Электродвигатели 37 кВт 1475 об/мин

Электродвигатели 37 кВт 1475 об/мин: технические характеристики, сферы применения и особенности эксплуатации

Электродвигатель асинхронный трехфазный мощностью 37 кВт с синхронной частотой вращения 1500 об/мин (номинальной, как правило, 1475-1480 об/мин) является одним из наиболее распространенных и востребованных агрегатов в промышленном секторе. Данный типоразмер относится к средней мощности и находит применение в широком спектре механизмов, требующих надежного и эффективного силового привода. В данной статье подробно рассмотрены конструктивные особенности, параметры, схемы подключения, области использования и вопросы подбора данного типа двигателей.

Конструкция и основные исполнения

Стандартный двигатель 37 кВт 1475 об/мин представляет собой асинхронную машину с короткозамкнутым ротором (АДКЗ). Основные узлы включают в себя:

Статор: Состоит из корпуса (чугунного или алюминиевого), сердечника из электротехнической стали и трехфазной обмотки. Обмотка укладывается в пазы и является частью, определяющей основные электрические параметры двигателя.
Ротор: Короткозамкнутый, типа «беличья клетка». Состоит из сердечника и литой алюминиевой или медной клетки.
Подшипниковые щиты: Удерживают вал ротора через подшипники качения (чаще всего роликовые или шариковые).
Вентилятор и кожух: Обеспечивают принудительное охлаждение (исполнение IC 411 по ГОСТ/МЭК).
Клеммная коробка: Расположена на корпусе, служит для подключения кабелей питания. Может иметь различные варианты расположения (сверху, слева, справа).

Двигатели 37 кВт производятся в нескольких основных климатических и конструктивных исполнениях:

По степени защиты (IP): IP54 (защита от пыли и брызг воды), IP55 (защита от струй воды), IP65 (полная защита от пыли и струй воды).
По способу монтажа (IM): IM 1081 (лапы, фланец), IM 2081 (лапы с фланцем), IM 1001 (лапы), IM 3001 (лапы с удлиненным концом вала).
По классу изоляции: Чаще всего F, с допустимым нагревом до 155°C, но с рабочим температурным режимом по классу B (до 130°C), что обеспечивает повышенный запас по перегрузке.
По категории размещения: У3 (для работы на открытом воздухе), У2 (для помещений с повышенной влажностью), У1 (для закрытых отапливаемых помещений).

Технические характеристики и параметры

Номинальные параметры двигателя 37 кВт при питании от сети 400 В, 50 Гц являются базовыми для выбора и эксплуатации.

Параметр	Значение / Диапазон	Примечание
Номинальная мощность, P_n	37 кВт	Механическая мощность на валу
Синхронная частота вращения, n_s	1500 об/мин	Зависит от частоты сети и числа пар полюсов (4 полюса)
Номинальная частота вращения, n_n	~1475 об/мин	Зависит от величины скольжения (примерно 1.7%)
Номинальное напряжение, U_n	400 В (Δ) / 690 В (Y)	Треугольник/Звезда для 50 Гц
Номинальный ток, I_n	~70 А (400В, Δ)	Точное значение указывается на шильде
Коэффициент мощности, cos φ	0.85 — 0.89	Зависит от модели и нагрузки
КПД, η	92.5% — 94.5% (IE2/IE3)	Согласно классам энергоэффективности
Пусковой ток, I_a/I_n	6.5 — 8.0	Кратность пускового тока
Пусковой момент, M_a/M_n	2.0 — 2.5	Кратность пускового момента
Максимальный момент, M_max/M_n	2.5 — 3.2	Кратность максимального (критического) момента
Масса	240 — 320 кг	Зависит от габарита, материала корпуса и производителя

Классы энергоэффективности (IE)

Современные двигатели 37 кВт производятся в соответствии с международными стандартами по энергоэффективности (МЭК 60034-30-1).

IE1 (Standard Efficiency): Устаревший класс, снят с производства в ЕС и многих других странах.
IE2 (High Efficiency): Высокий КПД (~92.5-93.5%). Допустим к применению только в паре с частотным преобразователем.
IE3 (Premium Efficiency): Премиальный КПД (~93.5-94.5%). Стандарт для новых двигателей в большинстве регионов.
IE4 (Super Premium Efficiency): Сверхпремиальный КПД (выше 95%). Двигатели с улучшенными технологиями (например, с постоянными магнитами), более дорогие.

