Электродвигатели мощностью 22 кВт с синхронной частотой вращения 1000 об/мин (асинхронная скорость при нагрузке ~980 об/мин) представляют собой одну из наиболее востребованных групп в сегменте среднемощных машин. Данные двигатели соответствуют полюсу 6 (p=3), что определяет их ключевые характеристики: высокий крутящий момент при относительно низкой скорости вращения. Они находят применение в приводах насосов, вентиляторов, компрессоров, конвейеров, смесителей, дымососов и другого промышленного оборудования, где требуется надежное и эффективное преобразование электрической энергии в механическую работу.
Современные двигатели 22 кВт 980 об/мин производятся в соответствии с международными стандартами IEC и ГОСТ. Базовым является асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором (тип АИР, IM B3). Конструктивно он состоит из статора с трехфазной обмоткой, уложенной в пазы, и ротора типа «беличья клетка». Корпус, как правило, чугунный, обеспечивающий жесткость и эффективный отвод тепла. По способу монтажа и защиты от воздействия окружающей среды выделяют несколько основных исполнений.
Номинальные параметры двигателя 22 кВт 980 об/мин определяются его паспортными данными и рабочими кривыми. Ключевые из них приведены в сводной таблице.
| Параметр | Значение для сети 400 В, 50 Гц | Примечание |
|---|---|---|
| Номинальная мощность, PN | 22 кВт | Механическая мощность на валу |
| Синхронная частота вращения, ns | 1000 об/мин | При 50 Гц и 6 полюсах |
| Номинальная частота вращения, nN | ~970-985 об/мин | Зависит от скольжения (1.5-3%) |
| Номинальный ток, IN | ~42-43 А (для КПД 90%) | Точное значение зависит от КПД и cos φ |
| Коэффициент мощности, cos φ | 0.81 – 0.85 | Типовой диапазон для 6-полюсных машин |
| Номинальный КПД, η | 90% – 93% (IE2/IE3) | Согласно классам энергоэффективности |
| Пусковой ток, Ia/IN | 6.0 – 7.5 | Кратность пускового тока |
| Пусковой момент, Ma/MN | 1.6 – 2.0 | Кратность пускового момента |
| Максимальный момент, Mmax/MN | 2.2 – 2.8 | Кратность перегрузочной способности |
| Масса | 180 – 250 кг | Зависит от габарита и материала корпуса |
Механическая характеристика M = f(n) двигателя данного типа является жесткой. Номинальный крутящий момент рассчитывается по формуле: MN = 9550
Современный рынок диктует обязательное соответствие двигателей классам энергоэффективности IEC 60034-30-1. Для мощности 22 кВт актуальны следующие классы:
Выбор двигателя класса IE3 или IE4, несмотря на более высокую первоначальную стоимость, экономически оправдан за счет снижения потерь. Годовые затраты на электроэнергию для двигателя 22 кВт при работе 6000 часов могут в 2-3 раза превышать его стоимость.
Прямой пуск (DOL) для двигателя 22 кВт допустим при достаточной мощности питающей сети (как правило, от 250 кВА), так как пусковой ток достигает 250-300 А. В случаях ограничения по току или необходимости плавного разгона применяют устройства снижения пускового тока.
При подборе двигателя 22 кВт 980 об/мин необходимо учитывать:
Двигатели данной мощности и скорости универсальны для средненагруженных приводов.
Точный ток зависит от конкретной модели и ее КПД. Приближенно его можно рассчитать: IN = PN 1000 / (√3 U cos φ η). Для типовых значений (P=22 кВт, U=400 В, cos φ=0.83, η=0.91) получаем IN ≈ 22000 / (1.7324000.83*0.91) ≈ 42.2 А. Паспортное значение следует уточнять в каталоге производителя.
Да, большинство современных асинхронных двигателей 22 кВт серий АИР, IM B3 совместимы с частотными преобразователями. Для длительной работы на низких скоростях (менее 20-25% от номинала) может потребоваться независимое охлаждение (исполнение IC 416). При использовании с ПЧ длиной кабеля более 50 м рекомендуется установка выходного фильтра (дросселя) для подавления гармоник и защиты изоляции обмотки.
Основные отличия: число полюсов (6 против 4), габариты и масса (6-полюсный тяжелее и больше), номинальный крутящий момент (у 980 об/мин момент выше примерно в 1.5 раза), cos φ (у 6-полюсных он обычно ниже). Двигатель на 980 об/мин применяется для привода механизмов, которым изначально не требуется высокая скорость, но нужен больший момент, либо где она определяется технологией (например, тихоходные смесители).
Сечение кабеля выбирается по номинальному току с учетом условий прокладки и типа изоляции. Для одиночной прокладки в воздухе (кабель с ПВХ изоляцией, например, ВВГ) при IN=42 А достаточно сечения 10 мм² (допустимый ток ~50 А). Однако с учетом пусковых режимов, длины линии и возможного нагрева часто выбирают сечение 16 мм². Для точного расчета необходимо руководствоваться ПУЭ (глава 1.3).
Маркировка IE3 указывает на класс энергоэффективности «Premium Efficiency». Это означает, что потери энергии в данном двигателе на 20-30% ниже, чем в двигателе класса IE1. Использование двигателя IE3 приводит к значительному снижению эксплуатационных затрат на электроэнергию. Во многих странах, включая страны Таможенного союза (ТР ТС 004/2011), запрещен ввод в обращение двигателей мощностью от 7.5 до 100 кВт классом ниже IE2, а с 2023 года – ниже IE3.
Ток уставки теплового реле выбирается равным номинальному току двигателя (по паспорту) или в диапазоне 1.05-1.1 IN. Для нашего примера с IN=42 А необходимо реле с регулируемым диапазоном, охватывающим это значение (например, 40-50 А). Важно учитывать, что реле не защищает от короткого замыкания, поэтому должно использоваться в паре с автоматическим выключателем или предохранителями.