Электродвигатели 4,5 кВт 920 об/мин
Электродвигатели 4,5 кВт 920 об/мин: технические характеристики, сферы применения и особенности выбора
Электродвигатели мощностью 4,5 кВт с синхронной частотой вращения 3000 об/мин и асинхронной (при номинальной нагрузке) около 920-940 об/мин относятся к категории трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором (АДКЗ). Данный типоразмер является одним из наиболее востребованных в промышленности и энергетике, находя применение в приводах насосов, вентиляторов, компрессоров, конвейеров, станков и другого технологического оборудования. Номинальная скорость вращения, близкая к 920 об/мин, соответствует двигателю с числом полюсов 2p=6 (шесть полюсов).
Конструктивные особенности и принцип действия
Двигатель 4,5 кВт 920 об/мин представляет собой асинхронную машину, работающую на принципе взаимодействия вращающегося магнитного поля статора с током, индуцированным в обмотке ротора. Основные конструктивные узлы:
- Статор: Состоит из корпуса (чугунного или алюминиевого сплава) и сердечника, набранного из изолированных листов электротехнической стали. В пазы сердечника уложена трехфазная обмотка, подключенная к сети переменного тока.
- Ротор: Короткозамкнутый тип («беличья клетка»). Сердечник ротора также шихтованный, в его пазы залита алюминиевая или медная обмотка в виде стержней, замкнутых накоротко с торцевыми кольцами.
- Вал: Изготовлен из конструкционной стали, предназначен для передачи крутящего момента на рабочую машину. Имеет стандартизированные посадочные места для подшипников и полумуфт.
- Подшипниковые щиты: Удерживают ротор в центре статора через подшипники качения (чаще всего шариковые). Обеспечивают возможность вращения вала.
- Клеммная коробка: Расположена на корпусе статора. В ней находятся клеммы для подключения питающего кабеля. Обмотка статора может соединяться по схеме «звезда» (Y) или «треугольник» (Δ), что позволяет адаптировать двигатель к разным номинальным напряжениям.
- Охлаждение: Как правило, двигатели данного типоразмера имеют наружное обдуваемое исполнение (IC 411). Вентилятор, расположенный на валу под защитным кожухом, прогоняет воздух через оребренную поверхность корпуса.
- IE1 (Standard Efficiency): Устаревший класс, снят с производства во многих странах.
- IE2 (High Efficiency): Стандартный уровень для большинства промышленных применений.
- IE3 (Premium Efficiency): Высокоэффективные двигатели с пониженными на 15-20% потерями по сравнению с IE2. Требуются для новых установок согласно директивам многих стран.
- IE4 (Super Premium Efficiency): Двигатели с еще более высоким КПД, пока менее распространены.
- Насосное оборудование: Центробежные насосы для водоснабжения, орошения, циркуляции жидкостей в технологических процессах.
- Вентиляционное оборудование: Радиальные и осевые вентиляторы средней производительности для систем вентиляции и кондиционирования.
- Компрессорная техника: Поршневые и винтовые компрессоры малой и средней мощности.
- Конвейеры и транспортеры: Ленточные, цепные и винтовые конвейеры для сыпучих и штучных грузов.
- Станки: Приводы деревообрабатывающих, сверлильных, точильных станков.
- Смесители и мешалки: Оборудование для приготовления растворов, смесей в пищевой, химической, строительной отраслях.
- Подъемно-транспортное оборудование: Лебедки, тали, краны малой грузоподъемности.
- Режим работы (S1-S10): Для постоянной нагрузки подходит S1. Для повторно-кратковременных режимов необходим двигатель с соответствующим запасом по тепловой нагрузке.
- Условия окружающей среды: Влажность, запыленность, химически активная среда определяют требуемую степень защиты (IP) и материал корпуса.
- Характер нагрузки: Для механизмов с высоким пусковым моментом (дробилки, поршневые компрессоры) требуется проверка по пусковым характеристикам. Возможно, потребуется двигатель с повышенным пусковым моментом или использование устройств плавного пуска.
- Способ управления: Прямой пуск от сети, пуск через преобразователь частоты (ПЧ), устройство плавного пуска (УПП). Для работы с ПЧ необходим двигатель с изоляцией, рассчитанной на импульсное напряжение, и, возможно, с независимым охлаждением.
- Проверить соответствие напряжения сети номинальному (перекос или отклонение фаз более 5%).
- Проверить нагрузку: возможно, она превышает номинальную. Измерить ток потребления.
- Обеспечить достаточное охлаждение: очистить ребра корпуса и вентиляционные каналы от грязи.
- Проверить частоту включений: для режима S1 частые пуски недопустимы.
- Проверить центровку вала и состояние подшипников (заклинивание увеличивает механические потери).
