Электродвигатели 718 об/мин

Электродвигатели с синхронной частотой вращения 718 об/мин: конструкция, применение и особенности выбора

Электродвигатели с номинальной частотой вращения 718 об/мин представляют собой асинхронные машины с короткозамкнутым ротором, спроектированные для работы от сети переменного тока частотой 50 Гц. Данное значение скорости является синхронным для двигателей с 8 полюсами. Фактическая рабочая скорость при номинальной нагрузке (асинхронная частота вращения) для двигателей общего назначения обычно составляет 700-730 об/мин, в зависимости от класса скольжения. Эти двигатели относятся к категории низкооборотных и находят широкое применение в приводах механизмов, требующих высокого крутящего момента при относительно невысокой скорости.

Конструктивные особенности и принцип формирования скорости

Скорость вращения магнитного поля статора (синхронная скорость) в асинхронном электродвигателе определяется по формуле: n_с = (60

• f) / p, где f – частота сети (Гц), p – число пар полюсов. Для сети 50 Гц зависимость следующая:

Число полюсов	Число пар полюсов (p)	Синхронная скорость, об/мин (nс)	Фактический диапазон скоростей под нагрузкой, об/мин
2	1	3000	2750-2970
4	2	1500	1350-1470
6	3	1000	900-980
8	4	750	700-730
10	5	600	550-590
12	6	500	450-490

Таким образом, двигатель с синхронной скоростью 750 об/мин (8 полюсов) под нагрузкой имеет номинальную скорость, указанную как 718 об/мин (для двигателей с классом скольжения, например, S1). Конструктивно увеличение числа полюсов приводит к усложнению обмотки статора, увеличению габаритов и массы двигателя при той же мощности по сравнению с высокооборотными моделями, но обеспечивает больший вращающий момент.

Ключевые технические параметры и характеристики

При выборе и эксплуатации 8-полюсных электродвигателей необходимо учитывать ряд критически важных параметров.

Механическая характеристика

Двигатели на 718 об/мин обладают жесткой механической характеристикой, то есть их скорость слабо меняется при изменении нагрузки в рабочем диапазоне. Они имеют высокий пусковой момент (обычно 1.4-2.2 от номинального) и умеренный пусковой ток (4-7.5 от номинального). Критический момент (максимальный момент, развиваемый двигателем) составляет не менее 2.2-3.0 от номинального.

Зависимость мощности, габаритов и КПД

При одинаковой мощности 8-полюсный двигатель будет крупнее и тяжелее 4-полюсного. Это связано с необходимостью размещения более сложной обмотки и особенностями магнитной системы. Уровень КПД для современных двигателей серий IE2, IE3, IE4 остается высоким, однако может быть на 0.5-2% ниже, чем у 4-полюсных аналогов той же мощности из-за увеличенных потерь.

Мощность, кВт	Примерный диаметр вала, мм	Установочные размеры по ГОСТ (высота оси вращения), мм	Масса, кг (прим.)	КПД (класс IE3), %
5.5	38	160	70-90	89.5
11	48	180	120-150	91.5
22	60	225	200-260	93.0
45	75	280	380-450	94.2
75	90	315	600-750	95.0

Основные сферы применения

Низкая скорость и высокий момент делают 8-полюсные двигатели идеальными для привода следующих механизмов:

• Насосное оборудование: Поршневые и плунжерные насосы, винтовые насосы, мощные циркуляционные насосы, где требуется преодоление высокого сопротивления.
• Вентиляторное оборудование: Радиальные вентиляторы высокого давления, дымососы, мощные вытяжные системы с высоким аэродинамическим сопротивлением.
• Подъемно-транспортное оборудование: Лебедки, краны, конвейеры с прямым приводом (особенно для тяжелых грузов), эскалаторы.
• Дробильное и мельничное оборудование: Щековые и конусные дробилки, шаровые мельницы, где необходим высокий пусковой момент для раскрутки массивного ротора.
• Компрессорное оборудование: Поршневые и винтовые компрессоры, особенно в режимах частых пусков под нагрузкой.
• Смесители и мешалки: Для перемешивания вязких сред в химической, пищевой и целлюлозно-бумажной промышленности.

