Электродвигатели асинхронные 710 об/мин

Электродвигатели асинхронные с синхронной частотой вращения 750 об/мин (номинальная ~710 об/мин)

Асинхронные электродвигатели с синхронной частотой вращения 750 об/мин, у которых номинальная скорость при полной нагрузке составляет приблизительно 710-730 об/мин, относятся к тихоходным машинам. Они являются ключевым элементом в приводах механизмов, требующих высокого крутящего момента при относительно низкой скорости вращения. Данные двигатели напрямую связаны с питающей сетью частотой 50 Гц и имеют восемь полюсов (8р). Их конструкция, характеристики и области применения имеют существенные отличия от более распространенных двигателей на 1500 или 3000 об/мин.

Принцип работы и конструктивные особенности

Синхронная скорость вращения магнитного поля статора (n₁) асинхронного двигателя определяется по формуле: n₁ = 60f / p, где f – частота сети (50 Гц), p – число пар полюсов. Для 8-полюсного двигателя p=4, следовательно, n₁ = 60*50 / 4 = 750 об/мин. Реальная скорость ротора (n₂) всегда меньше синхронной на величину скольжения (s), которое обычно составляет 2-5%. Таким образом, номинальная скорость находится в диапазоне 712-735 об/мин, чаще всего указывается как 710 или 730 об/мин.

Конструктивно эти двигатели отличаются увеличенными габаритами и массой по сравнению с высокооборотистыми аналогами той же мощности. Это обусловлено необходимостью размещения большего числа катушек в пазах статора для создания восьмиполюсной обмотки. Ротор, как правило, выполняется короткозамкнутым (типа «беличья клетка»), но для приводов с тяжелыми условиями пуска может применяться и фазный ротор с контактными кольцами. Увеличенное число полюсов требует большего расхода активных материалов (медь, электротехническая сталь), что повышает материалоемкость и стоимость двигателя, но также способствует лучшему теплоотводу и, зачастую, повышенному перегрузочному моменту.

Основные технические характеристики и параметры

Двигатели 710 об/мин выпускаются на стандартные напряжения: 220/380 В, 380/660 В, 660/1140 В и высокие напряжения 6 кВ, 10 кВ. Мощностной ряд охватывает диапазон от единиц киловатт до нескольких мегаватт. Ключевые параметры:

• КПД (η): Для двигателей общепромышленного исполнения (например, серии АИР) КПД находится в пределах 85-94% в зависимости от мощности. Высоковольтные двигатели и двигатели серий с повышенным КПД (IE3, IE4) имеют значения до 96%.
• Коэффициент мощности (cos φ): Обычно составляет 0.7-0.85. Из-за большего числа полюсов и повышенного магнитного рассеяния cos φ у тихоходных двигателей, как правило, ниже, чем у высокооборотистых той же мощности.
• Пусковой момент (M_п/M_н): Варьируется от 1.0 до 1.8 от номинального момента.
• Пусковой ток (I_п/I_н): Обычно 5-7 от номинального тока.
• Максимальный момент (M_max/M_н): Составляет 2.0-3.0, что обеспечивает хорошую перегрузочную способность.

Области применения

Двигатели на 710 об/мин применяются для привода механизмов, где требуется высокий момент и низкая скорость без использования редуктора или с применением редуктора с небольшим передаточным числом, что повышает общую надежность кинематической цепи.

• Насосное оборудование: Крупные центробежные, поршневые и шнековые насосы в водоснабжении, ирригации, нефтегазовой отрасли.
• Вентиляторное оборудование: Мощные дутьевые вентиляторы, дымососы, градирни на ТЭЦ и в промышленности.
• Компрессорное оборудование: Поршневые и винтовые компрессоры.
• Конвейеры и транспортеры: Длинные ленточные конвейеры, тяжелые пластинчатые транспортеры.
• Дробильное и мельничное оборудование: Дробилки, шаровые и стержневые мельницы.
• Смесители и мешалки: Вертикальные и горизонтальные смесители для тяжелых сред.
• Сушильные барабаны и печи.

Сравнительная таблица характеристик асинхронных двигателей разной скорости (на примере мощности 55 кВт, 380 В)

Параметр	АИР200L2 (3000 об/мин)	АИР200L4 (1500 об/мин)	АИР250S8 (750 об/мин)
Номинальная скорость, об/мин	~2950	~1470	~730
Номинальный ток, А	103	104	110
КПД, %	90.5	91.5	90.0
cos φ	0.89	0.86	0.80
Пусковой момент, % от Mн	200	200	180
Пусковой ток, Iп/Iн	7.5	7.5	6.5
Масса, кг	520	580	720
Габарит (высота оси вращения), мм	200	200	250

Выбор, монтаж и эксплуатация

При выборе двигателя на 710 об/мин необходимо учитывать:

• Характер нагрузки: Постоянный или переменный момент, наличие тяжелого пуска, инерция приводимого механизма.
• Режим работы: S1 (продолжительный), S2 (кратковременный), S3 (повторно-кратковременный).
• Климатические условия и место установки: Определяют степень защиты (IP) и климатическое исполнение (У, УХЛ, Т и др.).
• Способ пуска: Прямой пуск, пуск переключением «звезда-треугольник», с помощью УПП (устройства плавного пуска) или частотного преобразователя (ЧП). Для двигателей большой мощности прямой пуск может быть недопустим из-за броска тока.

