Электродвигатели с номинальной частотой вращения 940 об/мин представляют собой асинхронные машины с короткозамкнутым ротором, рассчитанные на работу от сети переменного тока частотой 50 Гц. Ключевой момент: данное значение является номинальной (рабочей) скоростью при полной нагрузке на валу. Синхронная скорость вращения магнитного поля статора для таких двигателей составляет 1000 об/мин. Разница в 60 об/мин, известная как скольжение, является принципиальной характеристикой асинхронных двигателей и необходима для создания вращающего момента. Таким образом, двигатель 940 об/мин — это, по сути, двигатель с синхронной скоростью 1000 об/мин и номинальным скольжением около 6%.
Двигатели данной скорости относятся к числу низкооборотистых и характеризуются большим количеством полюсов. Конкретно для скорости 940 об/мин (1000 об/мин синхронных) число пар полюсов равно шести (2p=6). Формула, определяющая связь параметров: n = (60 f) / p, где n — синхронная частота вращения (об/мин), f — частота сети (50 Гц), p — число пар полюсов. Для p=3: n = (6050)/3 = 1000 об/мин.
Большее число полюсов напрямую влияет на габариты и массу агрегата. По сравнению с двух- или четырехполюсными моделями (3000 и 1500 об/мин соответственно), шестиполюсные двигатели при одинаковой мощности имеют:
Двигатели 940 об/мин выбираются не по принципу остаточного наличия, а исходя из четких технико-экономических расчетов, где требуемая скорость механизма является первичным критерием. Их основное назначение — привод механизмов с inherently low speed или где применение редуктора нецелесообразно, неэкономично или снижает общую надежность.
Использование низкооборотистого двигателя часто позволяет упростить или полностью исключить редукторную передачу, повысив КПД системы, снизив уровень шума, затраты на обслуживание и потребность в смазочных материалах.
При подборе электродвигателя 940 об/мин необходимо анализировать полный комплекс характеристик, выходящих за рамки скорости и мощности.
| Параметр | 2p=2 (≈2930 об/мин) | 2p=4 (≈1470 об/мин) | 2p=6 (≈980 об/мин) | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Номинальная мощность, кВт | 55 | 55 | 55 | Одинакова |
| Номинальный КПД, % (IE2) | 93.6 | 94.0 | 93.5 | Различия незначительны |
| Коэффициент мощности, cos φ | 0.89 | 0.88 | 0.86 | Снижается с ростом числа полюсов |
| Пусковой ток, Iп/Iн | 7.5 | 7.2 | 6.5 | Снижается |
| Пусковой момент, Мп/Мн | 1.3 | 1.8 | 1.8 | Выше у многополюсных |
| Максимальный момент, Мmax/Мн | 2.4 | 2.5 | 2.3 | Примерно одинаков |
| Масса, кг | 420 | 500 | 580 | Существенно возрастает |
| Габарит (высота оси вращения), мм | 280 | 315 | 355 | Увеличивается |
Благодаря повышенному пусковому моменту и сниженному пусковому току, шестиполюсные двигатели часто допускают прямой пуск (DOL) при наличии соответствующей мощности питающей сети. Однако для ответственных механизмов или при ограничениях по току применяются плавные пусковые устройства (софтстартеры) или частотные преобразователи (ЧП).
Использование частотного преобразователя для двигателей 940 об/мин имеет специфику: при необходимости работы на скоростях, существенно превышающих номинальную (например, выше 70 Гц), необходимо учитывать снижение доступного момента (вольт-частотная характеристика) и возможность выхода за пределы механической прочности ротора. Для работы на низких скоростях (менее 15-20 Гц) с полным моментом часто требуется двигатель с независимым вентилятором (IC 416).
Современный рынок предъявляет к электродвигателям, включая низкооборотистые, следующие требования:
В контексте асинхронных двигателей это, как правило, одно и то же. 1000 об/мин — это синхронная скорость магнитного поля. 940-980 об/мин — это номинальная скорость вращения вала под нагрузкой с учетом скольжения. В каталогах и названиях моделей чаще указывают номинальную скорость (например, 940 или 970 об/мин).
Нет, без изменения кинематической схемы (шкивов, редуктора) это недопустимо. Механизм будет работать на 35-40% меньшей скорости, что резко снизит его производительность. Кроме того, двигатель 940 об/мин имеет большие габариты и момент инерции, что может потребовать переделки фундамента и проверки динамики пуска.
Увеличение числа полюсов при сохранении частоты сети требует большего количества катушек в статоре и увеличения диаметра магнитопровода для размещения этих катушек. Это ведет к росту расхода меди и стали. Масса и стоимость активных материалов — ключевой фактор в ценообразовании электродвигателей.
Стандартом де-факто является класс F (до 155°C). Однако система теплостойкости строится так, что рабочая температура при номинальной нагрузке и классе нагревостойкости F не превышает 120°C (класс B), что обеспечивает значительный запас надежности и ресурса.
Нет, не обязательно. Прямое подключение к сети — основной и наиболее распространенный режим. ЧП применяется только когда технологический процесс требует регулирования скорости или плавного пуска с особыми требованиями. Для простого включения/выключения ЧП не нужен.
Указанный КПД (например, 94.1% для IE3) является номинальным и достигается при работе на номинальной мощности с номинальным напряжением. На частичных нагрузках (50-75%) КПД может быть несколько ниже. Двигатели классов IE4 и SynRM имеют более пологую кривую КПД в диапазоне нагрузок 50-100%.
Для конечного потребителя, оплачивающего активную энергию (кВт*ч), первостепенным является высокий КПД. Низкий cos φ приводит к увеличению реактивной мощности и может повлечь штрафы со стороны сетевой компании только на крупных предприятиях при значительной общей мощности индуктивной нагрузки. В этом случае требуется компенсация реактивной мощности на шинах подстанции.