Электродвигатели 12 кВт 750 об/мин
Электродвигатели 12 кВт 750 об/мин: технические характеристики, сферы применения и особенности выбора
Электродвигатели мощностью 12 кВт с синхронной частотой вращения 750 об/мин (номинальная скорость при нагрузке ≈ 730-735 об/мин) представляют собой класс низкооборотистых асинхронных машин, востребованных в приводах, требующих высокого крутящего момента при относительно низкой скорости. Данные двигатели относятся к полюсным машинам (8-полюсные при частоте сети 50 Гц), что определяет их конструктивные и эксплуатационные особенности.
Конструкция и принцип действия
Двигатели 12 кВт 750 об/мин являются трехфазными асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором (тип АИР по ГОСТ). Основные узлы: статор, состоящий из сердечника с трехфазной обмоткой, залитой в пазы, и ротор, представляющий собой сердечник с беличьей клеткой. Вращающееся магнитное поле статора, создаваемое при подаче трехфазного напряжения, индуцирует токи в обмотке ротора, что приводит к его вращению с частотой, немного меньшей синхронной (скольжение составляет 2-3%).
Низкая синхронная скорость (750 об/мин) достигается увеличением числа полюсов. Для 8-полюсной машины при частоте 50 Гц: n = (60 f) / p = (60 50) / 4 = 750 об/мин, где p – число пар полюсов (4). Это обуславливает большие габариты и массу по сравнению с двигателями той же мощности, но с большей скоростью (например, 3000 об/мин).
Основные технические характеристики и параметры
Типовые параметры для двигателей АИР 132 M8 / 132 S8 / 180 M8 (в зависимости от производителя и серии) мощностью 12 кВт, 750 об/мин:
| Параметр | Значение / Диапазон | Примечание |
|---|---|---|
| Номинальная мощность, Pн | 12 кВт | По ГОСТ / IEC |
| Синхронная частота вращения | 750 об/мин | 8 полюсов |
| Номинальная частота вращения (при нагрузке) | 730 — 735 об/мин | Скольжение ~2-2.7% |
| Номинальное напряжение | 400 В (Δ) / 690 В (Y) | 3~, 50 Гц |
| Номинальный ток (при 400В, 50Гц) | ≈ 24.5 — 25.5 А | Зависит от КПД и cos φ |
| Коэффициент полезного действия (КПД), η | 89.5% — 91.5% | Соответствует классу IE2 / IE3 |
| Коэффициент мощности, cos φ | 0.80 — 0.83 | |
| Пусковой ток, Iп/Iн | 6.0 — 7.5 | Кратность пускового тока |
| Кратность пускового момента, Mп/Mн | 1.6 — 2.0 | |
| Кратность максимального момента, Mmax/Mн | 2.4 — 2.8 | |
| Масса | 130 — 180 кг | Зависит от габарита (132, 160, 180) |
| Степень защиты | IP54 / IP55 | Стандартно |
| Класс изоляции | F | Допустимый нагрев по классу B |
| Способ монтажа | IM 1081, IM 2081 | На лапах (B3) или комбинированный (B3/B5) |
Сферы применения
Низкая скорость и высокий момент делают двигатели 12 кВт 750 об/мин оптимальными для приводов, где требуется непосредственное соединение с рабочей машиной без использования высокоредукторных передач или для работы на низких оборотах.
- Насосное оборудование: Поршневые и плунжерные насосы, шнековые насосы, циркуляционные насосы высокого давления в системах водоснабжения и нефтегазовой отрасли.
- Вентиляционное и компрессорное оборудование: Центробежные вентиляторы низкого давления с большим рабочим колесом, ротационные компрессоры.
- Конвейеры и транспортеры: Ленточные конвейеры с большой длиной и нагрузкой, скребковые транспортеры, элеваторы.
- Дробильное и мельничное оборудование: Щековые и конусные дробилки, шаровые мельницы, где необходим высокий пусковой момент.
- Смесители и мешалки: Вертикальные и горизонтальные смесители для тяжелых и вязких сред.
- Подъемно-транспортное оборудование: Лебедки, крановые механизмы передвижения тележек.
- IE1 (Standard Efficiency): Сняты с производства в ЕС и многих других странах.
- IE2 (High Efficiency): Минимально допустимый класс для ввода в эксплуатацию в РФ (согласно ТР ТС 004/2011). КПД для 12 кВт 750 об/мин ≈ 89.5%.
- IE3 (Premium Efficiency): Обязательный класс для новых двигателей, продаваемых в ЕС с июля 2021 года для диапазона 0.75-1000 кВт. КПД для 12 кВт 750 об/мин ≈ 91.0%.
- IE4 (Super Premium Efficiency): Двигатели высшего класса, часто на основе синхронной реактивно-магнитной технологии. КПД > 92%.
- Класс энергоэффективности (IE): Приоритет за IE3 как минимально допустимому в большинстве новых проектов.
- Степень защиты (IP): IP55 для помещений с повышенной влажностью или запыленностью, IP54 для нормальных условий.
- Режим работы (S1-S10): Для большинства применений – продолжительный режим S1.
- Климатическое исполнение: У1 для умеренного климата, УХЛ1 для умеренного и холодного.
- Производитель и стандарт: Соответствие ГОСТ Р МЭК 60034 или IEC. Рекомендуется выбирать продукцию проверенных производителей с наличием сертификатов.
- Способ охлаждения: IC 411 – двигатель с самовентиляцией (стандартно).
- P / n). Момент у 750 об/мин примерно в два раза выше, чем у 1500 об/мин при той же мощности. Это позволяет в ряде случаев обойтись редуктором с меньшим передаточным числом или работать без него.
- 100%. Таким образом, 735 об/мин – это нормальная рабочая скорость под нагрузкой.
