Электродвигатели асинхронные 350 об/мин
Асинхронные электродвигатели с синхронной частотой вращения 350 об/мин: конструкция, применение и особенности выбора
Асинхронные электродвигатели с синхронной частотой вращения 350 об/мин представляют собой электромеханические преобразователи, предназначенные для привода механизмов, требующих низких скоростей вращения вала. Данная частота является нестандартной для общепромышленных серий, что определяет специфику их конструкции, способов получения и области применения. Синхронная скорость 350 об/мин достигается при питании от сети 50 Гц в двигателях с числом полюсов 2p = 16 или 18, в зависимости от точного расчета. Фактическая рабочая скорость (асинхронная) при номинальной нагрузке составляет примерно 330-345 об/мин, определяясь величиной номинального скольжения.
Конструктивные особенности и способы реализации
Достижение столь низкой частоты вращения в рамках асинхронного принципа действия требует существенного увеличения числа полюсов магнитного поля статора. Это приводит к ряду отличительных конструктивных признаков.
- Исполнение на основе многоскоростных двигателей: Наиболее распространенный на практике вариант. Двигатели серий типа МАП, МТН, 2АМ и их современные аналоги часто имеют исполнения на две, три или четыре скорости. Скорость 350 об/мин в них может быть получена как одна из комбинаций, например, при переключении с 16/4 полюсов (750/1500 об/мин) или 18/6 полюсов (333/1000 об/мин). В таких моторах используется сложная схема укладки обмоток (например, «насыпная» или «змейковая») с несколькими независимыми секциями.
- Специализированные односкоростные двигатели: Изготовленные на заказ двигатели с обмоткой, рассчитанной строго на 16 или 18 полюсов. Отличаются большими габаритами и массой при той же мощности по сравнению со стандартными 2-, 4- или 6-полюсными машинами. Имеют увеличенный диаметр расточки статора и активной длины для размещения необходимого количества катушечных групп.
- Двигатель с фазным ротором (АДФР): Для тяжелых условий пуска (например, в мельницах, дробилках) часто применяются асинхронные двигатели с фазным ротором. Низкая скорость 350 об/мин в сочетании с возможностью введения резисторов в цепь ротора позволяет получить высокий пусковой момент при минимальном пусковом токе.
- Мотор-редукторы: Часто экономически и технически более целесообразным решением является использование стандартного высокооборотного двигателя (например, 1500 об/мин) в сборе с планетарным, цилиндрическим или червячным редуктором, обеспечивающим необходимое выходное число оборотов. Это компактное, но требующее обслуживания механической части решение.
- P / n, где M — момент (Нм), P — мощность (кВт), n — частота вращения (об/мин).
- Металлургия и горнодобывающая промышленность: Приводы барабанных мельниц (шаровых, стержневых), вращающихся печей, дробилок крупного дробления, шнековых транспортеров для руды.
- Химическая и нефтегазовая промышленность: Приводы мощных мешалок и смесителей для вязких сред, роторно-поршневых насосов, экструдеров.
- Цементная промышленность: Вращение барабанов цементных и сырьевых мельниц, вращающихся печей обжига.
- Водоочистка и коммунальное хозяйство: Приводы механических решеток, илоскребов в отстойниках, шнековых прессов.
- Деревообработка: Приводы дисковых пил большого диаметра, барабанных шлифовальных станков.
- Способ получения скорости: Решение «спецдвигатель» vs «мотор-редуктор» vs «многоскоростной двигатель» принимается на основе анализа режимов работы (постоянная/переменная скорость), требований к моменту, доступного места, бюджета и требований к обслуживанию.
- Пусковые характеристики: Из-за большого числа полюсов пусковой момент у специализированных низкооборотных двигателей может быть относительно низким. Для механизмов с тяжелым пуском (дробилки, мельницы) обязателен расчет пусковых параметров и, как правило, выбор двигателя с фазным ротором или использование частотного преобразователя (ЧП).
- Охлаждение: При низкой скорости вращения собственного вентилятора на валу (IM B1) недостаточно для эффективного охлаждения. Широко применяются двигатели с независимой вентиляцией (IC 416 по ГОСТ Р МЭК 60034-6), где отдельный вентилятор обдувает корпус независимо от скорости вращения ротора.
- Нагрев и КПД: Многоскоростные двигатели и машины с большим числом полюсов часто имеют несколько сниженный КПД (особенно на низкой скорости) по сравнению со стандартными исполнениями. Необходимо учитывать повышенные потери и планировать соответствующий теплоотвод.
- Управление скоростью: Для плавного регулирования скорости в диапазоне вокруг 350 об/мин обязательным является применение частотного преобразователя с векторным управлением, способного обеспечить высокий момент на низких частотах. При этом необходимо учитывать ухудшение условий охлаждения двигателя при работе на пониженных частотах.
