Электродвигатели 870 об/мин

Электродвигатели с синхронной частотой вращения 870 об/мин: конструкция, применение и технические аспекты

Электродвигатели с номинальной частотой вращения 870 об/мин представляют собой асинхронные машины с короткозамкнутым ротором, предназначенные для работы от сети переменного тока частотой 50 Гц. Данная скорость является синхронной для 6-полюсных двигателей, так как рассчитывается по формуле: n = (60

• f) / p, где f – частота сети (50 Гц), p – число пар полюсов (3). Таким образом, синхронная скорость составляет 1000 об/мин. Реальная же номинальная скорость при нагрузке (с учетом скольжения, которое обычно составляет 2-5%) находится в районе 950-980 об/мин. Значение 870 об/мин является устоявшимся обозначением данного типоразмера в каталогах и технической документации, указывающим на принадлежность к 6-полюсным конструкциям.

Конструктивные особенности и принцип действия

Двигатели на 870 об/мин относятся к трехфазным асинхронным электродвигателям серий АИР, АД, 5АМ и другим общепромышленным исполнениям. Их конструкция включает в себя:

• Статор: Состоит из корпуса (чугунного или алюминиевого), сердечника из электротехнической стали и трехфазной обмотки, уложенной в пазы. Конфигурация обмотки определяет число пар полюсов.
• Ротор: Короткозамкнутый типа «беличья клетка», состоящий из сердечника и литой алюминиевой или медной клетки. Для двигателей данной скорости характерен повышенный вращающий момент по сравнению с высокооборотистыми моделями (3000 об/мин).
• Подшипниковые щиты и вал: Конструкция рассчитана на повышенные радиальные нагрузки, что важно для приводов механизмов с ременной передачей или прямым соединением с насосами и вентиляторами.

При подаче трехфазного напряжения создается вращающееся магнитное поле со скоростью 1000 об/мин. Это поле индуцирует токи в обмотке ротора, создавая собственное магнитное поле. Взаимодействие полей статора и ротора создает электромагнитный момент, приводящий ротор во вращение с частотой, меньшей синхронной из-за явления скольжения.

Основные технические характеристики и диапазоны мощностей

Электродвигатели 870 об/мин охватывают широкий диапазон мощностей, от долей киловатта до нескольких сотен киловатт. Их ключевые параметры:

• Синхронная частота: 1000 об/мин.
• Номинальная частота (при скольжении ~3-4%): 960-970 об/мин (обозначается как 870/960/970 об/мин).
• Количество полюсов: 6.
• КПД: Зависит от мощности и класса энергоэффективности (IE1, IE2, IE3, IE4). Для двигателей средней мощности (7.5-75 кВт) КПД обычно находится в диапазоне 88-94%.
• Коэффициент мощности (cos φ): 0.78-0.86, имеет тенденцию к росту с увеличением мощности.
• Пусковой момент: Составляет 1.3-2.0 от номинального момента.
• Максимальный момент: 2.0-3.0 от номинального.

Таблица 1. Примерный ряд мощностей и габаритов для двигателей 870 об/мин (серия АИР)

Мощность, кВт	Синхронная частота, об/мин	Габарит (высота оси вращения), мм	Примерная масса, кг	КПД (IE2), %
0.75	1000	80 (АИР80)	12	78.0
5.5	1000	132S (АИР132S)	65	88.0
22	1000	180M (АИР180M)	200	91.5
75	1000	280S (АИР280S)	520	94.0
160	1000	355 (АИР355)	1200	95.5

Сферы применения и типы приводимых механизмов

Двигатели с частотой 870 об/мин оптимальны для приводов, требующих средних скоростей и высокого момента на валу. Их основное применение:

• Насосное оборудование: Центробежные, поршневые и шестеренные насосы для воды, нефтепродуктов, химических веществ. Скорость хорошо согласуется с характеристиками многих типов насосов.
• Вентиляционное и компрессорное оборудование: Радиальные и осевые вентиляторы, дымососы, воздуходувки, винтовые и поршневые компрессоры. Двигатель обеспечивает прямой привод без необходимости использования редуктора в большинстве стандартных вентиляционных установок.
• Конвейеры и транспортеры: Ленточные, цепные, скребковые конвейеры. Повышенный пусковой момент позволяет уверенно трогать с места груженую ленту.
• Подъемно-транспортное оборудование: Лебедки, крановые механизмы поворота и передвижения.
• Оборудование для переработки материалов: Дробилки, мельницы, смесители, где требуется высокий крутящий момент при относительно невысокой скорости.

Способы управления и пуска

Для управления двигателями 870 об/мин применяются стандартные для асинхронных машин схемы:

• Прямой пуск (DOL): Непосредственное подключение к сети. Прост и надежен, но вызывает высокие пусковые токи (5-7 Iн), что может быть неприемлемо для слабых сетей.
• Пуск «звезда-треугольник»: Применяется для двигателей, обмотки которых рассчитаны на работу в схеме «треугольник». Снижает пусковой ток в 2-3 раза, но и пусковой момент падает в 3 раза. Эффективен для механизмов с вентиляторной нагрузкой.
• Частотный преобразователь (ЧП): Наиболее технологичный метод. Позволяет плавно регулировать скорость в широком диапазоне (от единиц до ~1000 об/мин), осуществлять плавный пуск и остановку, экономить энергию на насосно-вентиляторной нагрузке.
• Устройства плавного пуска (УПП): Плавно наращивают напряжение на статоре, ограничивая пусковой ток и момент. Защищают механическую часть привода от рывков.

