Электродвигатели трехфазные 0,12 кВт
Электродвигатели трехфазные асинхронные мощностью 0,12 кВт: конструкция, параметры и сфера применения
Трехфазные асинхронные электродвигатели мощностью 0,12 кВт (120 Вт) представляют собой компактные электрические машины, предназначенные для привода маломощного оборудования. Несмотря на скромные энергетические показатели, они являются критически важными компонентами в системах автоматизации, вентиляции, насосного и другого технологического оборудования. Данная мощность соответствует, как правило, самым малым габаритам в стандартных сериях двигателей (например, 56-я или 63-я установочные размеры по ГОСТ). Их работа основана на создании вращающегося магнитного поля статором, которое индуцирует токи в короткозамкнутом роторе, создавая вращающий момент.
Конструктивные особенности и типы исполнения
Двигатели мощностью 0,12 кВт имеют классическую конструкцию, но с минимизированными размерами активных частей – статора и ротора.
- Статор: Состоит из шихтованного магнитопровода, набранного из изолированных листов электротехнической стали, и трехфазной обмотки, уложенной в пазы. Обмотка для данного напряжения (чаще 380/400 В, реже 220/380 В) выполняется из тонкого обмоточного провода.
- Ротор: Короткозамкнутый типа «беличья клетка». Литой алюминиевый сердечник с одновременным литьем стержней, торцевых замыкающих колец и вентиляционных лопаток.
- Вал: Диаметр вала для двигателей данной мощности обычно составляет 9 мм (размер 56) или 11 мм (размер 63).
- Корпус и охлаждение: Чугунный или алюминиевый корпус. Охлаждение естественное (за счет ребер корпуса) или принудительное с помощью крыльчатки на валу под защитным кожухом.
- IM 1081: На лапах с одним цилиндрическим концом вала.
- IM 2081: На лапах с фланцем на подшипниковом щите.
- IM 3081: Без лап, только с фланцем.
- Вентиляция: Привод малогабаритных вытяжных вентиляторов, клапанов систем вентиляции и дымоудаления.
- Насосное оборудование: Циркуляционные насосы малой производительности, насосы дозирования химических реагентов, мини-насосы для систем охлаждения.
- Автоматизация и привод задвижек: Исполнительные механизмы для шаровых кранов и заслонок малых диаметров (до DN50).
- Конвейерные системы: Привод легких транспортерных лент, рольгангов, сортировочных столов с минимальной нагрузкой.
- Станкостроение: Приводы подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), вспомогательные механизмы в дерево- и металлообработке.
- Пищевая и упаковочная промышленность: Маломощные мешалки, дозаторы, транспортеры для легких продуктов.
- Iн / Uсети (мкФ). Для двигателя 0,12 кВт / 2800 об/мин это примерно 15-20 мкФ. При этом мощность на валу снижается на 20-30%, а перегрев увеличивается. Такой режим допустим только для кратковременного или периодического включения.
Основные типы исполнения по способу монтажа (по ГОСТ 2479):
Основные технические характеристики и параметры
Ключевые параметры, определяющие выбор и применение двигателя 0,12 кВт.
| Параметр | Значение / Диапазон | Примечание |
|---|---|---|
| Номинальная мощность, Pn | 0,12 кВт | Полезная механическая мощность на валу. |
| Синхронная частота вращения, nс | 3000, 1500, 1000 об/мин | Зависит от количества полюсов (2, 4, 6). |
| Номинальная частота вращения, nn | ~2800, ~1390, ~920 об/мин | Фактическая скорость при номинальной нагрузке (с учетом скольжения). |
| Номинальное напряжение, Un | 380 В / 400 В / 220/380 В | Зависит от схемы соединения обмоток («звезда» или «треугольник»). |
| Номинальный ток, In | 0,4 — 0,6 А (для 380В) | Ток потребления при номинальной нагрузке. |
| Коэффициент полезного действия, КПД (η) | 60% — 68% | Относительно низкий КПД обусловлен малыми размерами и преобладанием постоянных потерь. |
| Коэффициент мощности, cos φ | 0,65 — 0,75 | Также невысок из-за значительной относительной доли намагничивающего тока. |
| Пусковой ток, Iп/In | 4,0 — 5,0 | Отношение пускового тока к номинальному. |
| Пусковой момент, Mп/Mn | 1,8 — 2,2 | Отношение пускового момента к номинальному. |
| Максимальный момент, Mmax/Mn | 2,0 — 2,5 | Перегрузочная способность двигателя. |
| Класс изоляции | F (155°C) или H (180°C) | Рабочая температура изоляции обмотки. |
| Степень защиты (IP) | IP54 / IP55 / IP65 | Защита от пыли и воды. |
| Класс энергоэффективности (IEC) | IE1 / IE2 | Для столь малой мощности классы IE3 обычно не регламентируются. |
Сфера применения и примеры оборудования
Двигатели 0,12 кВт используются там, где требуется малый, но надежный крутящий момент.
Особенности выбора и эксплуатации
При подборе двигателя 0,12 кВт необходимо учитывать ряд специфических факторов.
1. Способы пуска и управления
Из-за малого пускового тока (около 2-3 А) прямой пуск (DOL) является основным и самым экономичным. Для плавного пуска или регулирования скорости требуется применение частотного преобразователя (ЧП), но его стоимость зачастую многократно превышает стоимость самого двигателя. Важно выбирать ЧП, способный работать на низких токах без потери точности и стабильности.
