Электродвигатели трехфазные 990 об/мин
Электродвигатели трехфазные асинхронные с синхронной частотой вращения 1000 об/мин (реальной ~990 об/мин)
Трехфазные асинхронные электродвигатели с синхронной частотой вращения 1000 об/мин, реальная скорость которых при номинальной нагрузке составляет приблизительно 930-990 об/мин в зависимости от скольжения, являются ключевым элементом в промышленных и энергетических системах. Данные двигатели относятся к тихоходным машинам и находят широкое применение для привода механизмов, требующих высокого крутящего момента при относительно низкой скорости: насосов, вентиляторов, дымососов, компрессоров, конвейеров, мешалок, дробилок, смесителей и другого тяжелого промышленного оборудования. Основу их работы составляет классический принцип действия асинхронной машины с короткозамкнутым или фазным ротором, где вращающееся магнитное поле статора, создаваемое трехфазным током, индуцирует токи в обмотке ротора, что приводит к его вращению с частотой, меньшей частоты поля (скольжение).
Конструктивные особенности и типы исполнения
Двигатели на 1000 об/мин (2-полюсные, если считать по упрощенной формуле n=60f/p, где p=6 пар полюсов) конструктивно отличаются от высокоскоростных аналогов. Увеличенное число полюсов требует более сложной укладки обмотки статора. Основные конструктивные исполнения по ГОСТ и IEC включают:
- По способу монтажа: IM 1081 (лапы с фланцем), IM 2081 (фланец), IM 3081 (лапы с фланцем и свободный конец вала), IM 3181 (лапы и свободный конец вала).
- По степени защиты: IP54 (защита от пыли и брызг воды), IP55 (защищенные от струй воды), IP65 (пыленепроницаемые и защищенные от струй воды).
- По способу охлаждения: IC 411 (двигатели с самовентиляцией, крыльчатка на валу), IC 416 (принудительное независимое охлаждение).
- По материалу обмотки: Класс нагревостойкости изоляции F (до 155°C) или H (до 180°C) с рабочим превышением температуры по классу B (130°C) для обеспечения ресурса.
- Насосное оборудование: центробежные насосы высокого давления, шламовые, грунтовые насосы.
- Вентиляционное оборудование: радиальные вентиляторы высокого давления, дымососы.
- Компрессорное оборудование: поршневые и винтовые компрессоры.
- Конвейеры и транспортеры: тяжелые ленточные конвейеры, цепные элеваторы.
- Дробильное и мельничное оборудование: щековые и конусные дробилки, шаровые мельницы.
- Прямой пуск (DOL): Простейший способ, применяется при достаточной мощности сети. Характеризуется высокими пусковыми токами (5-7 Iн).
- Пуск «звезда-треугольник»: Снижает пусковой ток в 3 раза, но и пусковой момент падает в 3 раза. Применим для механизмов с вентиляторной нагрузкой.
- Пуск через устройство плавного пуска (УПП): Позволяет плавно наращивать напряжение, ограничивая ток и момент, снижая механические удары.
- Частотное регулирование (ЧРП): Наиболее технологичный способ, обеспечивающий плавный пуск, широкое регулирование скорости вниз и вверх от номинала (для двигателей с независимым охлаждением IC416) и экономию энергии.
- Снижение крутящего момента на низких частотах (ниже 15-20 Гц) при самовентиляции (IC411). Для длительной работы на низких скоростях требуется двигатель с независимым вентилятором (IC416).
- Риск возникновения токов вытеснения и дополнительного нагрева из-за высших гармоник. Рекомендуется применение двигателей с изоляцией, усиленной для работы с ЧРП, и дросселей на выходе преобразователя.
- Необходимость настройки минимальной и максимальной частоты в ЧРП в соответствии с механическими резонансами привода.