Монтаж требует особого внимания к центровке валов, так как большая масса двигателя усиливает влияние перекоса на износ подшипников. Эксплуатация должна сопровождаться регулярным контролем вибрации, температуры подшипников и статорной обмотки. Из-за более низкого cos φ может потребоваться дополнительная компенсация реактивной мощности на шинах питания.

Тенденции и современные исполнения

Современные асинхронные двигатели 750 об/мин производятся в соответствии с классами энергоэффективности IEC 60034-30-1:

• IE1 (Standard Efficiency): Устаревающий класс.
• IE2 (High Efficiency): Стандартный для большинства применений.
• IE3 (Premium Efficiency): Обязателен для новых проектов в многих странах.
• IE4 (Super Premium Efficiency): Перспективный класс, достигаемый за счет улучшенных материалов и оптимизированных конструкций.

Широкое распространение получают двигатели с встроенной температурной защитой (датчики PTC или PT100), вибродиагностикой, а также взрывозащищенные исполнения (Ex d, Ex e, Ex nA). Все чаще для плавного регулирования скорости и экономии энергии двигатели 710 об/мин работают в паре с частотными преобразователями, что позволяет оптимально настраивать производительность насосов и вентиляторов.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем обусловлена разница между синхронной (750 об/мин) и номинальной (~710 об/мин) скоростью?

Разница, называемая скольжением (s), является фундаментальным принципом работы асинхронного двигателя. Вращающееся магнитное поле статора индуцирует ток в роторе только при наличии относительной скорости между ними. Скольжение необходимо для создания вращающего момента. При номинальной нагрузке оно составляет 3-5%, что и дает скорость около 712-730 об/мин.

Когда целесообразно выбирать двигатель на 710 об/мин вместо двигателя на 1500 об/мин с редуктором?

Выбор в пользу тихоходного двигателя делается при: 1) необходимости максимальной надежности и простоты кинематической схемы (отсутствие редуктора); 2) высоких требованиях к моменту на валу; 3) ограничениях по шуму (редуктор – дополнительный источник шума); 4) экономической целесообразности, когда стоимость двигателя 710 об/мин сопоставима или ниже стоимости пары «двигатель 1500 об/мин + редуктор». Выбор двигателя 1500 об/мин с редуктором может быть предпочтительнее при необходимости точного согласования скорости или при использовании одного редуктора на несколько агрегатов.

Как правильно выбрать схему пуска для мощного двигателя 710 об/мин?

Выбор зависит от возможностей питающей сети и требований механизма:
Прямой пуск – самый простой, но создает пусковой ток 5-7I_н. Допустим при достаточной мощности сети и отсутствии жестких ограничений по броску тока.
Пуск «звезда-треугольник» – снижает пусковой ток в 3 раза, но и пусковой момент также падает в 3 раза. Применим для механизмов с вентиляторным моментом (насосы, вентиляторы) и легкими условиями пуска.
Устройство плавного пуска (УПП) – позволяет плавно наращивать напряжение, ограничивая ток и момент. Идеально для механизмов с ударными нагрузками или где требуется плавный разгон.
Частотный преобразователь (ЧП) – обеспечивает самый плавный пуск и широкое регулирование скорости, но имеет высокую стоимость.

Почему у двигателей 710 об/мин часто более низкий коэффициент мощности (cos φ)?

Увеличение числа полюсов приводит к росту магнитного рассеяния в магнитопроводе статора и ротора. Для создания основного магнитного потока требуется больший намагничивающий ток, который является реактивной составляющей полного тока. Чем больше доля намагничивающего тока, тем ниже cos φ. Это конструктивная особенность многополюсных машин.

Каковы основные причины выхода из строя таких двигателей и методы профилактики?

Основные причины:

• Перегрев обмотки: Из-за перегрузки, ухудшения условий охлаждения, частых пусков или несимметрии напряжения.
• Износ подшипников: Основная причина вибрации. Вызван неправильной центровкой, перекосом, отсутствием смазки или ее загрязнением.
• Повреждение изоляции: Из-за влаги, агрессивной среды, перенапряжений или старения.

Методы профилактики: регулярный контроль тока нагрузки, температуры корпуса и подшипников, вибромониторинг, измерение сопротивления изоляции мегаомметром, проверка состояния систем вентиляции и смазки подшипниковых узлов.

Можно ли использовать частотный преобразователь для регулирования скорости двигателя 710 об/мин?

Да, это распространенная и эффективная практика. ЧП позволяет плавно регулировать скорость ниже и выше номинальной (обычно в диапазоне 10-60 Гц для стандартных двигателей). Это дает значительную энергосберегающую эффективность на насосных и вентиляторных установках. Важно учитывать, что при длительной работе на низких частотах может потребоваться дополнительное охлаждение двигателя, так как встроенный вентилятор снижает свою эффективность. Для работы в широком диапазоне скоростей предпочтительны двигатели с независимым вентилятором (IC 416).