Особенности пуска и управления

Пуск 8-полюсных двигателей имеет свою специфику. Благодаря относительно низкой синхронной скорости, они разгоняются быстрее, чем двигатели на 3000 об/мин, при прочих равных условиях. Однако из-за большей инерции ротора и приводимого механизма время пуска может быть значительным.

• Прямой пуск (DOL): Применяется при достаточной мощности сети. Пусковой ток может вызвать просадку напряжения. Требуется проверка по условиям срабатывания защит и механическому удару на валу.
• Пуск со звезды на треугольник: Эффективен для снижения пускового тока в 3 раза, но пусковой момент также падает в 3 раза. Подходит для механизмов с вентиляторной характеристикой момента (насосы, вентиляторы) и малой моментом инерции.
• Частотные преобразователи (ЧП): Наиболее технологичный способ. Позволяет плавно разогнать двигатель, оптимизировать энергопотребление и точно регулировать скорость в широком диапазоне. Для 8-полюсных двигателей на низких частотах (менее 10-15 Гц) требуется внимание к системе охлаждения и возможность использования двигателей с независимым вентилятором.
• Устройства плавного пуска (УПП): Обеспечивают снижение пускового тока и плавный разгон, уменьшая износ механических частей привода.

Классы энергоэффективности и эксплуатационные требования

Современные двигатели на 718 об/мин производятся в соответствии с международными стандартами энергоэффективности IEC 60034-30-1:

• IE1 (Standard Efficiency): Устаревший класс, снят с производства во многих странах.
• IE2 (High Efficiency): Высокая эффективность. Допустим только в комбинации с частотным преобразователем.
• IE3 (Premium Efficiency): Премиальная эффективность. Стандартный класс для большинства новых применений.
• IE4 (Super Premium Efficiency): Сверхпремиальная эффективность. Достигается за счет использования улучшенных материалов и оптимизированных конструкций (например, синхронные реактивные двигатели).

Эксплуатация требует стандартного набора мер: контроль вибрации (нормы по ISO 10816), температуры подшипников и статора, состояния изоляции (сопротивление изоляции, коэффициент абсорбции). Из-за низкой скорости собственное воздушное охлаждение может быть менее эффективным, чем у высокооборотных двигателей, поэтому важно обеспечить чистоту ребер станины и свободный поток воздуха.

Сравнение с двигателями на других скоростях и выбор редуктора

Основная альтернатива использованию 8-полюсного двигателя – применение более высокооборотного двигателя (например, 1500 об/мин) в паре с понижающим редуктором. Выбор в пользу прямого привода 718 об/мин обоснован когда:

• Требуется высокая надежность и упрощение кинематической схемы (отсутствие редуктора).
• Необходимо минимизировать потери в передаче и обслуживание.
• Важна низкая шумность (отсутствие шума шестерен редуктора).
• Ограничены габариты по ширине (редуктор увеличивает длину привода).

Выбор в пользу пары «двигатель + редуктор» делается при необходимости точного согласования скорости, получения очень высокого крутящего момента или при использовании стандартизированных редукторных модулей.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Почему в каталогах часто указывают именно 718, а не 750 или 700 об/мин?

Указание 718 об/мин – это номинальная рабочая скорость при полной нагрузке для конкретной модели двигателя, рассчитанная с учетом номинального скольжения (примерно 4.27% от 750 об/мин). Это реальная, а не синхронная скорость. Цифра может варьироваться в зависимости от класса двигателя (например, 730 об/мин для двигателей с меньшим скольжением).

Можно ли использовать частотный преобразователь для увеличения скорости такого двигателя выше 750 об/мин?

