Электродвигатели 955 об/мин
Электродвигатели с синхронной частотой вращения 955 об/мин: конструкция, применение и особенности выбора
Электродвигатели с номинальной частотой вращения 955 об/мин представляют собой асинхронные машины с короткозамкнутым ротором, спроектированные для работы от сети переменного тока частотой 50 Гц. Ключевая характеристика — синхронная скорость вращения магнитного поля статора, которая для данной серии составляет 1000 об/мин. Реальная же скорость вращения вала под нагрузкой (асинхронная скорость) всегда меньше синхронной из-за явления скольжения. Для двигателей общего промышленного назначения номинальное скольжение обычно составляет 4,5-5%, что и дает выходную скорость примерно 955 об/мин. Данный типоразмер является одним из базовых в каталогах производителей и широко применяется в различных отраслях промышленности.
Принцип формирования частоты вращения и основные параметры
Скорость вращения асинхронного электродвигателя определяется по формуле: n = (60 f / p) (1 — s), где n — частота вращения ротора (об/мин), f — частота питающей сети (Гц), p — число пар полюсов, s — скольжение. Для получения синхронной скорости в 1000 об/мин двигатель должен иметь 3 пары полюсов (6 полюсов). Таким образом, двигатели 955 об/мин — это всегда шестиполюсные машины (6p). Их основные технические характеристики формируются исходя из этого фундаментального параметра.
Конструктивные особенности шестиполюсных двигателей
По сравнению с высокооборотными двигателями (3000 об/мин, 2 полюса), шестиполюсные машины имеют ряд отличительных черт:
- Увеличенные габариты и масса: Для создания большего числа магнитных полюсов требуется более длинный магнитопровод статора, что увеличивает длину активной стали и, соответственно, общие размеры корпуса.
- Больший вращающий момент при том же мощностном ряде: Поскольку мощность P пропорциональна произведению момента M на угловую скорость ω (P = M
- ω), то при одинаковой номинальной мощности двигатель на 955 об/мин будет развивать больший крутящий момент, чем двигатель на 3000 об/мин. Это определяет область его применения.
- Пониженный уровень шума и вибраций: Меньшая скорость вращения ротора и иная частота перемагничивания способствуют более тихой работе.
- Более высокий КПД и cos φ в определенном диапазоне мощностей: Для мощностей свыше 30 кВт шестиполюсные исполнения часто демонстрируют лучшие энергетические показатели по сравнению с двухполюсными.
- Насосное оборудование: Поршневые, шестеренные, винтовые и центробежные насосы высокого давления.
- Вентиляторное оборудование: Радиальные и канальные вентиляторы среднего и высокого давления, дымососы.
- Компрессорная техника: Поршневые и винтовые компрессоры.
- Конвейеры и транспортеры: Ленточные, скребковые, пластинчатые конвейеры, особенно для тяжелых грузов или при большом угле наклона.
- Дробильное и мельничное оборудование: Щековые, конусные дробилки, шаровые мельницы.
- Смесители и мешалки: Для сред с высокой вязкостью.
- Подъемно-транспортное оборудование: Лебедки, краны, мостовые перегружатели.
- Прямой пуск (DOL): Наиболее простой способ. Применим при достаточной мощности питающей сети и когда ударный момент на механизм допустим.
- Пуск переключением «звезда-треугольник»: Позволяет снизить пусковой ток в 3 раза. Эффективен для двигателей, не требующих высокого пускового момента. Широко используется для двигателей средней мощности.
- Пуск с помощью устройств плавного пуска (УПП): Обеспечивает оптимальное снижение пускового тока и плавный разгон механизма, минимизируя механические удары. Рекомендован для насосов, вентиляторов, конвейеров.
- Частотное регулирование (ЧРП): Наиболее технологичный способ, позволяющий не только плавно пускать и останавливать двигатель, но и точно регулировать его скорость в широком диапазоне. Для двигателей 955 об/мин с ЧРП возможно как снижение скорости, так и работа выше номинала (обычно до 120-150 Гз, что соответствует 1900-2400 об/мин), с учетом постоянства мощности на валу. Это универсальное решение для задач энергосбережения и сложных технологических процессов.
