Двигатели с навит ротор: при изхвърляне-навън от намотката на ротора

Китайският език носи отличителен нюанс; идентичната терминология предоставя различни конотации в различни сценарии. Вземете за пример термина „изхвърляне-навън“ (Shuai Bao). На ежедневен език това означава избягване на отговорности или изоставяне на други и е допълнително разширено, за да опише двойки, които се разпадат на фона на непримирими спорове. По-често обаче този израз се прилага за диагностика на повреда на двигателядвигатели с навит ротор.

В терминологията на електрическите машини изхвърлянето-на намотка на ротора се отнася до конкретна неизправност, която се отнася само задвигатели с навит ротор: радиална деформация навън на надвеса на намотката на ротора, предизвикана от условия на превишена скорост. Чрез професионален анализ ние спазваме ясни ограничения на скоростта на въртене за такива двигатели. Повредите са по-разпространени в 6-полюсните и по-високополюсните варианти, които имат относително ниски номинални скорости на въртене. Някои производители също така произвеждат 4-полюсни роторни двигатели, но техните производствени процедури изискват много по-голяма сложност, изисквайки проверка на надеждността при превишаване на скоростта за целия възел на роторната намотка.

Производствените тестове и данните за валидиране показват, че роторите с предварително формовани твърди намотки показват превъзходна устойчивост срещу изхвърляне-на деформация в сравнение с тези с гъвкави меки намотки. Освен това стриктното фиксиране, ленти, импрегниране с лак и втвърдяване, приложени към навиващи се надвеси, служат като решаващи защитни мерки. Естествено, инсталирането на специални устройства за ограничаване на превишаване на скоростта на работещи двигатели напълно елиминира този риск от повреда.

Основна причина за повреда при изхвърляне-навън: Центробежен ефект

Всеки обект, извършващ кръгово движение, по своята същност се стреми да се движи по тангентата на своята орбита поради инерция. Когато резултантната външна сила, действаща върху него, изчезне или не успее да осигури достатъчна центростремителна сила, за да поддържа кръгово движение, обектът постепенно се отдалечава от центъра на въртене - това физическо явление се определя като центробежно движение.

По време на работа на двигателя всяка частица на ротора се върти по периферията около централната ос на вала на двигателя. Според математическата корелация между скоростта на въртене и центробежната сила, центробежната величина нараства пропорционално със скоростта на въртене.

Центробежните принципи са в основата на множество обикновени приложения: центрофуги за перални машини, производители на захарен памук, центробежни регулатори, центробежни тестови платформи, центробежни сушилни, центробежни сепаратори, автоматични машини за сортиране на монети, както и атлетически събития като хвърляне на диск и чук.

Както всички физически явления, центробежната сила носи както предимства, така и опасности и нейните неблагоприятни ефекти могат да предизвикат разрушителни инциденти. За автомобил, който се движи по хоризонтален пътен завой, центростремителната сила възниква от статичното триене между гумите и настилката. Ако превозното средство заобиколи завоя с прекомерна скорост, необходимата центростремителна сила надвишава максималния праг на статично триене, предизвиквайки центробежно занасяне и сблъсъци в трафика. Това обяснява задължителните ограничения на скоростта, наложени в участъци от магистрални завои. Високо{4}}въртящите се абразивни шлифовъчни колела и маховици също често се разбиват и изхвърлят остри фрагменти с висока скорост поради недостатъчна здравина на материала или вътрешни пукнатини, което създава сериозни рискове от нараняване на персонала.

Определение за центробежна сила

Центробежната сила е фиктивна инерционна сила, която изглежда избутва въртящите се тела далеч от тяхната ос на въртене. В рамките на Нютоновата механика терминът исторически обозначава две отделни концепции: инерционна сила, наблюдавана в рамките на не-инерциални отправни системи, действаща като противовес на центростремителната сила. В механиката на Лагранж центробежната сила може също да описва обобщена сила при специфични обобщени координатни системи.

В конвенционалните контексти центробежната сила не притежава физическа реалност; това е просто изчислителна конструкция, която запазва валидността на законите за движение на Нютон в рамките на въртящи се не-инерциални отправни системи. Центробежната сила не съществува в инерционните референтни системи - инерционните сили като центробежната сила трябва да бъдат въведени изключително за не-инерциални системи, за да се поддържа съответствие с физическите правила на Нютон.

За да илюстрираме този принцип: представете си диск, въртящ се с ъглова скорост ω, с блок с маса m, закрепен към централната ос на въртене на диска чрез шнур с дължина r, с нулево съпротивление на триене. Блокът се върти синхронно с диска, поддържан в орбита единствено от напрежението на кабела. За наблюдател, въртящ се до диска, блокът изглежда неподвижен. Законите на Нютон диктуват, че неподвижен обект трябва да понася нетна сила нула, но блокът получава само еднопосочно напрежение на шнура, което създава очевидно противоречие. Този конфликт възниква, защото законите на Нютон са валидни изключително в инерциални референтни системи, докато въртящият се наблюдател заема не-инерциална система. За да се примири това несъответствие и да се запазят уравненията на Нютон за въртящи се рамки, се въвежда фиктивна инерционна сила - центробежна сила -.

Центробежната сила съответства на напрежението на кабела по големина, но действа в противоположната радиална посока. Като се вземе предвид центробежната сила, въртящият се наблюдател възприема блока, подложен на две балансирани сили: напрежение на връвта навътре и центробежна сила навън с еднаква величина, което води до нетна сила нула. Следователно блокът остава неподвижен, напълно в съответствие със законите на Нютон за движение.