Основные технические параметры и характеристики
Двигатели 350 об/мин характеризуются высоким пусковым и номинальным моментом при относительно небольшой мощности. Это связано с фундаментальной зависимостью: M = 9550
| Мощность, P (кВт) | Синхронная скорость, nс (об/мин) | Номинальный момент, M (Нм) | Типовое применение |
|---|---|---|---|
| 5.5 | 333 (18 полюсов) | ~158 | Шнековые подачи, смесители |
| 11 | 333 (18 полюсов) | ~315 | Конвейеры тяжелых грузов |
| 18.5 | 375 (16 полюсов) | ~471 | Приводы мешалок, экструдеры |
| 30 | 375 (16 полюсов) | ~764 | Дробильное оборудование |
| 45 | 375 (16 полюсов) | ~1146 | Шаровые мельницы, барабанные печи |
Области применения
Низкооборотные асинхронные двигатели находят применение в отраслях, где технологический процесс требует непосредственного привода механизма без использования редуктора или где его применение нежелательно.
Особенности выбора, монтажа и эксплуатации
Выбор двигателя на 350 об/мин требует тщательного анализа.
Сравнительная таблица: способы получения низкой скорости
| Параметр | Специализированный АД на 16/18 полюсов | Многоскоростной АД (напр., 18/6 полюсов) | Стандартный АД + Редуктор | АДФР на 16/18 полюсов |
|---|---|---|---|---|
| Габариты/масса | Максимальные | Большие | Средние (суммарно) | Очень большие |
| КПД на скорости 350 об/мин | Средний | Средний/низкий | Высокий (но с учетом КПД редуктора ~0.95) | Средний |
| Возможность регулирования скорости | Только с ЧП | Ступенчато (2-3 скорости), плавно с ЧП | Только с ЧП на двигателе | Ступенчато (роторные резисторы), плавно с ЧП |
| Пусковой момент | Ограниченный | Зависит от схемы переключения | Высокий (редуктор увеличивает момент) | Очень высокий (регулируется резисторами) |
| Надежность | Высокая | Средняя (сложная обмотка) | Средняя (механика редуктора) | Высокая |
| Стоимость | Высокая (изготовление на заказ) | Высокая | Средняя | Очень высокая |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Вопрос 1: Почему двигатель на 350 об/мин значительно дороже и больше, чем двигатель той же мощности на 1500 об/мин?
Для создания магнитного поля с большим числом полюсов (16 или 18 против 4) требуется значительно больше меди для обмотки статора и больше электротехнической стали для магнитопровода. Это увеличивает массу активных материалов, габариты и стоимость. Кроме того, снижение скорости при той же мощности ведет к увеличению крутящего момента, что требует усиления механической конструкции вала и подшипниковых узлов.
Вопрос 2: Можно ли получить 350 об/мин от стандартного двигателя 1500 об/мин с помощью ременной передачи или редуктора?
Да, это наиболее распространенное инженерное решение. Использование редуктора (червячного, цилиндрического) или ременной передачи с соответствующим передаточным числом (i ≈ 1500/350 = 4.28) позволяет применить стандартный, доступный и более эффективный двигатель. Однако это добавляет в систему механические элементы, требующие обслуживания (смазка, замена сальников, износ зубьев).
Вопрос 3: Как правильно подобрать частотный преобразователь для регулируемого привода на 350 об/мин?
Для низкооборотных двигателей критически важно применение преобразователя с векторным управлением без датчика обратной связи (Sensorless Vector) или, для точных задач, с датчиком (энкодером). Необходимо, чтобы ЧП обеспечивал номинальный момент на низких частотах (вплоть до 5-10 Гц). Также требуется обеспечить принудительное охлаждение двигателя при длительной работе на сниженной скорости. Номинальный ток преобразователя должен быть выбран с запасом относительно тока двигателя.
Вопрос 4: В чем главное преимущество двигателя с фазным ротором (АДФР) на 350 об/мин для мельниц?
Главное преимущество — возможность плавного, глубокого и управляемого снижения пускового тока (в 1.5-2 раза ниже номинального) при одновременном получении высокого пускового момента (до 1.5-2 Mн). Это достигается за счет введения в цепь ротора на этапе пуска ступеней пускового реостата или жидкостного роторного регулятора. После разгона ротор замыкается накоротко, и двигатель работает с характеристиками, близкими к двигателю с короткозамкнутым ротором.
Вопрос 5: Каковы типичные значения скольжения для таких двигателей и как это влияет на точность скорости?
Номинальное скольжение для низкооборотных асинхронных двигателей обычно выше (2.5-5%), чем для высокооборотных (1-3%). Это означает, что при синхронной скорости 375 об/мин (16 полюсов) фактическая скорость под нагрузкой будет в районе 355-365 об/мин. Для синхронной скорости 333 об/мин (18 полюсов) рабочая скорость составит около 315-325 об/мин. Если технологический процесс требует строгого поддержания скорости 350 об/мин, необходимо применение частотного преобразователя с обратной связью по скорости.