- По степени защиты IP (IEC 60034-5):
- IP54: Защита от пыли и брызг воды. Стандарт для большинства промышленных помещений.
- IP55: Защита от струй воды. Для условий повышенной влажности и наружной установки под навесом.
IP65: Пыленепроницаемое исполнение, защита от струй воды. Для очень запыленных или влажных сред.
- По климатическому исполнению (ГОСТ 15150): У3 (для умеренного климата), У1 (для наружной установки), ХЛ (для холодного климата), Т (для тропического климата).
- По способу охлаждения (IEC 60034-6): IC 411 (двигатель с самовентиляцией, крыльчатка на валу), IC 416 (принудительное независимое охлаждение), IC 418 (полностью закрытый двигатель без наружного обдува).
Стандартный ряд мощностей и установочные размеры
Электродвигатели 955 об/мин выпускаются в широком диапазоне мощностей, от долей киловатта до нескольких мегаватт. Наиболее распространенный ряд для двигателей серий АИР, АД (по ГОСТ) и аналогичных зарубежных (IEC):
| Номинальная мощность, кВт | Высота оси вращения, мм | Условный габарит | Приблизительная масса, кг |
|---|---|---|---|
| 0.55 — 1.5 | 71 | 56 | 10 — 20 |
| 2.2 — 4.0 | 80 | 63 | 20 — 35 |
| 5.5 — 11 | 90 | 71 | 40 — 80 |
| 15 — 22 | 100 | 80 | 90 — 140 |
| 30 — 45 | 112 | 90 | 150 — 250 |
| 55 — 75 | 132 | 100 | 280 — 400 |
| 90 — 132 | 160 | 112 | 450 — 700 |
| 160 — 250 | 180 | 132 | 750 — 1200 |
| 315 — 500 | 225 | 160 | 1300 — 2500 |
Области применения
Благодаря сочетанию значительного крутящего момента и умеренной скорости, двигатели 955 об/мин являются оптимальным приводом для механизмов, требующих высокого усилия на валу:
Классы энергоэффективности и КПД
Современные электродвигатели 955 об/мин производятся в соответствии с международными стандартами по энергоэффективности IEC 60034-30-1. Классы обозначаются IE1 (Standard Efficiency), IE2 (High Efficiency), IE3 (Premium Efficiency), IE4 (Super Premium Efficiency). С 2021 года в странах ЕЭС и РФ для двигателей мощностью от 0.75 до 1000 кВт обязателен минимальный класс IE3 (или IE2 при использовании частотного преобразователя). КПД шестиполюсных двигателей класса IE3 в среднем на 2-5% выше, чем у аналогичных двигателей класса IE1. Это приводит к значительной экономии электроэнергии, особенно для оборудования с длительным временем наработки.
| Мощность, кВт | Класс IE1 | Класс IE2 | Класс IE3 | Класс IE4 |
|---|---|---|---|---|
| 5.5 | 84.0 | 87.5 | 89.5 | 91.5 |
| 22 | 89.0 | 91.0 | 92.5 | 93.8 |
| 75 | 92.0 | 93.5 | 94.5 | 95.4 |
| 160 | 94.0 | 95.0 | 95.8 | 96.5 |
Способы пуска и управления
Пуск шестиполюсных двигателей характеризуется более высоким пусковым моментом и меньшим пусковым током по сравнению с двухполюсными той же мощности, но все равно требует правильного выбора метода пуска:
Климатические исполнения и степени защиты
Двигатели 955 об/мин производятся в различных исполнениях по условиям окружающей среды:
Монтаж и обслуживание
Монтаж осуществляется на ровную, жесткую фундаментную плиту или раму. Крепление — лапами (IM B3), фланцем (IM V5, V6) или комбинированное (IM B5, B14). Необходима тщательная центровка вала двигателя с валом рабочей машины для исключения вибраций и преждевременного износа подшипников. Техническое обслуживание включает регулярный контроль:
- Виброакустических характеристик.
