Электродвигатели 22 кВт 720 об/мин

Электродвигатели 22 кВт 720 об/мин: технические характеристики, сферы применения и особенности выбора

Электродвигатели мощностью 22 кВт с синхронной частотой вращения 720 об/мин (соответствующей 12 полюсам) представляют собой класс низкооборотных асинхронных машин общего назначения, предназначенных для привода механизмов, требующих высокого крутящего момента при относительно низкой скорости. Данные двигатели находят широкое применение в промышленности благодаря своей надежности, высокой перегрузочной способности и соответствию международным стандартам. В данной статье детально рассмотрены конструктивные особенности, параметры, схемы подключения и критерии подбора для данного типа оборудования.

Конструкция и принцип действия

Электродвигатель 22 кВт 720 об/мин является трехфазным асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором (тип АИР, АИРМ, 5АМ и др. по ГОСТ). Его синхронная скорость вращения магнитного поля статора составляет 750 об/мин при частоте сети 50 Гц. Фактическая скорость ротора под нагрузкой (асинхронная) составляет примерно 720-730 об/мин, что определяется величиной номинального скольжения (2-4%).

Основные узлы двигателя:

    • Статор: Состоит из корпуса (чугунного или алюминиевого), сердечника из электротехнической стали с трехфазной обмоткой. Обмотка укладывается в пазы и может быть подключена по схеме «звезда» (Y) или «треугольник» (Δ) в зависимости от напряжения питающей сети.
    • 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 (обычно роликовые и шариковые). Обеспечивают соосность и возможность вращения.
    • Клеммная коробка: Расположена на корпусе статора. В ней находятся концы фазных обмоток, которые можно переключать для изменения номинального напряжения.
    • Охлаждение: Двигатели исполнения IP54, IP55 имеют наружное обдувочное охлаждение (вентилятор под защитным кожухом). Исполнение IP23 предполагает самообдув.

    Основные технические характеристики и параметры

    Ключевые параметры двигателей данного типоразмера стандартизированы, но могут незначительно варьироваться у разных производителей. Основные данные приведены для двигателей серии АИР.

    Таблица 1. Основные технические характеристики электродвигателей 22 кВт 720 об/мин
    ПараметрЗначение / ОписаниеПримечание
    Номинальная мощность, Pн22 кВтМеханическая мощность на валу
    Синхронная частота вращения, n0750 об/минСкорость магнитного поля
    Номинальная частота вращения, nн~720-730 об/минСкорость на валу под нагрузкой
    Количество полюсов12Определяет синхронную скорость
    Номинальное напряжение, Uн220/380 В, 380/660 В, 380 ВЗависит от схемы соединения обмоток
    Номинальный ток, Iн~42-44 А (для 380В Δ/Y)Уточняется по каталожным данным
    Коэффициент полезного действия (КПД), η90.5% — 92.5%Для серий АИР, IE2/IE3
    Коэффициент мощности, cos φ0.83 — 0.85Характеризует реактивную составляющую
    Кратность пускового тока, Iп/Iн6.0 — 7.5Отношение тока при прямом пуске к номинальному
    Кратность пускового момента, Mп/Mн1.3 — 1.6Важно для оценки возможности пуска под нагрузкой
    Кратность максимального момента, Mmax/Mн2.2 — 2.5Характеризует перегрузочную способность
    Масса240 — 280 кгЗависит от габарита и материала корпуса
    Степень защиты (IP)IP54, IP55 (распространенные)Защита от пыли и водяных струй
    Класс изоляцииFДопустимый нагрев 155°C, запас прочности
    Режим работыS1 (продолжительный)Постоянная работа под номинальной нагрузкой

    Схемы подключения и управление

    Подключение трехфазного двигателя 22 кВт требует внимания к номинальному напряжению обмоток. Наиболее распространены двигатели на два номинальных напряжения: 220/380В или 380/660В.

    • Для сети 380В (межфазное напряжение): Обмотки статора соединяются по схеме «звезда» (Y) для двигателя 380/660В или «треугольник» (Δ) для двигателя 220/380В.
    • Для сети 660В: Обмотки соединяются в «треугольник» для двигателя 380/660В.

    В клеммной коробке расположено 6 выводов (начала и концы трех обмоток), которые маркируются как U1, V1, W1 (начала) и U2, V2, W2 (концы). Перемычки между клеммами определяют схему соединения.

