Motor 2 Kutub vs Motor 4 Kutub: panduan berbahasa Inggris yang lebih dalam

Memilih antara motor 2 kutub dan 4 kutub terdengar sederhana. Sebenarnya tidak. Jumlah kutub menentukan kecepatan. Kecepatan mempengaruhi torsi, kebisingan, bantalan, pompa atau kipas yang Anda kendarai, dan tagihan energi Anda. Di bawah ini adalah cara praktis yang dapat Anda lakukan.

• Makanan cepat saji:
  • 2-kutub ≈ kecepatan tinggi, torsi lebih rendah pada tenaga kuda yang sama.
  • 4-kutub ≈ setengah kecepatan, kira-kira dua kali lipat torsi poros pada tenaga kuda yang sama.
  • Beban Anda yang menentukan. Kipas angin dan penggiling sering kali menyukai 2 kutub. Pompa, konveyor, dan kompresor sering kali menyukai 4-kutub.

Perbedaan antara motor 2 kutub dan motor 4 kutub

Jumlah kutub menentukan kecepatan sinkron motor. Gunakan aturan praktis sederhana ini:

• Kecepatan sinkron (rpm) = 120 × frekuensi saluran (Hz) ÷ jumlah kutub.
• Di Amerika Utara (60 Hz): 2-kutub ≈ 3600 rpm; 4-kutub ≈ 1800 rpm. Motor induksi nyata berjalan sedikit lebih lambat daripada kecepatan sinkron karena slip, sehingga Anda akan melihat peringkat katalog mendekati ~3450 rpm (2-kutub) dan ~1750-1775 rpm (4-kutub). 

Dalam istilah sehari-hari: lebih sedikit kutub → poros lebih cepat; lebih banyak kutub → poros lebih lambat. Satu pilihan itu mengalir ke semua pilihan lainnya.

• Apa yang berubah karena kecepatan?
  • Torsi untuk tenaga kuda yang sama: torsi = 5252 × HP ÷ rpm (ft-lb). Mengurangi kecepatan hingga separuhnya secara kasar menggandakan torsi pada poros. 
  • Kebisingan dan getaran: rpm yang lebih tinggi cenderung berarti lebih banyak suara kipas dan lebih banyak perawatan dengan keseimbangan rotor; rpm yang lebih rendah cenderung lebih tenang dan lebih mudah pada bantalan. Tabel kebisingan produsen biasanya menunjukkan tingkat suara yang lebih tinggi untuk 2 kutub daripada 4 kutub dalam bingkai yang sama. 
  • Pompa dan kipas angin: dengan kecepatan yang lebih tinggi, aliran meningkat ~secara linier, tekanan ~kecepatan², dan daya ~kecepatan³ (hukum afinitas). Sebuah pompa 2 kutub dapat mendorong lebih banyak udara/air, tetapi juga membutuhkan daya yang jauh lebih besar jika Anda membiarkan kecepatannya naik. 
  • Ekspektasi efisiensi: aturan efisiensi modern (seperti EU Ecodesign) mendorong desain 2 dan 4 kutub ke kelas IE yang tinggi, sehingga "2 kutub selalu lebih efisien" atau "4 kutub selalu lebih efisien" bukanlah klaim yang aman-periksalah lembar data. 

Motor 2-Kutub dan 4-Kutub

Pikirkan "kutub" sebagai jumlah "pasangan utara/selatan" magnetik yang dibuat oleh stator. Dua kutub = satu pasang; empat kutub = dua pasang. Itulah mengapa medan 4 kutub berputar "lebih lambat" dan kecepatan poros mengikutinya.

Apa yang dimaksud dengan motor 2 kutub?

Motor induksi 2 kutub membuat satu magnet utara dan satu magnet selatan di sekitar stator. Pada 60 Hz, kecepatan sinkronnya adalah 3600 rpm (50 Hz → 3000 rpm). Kecepatan pengenal dunia nyata berada sedikit lebih rendah karena adanya slip (seringkali ~3400-3500 rpm). Ini adalah pilihan tepat untuk pekerjaan yang ringkas dan rpm tinggi.