Выбор двигателя класса IE3 является экономически обоснованным, так как повышенные затраты на приобретение окупаются за счет снижения потерь электроэнергии в течение срока службы.

Схемы подключения и пуск

Для двигателей 37 кВт с номинальным напряжением обмотки 400/690 В возможны две основные схемы подключения к сети 400 В, 50 Гц:

Схема «Треугольник» (Δ): Обмотки статора соединяются последовательно, образуя треугольник. На каждую обмотку подается полное линейное напряжение 400 В. Это основная рабочая схема для данного напряжения.
Схема «Звезда» (Y): Начала (или концы) всех обмоток соединяются в одной точке. На каждую обмотку подается фазное напряжение 230 В. Для сети 400 В данная схема используется только для плавного пуска, так как момент двигателя снижается в 3 раза.

Из-за высоких пусковых токов (~450-550 А) прямой пуск (DOL) двигателя 37 кВт возможен только при достаточной мощности питающей сети (трансформатора). В иных случаях необходимо применять устройства плавного пуска:

Частотный преобразователь (ЧП, VFD): Наиболее технологичное решение, позволяющее регулировать скорость, снижать пусковые токи до 1.5I_n и экономить энергию.
Устройство плавного пуска (УПП, SFC): Позволяет снизить пусковой ток и момент за счет плавного нарастания напряжения на обмотках.
Переключение «звезда-треугольник» (Y-Δ): Классический метод, при котором пуск осуществляется по схеме «звезда», а после разгона двигатель переключается на «треугольник». Пусковой ток снижается примерно в 3 раза, но и пусковой момент также падает в 3 раза, что подходит только для механизмов с вентиляторным или легким моментом нагрузки (насосы, вентиляторы).

Области применения

Двигатели 37 кВт 1475 об/мин используются в качестве привода для оборудования, требующего средних мощностей и постоянной или близкой к постоянной скорости:

Насосное оборудование: Центробежные насосы водоснабжения, циркуляционные, дренажные, пожарные насосы.
Вентиляционное оборудование: Приточные и вытяжные установки, вентиляторы дутья и дымоудаления, дымососы котельных.
Компрессорное оборудование: Поршневые и винтовые воздушные компрессоры стационарного типа.
Конвейерные системы: Ленточные, цепные, скребковые транспортеры средней длины и производительности.
Обрабатывающие станки: Приводы главного движения токарных, фрезерных, шлифовальных станков.
Подъемно-транспортное оборудование: Лебедки, крановые механизмы (часто в 4-полюсном исполнении).
Прочее: Дробилки, мешалки, смесители, экструдеры.

Подбор и монтаж

При выборе двигателя 37 кВт для замены или нового проекта необходимо учитывать:

Совпадение посадочных размеров: Габарит (обычно 225M или 250S по МЭК), диаметр вала (часто 65 мм), длина от торца вала до лап, высота центров.
Режим работы (S1-S10): Для большинства применений подходит продолжительный режим S1. Для повторно-кратковременных режимов (S3, S4) может потребоваться двигатель с запасом по мощности или специального исполнения.
Климатические условия: Выбор исполнения по IP и категории размещения в соответствии с условиями окружающей среды.
Защита и управление: Обязательная установка аппаратов защиты от токов короткого замыкания (автоматический выключатель) и от перегрузки (тепловое реле или цифровой расцепитель). Для двигателя 37 кВт номинальный ток теплового реле обычно выбирается в диапазоне 70-75 А.

Монтаж должен производиться на ровное, жесткое основание с точной центровкой по полумуфте (используя индикаторные приборы, а не «на глаз»). Неправильная центровка приводит к вибрациям, перегреву подшипников и преждевременному выходу из строя.

Техническое обслуживание и диагностика

Плановое ТО двигателя 37 кВт включает:

Внешний осмотр и очистку: Удаление пыли и грязи с корпуса и ребер охлаждения.
Контроль вибрации: Измерение виброскорости или виброускорения на подшипниковых щитах. Для данного типоразмера допустимый уровень виброскорости обычно не должен превышать 2.8 мм/с.
Контроль температуры: Измерение температуры подшипниковых узлов и статора (пирометром или термодатчиками). Превышение температуры 90°C на корпусе подшипника требует анализа причин.
Контроль изоляции: Измерение сопротивления изоляции обмоток мегомметром (напряжением 1000 В). Значение должно быть не менее 1 МОм при холодном двигателе, а рекомендуемое – более 10 МОм.
Смазка подшипников: Замена смазки через установленные производителем интервалы (2000-10000 часов). Важно не перегружать подшипник смазкой, так как это приводит к его перегреву.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Каков фактический ток двигателя 37 кВт при подключении в сеть 380/400В?