Да, но с существенными ограничениями. Механическая прочность ротора и состояние подшипников обычно рассчитаны на превышение номинальной скорости на 10-20%. При значительном увеличении частоты (например, до 100 Гц для скорости 1500 об/мин) необходимо согласование с производителем. Основными рисками являются разрушение ротора из-за центробежных сил, перегрев из-за снижения эффективности вентиляции и повышенный износ подшипников.

Чем отличается двигатель на 718 об/мин от двигателя на 750 об/мин?

В контексте каталогов это, как правило, один и тот же 8-полюсный двигатель. Указание 750 об/мин часто относится к синхронной скорости, а 718 об/мин – к номинальной асинхронной скорости под нагрузкой. Если же сравниваются два разных изделия с такими паспортными данными, то двигатель на 718 об/мин будет иметь большее номинальное скольжение, что может свидетельствовать о несколько иных характеристиках обмотки или о том, что он оптимизирован для работы с определенной нагрузкой.

Какой пускатель и кабель выбрать для такого двигателя?

Выбор пускателя (контактора) и сечения кабеля осуществляется по номинальному току двигателя, который указан на его шильдике и в каталоге. Для 8-полюсных двигателей номинальный ток при той же мощности будет выше, чем у 4-полюсных, из-за более низкого КПД и коэффициента мощности. Например, для двигателя 11 кВт, 400 В, 718 об/мин номинальный ток составляет примерно 22-24 А (в зависимости от cos φ). Соответственно, контактор выбирается на ток не менее этого значения (чаще всего 25-32 А), а сечение кабеля – по току с учетом способа прокладки и условий окружающей среды.

Почему двигатель на 718 об/мин тяжелее и дороже двигателя на 1500 об/мин такой же мощности?

Увеличение массы и стоимости обусловлено большим количеством полюсов и, как следствие, более сложной и материалоемкой обмоткой статора, увеличенными размерами магнитопровода для обеспечения необходимого магнитного потока, а также более массивным ротором. Производственные затраты на изготовление 8-полюсной обмотки выше, чем 4-полюсной.

Каковы типичные неисправности и на что обращать внимание при диагностике?

Типичные неисправности общие для асинхронных двигателей, но имеют некоторые нюансы:

• Вибрация: Часто вызвана износом подшипников, которые в низкооборотных двигателях могут подвергаться повышенным радиальным нагрузкам. Требуется контроль виброскорости и виброускорения.
• Перегрев: Может возникать даже при нормальной нагрузке из-за ухудшения условий охлаждения (загрязнение, поломка вентилятора) или при работе на низких скоростях от ЧП без независимого охлаждения.
• Межвитковое замыкание в обмотке: Из-за более сложной и плотной обмотки риск может быть повышен. Диагностируется измерением индуктивности и сопротивления фаз, анализом тока.
• Повышенное скольжение: Проявляется как падение скорости под нагрузкой ниже паспортной. Причины: перегрузка, снижение напряжения сети, дефекты ротора (например, плохие контакты в обмотке фазного ротора, если двигатель не короткозамкнутый).

Заключение

Электродвигатели с номинальной частотой вращения 718 об/мин (8-полюсные) являются критически важным элементом в приводах механизмов, требующих высокого крутящего момента при низкой скорости. Их выбор, в отличие от высокооборотных аналогов с редуктором, обусловлен требованиями к надежности, простоте кинематической схемы и эксплуатации. Понимание особенностей их механических характеристик, условий пуска, зависимостей габаритов и КПД от числа полюсов позволяет инженерам-энергетикам и проектировщикам оптимально интегрировать эти двигатели в технологические процессы, обеспечивая долговечную и энергоэффективную работу оборудования. Современные тенденции в области регулируемого привода и повышения классов энергоэффективности (IE3, IE4) делают эти двигатели еще более адаптивными к задачам промышленности.