Электродвигатели 110 кВт 750 об/мин
Электродвигатели 110 кВт 750 об/мин: технические характеристики, сферы применения и особенности выбора
Электродвигатели с номинальной мощностью 110 кВт и синхронной частотой вращения 750 об/мин представляют собой приводные агрегаты низкооборотного типа, предназначенные для непосредственного подключения к механизмам, требующим высокого крутящего момента при относительно небольшой скорости вращения вала. Данные двигатели относятся к классу высоковольтных или низковольтных машин, в зависимости от исполнения, и находят применение в тяжелой промышленности, где надежность и способность к длительной работе под нагрузкой являются критическими параметрами.
Конструктивные особенности и принцип действия
Электродвигатели 110 кВт 750 об/мин, как правило, являются асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором (АДКЗ) или, реже, с фазным ротором (АДФР). Синхронная скорость вращения магнитного поля статора для данной частоты составляет 750 оборотов в минуту, что соответствует 8 полюсам (4 пары полюсов) при стандартной частоте питающей сети 50 Гц. Расчет выполняется по формуле: n = (60
- f) / p, где f=50 Гц, p=4, следовательно, n = 750 об/мин.
- Статор: Собирается из листов электротехнической стали для снижения потерь на вихревые токи. В пазах укладывается трехфазная обмотка, выполненная по схемам «звезда» или «треугольник». Для двигателей 110 кВт обмотка часто выполняется из медного изолированного провода или шины. Изоляция обмотки соответствует определенному классу нагревостойкости (F, H), что определяет допустимый температурный режим.
- Ротор: У АДКЗ представляет собой пакет листовой стали с залитыми алюминиевыми или медными стержнями, замкнутыми накоротко торцевыми кольцами («беличья клетка»). Массивная конструкция ротора способствует высокой механической прочности и инерционности.
- Корпус и система охлаждения: Корпус чаще всего литой, чугунный (серии IM 1001) или сварной стальной. Для двигателей данной мощности и скорости, характеризующихся значительными габаритами, применяется наружное обдувочное охлаждение (IC 411) с собственным вентилятором на валу, закрытое исполнение (IP54, IP55) для защиты от пыли и влаги.
- Подшипниковые щиты: Устанавливаются подшипники качения (роликовые или шариковые) соответствующего типоразмера, рассчитанные на длительный ресурс работы при радиальных и осевых нагрузках, характерных для низкооборотных приводов.
- Насосное оборудование: Приводы мощных центробежных, поршневых и шнековых насосов в системах водоснабжения, ирригации, нефтегазовой отрасли (закачка воды, транспортировка нефтепродуктов).
- Вентиляторное оборудование: Приводы дутьевых вентиляторов и дымососов в котельных, системах вентиляции и кондиционирования крупных промышленных объектов, шахтах.
- Компрессорная техника: Приводы поршневых и винтовых компрессоров, используемых для получения сжатого воздуха в промышленных цехах и на производствах.
- Конвейеры и транспортеры: Приводы ленточных, скребковых и пластинчатых конвейеров для перемещения сыпучих и штучных грузов в горнодобывающей, металлургической, пищевой промышленности.
- Дробильное и мельничное оборудование: Приводы щековых, конусных дробилок, шаровых и стержневых мельниц, где требуется плавный пуск под нагрузкой (часто с использованием АДФР или частотных преобразователей).
- Смесители и мешалки: Приводы вертикальных и горизонтальных смесителей для химической, фармацевтической и пищевой отраслей.
- Низковольтные (380/660 В): Требуют мощных кабелей большого сечения для передачи тока ~205 А. Необходима качественная система компенсации реактивной мощности. Пуск осуществляется прямым включением (с большим пусковым током), через устройства плавного пуска или частотные преобразователи. Применяются там, где нет развитой сети 6-10 кВ.
- Высоковольтные (6000/10000 В): Потребляемый ток значительно ниже (~12.5 А), что позволяет использовать кабели меньшего сечения. Требуют наличия высоковольтной ячейки КРУ, высоковольтного пускателя или частотного преобразователя. Имеют более высокую начальную стоимость, но могут быть экономически выгодны при питании от собственной подстанции 6/0.4 кВ.
- IE3 (Premium Efficiency): Минимально допустимый класс для вновь вводимых двигателей в большинстве стран. КПД ≥ 95.0%.
- IE4 (Super Premium Efficiency): Перспективный класс с КПД ≥ 96.2%. Достигается за счет улучшенных материалов и оптимизации конструкции, но имеет повышенную стоимость.
