Электродвигатели 18,5 кВт 730 об/мин

Электродвигатели 18,5 кВт 730 об/мин: конструкция, параметры и сфера применения

Электродвигатели мощностью 18,5 кВт с синхронной частотой вращения 730 об/мин (что соответствует 4 полюсам при частоте сети 50 Гц) представляют собой широко распространенный класс асинхронных машин средней мощности. Они являются ключевым элементом в промышленных приводах, где требуется высокий крутящий момент при относительно низкой скорости вращения. Данная статья детально рассматривает конструктивные особенности, технические характеристики, сферы применения и вопросы подбора данных электродвигателей.

Конструктивные особенности и принцип действия

Двигатели 18,5 кВт 730 об/мин являются трехфазными асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором (тип АИР по ГОСТ). Их номинальная синхронная скорость составляет 750 об/мин, а фактическая скорость при номинальной нагрузке (скольжение) — около 730-735 об/мин. Конструкция включает в себя следующие основные узлы:

    • Статор: Состоит из корпуса (чугунного или алюминиевого), сердечника из электротехнической стали и трехфазной обмотки. Обмотка может быть выполнена на напряжения 220/380В, 380/660В или 400/690В, в зависимости от исполнения.
    • Ротор: Короткозамкнутый, типа «беличья клетка». Состоит из вала, сердечника и литой алюминиевой или медной обмотки, не имеющей электрического соединения с внешней цепью.
    • Подшипниковые щиты: Удерживают вал ротора через подшипники качения (чаще всего роликовые или шариковые).
    • Клеммная коробка: Расположена на корпусе, служит для подключения силовых кабелей и, в некоторых моделях, датчиков температуры.
    • Охлаждение: Осуществляется внешним вентилятором, закрытым защитным кожухом (исполнение IC 411 по IEC).

    Основные технические характеристики и параметры

    Номинальные параметры двигателя 18,5 кВт при питании 380В, 50 Гц, являются базовыми для выбора и эксплуатации.

    Таблица 1. Основные технические параметры электродвигателя 18,5 кВт ~730 об/мин
    ПараметрЗначение / ИсполнениеПримечание
    Номинальная мощность, PN18,5 кВтМеханическая мощность на валу
    Синхронная частота вращения750 об/минПри 50 Гц и 4 полюсах
    Номинальная частота вращения, nN~730-735 об/минЗависит от скольжения
    Номинальный ток, IN~36-37 А (при 380В)Точное значение зависит от КПД и cos φ
    Коэффициент полезного действия (КПД), η90,5% — 92,5%Соответствует классам IE2 (высокий) / IE3 (премиум)
    Коэффициент мощности, cos φ0,86 — 0,89На номинальной нагрузке
    Пусковой ток, Ia/IN6,5 — 8,0Кратность пускового тока
    Пусковой момент, Ma/MN1,8 — 2,2Кратность пускового момента
    Максимальный момент, Mmax/MN2,4 — 3,0Кратность перегрузочной способности
    Класс изоляцииFДопустимый нагрев 155°C, рабочая обычно по классу B (130°C)
    Степень защитыIP54, IP55Наиболее распространены
    Класс энергоэффективностиIE2, IE3, IE4Согласно стандарту IEC 60034-30-1

    Способы подключения и пуска

    Для двигателей 18,5 кВт критически важен правильный выбор схемы подключения и метода пуска для ограничения пусковых токов и снижения механических нагрузок.

    • Схема подключения обмоток: При напряжении сети 380В обмотки статора соединяются «звездой». Для двигателей, рассчитанных на 220/380В, пуск может осуществляться по схеме «звезда-треугольник».
    • Прямой пуск (DOL): Наиболее простой, но приводит к броску тока до 250-300А. Применяется при наличии достаточной мощности питающей сети и отсутствии жестких ограничений на пусковой момент.
    • Пуск «звезда-треугольник»: Позволяет снизить пусковой ток в 3 раза (до ~120А), но и пусковой момент падает в 3 раза. Применим для механизмов с вентиляторной или легкой нагрузкой (насосы, вентиляторы).
    • Частотный преобразователь (ЧП): Оптимальный способ для полного контроля скорости, плавного пуска и значительной экономии энергии. Позволяет снизить пусковой ток до уровня номинального (36-37А).
    • Устройство плавного пуска (УПП): Обеспечивает плавный разгон и снижение пускового тока в 2-4 раза. Не регулирует скорость в рабочем режиме.

    Сферы применения и типы нагрузок

    Двигатели 18,5 кВт на 730 об/мин используются в приводах, требующих значительного крутящего момента.

    • Насосное оборудование: Центробежные, поршневые и шестеренные насосы в водоснабжении, водоотведении, промышленных циклах.
    • Вентиляторное оборудование: Радиальные и осевые вентиляторы большой производительности в системах вентиляции, кондиционирования и дымоудаления.
    • Компрессорное оборудование: Поршневые и винтовые воздушные компрессоры.
    • Конвейеры и транспортеры: Ленточные, цепные и винтовые конвейеры для сыпучих материалов и штучных грузов.
    • Дробильное и мельничное оборудование: Щековые, роторные дробилки, шаровые мельницы (требуют проверки по пусковому моменту).
    • Смесители и мешалки: Для жидкостей и вязких сред в химической, пищевой промышленности.

