Электродвигатели А 750 об/мин

Электродвигатели с синхронной частотой вращения 750 об/мин: конструкция, применение и особенности эксплуатации

Электродвигатели с синхронной частотой вращения 750 оборотов в минуту представляют собой низкооборотные асинхронные машины с короткозамкнутым или фазным ротором, предназначенные для непосредственного привода механизмов, требующих высокой мощности на низких скоростях. Такая скорость достигается при питании от сети переменного тока частотой 50 Гц и наличии восьми полюсов в магнитной системе статора (n = 60f/p, где f=50 Гц, p=8 пар полюсов, n=6050/4=750 об/мин). Фактическая скорость вращения вала под нагрузкой (асинхронная) для двигателей данного типа обычно лежит в диапазоне 730-740 об/мин, что определяется величиной номинального скольжения.

Конструктивные особенности и типы

Двигатели на 750 об/мин, ввиду своей низкой скорости, имеют ряд отличительных конструктивных черт. Для создания необходимого магнитного потока при стандартном напряжении (380/660 В и др.) требуется значительное количество витков в обмотке статора и увеличенные габариты магнитопровода. Это приводит к большим массо-габаритным показателям по сравнению с высокооборотными двигателями аналогичной мощности.

Основные типы по конструкции ротора:

• АИР (с короткозамкнутым ротором типа «беличья клетка»): Наиболее распространенный тип для прямого пуска. Обладает простотой конструкции, высокой надежностью и низкими эксплуатационными затратами. Пусковой ток может в 5-7 раз превышать номинальный, что накладывает ограничения на применение в слабых сетях при большой мощности агрегата.
• АД с фазным ротором (АКЗ, АДФ): Оснащены контактными кольцами и щеточным аппаратом. Позволяют вводить в цепь ротора пуско-регулирующие резисторы, что значительно снижает пусковой ток (до 2-2.5 от Iн) и обеспечивает высокий пусковой момент. Применяются для привода механизмов с тяжелыми условиями пуска (дробилки, мельницы, краны). Требуют более сложного обслуживания из-за наличия щеточного узла.

По способу монтажа и исполнению: Двигатели серии АИР выпускаются в основных монтажных исполнениях IM 1081 (лапы, фланец на подшипниковом щите), IM 2081 (лапы с фланцем), IM 3081 (лапы с приставными фланцами). Климатические исполнения: У3 для умеренного климата, УХЛ2 для холодного, Т2 для тропического. Степени защиты: IP54 (защита от брызг и пыли) и IP55 (струезащищенные) – наиболее востребованы в промышленности.

Сфера применения и подбор мощности

Низкая частота вращения предопределяет основную область использования данных электродвигателей – привод механизмов, где не требуется или нежелательно применение редукторной или ременной передачи для понижения скорости, либо где критична надежность прямого привода.

• Насосное оборудование: Мощные низкооборотные насосы (шнековые, поршневые, некоторые типы центробежных) для нефтегазовой, химической, водоснабженческой отраслей.
• Вентиляторное оборудование: Крупные осевые и радиальные вентиляторы, дымососы и дутьевые машины котельных и ТЭЦ, где рабочее колесо напрямую насаживается на вал двигателя.
• Дробильное и мельничное оборудование: Шаровые, стержневые мельницы, дробилки крупного дробления. Здесь почти исключительно применяются двигатели с фазным ротором.
• Подъемно-транспортное оборудование: Краны, лебедки большой грузоподъемности.
• Компрессорное оборудование: Поршневые компрессоры низкого давления.
• Конвейеры и транспортеры: Длинные ленточные конвейеры с большими тяговыми усилиями.

Подбор мощности осуществляется на основе расчета нагрузки механизма с обязательным учетом режима работы (S1 – продолжительный, S2 – кратковременный, S3 – повторно-кратковременный). Для механизмов с тяжелым пуском (дробилки) необходим запас по мощности и анализ пусковых характеристик. Критичным параметром является также момент инерции ротора двигателя и приводимого механизма.

Таблица примерных мощностных и массогабаритных характеристик двигателей АИР 750 об/мин (напряжение 380В, 50 Гц, степень защиты IP55, класс изоляции F)

Мощность, кВт	Типоразмер (высота оси вращения), мм	КПД, %, ном.	cos φ, ном.	Пусковой ток / Iном	Масса, кг, approx.
11	160M	88.0	0.73	6.5	155
22	180M	90.0	0.78	6.5	240
45	200M	91.4	0.80	6.8	420
75	250S	92.5	0.84	6.8	680
132	315S	93.5	0.86	6.9	1250
250	355L	94.5	0.87	7.0	2400

Пуск, регулирование и системы управления

Пуск двигателей 750 об/мин, особенно мощных, является ответственной операцией. Для АИР применяются:

• Прямой пуск (DOL): Через контактор. Простейший способ, но вызывает просадку напряжения в сети и механический удар.
• Пуск «звезда-треугольник»: Применим только для двигателей, обмотки которых рассчитаны на работу в сети 380В в соединении «треугольник». Снижает пусковой ток в 3 раза, но и пусковой момент также падает в 3 раза.
• Пуск через устройство плавного пуска (УПП): Оптимальный современный вариант. Позволяет плавно наращивать напряжение на статоре, обеспечивая снижение пускового тока и безударный разгон механизма.
• Частотный преобразователь (ЧП): Наиболее технологичное решение. Обеспечивает плавный пуск, широкое регулирование скорости (вниз от номинала и, при необходимости, выше), высокий КПД системы.