• Kasus penggunaan yang umum:
  • Kipas angin/blower kecil dan sedang apabila Anda menginginkan kecepatan yang lebih tinggi dari bingkai yang lebih kecil.
  • Pompa berkecepatan tinggi (dengan impeler yang tepat).
  • Penggiling, sentrifugal, dan peralatan mesin yang membutuhkan poros cepat.

Apa yang perlu Anda ketahui tentang motor 2 kutub

• Kelebihan:
  • Kecepatan dasar yang tinggi dalam paket kecil.
  • Kepadatan daya yang lebih besar pada ukuran bingkai tertentu.
  • Seringkali faktor daya lebih tinggi dalam peringkat kecil.
• Awas:
  • Torsi poros yang lebih rendah pada HP yang sama (karena rpm lebih tinggi).
  • Lebih banyak suara aerodinamis dari kipas pendingin dan lebih banyak perhatian yang diperlukan untuk keseimbangan.
  • Pada pompa, kecepatan yang lebih tinggi dapat mendorong NPSH yang dibutuhkan naik dan dapat memindahkan Anda ke bagian kurva yang curam dan haus tenaga jika tidak dikendalikan. 

Apa yang dimaksud dengan motor 4 kutub?

Motor induksi 4 kutub membuat dua pasangan utara/selatan. Pada 60 Hz, kecepatan sinkronnya adalah 1800 rpm (50 Hz → 1500 rpm). Nilai kecepatan mendekati ~ 1750-1775 rpm adalah hal yang umum dalam katalog. Ini menukar kecepatan dengan torsi dan kehalusan.

• Kasus penggunaan yang umum:
  • Pompa, kompresor, dan konveyor perpindahan positif.
  • Banyak kipas HVAC dan penggerak industri umum yang lebih memilih kecepatan lebih rendah dan torsi lebih besar.
  • Aplikasi yang membutuhkan pengoperasian yang lebih tenang dan umur bearing yang lebih lama.

Apa yang perlu Anda ketahui tentang motor 4 kutub

• Kelebihan:
  • Torsi poros yang lebih tinggi pada HP yang sama.
  • Biasanya lebih senyap dan lebih memaafkan secara mekanis.
  • Seringkali lebih mudah pada bantalan karena rpm yang lebih rendah.
• Awas:
  • Lebih besar atau lebih berat untuk tenaga kuda yang sama pada beberapa seri frame.
  • Jika Anda benar-benar membutuhkan kecepatan poros yang tinggi, Anda akan membutuhkan gearbox atau peningkatan VFD di atas kecepatan dasar.

Kedalaman ekstra yang tidak akan Anda temukan dalam perbandingan dasar

Matematika cepat yang menjelaskan torsi vs kecepatan

Pada tenaga kuda yang sama, torsi naik seiring dengan turunnya kecepatan:

• Contoh: motor 10 HP
  • 2 kutub (≈3450 rpm): T ≈ 5252 × 10 ÷ 3450 ≈ 15,2 ft-lb.
  • 4 kutub (≈1750 rpm): T ≈ 5252 × 10 ÷ 1750 ≈ 30,0 ft-lb. Jadi, 4-kutub menghasilkan torsi sekitar dua kali lipat pada separuh kecepatan untuk peringkat HP yang sama. Itulah mengapa terasa "lebih kuat" pada porosnya. ²

Pompa, kipas angin, dan realitas penggunaan energi

Jika Anda menggandakan kecepatan pada beban torsi variabel (seperti kipas angin atau pompa sentrifugal):

• Mengalir ~ dua kali lipat.
• Tekanan/kepala ~ empat kali lipat.
• Daya ~ meningkat delapan kali lipat. Inilah sebabnya mengapa 2 kutub yang menggerakkan pompa tanpa kontrol yang tepat dapat meningkatkan penggunaan energi. Hal ini juga dapat meningkatkan NPSH yang dibutuhkan pompa, yang dapat mendorong Anda ke arah kavitasi jika sistem tidak dapat memasoknya. Kelola kecepatan dengan VFD dan pangkas setpoint, dan pengaturan 2 dan 4 kutub bisa sangat efisien. 

