Электродвигатели асинхронные 1340 об/мин

Электродвигатели асинхронные с синхронной частотой вращения 1500 об/мин (1340-1470 об/мин на валу)

В профессиональной среде под обозначением «1340 об/мин» подразумевается асинхронный электродвигатель с номинальной частотой вращения вала, близкой к этому значению, при питании от сети 50 Гц. Это соответствует двигателям с синхронной частотой вращения магнитного поля статора 1500 об/мин (2 пары полюсов) и номинальным скольжением 2-10%. Таким образом, реальная частота вращения на валу при номинальной нагрузке лежит в диапазоне приблизительно 1340-1470 об/мин. Данный тип является одним из наиболее распространенных в промышленности благодаря оптимальному соотношению момента, скорости и габаритов.

Принцип действия и конструктивные особенности

Асинхронный двигатель с 2 парами полюсов (4 полюса) преобразует электрическую энергию в механическую. При подаче трехфазного напряжения на обмотку статора создается вращающееся магнитное поле с синхронной скоростью n1 = 60*f / p, где f=50 Гц, p=2. Это дает n1 = 1500 об/мин. Ротор, чья обмотка (короткозамкнутая или фазная) замкнута накоротко, под действием этого поля приходит во вращение с частотой n2, всегда меньшей n1 на величину скольжения s. Номинальное скольжение sном = (n1 — n2)/n1. Для двигателей серии АИР, к примеру, sном обычно составляет 2.5-4.5%.

Конструктивно двигатель состоит из:

• Неподвижного статора: сердечник из электротехнической стали с пазами для трехфазной обмотки и корпусом (чугунный, алюминиевый).
• Вращающегося ротора: чаще всего короткозамкнутого типа («беличья клетка»), представляющего собой сердечник с залитыми алюминиевыми стержнями, замкнутыми торцевыми кольцами.
• Концевых щитов с подшипниковыми узлами (обычно шарикоподшипники качения).
• Вентилятора и кожуха для охлаждения (исполнение IP54, IP55).
• Клеммной коробки для подключения питающего кабеля.

Основные технические характеристики и параметры

Ключевые параметры, определяющие выбор и применение двигателя 1340-1470 об/мин:

• Номинальная мощность (Pном): От 0.12 кВт до 400 кВт и выше в зависимости от габарита.
• Номинальное напряжение и частота: 220/380 В, 380/660 В, 660 В, 380 В (треугольник/звезда) при 50 Гц.
• Номинальный ток (Iном): Указывается для соответствующего напряжения.
• Номинальный КПД (η): Зависит от мощности и класса энергоэффективности (IE1, IE2, IE3, IE4).
• Номинальный коэффициент мощности (cos φ): Обычно 0.7-0.9.
• Кратность пускового момента (Mп/Mном): 1.8-2.2 для стандартных серий.
• Кратность пускового тока (Iп/Iном): 5-7 раз.
• Критическое скольжение: Определяет механическую характеристику.
• Класс изоляции: F или H, что позволяет нагрев до 155°C или 180°C соответственно.
• Степень защиты IP: IP54, IP55 – защита от пыли и брызг воды.
• Режим работы: S1 (продолжительный) – основной.

Таблица 1. Примерные параметры асинхронных двигателей 1500 об/мин (50 Гц) серии АИР

Мощность, кВт	Ток при 380В, А (прибл.)	КПД, % (IE2/IE3)	cos φ	Пусковой момент, % от Mном	Масса, кг (прибл.)
0.75	1.8	75.0 / 78.0	0.80	220	12
5.5	11.5	87.5 / 89.4	0.84	200	55
15.0	29.5	90.0 / 91.5	0.86	190	120
45.0	84.0	92.5 / 93.8	0.88	180	310
110.0	200.0	94.5 / 95.5	0.89	170	780

Сферы применения и типовые приводы

Двигатели 1340-1470 об/мин универсальны. Их применяют для привода механизмов, требующих средней скорости:

• Насосное оборудование: Центробежные, поршневые, шестеренные насосы.
• Вентиляторное оборудование: Радиальные, осевые вентиляторы, дымососы.
• Компрессорное оборудование: Поршневые и винтовые компрессоры.
• Конвейеры и транспортеры: Ленточные, скребковые, пластинчатые.
• Станки: Металлорежущие, деревообрабатывающие (главный привод, привод подач).
• Подъемно-транспортное оборудование: Лебедки, краны, элеваторы.
• Смесители и мешалки.
• Дробилки и измельчители.

Способы пуска и регулирования скорости

Прямой пуск (DOL) используется для двигателей средней мощности при допустимом ударном токе для сети. Для снижения пусковых токов применяют:

• Пуск «звезда-треугольник»: Применим для двигателей, рассчитанных на работу треугольником при 380 В. Пусковой ток снижается в 3 раза.
• Пуск через автотрансформатор: Плавное снижение напряжения на обмотке статора.
• Пуск с помощью устройств плавного пуска (УПП): Плавный рост напряжения и тока, снижение механических ударов.
• Частотное регулирование (ЧРП): Наиболее технологичный метод, позволяющий не только плавно пускать и останавливать двигатель, но и бесступенчато регулировать скорость в широком диапазоне (примерно от 10% до 100% и выше номинальной) с поддержанием высокого КПД. Для двигателя 1500 об/мин частотный преобразователь изменяет частоту питающего напряжения, пропорционально изменяя синхронную скорость.