Классы энергоэффективности и тенденции рынка

Современные двигатели 870 об/мин производятся в соответствии с международными стандартами IEC 60034-30-1, определяющими классы энергоэффективности:

• IE1 (Standard Efficiency): Устаревший класс, снят с производства во многих странах.
• IE2 (High Efficiency): Стандартный класс для большинства применений.
• IE3 (Premium Efficiency): Обязателен для новых двигателей в РФ, ЕС и других регионах. Снижает потери на 15-20% относительно IE2.
• IE4 (Super Premium Efficiency): Новейший класс, достигаемый за счет улучшенных материалов и оптимизированных конструкций (например, использование медной клетки ротора).

Переход на двигатели классов IE3 и IE4 для механизмов с длительным временем работы (насосы, вентиляторы) обеспечивает значительную экономию электроэнергии и быструю окупаемость.

Особенности монтажа, эксплуатации и обслуживания

Монтаж 6-полюсных двигателей требует учета их большей массы и габаритов по сравнению с 2- и 4-полюсными аналогами той же мощности. Основные моменты:

• Установка: Должна производиться на ровное, жесткое основание с точной центровкой с рабочим механизмом. Неправильная центровка приводит к вибрациям и преждевременному износу подшипников.
• Охлаждение: Большинство двигателей имеют самовентилируемое исполнение (IC 411). Необходимо обеспечивать свободный приток и отток воздуха для отвода тепла.
• Смазка подшипников: Требует периодического обслуживания в соответствии с регламентом производителя. Используются консистентные смазки (ЛИТОЛ-24, Shell Gadus и аналоги).
• Контроль параметров: В процессе эксплуатации необходим мониторинг тока нагрузки, температуры корпуса и подшипниковых узлов, уровня вибрации.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Почему в каталогах указывается 870 об/мин, если реальная скорость около 960 об/мин?

Это исторически сложившееся обозначение, унаследованное от советских обозначений типов двигателей (например, АО2-71-6). Цифра «6» указывает на число полюсов, а «870» – это округленное значение номинальной скорости при типичном для двигателей того времени скольжении (~13%). Современные двигатели имеют меньшее скольжение, но обозначение осталось для удобства идентификации типоразмера и преемственности в технической документации.

Как правильно подобрать двигатель 870 об/мин для центробежного насоса?

Необходимо учитывать:

• Мощность, потребляемую насосом при рабочей точке (с запасом 10-15%).
• Режим работы (S1 – продолжительный, S3 – периодический).
• Способ пуска. Для насосов часто эффективно применение УПП или ЧП.
• Класс защиты (обычно IP55 для помещений с повышенной влажностью).
• Класс энергоэффективности (предпочтительно IE3).

Мощность двигателя должна быть равна или превышать мощность на валу насоса.

Можно ли использовать двигатель 870 об/мин с частотным преобразователем?

Да, большинство современных общепромышленных двигателей серий АИР, АДМ и др. совместимы с ЧП. Однако при длительной работе на низких скоростях (менее 20-25% от номинала) может потребоваться независимое охлаждение (двигатель со встроенным вентилятором IC 416). Также при использовании ЧП с длинными кабелями (>50 м) рекомендуется установка выходных фильтров (дросселей) для защиты изоляции обмотки от перенапряжений.

В чем ключевое отличие двигателя на 870 об/мин от двигателя на 1500 об/мин той же мощности?

Основные отличия:

Параметр	870 об/мин (6 полюсов)	1500 об/мин (4 полюса)
Габариты и масса	Больше и тяжелее	Меньше и легче
Крутящий момент	Выше (M = 9550 P / n)	Ниже
cos φ	Немного ниже	Немного выше
Пусковой ток	Может быть ниже	Может быть выше
Применение	Для механизмов, требующих высокого момента и средней скорости	Для высокооборотистых механизмов, где скорость важнее момента

Каков типичный срок службы двигателя 870 об/мин и от чего он зависит?

При соблюдении условий эксплуатации (номинальная нагрузка, чистота и параметры сети, регулярное ТО) срок службы двигателя составляет 15-25 лет. Основные факторы, сокращающие ресурс:

• Перегрузка по току и перегрев изоляции (снижение срока жизни на 50% при повышении температуры на 10°C сверх номинала).
• Несимметрия и отклонение напряжения сети.
• Вибрации из-за плохой центровки.
• Агрессивная или запыленная среда без соответствующего класса защиты (IP).
• Неправильная смазка подшипников.

Заключение

Электродвигатели с номинальной скоростью 870 об/мин (6-полюсные) являются критически важным элементом в промышленных системах привода, особенно для насосного, вентиляторного и конвейерного оборудования. Их выбор требует тщательного анализа технических характеристик: мощности, момента, класса энергоэффективности и способа управления. Современные тенденции смещаются в сторону использования двигателей классов IE3 и IE4 в сочетании с частотным регулированием, что обеспечивает не только надежность технологических процессов, но и значительную экономию энергоресурсов. Правильный монтаж, наладка и системное техническое обслуживание являются залогом многолетней безотказной работы этих электромеханических преобразователей.