Электродвигатели 18,5 кВт 1470 об/мин: технические характеристики, сферы применения и особенности выбора
Электродвигатели асинхронные трехфазные мощностью 18,5 кВт с синхронной частотой вращения 1500 об/мин (и, соответственно, номинальной ~1470 об/мин) являются одним из наиболее востребованных типоразмеров в промышленном и коммерческом секторе. Данная мощность и скорость вращения оптимально подходят для привода широкого спектра оборудования средней мощности, обеспечивая баланс между производительностью, энергоэффективностью и надежностью. В статье детально рассмотрены конструктивные особенности, параметры, варианты исполнения и критерии подбора двигателей данного класса.
Конструкция и принцип действия
Двигатели 18,5 кВт 1470 об/мин представляют собой асинхронные машины с короткозамкнутым ротором (тип АИР по ГОСТ, IE по МЭК). Основные узлы включают в себя:
- Статор: Состоит из корпуса (чугунного или алюминиевого), сердечника из электротехнической стали и трехфазной обмотки. Обмотка выполняется из медного или алюминиевого провода с классом нагревостойкости изоляции не ниже F (155°C).
- Ротор: Короткозамкнутый, типа «беличья клетка», изготавливается из алюминиевого сплава или меди, запрессовывается в сердечник из листовой стали.
- Подшипниковые щиты: Чугунные или алюминиевые, удерживают вал ротора через подшипники качения (чаще всего шариковые радиальные).
- Вентилятор и кожух: Обеспечивают самовентиляцию двигателя (охлаждение IC 0411).
- Клеммная коробка: Располагается в верхней части корпуса, может иметь поворот на 90° или 180° для удобства подключения кабеля.
- IM 1081: На лапах с одним цилиндрическим концом вала.
- IM 2081: На лапах с двумя цилиндрическими концами вала.
- IM B3: Монтаж только на лапах.
- IM B5: Монтаж только на фланце.
- IM B35: Комбинированное исполнение (лапы + фланец).
- Насосное оборудование: Центробежные, поршневые, шестеренные насосы в системах водоснабжения, канализации, пожаротушения, технологических линиях.
- Вентиляционное оборудование: Радиальные и осевые вентиляторы, дымососы, градирни.
- Компрессорное оборудование: Винтовые и поршневые компрессоры.
- Конвейеры и транспортеры: Ленточные, цепные, скребковые конвейеры.
- Станки и технологическое оборудование: Дерево- и металлообрабатывающие станки, дробилки, смесители, мельницы.
- Подъемно-транспортное оборудование: Лебедки, краны, элеваторы.
- Согласование с нагрузкой: Проверка по механической характеристике. Для вентиляторных нагрузок допустим двигатель с меньшим пусковым моментом, для конвейеров и дробилок – с повышенным.
- Режим работы: Для S1 (продолжительный) подходит стандартный двигатель. Для S3-S8 (повторно-кратковременные, с частыми пусками) необходим двигатель с повышенным скольжением или специальным расчетом тепловыделения.
- Условия окружающей среды: При высокой температуре (>40°C) требуется двигатель с запасом по мощности или специальным охлаждением. При наличии взрывоопасных сред – исполнение Ex d, Ex e, Ex n.
- Способ пуска: Прямой пуск (до 18,5 кВт часто допустим по условиям сети), звезда-треугольник, частотный преобразователь (ПЧ). Использование ПЧ позволяет плавно регулировать скорость, но требует двигателя с усиленной изоляцией обмоток (инверторного исполнения) для предотвращения пробоя из-за высокочастотных перенапряжений.
- Защита: Обязательна установка аппаратов защиты от токов короткого замыкания (автоматические выключатели) и перегрузки (тепловые реле или электронные защитные реле).
- η). Для ориентировочного расчета можно использовать коэффициент ~2 А/кВт, что дает 37 А.
Принцип действия основан на создании вращающегося магнитного поля статором, которое индуцирует токи в роторе. Взаимодействие полей создает электромагнитный момент, приводящий ротор во вращение с частотой, немного меньшей синхронной (скольжение 2-3%).
Основные технические параметры и характеристики
Типовые параметры для двигателя 18,5 кВт, 1470 об/мин, 380В, 50 Гц:
| Параметр | Значение / Диапазон | Примечание |
|---|---|---|
| Номинальная мощность, PN | 18,5 кВт | ~25 л.с. |
| Синхронная частота вращения | 1500 об/мин | Для сети 50 Гц |
| Номинальная частота вращения, nN | ~1470 об/мин | Зависит от скольжения |
| Номинальное напряжение | 380 / 400 / 415 / 660 В и др. | Наиболее распространен 380В, 50 Гц |
| Номинальный ток, IN | ~35-37 А (для 380В) | Зависит от КПД и cos φ |
| КПД (η) | IE2: ~90.5%, IE3: ~92.0%, IE4: ~93.5% | Согласно стандартам энергоэффективности |
| Коэффициент мощности (cos φ) | 0,86 — 0,91 | Уменьшается при недогрузке |
| Пусковой ток, Ia/IN | 6,5 — 8,0 | Кратность пускового тока |
| Пусковой момент, Ma/MN | 2,0 — 2,5 | Кратность пускового момента |
| Максимальный момент, Mmax/MN | 2,4 — 3,0 | Кратность перегрузочной способности |
| Масса | 130 — 180 кг | Зависит от габарита (высоты оси вращения) |
| Степень защиты (IP) | IP55 (стандарт), IP54, IP56 | Защита от пыли и водяных струй |
| Класс изоляции | F (работа с нагревом до 155°C) | С запасом для температуры 80°C на обмотке |
| Режим работы | S1 (продолжительный) | Постоянная работа под нагрузкой |
Габаритные размеры и монтажное исполнение
Двигатели 18,5 кВт чаще всего изготавливаются в двух основных габаритах (высота оси вращения): 160 мм (АИР160) и 180 мм (АИР180). Конкретные размеры регламентируются стандартами IEC 60034. Основные монтажные исполнения:
IM 3081: На лапах с фланцем на подшипниковом щите.