Kebisingan dan getaran, sederhananya

RPM yang lebih tinggi biasanya berarti lebih banyak suara kipas dan lebih banyak risiko terkena resonansi mekanis. Tabel kebisingan motor yang dipublikasikan biasanya menunjukkan motor 2 kutub beberapa dB lebih keras daripada motor 4 kutub dalam bingkai yang sama. Jika situs Anda sensitif terhadap kebisingan, itu penting. Anda bisa melunakkannya dengan kipas yang lebih baik, penutup suara, atau pilihan 4-kutub. 

Bantalan dan masa pakai

Umur bearing dalam jam akan menurun seiring dengan meningkatnya kecepatan (semua hal lain dianggap sama). Hubungan umur ISO 281 dasar mengubah putaran menjadi jam operasi dengan membaginya dengan rpm. Itulah salah satu alasan mengapa penggerak 4 kutub sering kali menggunakan bearing yang lebih dingin dan bertahan lebih lama di antara perombakan. Kualitas pelumasan dan beban masih mendominasi, tetapi kecepatan ada dalam perhitungan. 

VFD, "tugas inverter," dan jumlah kutub mana yang lebih baik

Baik motor 2 kutub maupun 4 kutub menyukai VFD ketika motor dibuat untuk itu. Carilah "Tugas Inverter" atau kepatuhan NEMA MG 1 Bagian 31 pada papan nama atau lembar data. Motor-motor ini memiliki insulasi dan sering kali memiliki perlindungan bantalan untuk menangani tepi tegangan yang cepat dan kabel yang panjang. Jika Anda harus menjalankan kecepatan yang sangat rendah pada torsi penuh, pertimbangkan pendinginan eksternal atau motor TEBC. 

Tentang "efisiensi": periksa labelnya, bukan rumornya

Peraturan telah memaksa efisiensi tinggi di seluruh bidang. Di Uni Eropa, mulai 1 Juli 2023, banyak motor 2, 4, dan 6 kutub dengan daya 75-200 kW harus memenuhi IE4. Di Amerika Utara, Anda akan melihat kepatuhan "NEMA Premium" di kedua kutub dan 4 kutub. Intinya: jangan berasumsi bahwa jumlah kutub menentukan efisiensi - model dan rangka yang menentukan. Bandingkan pelat nama dan data uji. 

2 kutub vs 4 kutub dalam bentuk tabel

Daftar periksa pemilihan praktis

Gunakan pemeriksaan cepat ini sebelum Anda membeli:

• Berapa rpm yang sebenarnya diinginkan oleh peralatan yang digerakkan?
• Apakah torsi pada kecepatan rendah penting pada saat pengaktifan?
• Adakah batas kebisingan atau masalah getaran di dekat orang atau sensor?
• Untuk pompa/kipas angin, apa yang terjadi pada aliran/ketinggian/daya jika kecepatannya berubah-ubah?
• Apakah motor memiliki nilai "Tugas Inverter" sesuai NEMA MG 1 Bagian 31? Panjang timah? Perlindungan bantalan?
• Bandingkan efisiensi pada pelat nama yang sebenarnya (HP yang sama, voltase yang sama, penutup yang sama).

Bonus: FAQ kecil

• Apakah 4 kutub melakukan "lebih banyak pekerjaan" daripada 2 kutub? Tidak. Tenaga kuda adalah kecepatan kerja. Pada HP yang sama, satu kutub berputar lebih lambat dengan torsi lebih besar; kutub lainnya berputar lebih cepat dengan torsi lebih kecil. Gunakan roda gigi atau VFD yang sesuai dengan kebutuhan beban. 
• Apakah motor 2 kutub selalu lebih keras? Sering, tetapi tidak selalu. Rangka, kipas, penutup, dan pemasangan juga penting. Periksa data kebisingan jika tingkat suara sangat penting. 
• Apakah satu tipe selalu lebih efisien? Tidak. Efisiensi tergantung pada desain dan peringkat tertentu. Aturan modern mendorong keduanya ke tingkat yang tinggi. Selalu verifikasi pada lembar data.