Электродвигатели 5,5 кВт 950 об/мин

Электродвигатели 5,5 кВт 950 об/мин: технические характеристики, сферы применения и особенности выбора

Электродвигатели мощностью 5,5 кВт с синхронной частотой вращения 1000 об/мин (асинхронная скорость при нагрузке ~950 об/мин) представляют собой широко распространенный класс силовых агрегатов в промышленности и энергетике. Данные двигатели относятся к двигателям средней мощности и находят применение в приводах насосов, вентиляторов, компрессоров, конвейеров, смесителей и другого технологического оборудования. Номинальная скорость вращения, близкая к 1000 об/мин, определяет их как низкооборотные (по сравнению с 1500 или 3000 об/мин), что обеспечивает высокий крутящий момент и часто позволяет обходиться без редуктора или использовать редуктор с меньшим передаточным числом.

Конструктивные особенности и типы двигателей

Двигатели 5,5 кВт 950 об/мин, как правило, выполняются в асинхронном трехфазном исполнении с короткозамкнутым ротором (тип АИР по ГОСТ, IM B3, IM B5, IM B35). Основные конструктивные элементы: статор с трехфазной обмоткой, уложенной в пазы, ротор типа «беличья клетка», литой чугунный или алюминиевый корпус, подшипниковые щиты с подшипниками качения (чаще всего 6206 и 6205), вентилятор с кожухом. В зависимости от степени защиты от воздействия окружающей среды, выделяют двигатели с IP54 (защита от пыли и брызг воды), IP55 (защищенные от струй воды) и выше. По способу монтажа наиболее распространены исполнения на лапах (IM1081, IM1001), фланцевые (IM2101) и комбинированные (IM2081).

Подробные технические характеристики

Ключевые параметры для двигателя 5,5 кВт при синхронной скорости 1000 об/мин (2p=6 полюсов):

• Номинальная мощность (P_N): 5,5 кВт (7,5 л.с.).
• Синхронная частота вращения (n_s): 1000 об/мин.
• Номинальная частота вращения (n_N): ~920-950 об/мин (зависит от скольжения, обычно 5-8%).
• Номинальное напряжение: 400 В (3~, 50 Гц). Также существуют исполнения на 380В, 415В, 660/380В.
• Номинальный ток (I_N): При 400 В, 50 Гц — приблизительно 11,0-11,5 А.
• Коэффициент мощности (cos φ): 0,78-0,82.
• Номинальный КПД (η): Для серий АИР, IE2 — порядка 87,0%; для IE3 — около 89,0%.
• Пусковой ток (I_a/I_N): 6,0-7,5 от номинального.
• Пусковой момент (M_a/M_N): 1,6-2,0 от номинального.
• Максимальный момент (M_max/M_N): 2,2-2,5 от номинального.
• Масса: В зависимости от исполнения, 55-75 кг.

Классы энергоэффективности и стандарты

Современные электродвигатели 5,5 кВт подчиняются международным стандартам энергоэффективности IEC 60034-30-1. В зависимости от КПД выделяют следующие классы:

Класс энергоэффективности	Уровень КПД для 5,5 кВт, 1000 об/мин (приблизительно)	Соответствие устаревшим классам
IE1 (Standard Efficiency)	85.0%	Устарел, снят с производства в ЕС
IE2 (High Efficiency)	87.0%	Соответствует старому классу Eff2
IE3 (Premium Efficiency)	89.0%	Обязателен для новых приводов в ЕС и РФ
IE4 (Super Premium Efficiency)	91.0%+	Перспективный класс, часто на неодимовых магнитах

С 2021 года в странах ЕЭС и согласно Техническому регламенту Таможенного союза ТР ТС 004/2011, для двигателей 5,5 кВт обязателен класс не ниже IE3 (или IE2 в паре с частотным преобразователем). Выбор двигателя более высокого класса (IE3, IE4) приводит к значительной экономии электроэнергии в продолжительном режиме работы (S1).

Сферы применения и подбор оборудования

Двигатели 5,5 кВт 950 об/мин используются в приводах, требующих относительно высокого момента при невысокой скорости:

• Насосное оборудование: Центробежные насосы для водоснабжения, ирригации, циркуляционные насосы в котельных.
• Вентиляционное оборудование: Радиальные и осевые вентиляторы среднего давления, дымососы.
• Компрессорное оборудование: Поршневые и винтовые компрессоры средней производительности.
• Конвейеры и транспортеры: Ленточные, скребковые и пластинчатые конвейеры с прямой или редукторной передачей.
• Смесительное оборудование: Мешалки для жидкостей и сухих сыпучих материалов.
• Станки: Приводы токарных, фрезерных, деревообрабатывающих станков.

