Электродвигатели трехфазные 750 об/мин

Электродвигатели трехфазные асинхронные с синхронной частотой вращения 750 об/мин: конструкция, параметры и сфера применения

Трехфазные асинхронные электродвигатели с синхронной частотой вращения 750 об/мин (при частоте сети 50 Гц) занимают особую нишу в промышленном приводе. Данная скорость вращения соответствует 8 полюсам в статоре двигателя. Эти двигатели относятся к категории низкооборотных и применяются там, где требуется высокий вращающий момент при относительно невысокой скорости, что зачастую позволяет исключить из кинематической схемы громоздкие и дорогостоящие редукторы или использовать редукторы с меньшим передаточным числом.

Конструктивные особенности и принцип действия

Двигатели на 750 об/мин (синхронная скорость) являются классическими трехфазными асинхронными машинами с короткозамкнутым или фазным ротором. Ключевое отличие от более распространенных двигателей на 1500 или 3000 об/мин — количество полюсов. Для создания вращающего магнитного поля с синхронной частотой 750 об/мин (n = 60*f / p, где f=50 Гц, p — число пар полюсов) требуется 8 полюсов (4 пары). Это напрямую влияет на конструкцию обмотки статора: увеличивается количество катушечных групп, усложняется схема укладки обмотки. Активная часть двигателя (статор и ротор) при той же мощности, что и у высокооборотных моделей, имеет большие габариты и массу, так как для создания необходимого магнитного потока требуется больший магнитопровод. Реальная рабочая скорость (асинхронная) двигателя под нагрузкой составляет примерно 730-740 об/мин, что определяется величиной номинального скольжения (обычно 1.3-2.7%).

Основные технические характеристики и параметры

Номинальные параметры двигателей регламентируются стандартами ГОСТ, МЭК (IEC). Важнейшие характеристики:

• Мощность (P_н): Диапазон мощностей для общепромышленных двигателей серий АИР, АДМ, 5АМ и т.д. с частотой 750 об/мин обычно лежит в пределах от 1,1 кВт до 315 кВт и выше. Наиболее востребованный диапазон — от 7,5 до 132 кВт.
• Напряжение питания (U_н): Стандартные значения: 380 В, 660 В, 380/660 В (для схем «треугольник/звезда» соответственно), 6000 В, 10000 В для высоковольтных исполнений.
• КПД (η): В соответствии с классами IE (IEC 60034-30-1): IE1 (стандартный), IE2 (повышенный), IE3 (премиум), IE4 (суперпремиум). КПД низкооборотных двигателей, как правило, несколько ниже, чем у высокооборотных той же мощности, из-за особенностей магнитной системы и увеличенных потерь.
• Коэффициент мощности (cos φ): Также имеет тенденцию к более низким значениям (около 0.7-0.85) по сравнению с 2-х или 4-полюсными машинами, что требует внимания при проектировании компенсирующих установок.
• Пусковой момент (M_п/M_н): Для двигателей с короткозамкнутым ротором обычно составляет 1.0-1.8 от номинального. Многооборотные двигатели обладают высоким пусковым моментом, что является их ключевым преимуществом.
• Максимальный момент (M_max/M_н): Лежит в диапазоне 2.0-3.0, обеспечивая хорошую перегрузочную способность.
• Способ охлаждения: Наиболее распространено охлаждение IC 0141 (самовентиляция с наружным обдувом) или IC 0411 (независимое вентилирование).
• Класс изоляции: Стандартно — F, с нагревом по классу B (предельно допустимое повышение температуры 80°C для класса F при измерении сопротивления).
• Степень защиты: IP54, IP55, IP65 — для влажных и пыльных сред; IP23 — для чистых помещений.

Сравнительная таблица двигателей разной частоты вращения при одинаковой мощности

Параметр	Двигатель 3000 об/мин (2p=2)	Двигатель 1500 об/мин (2p=4)	Двигатель 750 об/мин (2p=8)
Номинальный момент, Нм (для P=30 кВт)	~95.5 Нм	~191 Нм	~382 Нм
Габариты и масса	Минимальные	Средние	Максимальные
Стоимость активной части	Минимальная	Средняя	Максимальная
КПД (типовой)	Высокий (IE3: ~93%)	Высокий (IE3: ~94%)	Немного ниже (IE3: ~92%)
cos φ	Высокий (~0.9)	Высокий (~0.88)	Пониженный (~0.8)
Уровень шума	Высокий	Средний	Относительно низкий

Области применения

Двигатели с частотой вращения 750 об/мин применяются в механизмах, требующих высокого момента при низкой скорости:

• Приводы мешалок и смесителей: В химической, фармацевтической, пищевой промышленности для работы с вязкими средами.
• Щековые, конусные и валковые дробилки: Прямой привод или привод через редуктор с малым передаточным числом.
• Шаровые, стержневые, галечные мельницы: Основной привод в горно-обогатительной промышленности.
• Приводы конвейеров большой длины и мощности: Особенно ленточных, где требуется плавный пуск и высокое тяговое усилие.
• Насосное оборудование: Поршневые и плунжерные насосы, а также некоторые типы центробежных насосов низкой скорости.
• Крановые механизмы: Приводы передвижения тележек и мостов кранов, механизмы подъема (чаще с фазным ротором).
• Вентиляторы и дымососы: Регулируемые приводы в системах с большими маховыми массами.

