Электродвигатели асинхронные трехфазные с номинальной мощностью 3 кВт и синхронной частотой вращения 720 об/мин (соответствующей 8 полюсам) представляют собой класс низкооборотных силовых агрегатов, предназначенных для привода механизмов, требующих высокого крутящего момента при относительно невысокой скорости. Данные двигатели относятся к серии АИР (Асинхронные Исполнения РАЗличного) и их модификациям, стандартизированы по ГОСТ и международным нормам (IEC). Их ключевая особенность — способность обеспечивать значительное усилие на валу без применения редуктора в ряде случаев или при использовании редукторов с меньшим передаточным числом, что повышает общую надежность и КПД привода.
Двигатели 3 кВт 720 об/мин являются асинхронными машинами с короткозамкнутым ротором. Основные узлы: статор с трехфазной обмоткой, уложенной в пасы, ротор типа «беличья клетка», чугунные или алюминиевые подшипниковые щиты, вал, подшипники качения (обычно шариковые). Низкая синхронная скорость (750 об/мин с учетом скольжения — примерно 720-730 об/мин при номинальной нагрузке) достигается за счет увеличения числа полюсов в обмотке статора до 8. Это напрямую влияет на габариты и массу: двигатель на 3 кВт 3000 об/мин будет значительно компактнее и легче, чем его аналог на 3 кВт 720 об/мин при том же классе изоляции.
Приведенные данные являются типовыми и могут незначительно варьироваться в зависимости от производителя и конкретного исполнения.
| Параметр | Значение / Описание | Примечание |
|---|---|---|
| Тип двигателя | АИР132M8 (пример габарита) | Габарит по высоте оси вращения — 132 мм, длина корпуса — M (средняя), число полюсов — 8. |
| Номинальная мощность, Pн | 3.0 кВт | |
| Синхронная частота вращения | 750 об/мин | |
| Номинальная частота вращения (с учетом скольжения) | 720-730 об/мин | Зависит от класса скольжения (обычно S1). |
| Номинальное напряжение | 400 В (Δ/Y) 690/400 В | Трехфазное, 50 Гц. Возможны исполнения на другие напряжения. |
| Номинальный ток, Iн | ~7.5 А (при 400 В, Δ) | Фактическое значение указывается на шильдике. |
| Коэффициент полезного действия (КПД), η | 82-84% (класс IE2) | Для двигателей класса IE3 КПД составит примерно 85-86%. |
| Коэффициент мощности, cos φ | 0.70 — 0.75 | Низкое значение обусловлено большим числом полюсов. |
| Пусковой ток, Iп/Iн | 5.5 — 6.5 | Отношение пускового тока к номинальному. |
| Пусковой момент, Mп/Mн | 1.8 — 2.0 | Высокий пусковой момент — характерная черта много полюсных двигателей. |
| Максимальный момент, Mmax/Mн | 2.2 — 2.4 | |
| Масса | 55 — 65 кг | Зависит от материала корпуса и исполнения. |
| Степень защиты (IP) | IP55 (стандартно), IP54, IP56 | Защита от пыли и водяных струй. |
| Класс изоляции | F (реже B) | Допустимый перегрев 105°C (для класса F). |
| Режим работы | S1 (продолжительный) | Непрерывная работа при номинальной нагрузке. |
Благодаря высокому крутящему моменту на низких оборотах, двигатели 3 кВт 720 об/мин находят применение в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства для привода механизмов, где скорость вращения не является критически высокой, но важно усилие:
Для трехфазной сети 380/400 В 50 Гц обмотки статора могут быть соединены по схеме «звезда» (Y) или «треугольник» (Δ). Напряжение на шильдике указывается как 400/690, что означает: для работы в сети 400 В обмотки соединяются в «треугольник», для сети 690 В — в «звезду». Пуск «звезда-треугольник» для снижения пусковых токов актуален для двигателей большей мощности, но для 3 кВт чаще применяется прямой пуск через контактор с соответствующей защитой.
Современные двигатели маркируются согласно международной классификации IE (International Efficiency). Двигатель 3 кВт 720 об/мин может относиться к следующим классам:
Выбор двигателя более высокого класса окупается за счет снижения потерь электроэнергии при длительной эксплуатации.
