Электродвигатели АКЕ 920 об/мин
Электродвигатели АКЕ 920 об/мин: конструкция, параметры и область применения
Электродвигатели серии АКЕ с синхронной частотой вращения 920 об/мин (соответствующей 16 полюсам при частоте сети 50 Гц) представляют собой асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, спроектированные для продолжительного режима работы S1. Данные двигатели относятся к категории низкооборотных и предназначены для привода механизмов, требующих высокого крутящего момента при относительно невысокой скорости вращения вала. Основная сфера применения включает в себя мощные вентиляторы, дымососы, мельничные вентиляторы, эксгаустеры, низкооборотные насосы, смесители, дробилки, а также различные конвейерные и транспортные системы в тяжелой промышленности и энергетике.
Конструктивные особенности и исполнения
Электродвигатели АКЕ 920 об/мин изготавливаются в соответствии с ГОСТ Р 51689-2000 (аналогично МЭК 60034). Их конструкция характеризуется высокой степенью унификации и надежности.
- Корпус и система охлаждения: Выполняются в защищенном (IP23) или закрытом обдуваемом (IP54) исполнении. В исполнении IP23 охлаждение осуществляется наружным воздухом, который продувается через внутренние каналы активной стали и обмоток. В исполнении IP54 двигатель имеет встроенный наружный вентилятор, обдувающий ребристую поверхность корпуса, что обеспечивает защиту от попадания пыли и брызг воды.
- Статор: Собирается из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга для снижения потерь на вихревые токи. Обмотка статора выполняется из медного провода с теплостойкой изоляцией класса F, что допускает рабочую температуру до 155°C. Пропитка и вакуумная обработка обеспечивают высокую механическую прочность и стойкость к вибрациям.
- Ротор: Короткозамкнутый, типа «беличья клетка». Изготавливается методом литья под давлением из алюминиевых сплавов или, для двигателей повышенной мощности и надежности, из меди. Конструкция ротора оптимизирована для работы на низких скоростях, обеспечивая высокий пусковой момент при умеренных пусковых токах.
- Подшипниковые узлы: Используются роликовые или шариковые подшипники качения с консистентной смазкой. Для двигателей больших мощностей и размеров предусмотрены системы подачи свежей смазки и устройства контроля ее состояния. Вал выполняется из высокопрочной стали, допускающей радиальные и осевые нагрузки в соответствии с нормами.
- Клеммная коробка: Располагается в верхней части корпуса, может быть поворотной на 180° или 90° для удобства подвода кабелей. Вводы выполняются сальниковыми или для присоединения кабельных муфт.
- Механическая характеристика M-s: Является жесткой. Критическое скольжение невелико (обычно в пределах 2-5%). Перегрузочная способность (отношение максимального момента к номинальному) стандартно не менее 2.0, что гарантирует устойчивую работу при кратковременных перегрузках.
- КПД: Для двигателей данного типа на номинальной мощности достигает значений 93-96%. Кривая КПД имеет широкую зону высоких значений, что обеспечивает экономичность при работе с частичной нагрузкой.
- Коэффициент мощности (cos φ): Находится в диапазоне 0.84-0.88. Низкооборотные двигатели с большим числом полюсов имеют относительно низкий cos φ по сравнению с высокооборотными, что часто требует компенсации реактивной мощности с помощью конденсаторных установок на шинах распределительного устройства.
- Виброскорости и виброускорения на подшипниковых узлах.
- Температуры подшипников и статора (с помощью встроенных датчиков сопротивления или термопар).
- Уровня и состояния смазки в подшипниках. Периодичность замены смазки зависит от типа подшипника, скорости и условий работы, но обычно составляет несколько тысяч часов наработки.
- Чистоты систем вентиляции и охлаждения (воздушных каналов, ребер корпуса, наружного вентилятора).
- Повышению общей надежности и КПД системы (потери в редукторе исключаются или снижаются).
