Электродвигатели 18,5 кВт 970 об/мин

Электродвигатели 18,5 кВт 970 об/мин: технические характеристики, сферы применения и особенности выбора

Электродвигатели мощностью 18,5 кВт с синхронной частотой вращения 1000 об/мин и номинальной (асинхронной) скоростью, как правило, 970-980 об/мин, представляют собой широко распространенный класс трехфазных асинхронных машин с короткозамкнутым ротором (АДКЗ). Данные двигатели относятся к средней мощности и являются ключевым приводным оборудованием в промышленности, сельском хозяйстве и коммунальной сфере. Их популярность обусловлена оптимальным соотношением мощности, крутящего момента и габаритов, что делает их универсальным решением для широкого спектра механизмов.

Конструктивные особенности и исполнения

Электродвигатели 18,5 кВт 970 об/мин выпускаются в соответствии с сериями, такими как АИР, АИРМ, 5АМ, АД и другими, соответствующими стандартам ГОСТ и МЭК. Основные конструктивные элементы включают: статор с трехфазной обмоткой, залитый в пазы; короткозамкнутый ротор типа «беличья клетка»; литой или сварной корпус (обычно из чугуна или алюминиевого сплава); подшипниковые щиты с роторными подшипниками качения; вентилятор и кожух для охлаждения; клеммную коробку для подключения питающего кабеля.

Критически важным параметром является климатическое исполнение и степень защиты IP. Для двигателей 18,5 кВт наиболее распространены:

• IP54: Защита от попадания пыли в количестве, нарушающем работу, и брызг воды со всех направлений. Стандарт для большинства промышленных помещений с повышенной влажностью или запыленностью.
• IP55: Защита от пыли и струй воды. Применяется для работы на улице под навесом или в условиях сильного загрязнения.
• IP23: Защита от капель воды и твердых тел размером более 12 мм. Используется в чистых, сухих закрытых помещениях (машинные залы).

По способу монтажа преобладают исполнения IM 1081 (лапы с одним цилиндрическим концом вала) и IM 2081 (лапы с фланцем на подшипниковом щите). Напряжение питания — стандартное для промышленных сетей: 380/400 В, 50 Гц, с возможностью соединения обмоток «звездой» или «треугольником». Для сетей 660/690 В также существуют специальные исполнения.

Основные технические параметры и характеристики

Номинальная мощность 18,5 кВт указывает на механическую мощность, которую двигатель может длительно отдавать на валу без перегрева сверх допустимой температуры изоляции. Скорость 970-980 об/мин соответствует 6-полюсной конструкции двигателя (синхронная скорость при 50 Гц = 1000 об/мин). Количество полюсов определяет не только скорость, но и моментные характеристики: 6-полюсные двигатели по сравнению с 2- или 4-полюсными (3000 и 1500 об/мин) развивают больший пусковой и номинальный момент при той же мощности, что делает их предпочтительными для приводов с тяжелыми условиями пуска.

Сводная таблица типовых параметров электродвигателя 18,5 кВт, 970 об/мин (на примере серии АИР)

Параметр	Значение / Диапазон	Примечание
Номинальная мощность, Pн	18,5 кВт	Механическая мощность на валу
Синхронная частота вращения	1000 об/мин	Для сети 50 Гц
Номинальная частота вращения	970 — 980 об/мин	Зависит от производителя и скольжения
Номинальный ток, Iн (400В)	35 — 37 А	При соединении «звезда»
Коэффициент полезного действия (КПД), η	91,0 — 92,5%	Соответствует классу IE2 (стандартный) или IE3 (высокоэффективный)
Коэффициент мощности, cos φ	0,83 — 0,86	Без компенсации
Пусковой ток, Iп/Iн	6,5 — 7,5	Отношение пускового тока к номинальному
Пусковой момент, Mп/Mн	1,6 — 2,0	Отношение пускового момента к номинальному
Максимальный момент, Mmax/Mн	2,2 — 2,6	Перегрузочная способность
Масса	145 — 180 кг	Зависит от габарита (112, 132, 160) и материала корпуса

Классы энергоэффективности и стандарты

Современные электродвигатели 18,5 кВт подчиняются строгим международным стандартам энергоэффективности. Согласно директивам МЭК 60034-30-1, выделяются следующие классы:

• IE1 (Standard Efficiency): Устаревший класс, снятый с производства во многих странах.
• IE2 (High Efficiency): Высокая эффективность. Двигатели этого класса имеют КПД около 91.0-91.5% для 18,5 кВт/1000 об/мин.
• IE3 (Premium Efficiency): Премиальная эффективность. КПД достигает 92.5-93.0%. С 2021 года в ЕЭС и РФ это минимально допустимый класс для большинства применений.
• IE4 (Super Premium Efficiency): Сверхпремиальная эффективность (КПД >93.6%). Достигается за счет улучшенных материалов и конструкций (например, с постоянными магнитами).

Использование двигателей класса IE3 и выше приводит к значительному снижению эксплуатационных затрат на электроэнергию, несмотря на их более высокую первоначальную стоимость. Окупаемость, как правило, составляет 1-3 года в зависимости от режима работы.