- Периодическую чистку и продувку от пыли.
- Контроль и замену смазки в подшипниках качения (тип и объем смазки указан в паспорте).
- Диагностику состояния изоляции обмоток (измерение сопротивления мегомметром).
- Контроль электрических параметров (ток по фазам, напряжение) для выявления перекоса или перегрузки.
- P / n). Это позволяет либо обойтись без редуктора, либо использовать редуктор с меньшим передаточным числом, повышая общую надежность и КПД привода.
Конструктивно двигатель состоит из следующих ключевых узлов:
Основные технические параметры и характеристики
Двигатели 110 кВт 750 об/мин имеют ряд специфических параметров, которые необходимо учитывать при выборе и эксплуатации.
| Параметр | Значение / Обозначение | Примечание |
|---|---|---|
| Номинальная мощность, Pн | 110 кВт | Механическая мощность на валу |
| Синхронная частота вращения | 750 об/мин | Скорость вращения магнитного поля |
| Номинальная частота вращения | 730-740 об/мин | Фактическая скорость под нагрузкой (скольжение 1.3-2.7%) |
| Количество полюсов | 8 | Определяет синхронную скорость |
| Номинальное напряжение | 380 В (400 В), 660 В, 6000 В, 10000 В | Зависит от исполнения (низковольтный/высоковольтный) |
| Номинальный ток, Iн | ~205 А (при 380В), ~12.5 А (при 6000В) | Зависит от напряжения и КПД |
| Коэффициент полезного действия (КПД), η | 93.5% — 95.2% | Для современных серий (IE3, IE4) |
| Коэффициент мощности, cos φ | 0.82 — 0.85 | Требует компенсации реактивной мощности |
| Кратность пускового тока, Iп/Iн | 6.0 — 7.5 | Важно для выбора устройств пуска и защиты |
| Кратность пускового момента, Mп/Mн | 1.1 — 1.3 | Относительно невысокая, характерно для АДКЗ |
| Кратность максимального момента, Mmax/Mн | 2.2 — 2.8 | Показатель перегрузочной способности |
| Масса двигателя | 950 — 1500 кг | Зависит от габарита, материала корпуса, исполнения |
| Уровень шума | 75 — 85 дБА | С учетом работы вентилятора |
| Степень защиты | IP54, IP55, IP56 | Наиболее распространенные варианты |
| Класс нагревостойкости изоляции | F | Допустимый нагрев 155°C (при температуре охлаждающей среды 40°C) |
Сферы применения и типовые приводимые механизмы
Низкая скорость и высокий крутящий момент делают двигатели 110 кВт 750 об/мин идеальным решением для приводов, где не требуется редуктор или возможна его установка на высокооборотный вал для увеличения выходного момента. Основные области применения:
Ключевые аспекты выбора и эксплуатации
1. Выбор типа двигателя: низковольтный (НВ) vs высоковольтный (ВВ)
Решение зависит от параметров питающей сети на объекте и экономической целесообразности.
2. Класс энергоэффективности
Современные стандарты (МЭК 60034-30-1) предъявляют жесткие требования к КПД двигателей. Для мощности 110 кВт актуальны классы:
Выбор двигателя более высокого класса окупается за счет снижения потерь электроэнергии в течение срока службы.
3. Способы пуска и управления
Пуск двигателя 110 кВт является ответственной операцией из-за высоких пусковых токов.