Помимо базового исполнения IM 1081 (лапы, со свободным концом вала), существуют различные варианты:
Стандартный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором имеет практически постоянную скорость при питании от сети 50 Гц. Для регулирования скорости в широком диапазоне необходимо применение частотного преобразователя (ЧП, инвертора). При этом важно учитывать:
Выбор между двигателем 3 кВт 720 об/мин и 3 кВт 1500 об/мин (4 полюса) определяется требованиями приводимого механизма.
| Параметр | 3 кВт, 720 об/мин (8 полюсов) | 3 кВт, 1500 об/мин (4 полюса) |
|---|---|---|
| Номинальный крутящий момент, Mн = 9550
|
~39.8 Н·м | ~19.1 Н·м |
| Габариты и масса | Больше, тяжелее (габарит 132M) | Меньше, легче (габарит 112M) |
| cos φ | Ниже (0.70-0.75) | Выше (0.80-0.85) |
| Применение | Прямой привод низкооборотных механизмов, высокий момент | Высокооборотные механизмы, с редуктором для увеличения момента |
| Стоимость | Выше из-за большего расхода материалов | Ниже |
Номинальное скольжение Sн = (n0 — nн) / n0, где n0=750 об/мин, nн≈725 об/мин. Таким образом, Sн ≈ (750-725)/750 = 0.033 (3.3%). Нормальный диапазон скольжения при номинальной нагрузке составляет 3-4%. Увеличение скольжения сверх нормы может указывать на перегрузку, проблемы с питанием (несимметрия, низкое напряжение) или дефекты обмоток ротора.
Да, но с существенными оговорками. Для этого применяются схемы с пусковыми и рабочими конденсаторами (емкостной фазосдвигающий элемент). Однако это приводит к значительному снижению выходной мощности (до 60-70% от номинала, т.е. ~2 кВт), ухудшению КПД и перегреву при неправильном подборе емкости. Пусковой момент также снижается. Такой способ считается вынужденной мерой и не рекомендуется для постоянной эксплуатации под полной нагрузкой. Предпочтительнее использовать трехфазную сеть или частотный преобразователь с функцией однофазного входа 220В / трехфазного выхода 380В.
Номинальный ток двигателя указан на шильдике. Для нашего примера ~7.5А при 400В, Δ. Ток уставки теплового реле (ТР) выбирается в диапазоне 1.05 — 1.2 от Iн двигателя. Таким образом, Iуст ТР = 7.5
Увеличение числа полюсов приводит к росту магнитной индукции в магнитопроводе и, как следствие, к увеличению намагничивающего тока. Намагничивающий ток является реактивной составляющей общего тока статора. Чем он больше относительно активной составляющей (связанной с полезной мощностью), тем ниже cos φ. Это конструктивная особенность, которую необходимо компенсировать на уровне всей сети предприятия с помощью конденсаторных установок.
Тип смазки и периодичность обслуживания зависят от исполнения двигателя. Для стандартных двигателей с защитой IP55 и двумя закрытыми подшипниками качения (чаще всего 6206 и 6205) повторная смазка не предусмотрена на весь срок службы (ресурс подшипников L10 может достигать 40 000 часов). Для двигателей с одной или двумя сторонами, имеющими съемные крышки подшипниковых узлов (например, в крупных сериях или специальных исполнениях), смазка производится пластичной смазкой (например, Литин-24, ЦИАТИМ-201) через пресс-масленку. Периодичность — раз в 4000-10000 часов работы, объем — согласно инструкции (переполнение подшипниковой камеры так же вредно, как и недостаток смазки).
При соблюдении условий эксплуатации (номинальная нагрузка, напряжение в допуске ±5%, симметрия фаз, чистая окружающая среда, нормальная температура), класс изоляции F обеспечивает расчетный срок службы не менее 15-20 лет. Критическим фактором является температура перегрева обмотки: повышение температуры на 10°C сверх номинала для данного класса изоляции сокращает срок службы изоляции примерно вдвое (правило Монтингефа-Декера).