Основные технические параметры и характеристики
Ключевыми параметрами для выбора являются номинальная мощность, напряжение питания, КПД, коэффициент мощности, пусковой момент и ток, а также перегрузочная способность. Двигатели на 990 об/мин часто имеют повышенный пусковой момент по сравнению с высокоскоростными моделями.
| Номинальная мощность, кВт | Номинальный ток, А (при 400В) | КПД, η, % | Коэффициент мощности, cos φ | Пусковой момент, % от ном. | Пусковой ток, % от ном. | Масса, кг (прибл.) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 7.5 | 15.5 | 88.5 | 0.78 | 200 | 600 | 95 |
| 15 | 29.5 | 90.5 | 0.81 | 190 | 630 | 150 |
| 30 | 56.5 | 92.0 | 0.85 | 180 | 660 | 260 |
| 55 | 100 | 93.5 | 0.87 | 175 | 670 | 420 |
| 75 | 135 | 94.2 | 0.88 | 170 | 680 | 520 |
| 110 | 195 | 95.0 | 0.89 | 165 | 690 | 750 |
Сферы применения и выбор двигателя
Двигатели с частотой вращения ~990 об/мин оптимальны для агрегатов, где требуется прямая соосная передача без использования редуктора или с использованием ременной передачи с небольшим передаточным числом. Типичные применения:
При выборе необходимо учитывать режим работы (S1 — продолжительный, S2 — кратковременный, S3 — периодический), класс энергоэффективности (IE2, IE3, IE4 согласно МЭК 60034-30-1), необходимость частотного регулирования и климатические условия.
Способы управления и пуска
Для управления двигателями данной скорости применяются стандартные для асинхронных машин методы:
Энергоэффективность и эксплуатационные аспекты
Современные двигатели на 990 об/мин производятся в соответствии с классами энергоэффективности IE3 (премиум) и IE4 (суперпремиум). Повышение КПД на 1-2% достигается за счет использования качественной электротехнической стали, оптимизации магнитной цепи, уменьшения воздушного зазора и применения медных обмоток ротора. Эксплуатация требует регулярного контроля: вибродиагностики подшипниковых узлов (частота вибрации связана с частотой вращения), измерения сопротивления изоляции мегаомметром, контроля температуры обмоток и подшипников. Для двигателей, работающих в режиме S1, критически важно обеспечить качественное охлаждение и чистоту радиаторов.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Почему фактическая скорость двигателя (например, 975 об/мин) меньше синхронной (1000 об/мин)?
Это фундаментальное свойство асинхронных двигателей, называемое скольжением (s). Скольжение необходимо для наведения токов в роторе и создания вращающего момента. Его величина при номинальной нагрузке обычно составляет 1-5%. Для двигателя на 1000 об/мин и 50 Гц номинальное скольжение 2.5% дает скорость 975 об/мин.
Можно ли получить точную скорость 990 об/мин без использования редуктора?
Нет, скорость асинхронного двигателя без частотного преобразователя жестко привязана к частоте сети и числу полюсов. Для получения фиксированной скорости, отличной от стандартных значений (3000, 1500, 1000, 750 об/мин), необходимо использовать частотный преобразователь, который позволяет задать любую скорость в рабочем диапазоне.
Какой двигатель выбрать для привода центробежного насоса: на 1500 или на 1000 об/мин?
Выбор зависит от рабочих характеристик насоса (напор-расход). Двигатель на 1000 об/мин обеспечит больший крутящий момент при меньшей скорости, что часто требуется для насосов высокого давления. Он также работает с меньшим уровнем шума и вибрации. Однако, для достижения той же производительности, что и у насоса на 1500 об/мин, может потребоваться увеличение рабочего колеса или выбор более мощного двигателя.
Каковы особенности подключения таких двигателей к частотному преобразователю?
При использовании ЧРП необходимо учитывать:
Что означает маркировка «1000 об/мин» на шильдике старого двигателя, если при замере его скорость составляет 980 об/мин?
Маркировка «1000 об/мин» указывает на синхронную скорость. Измеренная скорость 980 об/мин свидетельствует о номинальном скольжении в 2% при данной нагрузке. Это абсолютно нормальная рабочая характеристика и подтверждает, что двигатель исправен и работает в режиме, близком к номинальному.
Как рассчитать номинальный ток двигателя, если стерся шильдик, известны мощность (55 кВт) и скорость (990 об/мин)?
Для трехфазной сети 400 В приближенный расчет номинального тока (Iн) можно выполнить по формуле: Iн = P / (√3 U cosφ η), где P — мощность в ваттах. Приняв средние значения cosφ ≈ 0.87 и η ≈ 0.935 для данного типоразмера, получим: Iн ≈ 55000 / (1.732 400 0.87 0.935) ≈ 55000 / 562 ≈ 97.8 А. Более точный расчет требует данных конкретного производителя.