- Снижению затрат на обслуживание (редуктор требует отдельного обслуживания).
- Уменьшению занимаемой площади.
- Измерение сопротивления изоляции мегомметром на 2500 В (норма: не менее Rном = Uном / (1000 + Pном/100) в МОм).
- Измерение коэффициента абсорбции (отношение R60″/R15″) для оценки увлажненности (норма >1.3).
- Измерение тангенса угла диэлектрических потерь (Tan δ) и емкости обмотки при повышенном напряжении для выявления старения изоляции.
- Мониторинг частичных разрядов в изоляции – наиболее прогрессивный метод прогнозирования остаточного ресурса.
Основные технические параметры и характеристики
Ключевые параметры двигателей АКЕ 920 об/мин определяются их мощностью, которая варьируется в широком диапазоне. Номинальная скорость вращения при полной нагрузке составляет примерно 910-915 об/мин (скольжение 0.5-1%).
| Мощность, кВт | Ном. ток, А (~при 6 кВ) | КПД, %, не менее | cos φ | Пусковой ток / Iном | Пусковой момент / Mном | Макс. момент / Mном | Масса, кг (прибл.) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 315 | 38 | 93.5 | 0.84 | 6.5 | 1.2 | 2.0 | 3200 |
| 500 | 59 | 94.2 | 0.85 | 6.5 | 1.1 | 2.0 | 4500 |
| 800 | 92 | 95.0 | 0.86 | 6.3 | 1.0 | 2.0 | 6500 |
| 1250 | 140 | 95.5 | 0.87 | 6.0 | 0.9 | 2.0 | 9500 |
| 1600 | 177 | 95.8 | 0.88 | 6.0 | 0.9 | 2.0 | 12000 |
Двигатели рассчитаны на работу от сети трехфазного переменного тока частотой 50 Гц с номинальным напряжением 6000 В или 10000 В. Допускается отклонение напряжения ±5% и частоты ±2%. Режим работы – продолжительный (S1). Класс нагревостойкости изоляции обмотки статора – F (155°C), но система изоляции рассчитывается для работы по классу B (130°C), что обеспечивает повышенный запас по термостойкости и долговечности.
Пусковые и рабочие характеристики
Низкооборотные двигатели АКЕ 920 об/мин обладают специфическими пусковыми характеристиками. Благодаря большому числу полюсов, их пусковой момент, как правило, ниже, чем у высокооборотных двигателей той же мощности, но при этом они развивают высокий номинальный момент. Пуск осуществляется, как правило, прямым включением на полное напряжение сети (Direct-On-Line), при условии, что сеть допускает соответствующий бросок тока (в 6-6.5 раз превышающий номинальный). Для снижения пусковых токов могут применяться устройства плавного пуска или частотные преобразователи, что также позволяет регулировать скорость в определенном диапазоне.
Особенности монтажа, эксплуатации и технического обслуживания
Монтаж двигателей АКЕ 920 об/мин требует подготовки фундамента, рассчитанного на значительную массу агрегата и динамические нагрузки. Двигатели поставляются, как правило, на общей плите с комплектом регулировочных прокладок. Центровка с рабочим механизмом (через упругую муфту) должна выполняться с высокой точностью, так как даже незначительная несоосность из-за низкой скорости вращения может привести к повышенной вибрации и износу подшипников.
Эксплуатация включает в себя регулярный контроль:
Техническое обслуживание высоковольтных двигателей должно проводиться обученным персоналом с соблюдением правил электробезопасности. Включает в себя проверку состояния изоляции мегомметром, подтяжку контактных соединений, диагностику состояния обмоток методом Тан-дельта или анализа частичных разрядов.
