黃潔茵

摘 要：多功能刷地機(jī)是一種對(duì)硬質(zhì)地面清洗同時(shí)吸干污水，并將污水帶離現(xiàn)場(chǎng)的清潔機(jī)械，在發(fā)達(dá)國(guó)家的各個(gè)領(lǐng)域的使用非常普遍。近年來，隨著人力成本的提高，以機(jī)械代替人力的清潔理念深入人心，刷地機(jī)的使用得以廣泛推廣。該文介紹多功能刷地機(jī)的結(jié)構(gòu)，及其主要部件電機(jī)的類型、設(shè)計(jì)重點(diǎn)及關(guān)鍵零部件，為多功能刷地機(jī)選用電機(jī)及維修設(shè)備提供指南。

關(guān)鍵詞：多功能刷地機(jī) 單相雙值電容異步電動(dòng)機(jī) 功率

中圖分類號(hào)：TM343 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）01（c）-0036-02

刷地機(jī)通過地刷的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)地面形成摩擦，從而達(dá)到清潔、打磨地面的效果，它的組成包括操作桿、水箱、機(jī)頭、地刷、針座。而組成部件中，機(jī)頭是最為關(guān)鍵的，是刷地機(jī)的心臟。機(jī)頭主要是由電機(jī)及一些電控配件組成，目前市場(chǎng)上的刷地機(jī)所使用的電機(jī)主要為單相雙值電容異步電動(dòng)機(jī)。電機(jī)功率大小、制造工藝流程的復(fù)雜程度以及所用的關(guān)鍵零件是國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口等要素導(dǎo)致了電機(jī)價(jià)格、質(zhì)量有較明顯的差別。在這里介紹一下此類電機(jī)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)及關(guān)鍵零件特性，為刷地機(jī)選用電機(jī)時(shí)提供參考。

1 刷地機(jī)對(duì)電機(jī)電氣性能的要求

單相雙值電容異步電動(dòng)機(jī)是指既有啟動(dòng)電容，也有運(yùn)行電容的單相異步電動(dòng)機(jī)；定子上有兩套繞組，分別為主繞組與副繞組；采用鼠籠轉(zhuǎn)子。其工作原理是啟動(dòng)電容通過離心開關(guān)連接在副繞組上（見圖1），當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到72%～83%的同步轉(zhuǎn)速后，離心開關(guān)在離心力的作用下斷開，啟動(dòng)電容與副繞組斷開，完成了啟動(dòng)電容“啟動(dòng)”的使命，而運(yùn)行電容則是一直串接在副繞組上，保證了電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。此類電機(jī)相比于其他的單相電機(jī)，具有較高啟動(dòng)性能、過載能力、功率因數(shù)和效率。以下詳述5個(gè)刷地機(jī)電機(jī)的關(guān)鍵性能參數(shù)。

1.1 輸出功率

目前用于刷地機(jī)的電機(jī)輸出功率最普遍的有3種：1.0HP、1.5HP、2.0HP。

1.0HP：用于地面條件粗糙度較小的場(chǎng)合，如洗地板。

1.5HP：是國(guó)內(nèi)外用的最廣泛的，用于洗地、洗地毯、打蠟、拋光。

2.0HP：用于一些需做石材翻新的場(chǎng)合，或地面條件比較粗糙的清潔場(chǎng)合。

1.2 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩

電機(jī)在啟動(dòng)過程中，其啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于刷地機(jī)在地面所遇到的阻力，才能不斷加速，直到穩(wěn)定運(yùn)行。刷地機(jī)遇到的阻力由兩部分組成，即自身機(jī)頭重力（包括電機(jī)本身重量及所附加的配重）及地面的摩擦力。除此以外，由于單刷機(jī)所用的電纜線很長(zhǎng)，導(dǎo)致一定的壓降產(chǎn)生。所以單相雙值電容異步電動(dòng)機(jī)根據(jù)國(guó)標(biāo)要求，其啟動(dòng)能力為>1.7倍的額定轉(zhuǎn)矩，此啟動(dòng)能力是不足以讓刷地機(jī)順利啟動(dòng)的，根據(jù)設(shè)計(jì)及使用經(jīng)驗(yàn)，一般需要3倍左右的啟動(dòng)能力。

1.3 過載能力

過載能力是指電機(jī)在超過額定功率（或電流、轉(zhuǎn)矩）的狀態(tài)下運(yùn)行的能力。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在過載負(fù)載下，電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重，絕緣層會(huì)受到破壞，久而久之電機(jī)會(huì)燒壞。所以實(shí)際操作刷地機(jī)時(shí)，需確保不要讓電機(jī)在過載狀態(tài)長(zhǎng)期運(yùn)行。電機(jī)過載越多，允許過載的時(shí)間越短，過載嚴(yán)重時(shí)，在非常短的時(shí)間內(nèi)電機(jī)就會(huì)燒壞。