Номинальный ток указан на шильде двигателя. Для ориентировочного расчета при 400 В и cos φ=0.88, КПД=0.93 используется формула: I_n = P_n / (√3 U cos φ η) = 37000 / (1.732 400 0.88 0.93) ≈ 69 А. Фактическое значение у разных производителей может варьироваться от 68 до 72 А.

2. Можно ли подключить двигатель 37 кВт 400/690 В к сети 380 В по схеме «звезда»?

Нет, нельзя. При подключении в звезду на каждую обмотку будет подано 220 В (фазное напряжение сети 380/220 В). Напряжение на обмотке окажется значительно ниже номинального для этой схемы (690 В), что приведет к резкому падению момента (квадратичная зависимость), двигатель может не запустить нагрузку и выйти из строя от перегрева из-за увеличения скольжения.

3. Какой автомат и кабель выбрать для двигателя 37 кВт с прямым пуском?

Автоматический выключатель выбирается с номинальным током примерно на 20-30% выше номинального тока двигателя: I_авт ≈ 1.25 I_n = 1.25 70 ≈ 88 А. Ближайший стандартный номинал – 100 А. Характеристика срабатывания – «D» или «K» для обеспечения срабатывания от токов КЗ, но не от пусковых токов. Сечение кабеля выбирается по таблицам ПУЭ, исходя из номинального тока двигателя, способа прокладки и материала жилы. Для медного кабеля в резиновой изоляции, проложенного в воздухе, сечение обычно составляет 16-25 мм² (например, ВВГ 4х16 или 4х25).

4. Что означает на шильде надпись «S1» и «IP55»?

S1 – это режим работы «продолжительный». Двигатель работает под постоянной нагрузкой до достижения установившейся температуры. IP55 – степень защиты оболочки: первая цифра «5» – защита от пыли (пылезащищенное исполнение, пыль может проникать в неопасных количествах), вторая цифра «5» – защита от струй воды с любого направления.

5. Почему реальная частота вращения (например, 1475 об/мин) меньше синхронной (1500 об/мин)?

Это явление называется скольжение (s). Оно необходимо для создания вращающего момента. Электромагнитное поле статора вращается с синхронной скоростью 1500 об/мин. Чтобы в обмотке ротора наводился ток и создавался момент, ротор должен вращаться медленнее поля. Номинальное скольжение для двигателей данной мощности обычно составляет 1.5-2.0%.

6. Какой класс энергоэффективности IE выбрать сегодня?

Стандартом де-факто для новых проектов и замены является класс IE3. Использование двигателей IE2 в ЕС и многих других странах разрешено только в комбинации с частотным преобразователем. Класс IE4 выбирается для задач, где стоимость электроэнергии крайне высока или где предусмотрены значительные режимы работы с частичной нагрузкой, так как КПД у IE4 в этом диапазоне выше.

7. Что делать, если двигатель 37 кВт сильно греется?

Необходимо провести диагностику в следующем порядке: 1) Проверить нагрузку (токоизмерительными клещами) – не превышает ли ток номинальный. 2) Проверить напряжение и симметрию фаз (перекос не более 1%). 3) Проверить качество центровки с нагрузкой. 4) Проверить состояние подшипников (вибрация, шум). 5) Очистить ребра охлаждения. 6) Проверить сопротивление изоляции обмоток. 7) Убедиться в отсутствии заторможенности механической части привода.

8. Как часто нужно проводить ТО двигателя 37 кВт?

Периодичность ТО устанавливается в зависимости от интенсивности работы и условий эксплуатации. Для двигателей, работающих в одну смену в нормальных условиях, плановый осмотр и смазку подшипников рекомендуется проводить не реже 1 раза в год. Для двигателей в непрерывном режиме (насосы, вентиляторы) – каждые 6-8 месяцев или в соответствии с регламентом производителя (обычно через 4000-8000 моточасов).

Электродвигатели 37 кВт 1475 об/мин