Основные технические параметры и характеристики
Для двигателей 4,5 кВт с синхронной частотой 1000 об/мин (асинхронной ~920-940 об/мин) ключевые параметры стандартизированы, но могут незначительно варьироваться у разных производителей.
| Параметр | Значение / Описание | Примечание |
|---|---|---|
| Номинальная мощность, Pn | 4,5 кВт | ~6,1 л.с. |
| Синхронная частота вращения | 1000 об/мин | Для сети 50 Гц |
| Номинальная частота вращения, nn | 920-940 об/мин | Зависит от скольжения |
| Число полюсов | 6 | 2p = 6 |
| Номинальное напряжение, Un | 400 В (380 В) | 3~, 50 Гц |
| Номинальный ток, In | 9,5 — 10,5 А | При соединении «звезда» |
| Коэффициент мощности, cos φ | 0,78 — 0,82 | |
| Номинальный КПД, η | 85% — 88% | Соответствует классу IE2 (стандартный) или IE3 (высокоэффективный) |
| Пусковой ток, Ia/In | 6,0 — 7,5 | Кратность пускового тока |
| Кратность пускового момента, Ma/Mn | 1,8 — 2,2 | |
| Кратность максимального момента, Mmax/Mn | 2,2 — 2,8 | |
| Масса | 45 — 60 кг | Зависит от габарита и материала корпуса |
| Степень защиты (IP) | IP54, IP55 | Наиболее распространенные |
| Класс изоляции | F | Допускает нагрев до 155°C |
| Режим работы | S1 | Продолжительный номинальный режим |
Классы энергоэффективности (IE)
Современные двигатели 4,5 кВт производятся в соответствии с международными стандартами по энергоэффективности. Класс IE (International Efficiency) определяет уровень потерь.
Для двигателя 4,5 кВт 6-полюсного КПД IE2 составляет примерно 86%, а IE3 – около 88%. Выбор двигателя более высокого класса окупается за счет снижения эксплуатационных затрат на электроэнергию.
Способы монтажа и присоединительные размеры
Наиболее распространенное исполнение по способу монтажа для данного типоразмера – IM 1081 (лапы с одним цилиндрическим концом вала) или IM 2081 (лапы с фланцем на подшипниковом щите). Габариты регламентируются стандартами (например, IEC 60034). Основные размеры (на примере типового ряда):
| Обозначение | Описание | Примерное значение |
|---|---|---|
| h | Высота оси вращения | 132 мм (габарит 132S/M) |
| D | Диаметр вала | 38 мм |
| L | Длина вала | 80 мм |
| B | Монтажная длина | 280 мм |
| A, B, C | Расстояния между монтажными отверстиями в лапах | 216 x 140 x 178 мм |
| d1 | Диаметр отверстий в лапах | 15 мм |
Сферы применения
Двигатели 4,5 кВт 920 об/мин применяются в качестве привода механизмов, требующих среднего момента и скорости, близкой к номинальной сети.
Выбор, монтаж и эксплуатация
При выборе двигателя 4,5 кВт 920 об/мин необходимо учитывать:
Монтаж должен производиться на ровное, жесткое основание с точной центровкой вала двигателя и рабочей машины. Несоосность более 0,05 мм приводит к повышенному износу подшипников и вибрациям. Обязательно выполнение заземления. Перед первым пуском проверяется сопротивление изоляции обмоток (не менее 1 МОм на 1 кВ номинального напряжения) и свободное вращение ротора.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается двигатель на 920 об/мин от двигателя на 1000 об/мин?
Двигатель на 920 об/мин – это асинхронный 6-полюсный двигатель с номинальным скольжением. 1000 об/мин – это синхронная скорость для 6-полюсной машины в сети 50 Гц. Фактическая скорость при номинальной нагрузке всегда ниже синхронной на величину скольжения (для данного случая 80-100 об/мин). В паспорте и при заказе указывается номинальная (асинхронная) скорость, например, 920 или 940 об/мин.
Какой кабель нужен для подключения двигателя 4,5 кВт 400В?
При номинальном токе ~10А минимальное сечение медного кабеля для стационарной прокладки составляет 2,5 мм² (допустимый длительный ток ~25А). Однако выбор окончательного сечения должен производиться по методике ПУЭ с учетом длины линии, способа прокладки, группировки и условий окружающей среды. Для надежности часто выбирают кабель 4х2,5 мм² или 4х4 мм².
Можно ли подключить этот двигатель в однофазную сеть 220В?
Да, но только с использованием пусковых и рабочих конденсаторов (конденсаторный пуск). При этом мощность на валу снизится на 25-40% (до ~3 кВт), пусковые характеристики ухудшатся. Схема требует правильного подбора емкости конденсаторов. Такое подключение считается вынужденной мерой и не рекомендуется для постоянной эксплуатации под полной нагрузкой.
Что делать, если двигатель перегревается?
Какой преобразователь частоты (ПЧ) нужен для управления таким двигателем?
Необходим трехфазный ПЧ на 400В с номинальным выходным током не менее номинального тока двигателя (10,5А). Рекомендуется запас по току 15-20%. Таким образом, подойдет ПЧ с номинальным током ~12-13А. Мощность ПЧ обычно указывается для двигателя 4 кВт (5,5 кВА) или 5,5 кВт (7,5 кВА). Для данного двигателя предпочтительнее выбирать ПЧ, рассчитанный на 5,5 кВт.
В чем разница между двигателями с алюминиевым и чугунным корпусом?
Чугунный корпус обладает большей массой, прочностью, лучше гасит вибрации и обеспечивает стабильность геометрии при нагреве. Алюминиевый корпус легче, дешевле в производстве, обладает лучшим теплоотводом, но менее устойчив к механическим воздействиям и коррозии. Для стационарных промышленных установок традиционно предпочитают чугун.
Заключение
Электродвигатель мощностью 4,5 кВт с частотой вращения 920 об/мин представляет собой универсальный, надежный и энергоэффективный привод для широкого спектра промышленного оборудования. Правильный выбор с учетом класса энергоэффективности (IE3), степени защиты, режима работы и качественный монтаж с точной центровкой являются залогом его долговечной и экономичной эксплуатации. При проектировании новых систем или модернизации существующих следует отдавать предпочтение двигателям высших классов IE, что обеспечивает значительную экономию электроэнергии и соответствие современным экологическим и техническим нормативам.