Классы энергоэффективности (IE)
Современные двигатели классифицируются по международному стандарту IEC 60034-30-1. Для двигателей 18,5 кВт 4-полюсных актуальны:
| Класс | Уровень КПД | Требования и статус |
|---|---|---|
| IE1 (Standard Efficiency) | ~89.5% | Сняты с производства в большинстве стран |
| IE2 (High Efficiency) | ~91.5% | Минимально допустимый в РФ для многих применений |
| IE3 (Premium Efficiency) | ~93.0% | Обязателен в ЕС, США; рекомендован в РФ |
| IE4 (Super Premium Efficiency) | ~94.5% | Наивысший класс, часто с технологией синхронного reluctance-привода |
Выбор двигателя более высокого класса (IE3/IE4) обеспечивает значительную экономию электроэнергии при непрерывной работе, что окупает более высокую первоначальную стоимость.
Сферы применения
Двигатели 18,5 кВт 1470 об/мин используются в качестве привода для оборудования, требующего среднего крутящего момента и скорости:
Выбор и особенности эксплуатации
При подборе двигателя 18,5 кВт 1470 об/мин необходимо учитывать:
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. Какой номинальный ток у двигателя 18,5 кВт 380В?
Приближенно 35-37 А. Точное значение указано на шильдике двигателя и зависит от его КПД и cos φ. Расчет: IN = PN / (√3 U cos φ
2. Какой автомат и кабель выбрать для данного двигателя?
Автоматический выключатель: Номинальный ток расцепителя выбирается на 10-15% выше номинального тока двигателя (≈40-45А). Характеристика срабатывания – «C» или «D» (для тяжелых пусков). Кабель: Медный, сечением не менее 10 мм² (при открытой прокладке), что обеспечивает длительно допустимый ток >50А. Окончательный выбор делается по ПУЭ с учетом способа прокладки и условий окружающей среды.
3. Можно ли подключить этот двигатель в однофазную сеть 220В?
Да, но только через преобразователь фазы (частотный преобразователь с однофазным входом или конденсаторную схему). При конденсаторном подключении мощность на валу упадет на 30-50%, пусковые характеристики ухудшатся. Такой режим считается аварийным или временным решением.
4. В чем разница между двигателями 1500 и 1470 об/мин?
1500 об/мин – это синхронная скорость магнитного поля (для 4-полюсного двигателя в сети 50 Гц). Фактическая скорость вращения ротора под нагрузкой всегда меньше на величину скольжения. 1470 об/мин – это номинальная рабочая скорость при полной нагрузке. Чем больше нагрузка, тем больше скольжение и ниже скорость (в пределах 2-5%).
5. Что означает исполнение IP55?
Степень защиты оболочки по IEC 60529. Первая цифра «5» – защита от пыли (пылезащищенное исполнение, проникновение пыли не полностью исключено, но не мешает работе). Вторая цифра «5» – защита от струй воды со всех направлений. Это стандартное промышленное исполнение.
6. Как часто требуется обслуживание подшипников?
Для двигателей с grease lubrication (пластичной смазкой) интервал обслуживания зависит от условий работы, скорости и типа подшипника. В стандартных условиях (работа в нормальной среде, t < 40°C) перезаправка подшипниковых узлов рекомендуется каждые 4000-10000 часов работы. Современные двигатели часто поставляются с подшипниками с пожизненной заправкой (LLU) для работы до выхода среднего срока службы.
7. Почему двигатель греется выше допустимой температуры?
Возможные причины: перегрузка по току (механическая перегрузка или низкое напряжение сети), несимметрия фазных напряжений, частые пуски, высокая ambient температура, забитые вентиляционные каналы, неисправность системы охлаждения (вентилятора), износ подшипников.
Заключение
Электродвигатель 18,5 кВт с номинальной частотой вращения 1470 об/мин представляет собой универсальный и технологически отработанный силовой агрегат. Его правильный выбор, основанный на анализе технических параметров (КПД, cos φ, пусковые характеристики), монтажного исполнения и условий эксплуатации, является ключевым фактором для создания надежного, энергоэффективного и долговечного электропривода. Современный тренд – обязательный переход на двигатели классов IE3 и IE4, что, несмотря на повышенные капитальные затраты, обеспечивает существенную экономию на протяжении всего жизненного цикла оборудования.