banyak pemanasan.

• Arus Penjanaan Meningkat: Untuk mengekalkan ketumpatan fluks yang sama, jurang udara yang lebih besar memerlukan arus penjanaan yang lebih tinggi. Peningkatan arus penjanaan menghasilkan kerugian tembaga yang lebih besar (kerugian I²R), yang seterusnya meningkatkan pemanasan.

2. Impak terhadap Prestasi Mekanikal

• Getaran dan Bunyi Bertambah: Jika jurang udara tidak rata atau terlalu besar, ia boleh menyebabkan ketidaksejajaran antara rotor dan stator, menyebabkan getaran mekanikal dan bunyi yang bertambah. Getaran tidak hanya mempengaruhi kestabilan operasi motor tetapi juga mempercepatkan keausan pada bantalan dan komponen mekanikal lain, mungkin menyebabkan pemanasan tambahan.

• Risiko Geseran: Jika jurang udara terlalu kecil, ada risiko kontak atau geseran antara rotor dan stator, terutamanya di bawah operasi kelajuan tinggi atau beban yang berfluktuasi. Geseran ini menghasilkan haba yang signifikan dan boleh merosakkan motor secara serius.

3. Impak terhadap Prestasi Termal

• Efisiensi Penyebaran Haba Berkurang: Jurang udara yang lebih besar meningkatkan rintangan termal dalam motor, membuatnya lebih sukar untuk haba dikonduksi dari dalaman motor ke persekitaran luar. Ini menyebabkan suhu dalaman yang lebih tinggi, terutamanya pada belitan dan inti, mempercepatkan penuaan bahan isolasi dan memendekkan usia motor.

• Pemanasan Lokal: Jika jurang udara tidak rata, kawasan tertentu mungkin mempunyai jurang yang sangat kecil, menyebabkan konsentrasi fluks magnet dan pemanasan lokal. Ini mempercepatkan degradasi bahan isolasi di kawasan tersebut, meningkatkan risiko kegagalan.

• Penambahan Suhu: Disebabkan oleh kekuatan medan magnet yang melemah dan arus penjanaan yang meningkat akibat jurang udara yang lebih besar, kerugian tembaga dan besi meningkat, menyebabkan peningkatan suhu secara keseluruhan. Peningkatan suhu yang berlebihan boleh mempengaruhi efisiensi dan kebolehpercayaan motor, dan mungkin memicu perlindungan panas motor, memaksa motor berhenti beroperasi.

4. Impak terhadap Efisiensi dan Faktor Kuasa

• Efisiensi Berkurang: Jurang udara yang lebih besar menghasilkan lebih banyak kerugian tenaga, terutamanya disebabkan oleh arus penjanaan yang meningkat dan ketumpatan fluks magnet yang berkurang. Kerugian ini muncul sebagai haba, mengurangkan efisiensi motor secara keseluruhan.

• Faktor Kuasa Menurun: Jurang udara yang lebih besar meningkatkan permintaan kuasa reaktif motor, menyebabkan faktor kuasa yang lebih rendah. Faktor kuasa yang rendah bermaksud motor memerlukan arus yang lebih tinggi untuk menghasilkan kuasa output yang sama, meningkatkan kerugian garis dan beban pada transformator, yang seterusnya memperburuk masalah pemanasan.

Kesimpulan

Jarak antara rotor dan stator (jurang udara) memberi kesan yang signifikan terhadap pemanasan motor elektrik. Jurang udara yang lebih kecil meningkatkan ketumpatan fluks magnet dan efisiensi penghubungan elektromagnetik, mengurangkan arus penjanaan dan kerugian tenaga, dan seterusnya mengurangkan pemanasan. Namun, jurang udara yang terlalu kecil boleh menyebabkan geseran mekanikal dan risiko pemanasan lokal. Jurang udara yang lebih besar melemahkan kekuatan medan magnet, meningkatkan arus penjanaan dan kerugian tenaga, menyebabkan lebih banyak pemanasan, dan mengurangkan efisiensi dan faktor kuasa motor. Oleh itu, mendesain dan mengawal saiz jurang udara dengan betul adalah penting untuk memastikan operasi motor yang efisien dan boleh dipercayai serta memanjangkan usia motor.