- АИР: Асинхронный двигатель Интерэлектро (стандартная серия).
- 180: Высота оси вращения вала от основания лап (180 мм).
- M: Установочный размер по длине станины (средняя длина при высоте 180 мм).
- 8: Число полюсов (для 750 об/мин).
- У3: Климатическое исполнение (умеренный климат, категория размещения 3 – для работы на открытом воздухе).
Классы энергоэффективности и стандарты
Современные двигатели 12 кВт подчиняются международным стандартам энергоэффективности IEC 60034-30-1. В зависимости от рынка действуют следующие классы:
Выбор двигателя класса IE3 и выше окупается за счет снижения потерь, которые за срок службы двигателя многократно превышают его первоначальную стоимость.
Особенности пуска и управления
Пусковой ток двигателя 12 кВт 750 об/мин составляет 150-180А при прямом пуске (DOL). Для снижения негативного воздействия на сеть и механическую нагрузку применяют устройства плавного пуска и частотные преобразователи (ЧП).
| Метод пуска | Принцип действия | Преимущества | Недостатки |
|---|---|---|---|
| Прямой пуск (DOL) | Прямое подключение к сети | Простота, низкая стоимость, высокий пусковой момент | Высокий пусковой ток, рывок механизма |
| Пуск «звезда-треугольник» | Переключение обмоток со звезды на треугольник | Снижение пускового тока в 3 раза | Снижение пускового момента в 3 раза, скачок тока при переключении |
| Устройство плавного пуска (УПП) | Плавное нарастание напряжения с помощью симисторов | Плавный разгон, ограничение тока, защита механизмов | Не регулирует скорость в рабочем режиме |
| Частотный преобразователь (ЧП) | Преобразование сетевого напряжения в регулируемые частоту и амплитуду | Плавный пуск, широкое регулирование скорости, максимальная энергоэффективность | Высокая стоимость, сложность, генерация гармоник |
Для двигателей 12 кВт 750 об/мин частотный преобразователь позволяет расширить диапазон применения, обеспечивая работу на скоростях как ниже, так и выше номинальной (с учетом постоянства мощности на валу и снижения момента на низких оборотах).
Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание
Монтаж двигателя должен производиться на ровное, жесткое основание с точной центровкой с приводным механизмом. Использование гибких муфт не отменяет необходимости качественной центровки. Подшипники – наиболее нагруженный узел. Для двигателей данной мощности обычно используются подшипники качения (шариковые или роликовые). Требуется регулярная (через 5-10 тыс. часов) проверка и замена смазки в соответствии с рекомендациями производителя.
Контроль вибрации и температуры обязателен. Допустимый уровень вибрации для данного габарита обычно не превышает 4.5 мм/с. Нагрев обмоток не должен превышать 80°C (для класса изоляции F с запасом) при температуре окружающей среды +40°C. Важно обеспечить чистоту вентиляционных каналов и свободный приток воздуха к двигателю.
Критерии выбора
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. Чем отличается двигатель 12 кВт 750 об/мин от двигателя 12 кВт 1500 об/мин, кроме скорости?
Главные отличия: число полюсов (8 против 4), габариты и масса (750-оборотный тяжелее и больше), крутящий момент (M = 9550
2. Можно ли использовать двигатель 12 кВт 750 об/мин в однофазной сети 220В?
Непосредственное подключение трехфазного двигателя к однофазной сети невозможно без потери мощности и перегрева. Для этого применяют фазосдвигающие конденсаторы (конденсаторный пуск). Однако мощность на валу при таком подключении упадет на 30-50%, пусковые характеристики ухудшатся, двигатель будет склонен к перегреву. Такой режим не является штатным и допустим только для кратковременной или периодической работы с легкими пусковыми условиями.
3. Какой кабель выбрать для подключения двигателя 12 кВт 750 об/мин к сети 380В?
При номинальном токе ~25А, длительной допустимой токовой нагрузке и способе прокладки. Для кабеля с медными жилами с ПВХ изоляцией, проложенного в воздухе (лоток), сечение жил должно быть не менее 4 мм² (допустимый ток ~35А). С учетом пусковых токов и возможных длин трасс часто выбирают кабель 6 мм². Обязательно использование защитного автомата с характеристикой отключения, стойкой к пусковым токам (например, D25), и теплового реле, настроенного на номинальный ток двигателя.
4. Почему реальная скорость двигателя 12 кВт 750 об/мин составляет около 730 об/мин, а не 750?
Это явление называется скольжение (s). Оно необходимо для создания вращающего момента. При нагрузке на валу скорость ротора отстает от скорости вращения магнитного поля статора (синхронной скорости). Величина скольжения при номинальной нагрузке составляет 2-3%. s = ((nс — nр) / nс)
5. Как подобрать частотный преобразователь для данного двигателя?
ЧП должен иметь номинальный выходной ток не менее номинального тока двигателя (25.5А). Рекомендуется запас по току 10-15%. Таким образом, подойдет преобразователь на 12-15 кВт с выходным током ≥ 28-30А. Важно правильно настроить параметры ЧП: номинальные ток, напряжение, скорость, а также использовать векторный режим управления без датчика обратной связи (Sensorless Vector) для обеспечения высокого момента на низких оборотах.
6. Что означает маркировка, например, АИР 180 M8 У3?
Заключение
Электродвигатели мощностью 12 кВт с частотой вращения 750 об/мин являются специализированным, но широко распространенным оборудованием для низкоскоростных приводов с высоким моментом. Их выбор требует учета не только мощности, но и класса энергоэффективности, способа монтажа, степени защиты и методов управления. Правильный подбор, монтаж и обслуживание обеспечивают долгий срок службы, надежность и экономическую эффективность как в составе новых проектов, так и при модернизации существующих промышленных систем.