    Пуск и защита: Прямой пуск двигателя 22 кВт от сети сопровождается высоким пусковым током (250-300А), что может вызвать просадку напряжения. Для снижения негативного воздействия применяются:

    • Прямой пуск (DOL): Допустим при достаточной мощности сети и нежестких требованиях к механизму.
    • Пуск «звезда-треугольник» (Y-Δ): Эффективен для двигателей, обмотки которых рассчитаны на работу в «треугольнике» при 380В. Снижает пусковой ток в 3 раза, но и пусковой момент также падает в 3 раза.
    • Частотный преобразователь (ЧП): Оптимальное решение для плавного пуска и регулирования скорости. Позволяет снизить пусковые токи до номинальных значений и обеспечить энергосбережение.
    • Устройства плавного пуска (УПП): Обеспечивают ограничение тока и плавный разгон.

    Обязательна установка аппаратов защиты: автоматических выключателей с характеристикой D или термомагнитных расцепителей, тепловых реле (в составе магнитного пускателя) с уставкой на номинальный ток двигателя.

    Сферы применения

    Низкая скорость и высокий момент делают двигатели 22 кВт 720 об/мин идеальными для привода механизмов, где не требуется высокая скорость, но важна мощная тяга.

    • Насосное оборудование: Центробежные и поршневые насосы высокого давления, питательные насосы котельных.
    • Вентиляторное оборудование: Радиальные вентиляторы высокого давления, дымососы, мощные вытяжные системы.
    • Компрессорная техника: Поршневые и винтовые компрессоры.
    • Конвейеры и транспортеры: Наклонные и тяжелонагруженные ленточные конвейеры, цепные транспортеры.
    • Дробильное и мельничное оборудование: Щековые и конусные дробилки, шаровые мельницы.
    • Смесители и мешалки: Для тяжелых и вязких сред в химической и пищевой промышленности.
    • Лебедки и подъемные механизмы.

    Классы энергоэффективности и стандарты

    Современные двигатели 22 кВт производятся в соответствии с классами энергоэффективности, регламентированными стандартом МЭК 60034-30-1.

    Таблица 2. Классы энергоэффективности для двигателей 22 кВт 750 об/мин
    Класс IEУровень КПД, η (%)Соответствие устаревшим классамПримечание
    IE1 (Standard Efficiency)~90.5%Ранее — EFF2Сняты с производства во многих странах
    IE2 (High Efficiency)~92.0%Ранее — EFF1Базовый стандарт в РФ
    IE3 (Premium Efficiency)~93.0%Обязателен в ЕС, США для данного диапазона мощностей
    IE4 (Super Premium Efficiency)>94%Перспективный класс, часто на основе синхронной reluctance-технологии

    Выбор двигателя более высокого класса (IE3) приводит к снижению эксплуатационных затрат на электроэнергию, но увеличивает первоначальные инвестиции.

    Критерии выбора и монтажа

    При подборе электродвигателя 22 кВт 720 об/мин необходимо учитывать:

    • Совместимость с приводимым механизмом: Проверка соответствия по мощности, моменту, скорости (возможность использования редуктора или прямого привода).
    • Условия окружающей среды: Температура (стандартно от -40°C до +40°C), наличие влаги, пыли, химически активных веществ (определяет степень защиты IP и климатическое исполнение).
    • Режим работы: Продолжительный (S1), повторно-кратковременный (S3) и т.д. Влияет на тепловой расчет.
    • Напряжение питающей сети: Точное соответствие напряжения и возможности соединения обмоток.
    • Способ монтажа: Наиболее распространено исполнение IM 1081 (лапы с одним цилиндрическим концом вала) или IM 2081 (лапы с фланцем на подшипниковом щите).
    • Уровень шума и вибрации: Регламентируется стандартами. Для чувствительных установок выбирают двигатели с пониженным уровнем вибрации (например, категория «А»).

    Монтаж должен обеспечивать надежное крепление, соосность с нагрузкой, свободный доступ для обслуживания и эффективный отвод тепла.

    Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

    1. Чем отличается двигатель на 720 об/мин от двигателя на 750 об/мин?