Сравнение с двигателями других скоростей и выбор
Выбор между двигателем 920 об/мин и двигателем с большей скоростью (например, 1500 об/мин) определяется, в первую очередь, требованиями приводимого механизма. Использование низкооборотного двигателя позволяет исключить из кинематической схемы редуктор или использовать более простой и надежный редуктор с меньшим передаточным числом. Это приводит к:
Однако, при одинаковой мощности, двигатель на 920 об/мин будет иметь большие габариты, массу и, как правило, более высокую стоимость, чем двигатель на 1500 об/мин. Его момент инерции ротора выше, что может влиять на время пуска. Экономическая целесообразность определяется конкретным проектом и расчетом жизненного цикла установки.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем обусловлена именно такая скорость вращения – 920 об/мин?
Синхронная скорость вращения асинхронного двигателя определяется по формуле: n = 60f / p, где f – частота сети (50 Гц), p – число пар полюсов. Для 16-полюсного двигателя (p=8) синхронная скорость составляет 6050/8 = 375 об/мин. Однако, в обозначении серии АКЕ исторически используется скорость, близкая к номинальной с учетом скольжения. Фактически, двигатели с 8 парами полюсов имеют синхронную скорость 375 об/мин, а номинальную – около 365-370 об/мин. Обозначение «920 об/мин» является устаревшим и некорректным с технической точки зрения, но до сих пор широко используется в каталогах и документации для обозначения группы низкооборотных двигателей. Правильнее говорить «16-полюсные двигатели АКЕ» с номинальной скоростью ~370 об/мин.
Какие системы возбуждения используются в этих двигателях?
Двигатели серии АКЕ являются асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором и не требуют отдельной системы возбуждения. Магнитное поле создается реактивной мощностью, потребляемой из сети. Это ключевое отличие от синхронных двигателей, которым необходим источник постоянного тока для обмотки возбуждения ротора.
Как осуществляется пуск таких мощных низкооборотных двигателей и какие есть ограничения?
Основной метод – прямой пуск. Ограничением является допустимый бросок тока в питающей сети и механический удар на валу приводимого механизма. Если мощность сети ограничена, применяют пуск через устройство плавного пуска (УПП), которое ограничивает пусковой ток, или через частотный преобразователь (ЧП), обеспечивающий плавный разгон с минимальным током и полное управление скоростью. При выборе способа пуска необходимо также учитывать, что пусковой момент при пониженном напряжении (УПП) снижается квадратично, что может быть критично для механизмов с высоким моментом сопротивления.
Требуется ли компенсация реактивной мощности для двигателей АКЕ 920 об/мин?
Да, как правило, требуется. Из-за большого числа полюсов и конструктивных особенностей их коэффициент мощности (0.84-0.88) ниже, чем у высокооборотных двигателей. Для снижения потерь в питающих сетях и трансформаторах, а также для выполнения требований энергоснабжающих организаций по cos φ, рекомендуется устанавливать батареи статических конденсаторов (БСК) на шинах РУ. Компенсация может быть как централизованной, так и индивидуальной (устройство КРМ непосредственно у двигателя).
Каков типичный ресурс и как диагностировать состояние изоляции обмотки статора?
Расчетный ресурс до капитального ремонта при соблюдении условий эксплуатации составляет 15-20 лет. Ключевой параметр состояния – сопротивление изоляции. Диагностика включает:
Можно ли использовать двигатель АКЕ с частотным преобразователем?
Да, но с оговорками. Стандартные двигатели АКЕ могут работать с ЧП, однако для продолжительной работы на низких скоростях (ниже ~250 об/мин) может потребоваться независимое охлаждение (вентилятор с отдельным приводом), так как собственный вентилятор на валу двигателя будет неэффективен. Для работы с ЧП также критически важно качество изоляции обмотки, так как выходное напряжение преобразователя имеет импульсную форму с высокими скоростями нарастания (du/dt), что может привести к ускоренному старению изоляции. Рекомендуется использовать двигатели с изоляцией, усиленной для работы с ЧП, или устанавливать выходные фильтры (du/dt, синус-фильтры).