| Способ пуска | Принцип действия | Преимущества | Недостатки | Применимость для 110 кВт 750 об/мин |
|---|---|---|---|---|
| Прямой пуск (DOL) | Непосредственное подключение к сети | Простота, низкая стоимость, высокий пусковой момент | Очень высокий пусковой ток, просадки напряжения в сети, механические удары | Ограниченно, при достаточной мощности сети и нечастых пусках |
| Пуск переключением «звезда-треугольник» | Начальный пуск обмотки статора «звездой», затем переключение на «треугольник» | Снижение пускового тока в 3 раза | Снижение пускового момента в 3 раза, два коммутационных аппарата, скачок тока при переключении | Распространен для низковольтных двигателей, где обмотка рассчитана на 660/380 В |
| Устройство плавного пуска (УПП) | Плавное нарастание напряжения на статоре с помощью симисторов | Плавный разгон, ограничение тока (до 250-400% Iн), защита механизмов | Нагрев, генерация гармоник, не регулирует скорость в рабочем режиме | Очень распространен для насосов, вентиляторов, конвейеров |
| Частотный преобразователь (ЧП, ПЧ) | Преобразование сетевого напряжения в регулируемое по частоте и амплитуде | Плавный пуск с полным контролем тока и момента, широкое регулирование скорости, энергосбережение | Высокая стоимость, сложность, генерация гармоник, необходимость фильтров | Идеален для механизмов с регулируемой производительностью (насосы, вентиляторы) |
| Пуск через сопротивление в цепи ротора (для АДФР) | Введение резисторов в цепь фазного ротора на время пуска | Высокий пусковой момент при сниженном токе статора, плавность | Сложность, наличие щеточного аппарата, потери в резисторах | Применяется для тяжелых пусков (дробилки, мельницы) |
4. Монтаж, обслуживание и диагностика
Правильный монтаж включает центровку с приводимым механизмом с высокой точностью (биение не более 0.05 мм для гибких муфт), проверку уровня вибрации (нормы по ISO 10816), контроль температуры подшипников и статора. Регламентное обслуживание включает:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. Чем отличается двигатель 750 об/мин от более распространенного 1500 об/мин той же мощности 110 кВт?
Двигатель на 750 об/мин имеет в два раза больше полюсов (8 против 4), что приводит к увеличению габаритов и массы при той же мощности. Его главное преимущество — в два раза более высокий номинальный крутящий момент (Mн ≈ 9550
2. Можно ли регулировать скорость двигателя 750 об/мин?
Да, но только с использованием частотного преобразователя. Асинхронный двигатель без ПЧ имеет практически постоянную скорость, определяемую частотой сети и нагрузкой (скольжением). ПЧ позволяет плавно изменять частоту питающего напряжения, тем самым регулируя скорость в широком диапазоне (обычно от 10-20% до 100% и выше номинальной).
3. Какой пусковой момент у двигателя 110 кВт 750 об/мин? Хватит ли его для запуска тяжелого механизма?
Пусковой момент при прямом включении составляет примерно 1.1-1.3 от номинального. Для вентилятора этого обычно достаточно. Для механизмов с высоким моментом сопротивления при пуске (дробилка, мешалка густого продукта) прямого пуска может быть недостаточно. В таких случаях применяют двигатели с фазным ротором, УПП или ПЧ, которые позволяют развить больший начальный момент.
4. Что означает маркировка IP55 на таком двигателе?
Степень защиты IP55 расшифровывается: первая цифра 5 — защита от пыли (пыль может проникать внутрь, но не в количестве, нарушающем работу); вторая цифра 5 — защита от струй воды с любого направления. Это стандартное исполнение для работы вне помещений или в запыленных цехах.
5. Как правильно подобрать кабель для подключения низковольтного двигателя 110 кВт / 380 В?
Номинальный ток двигателя составляет около 205 А. Согласно ПУЭ, сечение кабеля выбирается по длительно допустимому току с учетом способа прокладки. Для трехжильного кабеля с медными жилами в воздухе потребуется сечение не менее 70 мм² (допустимый ток ~210 А). На практике, с учетом пусковых режимов и возможной компенсации cos φ, часто выбирают сечение 95 мм². Обязателен расчет по потере напряжения и проверка на термическую стойкость к токам КЗ. Окончательный выбор должен выполнять проектировщик.
6. Почему для привода насоса с двигателем 110 кВт 750 об/мин часто рекомендуют частотный преобразователь, даже если регулировка не нужна?
ПЧ в таком случае используется как устройство плавного пуска высшего класса. Он полностью устраняет проблему высоких пусковых токов, защищает трубопроводы от гидравлических ударов, продлевает срок службы насоса и двигателя. Кроме того, даже незначительное снижение скорости при неполной нагрузке на насос или вентилятор дает существенную экономию электроэнергии (потребляемая мощность пропорциональна кубу скорости).
Заключение
Электродвигатели мощностью 110 кВт с частотой вращения 750 об/мин являются специализированным, но востребованным оборудованием для низкооборотных высокомоментных приводов. Их выбор требует тщательного анализа условий эксплуатации, параметров питающей сети и характеристик приводимого механизма. Ключевыми факторами успешного применения являются правильный выбор способа пуска (УПП, ПЧ), учет класса энергоэффективности (IE3/IE4) и организация квалифицированного технического обслуживания. Современные тенденции направлены на интеграцию этих двигателей в системы частотного регулирования, что позволяет не только решить проблемы пуска, но и оптимизировать энергопотребление всего технологического комплекса.