Выбор, монтаж и эксплуатация

При выборе двигателя на 750 об/мин необходимо учитывать:

• Режим работы (S1-S10 по ГОСТ Р МЭК 60034-1): Для продолжительного режима S1 подходит стандартный двигатель. Для частых пусков, тяжелых условий пуска или переменной нагрузки необходим расчет по эквивалентному току/моменту, может потребоваться двигатель с фазным ротором или увеличенным скольжением.
• Способ пуска: Прямой пуск, пуск переключением «звезда-треугольник», с помощью УПП (устройства плавного пуска) или частотного преобразователя (ЧП). Из-за высокого пускового момента прямой пуск может создавать значительные динамические нагрузки на механизм и броски тока в сети.
• Управление скоростью: Основной и наиболее эффективный способ регулирования скорости в широком диапазоне — использование частотного преобразователя. Для двигателей на 750 об/мин важно выбирать ЧП, способный работать на низких выходных частотах (5-15 Гц) без перегрева двигателя, часто с обязательным использованием внешнего вентилятора независимого охлаждения (IC 0411).
• Монтаж: Из-за большей массы требуются надежные фундаменты и соосная центровка с приводимым механизмом. Несоосность более 0.05 мм может привести к повышенной вибрации и выходу из строя подшипниковых узлов.

Таблица примерных мощностей и масс общепромышленных двигателей 750 об/мин (серия АИР, 380/660 В, IP55, IC 0141)

Мощность, кВт	Номинальный ток (380В), А	КПД (IE2), %	cos φ	Пусковой момент, отн. ед.	Масса, кг (прим.)
7.5	17.5	87.5	0.78	1.3	115
18.5	39.0	90.0	0.81	1.4	220
45	90	92.0	0.83	1.3	480
90	175	93.5	0.85	1.2	850
160	300	94.5	0.86	1.1	1400

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем принципиально отличается двигатель на 750 об/мин от двигателя на 1500 об/мин той же мощности?

Главное отличие — в номинальном моменте, который у 8-полюсного двигателя (750 об/мин) примерно в два раза выше, чем у 4-полюсного (1500 об/мин). Конструктивно это достигается за счет увеличения числа полюсов, что ведет к большим габаритам, массе и стоимости активных материалов (стали, меди). КПД и cos φ у 8-полюсного двигателя, как правило, на 1-3% ниже.

Можно ли получить скорость 750 об/мин от стандартного двигателя 1500 об/мин с помощью частотного преобразователя?

Да, можно, снизив выходную частоту ЧП до 25 Гц. Однако при этом критически падает охлаждение собственного вентилятора двигателя (пропорционально кубу скорости), что ведет к перегреву. Для длительной работы на 25 Гц требуется либо значительное снижение нагрузки (до 40-50% от номинала), либо переход на двигатель с независимой вентиляцией (IC 0411). Прямое использование специализированного двигателя на 750 об/мин при 50 Гц всегда энергетически и эксплуатационно эффективнее для такого режима.

Как правильно выбрать между двигателем 750 об/мин и парой «двигатель 1500 об/мин + редуктор»?

Выбор требует технико-экономического расчета. Прямой низкооборотный двигатель проще по кинематической схеме, надежнее (нет дополнительных механических элементов), имеет более высокий КПД системы в целом. Однако он дороже, тяжелее и может иметь больший момент инерции. Редукторный привод компактнее по активной части двигателя, но вносит потери в редукторе (КПД 95-98% на ступень), требует обслуживания, шумит и занимает больше места. Для тяжелых условий пуска и ударных нагрузок прямой привод часто предпочтительнее.

Почему у двигателей на 750 об/мин обычно ниже коэффициент мощности (cos φ)?

Увеличение числа полюсов приводит к росту магнитного сопротивления магнитопровода и увеличению намагничивающего тока. Намагничивающая составляющая тока является реактивной. Чем она больше относительно активной составляющей (определяющей полезную мощность), тем ниже cos φ. Это необходимо учитывать при проектировании компенсации реактивной мощности на предприятии.

Какие существуют способы пуска мощных двигателей на 750 об/мин?

Для двигателей с короткозамкнутым ротором:

1. Прямой пуск (до 200-400 кВт, в зависимости от возможностей сети).
2. Пуск переключением «звезда-треугольник» (снижает пусковой ток в 3 раза, но и момент тоже в 3 раза).
3. Пуск через устройство плавного пуска (УПП) — оптимально для снижения механических и электрических ударов.
4. Пуск от частотного преобразователя — наиболее технологичный способ с полным контролем момента и тока.

Для особо тяжелых условий (шаровые мельницы, дробилки) традиционно применяются двигатели с фазным ротором, где в цепь ротора вводятся ступени пускового реостата, позволяющие получить высокий момент при ограниченном токе.

На что обратить внимание при эксплуатации таких двигателей в составе частотно-регулируемого привода?

Ключевые моменты:

• Необходимость использования двигателей с изоляцией, усиленной для работы с ЧП (с инверторным лаковым покрытием), или установки выходного синус-фильтра/дросселя.
• Обеспечение эффективного охлаждения на низких скоростях (предпочтительно IC 0411).
• Учет возможности возникновения крутильных колебаний и резонансных частот в механической системе при работе в определенном частотном диапазоне.
• Контроль вибрации подшипниковых узлов из-за возможного протекания токов подшипников (использование изолированных подшипников или токосъемных щеток).