    В технической документации и обиходе под двигателем на 720 об/мин подразумевается двигатель с синхронной скоростью 750 об/мин и номинальной (асинхронной) скоростью около 720-730 об/мин под нагрузкой. Это один и тот же типоразмер с 12 полюсами. Указание 720 об/мин часто носит справочный характер, отражая реальную рабочую скорость.

    2. Какой пусковой ток у двигателя 22 кВт 720 об/мин и как его снизить?

    Пусковой ток при прямом включении (DOL) составляет 6-7.5 от номинального, т.е. примерно 250-330А для сети 380В. Для снижения применяют:

    • Частотный преобразователь (наиболее эффективно, ток не превышает номинального).
    • Пуск по схеме «звезда-треугольник» (только для двигателей, чьи обмотки рассчитаны на Δ/380В).
    • Устройство плавного пуска.
    • Автотрансформаторный пуск.

    Выбор метода зависит от требований механизма к пусковому моменту и возможностей питающей сети.

    3. Можно ли регулировать скорость такого двигателя?

    Да, но только с использованием частотного преобразователя (ЧП). Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором имеет жесткую механическую характеристику, и его скорость практически не регулируется изменением напряжения. ЧП, изменяя частоту и амплитуду питающего напряжения, позволяет плавно регулировать скорость в широком диапазоне (обычно от 5-10% до 100-120% от номинальной). Для двигателя на 720 об/мин нижний предел регулирования без дополнительного охлаждения составляет примерно 15-20 Гц (~450 об/мин).

    4. Как определить схему соединения обмоток (звезда/треугольник) для моего напряжения?

    Информация указана на шильдике двигателя и в паспорте. Например, надпись «Δ/Y 220/380V» означает: для сети 220В (межфазное) обмотки соединяются в «треугольник», для сети 380В – в «звезду». Если на шильдике указано только одно напряжение, например, «380V Δ», то двигатель предназначен только для включения в «треугольник» в сеть 380В. Неправильное соединение приведет к выходу двигателя из строя.

    5. Что означает класс изоляции F и на какой перегрев он рассчитан?

    Класс изоляции F определяет стойкость изоляционных материалов обмотки к температуре. Он допускает максимальную рабочую температуру +155°C. При этом, с учетом запаса и метода измерения (по сопротивлению), температура перегрева обмотки относительно окружающей среды (при ее +40°C) не должна превышать 105К (105°C). Таким образом, рабочая температура обмотки может достигать 40+105=145°C, что находится в пределах запаса для класса F. Это повышает надежность и ресурс двигателя.

    6. Как подобрать кабель и защитную аппаратуру для данного двигателя?

    Кабель: Сечение жил выбирается по номинальному току с учетом условий прокладки. Для тока ~44А при прокладке в воздухе обычно достаточно медного кабеля сечением 10 мм² (допустимый ток ~50А). Для надежности и компенсации пусковых режимов часто выбирают 16 мм². Обязательна проверка по потере напряжения.
    Защита:

    • Автоматический выключатель: Номинальный ток расцепителя выбирается на 10-15% выше номинального тока двигателя (≈50А). Характеристика срабатывания – «D» (для пусковых токов).
    • Тепловое реле: Уставка регулируется на номинальный ток двигателя (≈44А). Обеспечивает защиту от перегрузки.
    • Магнитный пускатель: Выбирается по категории применения (например, AC-3) и номинальному току, обычно на 55-63А для мощности 22 кВт.

    7. Каков типичный ресурс и как проводить техническое обслуживание?

    Средний назначенный срок службы современных двигателей при правильной эксплуатации составляет 15-20 лет. Основные мероприятия ТО:

    • Ежедневно: Внешний осмотр, контроль температуры корпуса на ощупь или пирометром, проверка на наличие посторонних шумов и вибрации.
    • Ежеквартально: Подтяжка крепежных соединений, проверка состояния клеммной коробки.
    • Раз в 6-12 месяцев (или после 5000-10000 часов работы): Чистка от пыли, проверка и замена смазки в подшипниках (тип и объем смазки – по паспорту).
    • Раз в 2-3 года: Измерение сопротивления изоляции мегомметром (норма не менее 1 МОм на 1 кВ рабочего напряжения, минимум 0.5 МОм). Проверка воздушного зазора (при возможности).

График ТО должен быть адаптирован под конкретные условия работы.

Войти

Зарегистрироваться

Сбросить пароль

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