    Классы энергоэффективности и выбор двигателя

    Современные стандарты (IEC 60034-30-1) определяют классы энергоэффективности: IE1 (стандартный), IE2 (высокий), IE3 (премиум), IE4 (сверхпремиум). Для двигателя 18,5 кВт 4-полюсного разница в КПД между классами составляет 0,5-2%. Выбор двигателя более высокого класса (IE3/IE4) окупается за счет снижения потерь энергии, особенно при круглосуточной работе. Потери в двигателе 18,5 кВт можно рассчитать: Pпотерь = PN (1/η — 1). Например, при КПД 91% (IE2) потери составят ~1,85 кВт, а при КПД 93% (IE3) — ~1,4 кВт. Экономия 0,45 кВт за 8000 часов работы дает 3600 кВтч экономии в год.

    Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

    Правильный монтаж включает центровку с приводимым механизмом (допустимое биение не более 0,05 мм), обеспечение качественного заземления и соблюдение условий охлаждения. Эксплуатация требует контроля тока нагрузки (не должен превышать номинальный), вибрации (по ISO 10816-3) и температуры подшипников. Техническое обслуживание проводится по регламенту и включает:

    • Периодическую очистку от пыли и загрязнений.
    • Контроль и замену подшипниковой смазки (тип и периодичность указаны в паспорте).
    • Проверку состояния клеммных соединений.
    • Измерение сопротивления изоляции обмоток мегомметром (не менее 1 МОм для напряжения до 500В).

    Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

    1. Какой пусковой ток у двигателя 18,5 кВт 730 об/мин и как его ограничить?

    Пусковой ток при прямом включении (DOL) составляет 230-300 А (кратность 6-8 от номинального). Для его ограничения применяют пускатели «звезда-треугольник» (снижение в 3 раза), устройства плавного пуска (УПП, снижение в 2-4 раза) или частотные преобразователи (ЧП, снижение до номинального значения). Выбор метода зависит от характера нагрузки и требований сети.

    2. Чем отличается двигатель на 730 об/мин от двигателя на 1500 об/мин той же мощности?

    Основные отличия:

    Параметр18,5 кВт, 730 об/мин (4 полюса)18,5 кВт, 1500 об/мин (2 полюса)
    Крутящий моментВысокий: M ≈ 955018,5/730 ≈ 242 Н·мБолее низкий: M ≈ 955018,5/1475 ≈ 120 Н·м
    Габариты и массаБольше из-за большего числа полюсовМеньше и легче
    Уровень шума и вибрацииОбычно нижеВыше из-за удвоенной частоты вращения магнитного поля
    Сфера примененияПриводы насосов, вентиляторов, конвейеров (где нужен высокий момент)Высокооборотные насосы, станки, центрифуги

    3. Можно ли использовать этот двигатель с частотным преобразователем (ЧП)?

    Да, большинство современных асинхронных двигателей 18,5 кВт совместимы с ЧП. Однако для длительной работы на низких скоростях (менее 20-25% от номинала) может потребоваться независимое охлаждение (двигатель с принудительной вентиляцией, IC 416). Также рекомендуется использовать фильтры dU/dt или синус-фильтры для защиты обмотки от перенапряжений, вызванных длинными кабелями между ЧП и двигателем.

    4. Как определить, что двигатель перегружен?

    Основной признак — ток, превышающий номинальное значение (указан на шильдике) при нормальном напряжении сети. Длительная работа с током, превышающим номинальный на 10-15%, ведет к перегреву обмоток, ускоренной деградации изоляции и сокращению срока службы. Для контроля необходим регулярный замер токов по фазам токоизмерительными клещами.

    5. Каков расчетный срок службы двигателя и от чего он зависит?

    Расчетный срок службы при соблюдении условий эксплуатации составляет 15-20 лет или 40-60 тысяч часов. Ключевые факторы, сокращающие ресурс:

    • Работа с перегрузкой по току и температуре.
    • Некачественное или несвоевременное обслуживание подшипников (основная причина отказов).
    • Вибрация из-за плохой центровки или износа механической части привода.
    • Воздействие агрессивной среды при недостаточной степени защиты (IP).
    • Частые пуски и остановки, особенно прямые (DOL).

6. Как подобрать кабель для подключения двигателя 18,5 кВт к сети 380В?

Номинальный ток двигателя составляет примерно 36-37А. Согласно ПУЭ, сечение кабеля выбирается по длительно допустимому току с учетом способа прокладки. Для медного кабеля в резиновой или ПВХ изоляции, проложенного открыто, сечение жилы 6 мм² (допустимый ток ~40А) является минимальным, но с учетом возможных перегрузок и пусковых режимов рекомендуется сечение 10 мм² (допустимый ток ~55А). Обязательно использование защитного автомата с характеристикой отключения, стойкой к пусковым токам (например, D), и теплового реле, настроенного на номинальный ток двигателя.

Войти

Зарегистрироваться

Сбросить пароль

Пожалуйста, введите ваше имя пользователя или эл. адрес, вы получите письмо со ссылкой для сброса пароля.