Для двигателей с фазным ротором пуск осуществляется посредством ступенчатого вывода резисторов из цепи ротора с помощью контакторной панели (контроллера).

Регулирование скорости асинхронных двигателей с КЗ-ротором без ЧП практически невозможно. С фазным ротором – регулируется в небольших пределах (до -20% от номинала) за счет введения резисторов в цепь ротора, но со значительными потерями энергии. Поэтому для задач, требующих регулирования скорости в широком диапазоне, обязательна установка частотного преобразователя.

Энергоэффективность и классы IE

Современные двигатели 750 об/мин производятся в соответствии с классами энергоэффективности, регламентируемыми стандартом МЭК 60034-30-1:

• IE1 (Standard): Устаревший класс, снят с производства в ЕС для большинства мощностей.
• IE2 (High): Повышенный класс. Преобладал на рынке.
• IE3 (Premium): Высокий класс. С 2021 года является минимально допустимым в ЕС для двигателей 75-200 кВт, с 2023 – для всех двигателей 0.75-1000 кВт.
• IE4 (Super Premium): Сверхвысокий класс. Достигается за счет улучшенных материалов и оптимизированных конструкций (например, синхронные реактивные двигатели).

Переход на двигатели класса IE3 и IE4 для механизмов с продолжительным режимом работы (насосы, вентиляторы) обеспечивает значительную экономию электроэнергии и быструю окупаемость более высокой первоначальной стоимости.

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Монтаж должен производиться на ровное, жесткое основание с точной центровкой с приводимым механизмом. Несоосность более 0.05 мм недопустима. Для двигателей с фланцевым креплением критично соблюдение перпендикулярности торца фланца к оси вала.

Основные операции ТО:

• Ежедневный контроль: Ток нагрузки, вибрация, температура подшипниковых узлов и статора на слух и ощупь.
• Ежеквартальное ТО: Подтяжка крепежных соединений, проверка состояния щеточного узла (для АДФ), чистка наружных поверхностей.
• Ежегодное ТО: Измерение сопротивления изоляции обмоток мегаомметром (норма не менее 1 МОм на 1 кВ номинального напряжения, но обычно >10 МОм для сухой изоляции). Контроль воздушного зазора (для крупных машин). Замена смазки в подшипниках качения (тип и периодичность – по паспорту).

Типичные неисправности: износ подшипников (повышенный шум, нагрев), ослабление крепления обмоток статора (повышенная вибрация, гул), межвитковое замыкание (неравномерный нагрев, запах горелой изоляции, рост тока), нарушение контактов в клеммной коробке (локальный перегрев).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем принципиально отличается двигатель на 750 об/мин от двигателя на 1500 об/мин той же мощности?

Двигатель на 750 об/мин имеет в два раза больше полюсов (8 против 4), большие габариты и массу, более высокий номинальный момент (M = 9550*P/n). Он конструктивно сложнее и, как правило, дороже. Его КПД и cos φ на номинальной нагрузке могут быть несколько ниже, чем у высокооборотного аналога.

Можно ли получить 750 об/мин от стандартного двигателя 1500 об/мин?

Да, но только с использованием частотного преобразователя, понижающего выходную частоту до 25 Гц, либо с применением редуктора или ременной передачи с передаточным числом 2:1. Прямое переключение обмоток (например, с 4 на 8 полюсов) возможно только для многоскоростных двигателей специальной конструкции.

Какой тип двигателя выбрать для привода шаровой мельницы: с короткозамкнутым или фазным ротором?

Однозначно с фазным ротором (АДФ). Мельница имеет высокий момент инерции и требует высокого пускового момента при ограниченном пусковом токе. Пусковой реостат позволяет обеспечить эти условия. Двигатель с КЗ-ротором либо не запустит мельницу, либо вызовет недопустимую просадку напряжения в сети.

Каковы нормы вибрации для двигателей 750 об/мин?

Согласно ГОСТ ИСО 10816-1, для двигателей на жестком фундаменте с номинальной скоростью 750 об/мин (12.5 Гц) допустимая среднеквадратичная скорость вибрации обычно находится в зоне «хорошо» до 2.8 мм/с и «удовлетворительно» до 4.5 мм/с (зависит от мощности и типа опор). Уровень вибросмещения может достигать 70-100 мкм. Точные значения необходимо сверять с паспортом двигателя.

Почему у низкооборотного двигателя такой низкий коэффициент мощности (cos φ)?

Низкая скорость при заданной мощности требует большего магнитного потока, что достигается увеличением намагничивающего тока. Этот ток является реактивной составляющей полного тока, что и снижает cos φ. Для компенсации рекомендуется использовать батареи статических конденсаторов (БСК), устанавливаемые локально или на шинах РУ.

Как часто нужно менять смазку в подшипниках качения и какую марку использовать?

Периодичность – 2000-5000 часов работы, но строго по инструкции производителя. Для большинства двигателей общего назначения применяются консистентные смазки на литиевой основе (например, Литол-24). Для высокооборотных или специальных двигателей могут требоваться синтетические смазки. Важно не перегружать подшипниковый узел смазкой (не более 1/2 — 2/3 объема полости).

Каков средний срок службы электродвигателя 750 об/мин?

При соблюдении условий эксплуатации, нагрузок и графика ТО, срок службы до капитального ремонта (перемотки) составляет 15-25 лет. Наиболее нагруженные узлы – подшипники (срок службы 20-40 тыс. часов) и изоляция обмотки статора, деградация которой ускоряется при перегреве.