Классы энергоэффективности и тенденции развития

Современные асинхронные двигатели регламентируются стандартами МЭК 60034-30-1 по классам энергоэффективности:

• IE1 (Standard Efficiency): Устаревший класс.
• IE2 (High Efficiency): Повышенный КПД. Обязателен для ввода в эксплуатацию в РФ.
• IE3 (Premium Efficiency): Высокий КПД. Требуется для мощностей от 0.75 кВт.
• IE4 (Super Premium Efficiency): Сверхвысокий КПД. Достигается за счет улучшенных материалов и оптимизации.

Повышение КПД достигается использованием более качественной электротехнической стали с низкими потерями, оптимизацией магнитной цепи и воздушного зазора, точным литьем ротора, улучшенной аэродинамикой, использованием медных стержней в роторе (для двигателей IE4).

Особенности монтажа, эксплуатации и обслуживания

Монтаж двигателя требует обеспечения соосности с приводным механизмом. Используется жесткая или упругая муфта. Несоосность не должна превышать 0.05 мм. Фундамент должен быть надежным, виброизолированным.

Эксплуатация включает:

• Контроль температуры подшипников (нагрев не более 80-90°C выше окружающей среды).
• Контроль вибрации (нормы по ГОСТ ИСО 10816).
• Периодическую замену смазки в подшипниках (через 4000-10000 часов работы).
• Очистку наружных поверхностей от пыли для сохранения охлаждения.
• Контроль сопротивления изоляции обмоток мегаомметром (не менее 1 МОм на 1 кВ номинального напряжения).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Почему фактическая частота вращения (например, 1340 об/мин) меньше синхронной (1500 об/мин)?

Это фундаментальный принцип работы асинхронной машины. Вращающееся поле статора должно наводить токи в роторе. Это происходит только при наличии относительной скорости (скольжения). Если бы ротор достиг синхронной скорости, токи в нем прекратились бы, и момент стал бы равен нулю. Номинальное скольжение 2-10% – это компромисс между КПД, моментом и конструктивными параметрами.

Как определить необходимую мощность двигателя для центробежного насоса?

Мощность выбирается по максимальному потреблению насоса с запасом 10-15%. Можно ориентироваться на формулу: P (кВт) = (ρ g Q H) / (ηнас ηпер

• 1000), где ρ – плотность жидкости, Q – расход (м3/с), H – напор (м), ηнас – КПД насоса, ηпер – КПД передачи (≈1 для прямой). На практике используют каталоги насосов, где указана требуемая мощность привода.

Можно ли использовать двигатель 1340 об/мин с частотным преобразователем?

Да, большинство современных асинхронных двигателей с изоляцией класса F и выше совместимы с ЧРП. Однако при длительной работе на низких скородах (менее 20-30% от номинала) может потребоваться независимое охлаждение (двигатель с принудительной вентиляцией). Также использование ЧРП может вызывать перенапряжения на обмотках из-за эффекта длинной линии, что решается установкой выходных дросселей или фильтров.

Что означает маркировка, например, АИР160S4?

• АИР: Серия двигателя (Асинхронный, Единой серии, Интерэлектропром).
• 160: Высота оси вращения (габарит) – 160 мм.
• S: Установочный размер по длине станины (S – средняя длина, L – длинная).
• 4: Количество полюсов (4 полюса = синхронная частота 1500 об/мин).

Как правильно выбрать схему подключения обмоток (звезда/треугольник)?

Схема зависит от номинального напряжения двигателя и напряжения сети. Если на шильдике указано «380/660 В Δ/Y», это означает, что для работы в сети 380 В обмотки должны быть соединены треугольником (Δ), а для сети 660 В – звездой (Y). В российских условиях при сетевом напряжении 380/400 В чаще всего используется схема «треугольник». Пуск «звезда-треугольник» возможен только для двигателей, у которых номинальное рабочее соединение – «треугольник» на 380 В.

Каковы основные причины выхода из строя асинхронных двигателей?

• Перегрев обмоток: Из-за перегрузки, несимметрии фаз, частых пусков, забитого грязью вентилятора.
• Повреждение изоляции: Влага, агрессивная среда, вибрация, старение, перенапряжения от ЧРП.
• Износ подшипников: Несоосность, перетянутый ремень, отсутствие или загрязнение смазки.
• Механические повреждения: Из-за вибрации, ударов, попадания посторонних предметов.

Чем отличается двигатель с алюминиевым корпусом от чугунного?

Двигатели с алюминиевым корпусом легче, обладают лучшим отводом тепла, но менее стойки к механическим воздействиям, вибрациям и коррозии. Их применяют в легких условиях, в установках, где важна масса. Чугунные двигатели тяжелее, прочнее, долговечнее в тяжелых промышленных условиях, обладают лучшей демпфирующей способностью (подавление вибраций).

Какой запас по мощности следует закладывать при выборе двигателя?

Для приводов с постоянной нагрузкой (насосы, вентиляторы) рекомендуемый запас – 10-15% от расчетной мощности. Для приводов с переменной или ударной нагрузкой (дробилки, мельницы, прессы) – 20-30%. Запас компенсирует возможные колебания напряжения, небольшие перегрузки и повышает общий ресурс двигателя.