Электродвигатели мощностью 4 кВт с синхронной частотой вращения 1000 об/мин и асинхронной, составляющей примерно 965 об/мин (при скольжении 3-4%), представляют собой один из наиболее востребованных типов приводного оборудования в промышленности и коммунальном хозяйстве. Данные двигатели относятся к трехфазным асинхронным электродвигателям с короткозамкнутым ротором (АДКЗ) серий АИР, АИРЕ, 5АМ и их аналогам. Номинальная скорость вращения 965 об/мин соответствует 6-полюсному исполнению двигателя (синхронная скорость при частоте 50 Гц – 1000 об/мин).
Двигатель мощностью 4 кВт 965 об/мин является асинхронной машиной. Вращающееся магнитное поле статора, создаваемое трехфазной обмоткой, наводит токи в короткозамкнутой обмотке ротора (типа «беличья клетка»). Взаимодействие этих токов с полем статора создает электромагнитный момент, приводящий ротор во вращение с частотой, меньшей синхронной (явление скольжения). Конструктивно двигатель состоит из следующих основных узлов:
Для двигателя 4 кВт 965 об/мин ключевые параметры стандартизированы согласно ГОСТ и МЭК. Ниже приведены типичные значения для серии АИР.
| Параметр | Значение | Примечание |
|---|---|---|
| Номинальная мощность, Pn | 4.0 кВт | |
| Синхронная частота вращения | 1000 об/мин | |
| Номинальная частота вращения, nn | 965 об/мин | Скольжение ~3.5% |
| Количество полюсов | 6 | |
| Номинальное напряжение, Un | 380 В / 660 В | Возможны другие напряжения по заказу |
| Номинальный ток, In | 9.2 А / 5.3 А | Для напряжений 380 В (Δ/Y) и 660 В (Y) соответственно |
| Коэффициент мощности, cos φ | 0.78 — 0.80 | |
| Номинальный КПД, η | 85.5% — 87.0% | В соответствии с классом IE2/IE3 |
| Пусковой ток, Iп/In | 6.0 — 7.0 | Кратность пускового тока |
| Пусковой момент, Mп/Mn | 1.8 — 2.0 | Кратность пускового момента |
| Максимальный момент, Mmax/Mn | 2.2 — 2.4 | Кратность перегрузочной способности |
| Масса | 55 — 65 кг | Зависит от исполнения (лапы, фланец, комбинированное) |
| Степень защиты | IP54 / IP55 | Наиболее распространенные варианты |
| Класс изоляции | F | Допустимый перегрев 105°C по сопротивлению |
| Класс энергоэффективности | IE2, IE3 | Согласно ГОСТ Р 54413-2011 / МЭК 60034-30-1 |
Двигатели данной мощности и скорости вращения находят применение в приводах, требующих среднего момента и относительно невысокой скорости. Их ключевые преимущества – надежность, умеренные пусковые токи и хороший КПД.
При выборе двигателя 4 кВт 965 об/мин необходимо учитывать ряд параметров, выходящих за рамки базовых характеристик.
Современные стандарты предъявляют жесткие требования к КПД двигателей. Для мощности 4 кВт актуальны классы:
Выбор двигателя более высокого класса окупается за счет снижения потерь электроэнергии.
Определяется по ГОСТ 2479 (МЭК 60034-7). Наиболее распространенные исполнения для данного типоразмера:
Для прямого пуска от сети 380 В 50 Гц обмотка статора, как правило, соединяется в «треугольник» (Δ). При необходимости работы в сети 660 В или для плавного пуска по схеме «звезда-треугольник» обмотка должна быть рассчитана на 380/660 В, что означает возможность соединения в «звезду» (Y) для напряжения 660 В или для пуска при 380 В. Для снижения пусковых токов, помимо схемы «звезда-треугольник», используются устройства плавного пуска (УПП) или частотные преобразователи (ЧП). ЧП также позволяют регулировать скорость в широком диапазоне, что для 6-полюсного двигателя является значительным преимуществом.
Для корректной работы двигателя необходим грамотный выбор сопутствующей аппаратуры.
| Оборудование | Критерий выбора | Пример номинала/типа |
|---|---|---|
| Автоматический выключатель (тепловой расцепитель) | Iном.расц ≈ (1.1-1.25)*In | 10-12.5 А (например, 12.5 А) |
| Магнитный пускатель (контактор) | Iкат ≥ In | Номинальный ток катушки ≥ 9.2 А (например, ~25А) |
| Тепловое реле (если не встроено в автомат) | Диапазон регулировки срабатывания должен включать In | Настройка на 9.2 А |
| Кабель питания (медь, ПВХ изоляция) | По допустимому току и условиям прокладки | Не менее 3×2.5 мм² (открытая прокладка), 3×4 мм² (в трубе/группе) |
| Частотный преобразователь | Номинальный выходной ток ≥ In двигателя | ПЧ на 5.5 — 7.5 кВт (т.к. токи у ПЧ выше, чем у двигателя) |
Плановое техническое обслуживание (ТО) двигателя включает:
Двигатель 1000 об/мин – это указание синхронной скорости (для 6-полюсной машины). Фактическая же асинхронная скорость при номинальной нагрузке всегда ниже из-за скольжения. Поэтому один и тот же 6-полюсный двигатель может маркироваться и как 1000 об/мин (по синхронной скорости), и как 965 (или 930, 950) об/мин – по номинальной рабочей скорости. Это один и тот же тип двигателя.
Да, но только с использованием частотного преобразователя (ЧП). Прямое регулирование скорости изменением напряжения неэффективно и приводит к перегреву. ЧП позволяет плавно изменять частоту питающего тока, а следовательно, и скорость вращения в диапазоне, как правило, от 5-10% до 100-120% от номинальной (до 60 Гц). Важно учитывать, что при длительной работе на низких скоростях может потребоваться дополнительное охлаждение.
Пусковой ток при прямом включении в сеть (DOL) составляет 55-65 А (кратность 6-7 от номинального 9.2 А). Для его снижения применяют следующие методы:
Класс изоляции F определяет стойкость изоляционных материалов к температуре. Он допускает максимальную рабочую температуру изоляции +155°C. С учетом запаса на «горячую точку» внутри обмотки и номинального температурного режима, двигатель с классом F рассчитан на повышение температуры обмотки на 105°K (Кельвинов) относительно окружающей среды (+40°C) при измерении по методу сопротивления. Это обеспечивает большой запас надежности и длительный срок службы.
Сечение выбирается по двум основным критериям: по допустимому длительному току и по условиям пуска (падение напряжения). Для двигателя 4 кВт (9.2 А) при прокладке в воздухе (открыто) достаточно медного кабеля сечением 2.5 мм² (допустимый ток ~25А). Однако с учетом возможных длин линий, групповой прокладки и требований к механической прочности на практике часто применяют кабель 4 мм². Для длинных линий (более 50-100 метров) обязателен расчет по потере напряжения, чтобы на зажимах двигателя при пуске напряжение не опускалось ниже 85% от номинального.
Оба класса защищают от попадания пыли. Расшифровка:
Исполнение IP55 более устойчиво к мойке под давлением или воздействию сильного дождя с ветром. Для большинства промышленных цехов достаточно IP54, для улицы или особо влажных помещений предпочтительнее IP55.