Сферы применения и типовые приводы

Благодаря высокому крутящему моменту и умеренной скорости, 6-полюсные двигатели 18,5 кВт идеально подходят для приводов, требующих высокого усилия на средних скоростях. Основные области применения:

• Насосное оборудование: Центробежные, поршневые и шестеренные насосы в системах водоснабжения, водоотведения, ирригации, технологических линиях.
• Вентиляционное и компрессорное оборудование: Приводы вентиляторов дутья, дымососов, осевых и радиальных вентиляторов, промышленных компрессоров средней мощности.
• Конвейерные системы: Ленточные, цепные и винтовые конвейеры для транспортировки сыпучих и штучных грузов.
• Подъемно-транспортное оборудование: Лебедки, краны, элеваторы, где важна способность к перегрузкам.
• Обрабатывающая промышленность: Приводы смесителей, мельниц, дробилок, экструдеров, деревообрабатывающих станков (пилорам, фрез).
• Сельское хозяйство: Приводы кормораздатчиков, зерноочистительных машин, вентиляторов зерносушилок.

Выбор и особенности подключения

При выборе электродвигателя 18,5 кВт 970 об/мин необходимо учитывать следующие факторы:

• Режим работы (S1-S10): Для двигателя 18,5 кВт наиболее распространен продолжительный режим S1, но для циклических нагрузок (краны, прессы) необходимо проверять соответствие режиму S3-S5.
• Способ пуска: Прямой пуск (до 55 кВт обычно допустим в сетях достаточной мощности) вызывает броски тока в 6-7 раз выше номинального. Для снижения нагрузки на сеть и механизм применяют плавные пускатели или частотные преобразователи (ЧП).
• Частотное регулирование: Современные АДКЗ серий, предназначенных для работы с ЧП, позволяют регулировать скорость в широком диапазоне (примерно 10:1). Это требует установки независимого вентилятора охлаждения (отдельный моторчик) для работы на низких оборотах.
• Защита: Обязательна установка аппаратов защиты от токов короткого замыкания (автоматические выключатели с характеристикой D) и от перегрузки (тепловые реле или электронные защитные реле, настроенные на номинальный ток двигателя).

Эксплуатация и техническое обслуживание

Правильная эксплуатация включает регулярный контроль:

• Виброакустических характеристик: Повышенная вибрация может указывать на износ подшипников, дисбаланс ротора или несоосность с нагрузкой.
• Температуры: Нагрев корпуса не должен превышать 80-90°C (зависит от класса изоляции, обычно F или H). Перегрев — следствие перегрузки, ухудшения охлаждения или проблем с питанием.
• Состояния подшипников: Плановую замену смазки (при наличии пресс-масленок) и подшипников проводят согласно регламенту производителя (обычно каждые 10-15 тыс. часов работы).
• Сопротивления изоляции: Мегомметром периодически проверяют сопротивление изоляции обмоток относительно корпуса (норма >1 МОм).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается двигатель на 970 об/мин от двигателя на 1500 об/мин той же мощности 18,5 кВт?

Главное отличие — в количестве полюсов и, как следствие, в моменте и габаритах. 6-полюсный двигатель (970 об/мин) имеет больший номинальный крутящий момент (M_н ≈ 9550*18,5/970 ≈ 182 Н·м), чем 4-полюсный (1500 об/мин, M_н ≈ 118 Н·м) при той же мощности. Он физически больше и тяжелее. Выбор зависит от требований приводимого механизма: для насосов и вентиляторов часто подходят 1500 об/мин, для конвейеров и дробилок, где нужен высокий момент, — 970 об/мин.

Можно ли использовать двигатель 18,5 кВт/970 об/мин с частотным преобразователем?

Да, но с оговорками. Стандартные двигатели с самовентиляцией (охлаждающий вентилятор на валу) при длительной работе на частотах ниже 25-30 Гц перегреваются из-за снижения скорости вентилятора. Для частотно-регулируемого привода рекомендуется выбирать двигатели с независимым вентилированием (IC 416) или устанавливать внешний вентилятор. Также обмотки двигателя должны быть рассчитаны на работу с ШИМ-сигналом от ЧП.

Какой кабель нужен для подключения такого двигателя?

Сечение кабеля выбирается по номинальному току с учетом способа прокладки и условий окружающей среды. Для двигателя 18,5 кВт (I_н≈36А при 400В) при прокладке в воздухе (кабель-канал) достаточно медного кабеля сечением 6 мм² (допустимый ток ~40А). Однако обязателен расчет по потере напряжения и условиям срабатывания защиты. На практике часто используют кабель 10 мм² для создания запаса и компенсации потерь в длинных линиях. Подключение — через клеммную коробку двигателя, согласно схеме («звезда» для 400В).

Что означает маркировка, например, АИР160S6?

• АИР: Серия асинхронного двигателя интерэлектропроизводства.
• 160: Высота оси вращения вала над плоскостью установки (160 мм).
• S: Условная длина сердечника (короткая, есть варианты S, M, L).
• 6: Количество полюсов (6), что соответствует синхронной скорости 1000 об/мин.

Почему при пуске двигатель гудит и не развивает обороты?

Наиболее вероятные причины: обрыв одной из фаз питающей сети («обрыв фазы»), что приводит к работе в однофазном режиме; механическая перегрузка или заклинивание приводимого механизма; неисправность в цепи ротора (для АДКЗ — обрыв стержней «беличьей клетки», что встречается реже). Необходимо немедленно отключить питание, проверить напряжение на всех фазах, сопротивление изоляции и возможность свободного вращения вала вручную.

Как определить необходимую мощность двигателя для замены?

Мощность выбирается исходя из мощности потребляемой механизмом в самом тяжелом, длительном режиме. Для ориентира можно измерить рабочий ток существующего двигателя под нагрузкой. Новый двигатель должен иметь номинальную мощность не менее измеренной. Также необходимо строго соблюдать посадочные и присоединительные размеры (габарит, диаметр вала, крепежные отверстия в лапах/фланце).