1.4 溫升

電機(jī)的溫升是指導(dǎo)體通電流后產(chǎn)生電流熱效應(yīng)，隨著時(shí)間的推移，導(dǎo)體表面的溫度不斷地上升直至穩(wěn)定。穩(wěn)定的條件是在3h內(nèi)前后溫差不超過2℃，此時(shí)測(cè)得導(dǎo)體表面的溫度為此導(dǎo)體的最終溫度，溫度的單位為攝氏度（℃）。上升的溫度中，超過周圍空氣的溫度（環(huán)境溫度）的這一部分溫度稱為溫升，溫升的單位為開氏（K）。電機(jī)的額定溫升取決于繞組的絕緣等級(jí)，刷地機(jī)的電機(jī)絕緣等級(jí)常用的有兩種：B級(jí)及F級(jí)。B級(jí)的額定溫升為85K，最高允許溫度為130℃，即此電機(jī)所采用的絕緣材料能耐高溫為130℃，保證電機(jī)在130℃下正常工作；F級(jí)的額定溫升為105K，最高允許溫度為155℃，即此電機(jī)所采用的絕緣材料能耐高溫為155℃，保證電機(jī)在155℃下正常工作。刷地機(jī)制造廠商很少去關(guān)注電機(jī)的線組溫升，他們往往只關(guān)注電機(jī)機(jī)殼表面的溫度，這于他們而言，是最直接的感觸。而實(shí)際上，一臺(tái)電機(jī)設(shè)計(jì)好了，那么電機(jī)的溫升也就確定下來了。而機(jī)殼溫度則會(huì)隨環(huán)境溫度升高而升高。舉例如下。

一款1.5HP的單刷機(jī)電機(jī)，絕緣等級(jí)為F級(jí)，設(shè)計(jì)好后實(shí)測(cè)溫升為70K，當(dāng)環(huán)境溫度為25℃時(shí)，所測(cè)量的機(jī)殼溫度為72℃，此時(shí)線圈受到的溫度為（70K+25℃）=95℃，在155℃范圍內(nèi)，電機(jī)可正常使用；當(dāng)環(huán)境溫度上升40℃時(shí)，此時(shí)電機(jī)的溫升是不會(huì)變的，還是70K，但機(jī)殼溫度很有可能已升高到約90℃，此時(shí)人的手觸碰機(jī)殼，會(huì)覺得很燙，但繞組此時(shí)的溫度為（70K+40℃）=110℃，此溫度還在F級(jí)絕緣等級(jí)規(guī)定的溫度155℃內(nèi)，電機(jī)還是可以正常運(yùn)行的。所以，在沒有對(duì)環(huán)境溫度作規(guī)定的前提下對(duì)機(jī)殼提出最高溫度要求，是沒有多大意義的。使用者應(yīng)結(jié)合使用場(chǎng)合的最高環(huán)境溫度，直接對(duì)電機(jī)（繞組）溫升標(biāo)準(zhǔn)提出要求。

1.5 轉(zhuǎn)向

用于刷地機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)向由刷地機(jī)廠商的輸出聯(lián)結(jié)部件而定，常用的帶了行星齒輪箱后的175刷地機(jī)，齒輪箱轉(zhuǎn)向要求為順時(shí)針。電機(jī)的轉(zhuǎn)向由副繞組的電流是超前或滯后主繞組而定的，所以，根據(jù)此原理，如要換電機(jī)轉(zhuǎn)向，只需調(diào)換主繞組或副繞組的接線端的頭尾。

2 關(guān)鍵零件

單相雙值電容異步電動(dòng)機(jī)不同于其它類型電機(jī)結(jié)構(gòu)的最明顯的特點(diǎn)在于此類電機(jī)有兩個(gè)電容及離心開關(guān)。這兩個(gè)零件是單相雙值電容異步電動(dòng)機(jī)比較關(guān)鍵的零件，很大程度上決定了電機(jī)的壽命。

2.1 電容

單相雙值電容異步電動(dòng)機(jī)有兩個(gè)電容，一個(gè)是啟動(dòng)電容，另一個(gè)是運(yùn)行電容。啟動(dòng)電容是用來啟動(dòng)單相異步電動(dòng)機(jī)的，屬于一種交流電解電容器或聚丙烯、聚酯電容器，其容值比運(yùn)行電容的要大很多。啟動(dòng)電容是幫助電機(jī)啟動(dòng)，如果缺少啟動(dòng)電容，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難或無法啟動(dòng)，常表現(xiàn)為空載啟動(dòng)正常，加載后無法啟動(dòng)。啟動(dòng)時(shí)由于有啟動(dòng)電容，啟動(dòng)電流較大，所以啟動(dòng)電容不能長(zhǎng)期聯(lián)接在電路里參與電機(jī)整個(gè)運(yùn)行過程，在電機(jī)正常運(yùn)行后，需斷開啟動(dòng)電容的聯(lián)接。

運(yùn)行電容是一種金屬化聚丙烯薄膜介質(zhì)電容器，它與副繞組串聯(lián)，參與電機(jī)的啟動(dòng)及運(yùn)行整個(gè)過程，運(yùn)行電容的使用，可以使電機(jī)具有較高的功率因數(shù)、效率及過載能力。如果缺少運(yùn)行電容，電動(dòng)機(jī)可以啟動(dòng)，但輸出功率變小，常表現(xiàn)為帶負(fù)載能力降低。

2.2 離心開關(guān)

離心開關(guān)由兩部分構(gòu)成：（1）安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)動(dòng)的離心開關(guān)；（2）具有電接觸裝置的固定開關(guān)，用于控制啟動(dòng)線圈。其工作原理為：固定開關(guān)與啟動(dòng)電容串聯(lián)，轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，啟動(dòng)回路通過離心開關(guān)導(dǎo)通開始啟動(dòng)，達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)，離心開關(guān)斷開自動(dòng)切斷啟動(dòng)回路，啟動(dòng)結(jié)束，電機(jī)變成運(yùn)行狀態(tài)。

3 結(jié)語(yǔ)

多功能刷地機(jī)專用單相雙值電容異步電動(dòng)機(jī)，既有普通單相電機(jī)的一些共性，但更多的還是具有專用清潔設(shè)備的一些特性，此文所論及的這類電機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，既可提供選型參考，也可為維修設(shè)備做指引。

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