2. Защита
Номинальный ток двигателя крайне мал, что требует применения либо специализированных малогабаритных тепловых реле с соответствующим диапазоном уставок (0,4-0,63А), либо защиты с помощью автоматических выключателей с характеристикой срабатывания D. Зачастую эффективной защитой является использование мотор-автомата, совмещающего функции коммутации и защиты.
3. Энергоэффективность
КПД двигателей 0,12 кВт невысок. При круглосуточной работе (например, в циркуляционном насосе) суммарные потери за год могут быть значительными. Однако переход на класс IE2 или IE3 для данной мощности дает незначительную абсолютную экономию (единицы ватт), и срок окупаемости может быть очень долгим. Решение принимается на основе анализа режима работы.
4. Работа от однофазной сети
Для эксплуатации трехфазного двигателя 0,12 кВт в однофазной сети 220В применяются схемы с пусковым или рабочим фазосдвигающим конденсатором. Емкость конденсатора рассчитывается: для схемы «звезда» Cраб ≈ 2800
Сравнение с двигателями других типов
| Тип привода | Преимущества | Недостатки | Предпочтительная область применения |
|---|---|---|---|
| Трехфазный асинхронный (0,12 кВт) | Простота, надежность, низкая стоимость, необслуживаемость, работа в непрерывном режиме. | Низкий КПД и cos φ, отсутствие встроенного регулирования скорости, зависимость скорости от нагрузки. | Стационарные установки с трехфазной сетью, длительный режим работы S1, постоянная скорость. |
| Однофазный конденсаторный двигатель | Работа от бытовой сети 220В, аналогичная конструкция. | Более сложная схема, необходимость подбора конденсаторов, меньший КПД и пусковой момент, шумность. | Оборудование, устанавливаемое в местах без трехфазной сети. |
| Коллекторный двигатель переменного тока | Высокий пусковой момент, возможность плавного регулирования скорости простыми средствами. | Обслуживание щеточного узла, искрение, высокий уровень шума, меньший ресурс. | Ручной электроинструмент, бытовые приборы с регулировкой. |
| Сервопривод или шаговый двигатель | Точное позиционирование, высокий момент на низких скоростях, широкий диапазон регулирования. | Высокая стоимость, сложная система управления (драйвер, контроллер), необходимость настройки. | Станки с ЧПУ, робототехника, точные системы автоматизации. |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. Можно ли подключить трехфазный двигатель 0,12 кВт в однофазную сеть 220В?
Да, это возможно через фазосдвигающий конденсатор. Обмотки двигателя переключаются на схему «звезда» или «треугольник» (в соответствии с паспортными данными на напряжение 220В). Используется рабочий, а для тяжелого пуска – дополнительный пусковой конденсатор. Следует учитывать падение мощности и возможный перегрев при длительной работе.
2. Какой автомат защиты выбрать для двигателя 0,12 кВт / 380В?
Номинальный ток двигателя составляет примерно 0,4-0,5А. Пусковой ток – около 2-2,5А. Для защиты рекомендуется использовать автоматический выключатель с характеристикой «D» (рассчитан на высокие пусковые токи) на номинальный ток 2А или 3А. Альтернатива – мотор-автомат на соответствующий низкий номинальный ток. Тепловое реле необходимо настраивать на диапазон, включающий рабочий ток двигателя.
3. Почему у двигателя такой низкий КПД (60-68%)?
Для маломощных двигателей постоянные потери (в стали на перемагничивание, механические в подшипниках, вентиляционные) составляют значительную долю от общей потребляемой мощности. Доля переменных потерь в меди обмоток относительно мала. Поэтому их КПД принципиально ниже, чем у двигателей средней и большой мощности, где КПД достигает 95-97%.
4. Что означает степень защиты IP54 или IP65 для такого двигателя?
IP54: Защита от пыли (5 – пыль может проникать в неопасных количествах) и от брызг воды с любого направления (4). IP65: Полная защита от пыли (6) и защита от струй воды (5). Для влажных или пыльных помещений (подвалы, цеха, улица под навесом) рекомендуется IP55/IP65. Для чистых и сухих помещений достаточно IP54.
5. Как правильно подобрать частотный преобразователь для регулирования скорости такого маломощного двигателя?
Необходим ЧПУ на номинальный выходной ток не менее 0,5-0,6 А. Многие современные преобразователи имеют минимальную выходную мощность 0,4 кВт, что подходит. Критически важно проверить в спецификации, способен ли ЧПУ стабильно работать на таком низком токе без сбоев. Рекомендуется выбирать модели с векторным управлением без датчика обратной связи (Sensorless Vector), которые обеспечивают хороший момент на низких оборотах даже для малых двигателей.
6. Каков типичный срок службы двигателя 0,12 кВт?
При работе в номинальном режиме, с соблюдением условий по температуре окружающей среды (обычно -40°C … +40°C) и влажности, срок службы до первого капитального ремонта (перемотки) составляет 15-20 тысяч часов. Основными факторами, сокращающими ресурс, являются: вибрация, несоосность с нагрузкой, частые пуски/остановки, работа с перегрузкой, высокая ambient-температура.
Заключение
Трехфазные асинхронные электродвигатели мощностью 0,12 кВт являются специализированным, но востребованным оборудованием. Их выбор и эксплуатация требуют учета специфики: низких значений токов и КПД, особенностей защиты и пуска. Правильный подбор по параметрам – синхронной частоте, исполнению по монтажу и степени защиты, а также грамотное сопряжение с аппаратурой управления и защиты – гарантируют долгую и надежную работу в составе маломощных приводных систем различного назначения. При проектировании новых систем следует также оценивать экономическую целесообразность применения частотного регулирования и двигателей повышенного класса энергоэффективности для данной мощности.