При подборе двигателя для замены или нового проекта необходимо учитывать:

1. Режим работы (S1-S10): Для постоянной работы — S1, для периодической с остановками — S3-S6 с указанием ПВ%. Двигатель 5,5 кВт в режиме S1 может не подойти для работы в режиме S3-40% с той же мощностью на валу.
2. Способ пуска: Прямой пуск (до 11 кВт, как правило, допустим), пуск «звезда-треугольник», через частотный преобразователь (ПЧ) или устройство плавного пуска (УПП).
3. Климатическое исполнение и категория размещения: У3 для умеренного климата, У1 для наружной установки, ХЛ для холодного климата.
4. Совместимость с редуктором или муфтой: Проверка посадочных диаметров вала (часто 38 мм или 42 мм), его длины, наличие дополнительного конца вала.

Схемы подключения и управление

Трехфазные двигатели 5,5 кВт 400/690 В обычно имеют 6 выводов в клеммной коробке, что позволяет осуществлять подключение по двум схемам:

• Схема «Звезда» (Y): Напряжение питания 690В. Обмотки рассчитаны на это напряжение. Для сети 400В не используется.
• Схема «Треугольник» (Δ): Напряжение питания 400В. Наиболее распространенная схема для сетей 380/400В.

Для управления и защиты применяются магнитные пускатели или контакторы с тепловыми реле, настроенными на номинальный ток двигателя (~11,5А). Уставка срабатывания реле обычно выбирается в диапазоне 1,05-1,2 I_N. Для комплексной защиты от токов короткого замыкания, перегрузки, обрыва фазы, заклинивания ротора используются современные цифровые реле защиты двигателя. Использование частотного преобразователя позволяет плавно регулировать скорость в диапазоне примерно 1:10, осуществлять энергосбережение и точное управление моментом.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Чем отличается двигатель на 950 об/мин от двигателя на 1000 об/мин?

В технической документации часто указывается синхронная скорость — 1000 об/мин (для 6-полюсной машины при 50 Гц). Реальная скорость вращения на валу под нагрузкой (асинхронная скорость) всегда меньше из-за скольжения и составляет примерно 920-970 об/мин. Таким образом, двигатель «на 950 об/мин» и «на 1000 об/мин» — это, как правило, один и тот же двигатель, где 950 — это ожидаемая скорость при номинальной нагрузке.

2. Какой нужен кабель для подключения двигателя 5,5 кВт 400В?

Для прямого пуска номинальный ток составляет ~11,5А. Согласно ПУЭ, сечение кабеля выбирается по длительно допустимому току. Для медного кабеля с ПВХ изоляцией, проложенного в воздухе, достаточно сечения 2,5 мм² (допустимый ток ~21А). Однако на практике, с учетом пусковых токов, возможных длин трасс и требований к механической прочности, часто выбирают кабель 4 мм². Для питания от ПЧ сечение может быть уменьшено. Обязательно требуется защитное заземление.

3. Можно ли использовать этот двигатель в однофазной сети 220В?

Да, но только с применением пусковых устройств — фазосдвигающих конденсаторов (емкостной пуск). При этом мощность двигателя на валу упадет на 30-50%, пусковые характеристики ухудшатся. Схема подключения — «треугольник» с рабочими конденсаторами. Такой режим считается нештатным и рекомендуется только для маломощных приводов или временных решений.

4. Что выгоднее: двигатель IE2 или IE3?

Двигатель IE3 имеет более высокий КПД (на ~2% для данной мощности). Разница в потребляемой мощности при номинальной нагрузке составит примерно 0,1-0,15 кВт. При круглосуточной работе (S1) экономия электроэнергии может достигать 1000 кВт*ч в год. Несмотря на более высокую первоначальную стоимость двигателя IE3, срок окупаемости за счет экономии на электроэнергии обычно составляет 1-3 года в зависимости от режима работы.

5. Как определить, что двигатель вышел из строя, и можно ли его восстановить?

Основные признаки неисправности: повышенный шум или вибрация, перегрев корпуса сверх допустимого (класс нагревостойкости изоляции обычно F или B, что допускает нагрев до 155°C или 130°C соответственно), запах горелой изоляции, невозможность пуска или падение оборотов под нагрузкой. Основные дефекты: межвитковое замыкание в обмотке статора, разрушение подшипников, задевание ротора за статор, обрыв стержней «беличьей клетки». Большинство неисправностей, кроме серьезных повреждений сердечника, ремонтопригодны. Перемотка статора экономически целесообразна для двигателей данной мощности.

Заключение

Электродвигатели мощностью 5,5 кВт с частотой вращения ~950 об/мин являются надежными, универсальными и энергоэффективными приводами для широкого спектра промышленных задач. Правильный выбор с учетом класса энергоэффективности (IE3 как минимум), режима работы, степени защиты и способа управления позволяет обеспечить длительный срок службы оборудования, минимизировать эксплуатационные расходы и повысить общую надежность технологического процесса. При модернизации существующих приводов переход на двигатели высших классов энергоэффективности в сочетании с частотным регулированием представляет собой технически и экономически обоснованное решение.