- Температуры подшипниковых узлов (термовставки, термометры сопротивления).
- Состояния изоляции обмоток (измерение мегомметром).
- Чистоты поверхностей и систем охлаждения.
- Своевременную замену смазки в подшипниках качения (если это предусмотрено конструкцией).
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем принципиально отличается двигатель на 955 об/мин от двигателя на 1000 об/мин?
Это один и тот же двигатель. 1000 об/мин — это синхронная скорость магнитного поля (для 6-полюсной машины). 955 об/мин — это асинхронная (реальная) скорость вала под номинальной нагрузкой с учетом скольжения (примерно 4.5%). В технической документации и каталогах обычно указывают номинальную скорость вращения вала, т.е. 955 (950) об/мин.
Можно ли получить точную скорость 955 об/мин без скольжения?
Нет, для асинхронного двигателя скольжение — это фундаментальное явление, необходимое для создания вращающего момента. Точное поддержание постоянной скорости, близкой к номинальной (например, 955 об/мин), возможно только с использованием системы обратной связи (энкодера) и частотного преобразователя в режиме векторного управления.
Какой двигатель выгоднее по энергопотреблению: на 3000 об/мин или на 955 об/мин при одной и той же мощности?
Прямого ответа нет, так как выбор определяется приводимым механизмом. Однако, шестиполюсные двигатели (955 об/мин) часто имеют несколько более высокий КПД и cos φ в диапазоне мощностей от 30 кВт и выше. Но главный критерий — соответствие скорости двигателя оптимальной рабочей скорости механизма. Установка редуктора или ременной передачи для согласования скоростей всегда вносит дополнительные потери (3-10%). Поэтому предпочтительнее выбирать двигатель с номинальной скоростью, максимально близкой к требуемой для рабочей машины.
Как правильно подобрать двигатель 955 об/мин для центробежного насоса?
Необходимо анализировать характеристику насоса (напор, расход) и строить его нагрузочную кривую. Для центробежных машин момент нагрузки пропорционален квадрату скорости. Двигатель должен иметь номинальную мощность, превышающую потребляемую мощность насоса в рабочей точке, с запасом 10-15%. Пусковой момент двигателя должен превышать момент сопротивления насоса при пуске. Для плавного пуска и энергосбережения при переменном расходе настоятельно рекомендуется применение частотного преобразователя.
Что означает маркировка, например, АИР160S6?
- АИР: Серия асинхронного двигателя (общепромышленное исполнение).
- 160: Высота оси вращения (160 мм).
- S: Условная длина сердечника (средняя). Может быть S, M, L.
- 6: Число полюсов (6), что соответствует синхронной частоте 1000 об/мин и номинальной ~955 об/мин.
Можно ли использовать двигатель 955 об/мин с частотным преобразователем для длительной работы на низких оборотах (200-300 об/мин)?
Да, но с существенными оговорками. При снижении скорости падает эффективность самовентиляции (крыльчатка на валу вращается медленнее). Для длительной работы на скорости менее 20-30% от номинальной требуется либо двигатель с независимым принудительным охлаждением (IC 416), либо значительное снижение нагрузочного момента (режим вентиляторной нагрузки). Необходимо также учитывать риск перегрева подшипников и образование конденсата внутри корпуса.
Какой пусковой момент и ток характерны для таких двигателей?
Для общепромышленных двигателей с короткозамкнутым ротором нормальными считаются следующие кратности (отношение к номинальным значениям):
- Пусковой момент (Mп / Mн): 1.8 — 2.2
- Минимальный момент (Mmin / Mн): 1.6 — 1.8
- Максимальный момент (Mmax / Mн): 2.0 — 2.5
- Пусковой ток (Iп / Iн): 6.0 — 7.0
Точные значения указаны в каталожных данных конкретного двигателя.