Электродвигатели мощностью 5,5 кВт с синхронной частотой вращения 1000 об/мин (что соответствует асинхронной скорости примерно 930-980 об/мин в зависимости от скольжения) представляют собой широко распространенный класс силовых агрегатов в промышленности и энергетике. Данные двигатели относятся к категории двигателей средней мощности и характеризуются высоким крутящим моментом при относительно низкой скорости вращения. Они изготавливаются в соответствии с международными стандартами (IEC, ГОСТ) и предназначены для продолжительного режима работы S1. Основными конструктивными исполнениями являются асинхронные трехфазные двигатели с короткозамкнутым ротором (тип АИР, АИРЕ и аналоги), как наиболее надежные и экономичные для большинства применений.
Двигатель 5,5 кВт 1000 об/мин имеет четко регламентированные габариты и параметры. Как правило, это двигатель с высотой оси вращения 132 мм (исполнение АИР132). Конструктивно состоит из статора с трехфазной обмоткой, уложенной в пазы, короткозамкнутого ротора типа «беличья клетка», чугунных или алюминиевых подшипниковых щитов, вала, подшипников качения (чаще всего шариковых) и корпуса с ребрами охлаждения. Класс изоляции обмотки – F или H, что допускает нагрев до 155°C или 180°C соответственно, но рабочая температура обычно нормируется по классу B (до 130°C) для увеличения ресурса. Степень защиты стандартно IP54 или IP55, что обеспечивает защиту от пыли и водяных струй. Способ охлаждения – IC0141 (самовентиляция).
Ключевые электрические и механические параметры:
| Параметр | IE1 (Стандарт) | IE2 (Повышенный) | IE3 (Премиум) | Метод определения |
|---|---|---|---|---|
| КПД, η (%) | 86.8 — 87.2 | 89.0 — 89.4 | 90.5 — 91.0 | По ГОСТ Р МЭК 60034-2-1 |
| Коэффициент мощности, cos φ | 0.78 — 0.80 | 0.79 — 0.81 | 0.80 — 0.82 | При номинальной нагрузке |
| Номинальный ток, IN (А) при 400В | ~11.4 | ~11.2 | ~11.0 | Рассчитано |
| Годовое энергопотребление (кВт·ч) | ~48,180 | ~47,040 | ~46,200 | При работе 8000 ч/год |
| Превышение температуры | Класс B (80K) | Класс F (105K) | Класс F (105K) | По сопротивлению обмоток |
Двигатели 5,5 кВт 1000 об/мин находят применение в механизмах, требующих значительного крутящего момента при невысокой скорости. Их ключевые области использования:
Выбор двигателя для конкретного применения требует учета:
Для двигателей 5,5 кВт 1000 об/мин стандартное напряжение питания – трехфазное 380/400 В, 50 Гц. Основные схемы подключения обмоток статора: «треугольник» (Δ) на 400 В и «звезда» (Y) на 690 В. В большинстве промышленных сетей 400В используется схема «треугольник».
Пуск двигателя данной мощности, как правило, требует применения устройств плавного пуска или прямого пуска через контактор с соответствующей защитой. Прямой пуск допустим при наличии достаточной мощности питающей сети, так как пусковой ток может достигать 70-90 А. Для снижения пусковых токов и плавного разгона применяются:
Обязательный комплект защитной аппаратуры включает:
Плановое техническое обслуживание (ТО) двигателя 5,5 кВт включает в себя регулярные операции, направленные на предотвращение отказов:
Фактическая (асинхронная) частота вращения при номинальной нагрузке составляет примерно 930-980 об/мин. Точное значение зависит от величины скольжения, указанной в каталоге. Например, при скольжении 4% и синхронной скорости 1000 об/мин, номинальная скорость будет 960 об/мин.
Нет, это недопустимо. При подключении по схеме «звезда» на напряжение 380 В, напряжение на каждой фазной обмотке составит 220 В, что ниже номинального для обмотки, рассчитанной на 400 В в схеме «треугольник». Двигатель не разовьет номинальной мощности, момент будет снижен, а при нагрузке возможен перегрев и выход из строя.
Номинальный ток ЧП должен быть не менее номинального тока двигателя (около 11,5 А). Рекомендуется выбирать преобразователь с номинальной мощностью 7,5 кВт или с номинальным током 15-16 А для обеспечения запаса по перегрузочной способности. Обязательно активировать в настройках ЧП защиту двигателя по току и температуре (через PTC-термистор, если он установлен в двигателе).
Возможные причины: повышенное напряжение питания, несимметрия фазных напряжений, неправильная схема подключения («звезда» вместо «треугольника» для сети 400В), задевание ротором статора (из-за износа подшипников), повышенное трение в приводном механизме, повреждение обмоток (межвитковое замыкание). Требуется поэтапная диагностика.
При увеличении частоты с 50 до 60 Гц синхронная скорость возрастет до 1200 об/мин. Для длительной работы на 60 Гц без снижения мощности необходимо также пропорционально повысить напряжение (до 480 В), что часто невозможно в стандартных сетях. Поэтому при работе на 60 Гц с напряжением 400 В двигатель следует рассматривать как работающий с постоянным магнитным потоком ниже номинального, что приведет к снижению максимального момента на валу. Требуется проверка по нагрузочной диаграмме.
При соблюдении условий эксплуатации, номинальной нагрузке и регулярном ТО срок службы асинхронного двигателя 5,5 кВт может превышать 40 000 часов. Критическим узлом являются подшипники, ресурс которых составляет 15-25 тыс. часов и которые подлежат замене в процессе капитального ремонта.
Двигатель класса IE3 имеет КПД на 1,5-2,5% выше, чем IE2. Для двигателя 5,5 кВт при работе 6000 часов в год это дает экономию 400-700 кВт·ч электроэнергии ежегодно. Однако двигатель IE3, как правило, дороже, имеет большие габариты (часто высота оси вращения 160 мм) и массу из-за использования большего количества активных материалов (медь, сталь). Выбор определяется расчетом окупаемости.