Электродвигатели асинхронные 735 об/мин

Электродвигатели асинхронные с синхронной частотой вращения 750 об/мин (номинальная ~735 об/мин)

Асинхронные электродвигатели с синхронной частотой вращения 750 об/мин (номинальная нагрузочная скорость при скольжении 2-4% составляет приблизительно 720-735 об/мин) представляют собой низкооборотные силовые агрегаты, предназначенные для привода механизмов, требующих высокого крутящего момента при относительно низкой скорости. Конструктивно они являются трехфазными короткозамкнутыми или фазными двигателями с числом полюсов 8. При стандартной промышленной частоте 50 Гц синхронная скорость вращения магнитного поля статора определяется формулой n = 60f / p, где f – частота тока (50 Гц), p – число пар полюсов. Для 8-полюсной машины (p=4) синхронная скорость составляет 6050 / 4 = 750 об/мин.

Конструктивные особенности и принцип действия

Двигатели на 750 об/мин отличаются от высокооборотных моделей увеличенными габаритами активной части – статора и ротора. Для создания большего числа полюсов требуется больше катушечных групп в обмотке статора, что увеличивает расход меди и стали. Ротор, как правило, выполняется по технологии «беличья клетка» (короткозамкнутый) из-за своей надежности и низких эксплуатационных затрат, но для задач с тяжелыми условиями пуска могут применяться двигатели с фазным ротором. Увеличенный диаметр ротора и активной длины способствует созданию высокого вращающего момента. Принцип действия основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора с током, индуцированным в обмотке ротора. Разница между скоростью поля (750 об/мин) и скоростью ротора (735 об/мин) называется скольжением и является необходимым условием для наведения токов и создания момента.

Сфера применения

Низкая скорость и высокий момент определяют основные области применения 8-полюсных асинхронных двигателей:

• Привод мощных центробежных насосов и насосов объемного типа.
• Вентиляторы и дымососы большой производительности с прямым подключением.
• Приводы мешалок, смесителей и реакторов в химической и пищевой промышленности.
• Конвейеры тяжелых грузов (ленточные, пластинчатые), элеваторы.
• Дробильное, мельничное и размольное оборудование (дробилки, шаровые мельницы).
• Приводы крановых механизмов и поворотных устройств.
• Компрессоры поршневого и винтового типа.

Классификация и основные технические параметры

Двигатели классифицируются по ряду ключевых признаков, определяющих их выбор для конкретной задачи.

По способу монтажа (по ГОСТ, IEC):

• IM 1001 (IEC B3) – на лапах, с одним цилиндрическим концом вала.
• IM 3001 (IEC B35) – комбинированное исполнение на лапах с фланцем.
• IM 2001 (IEC B5) – фланцевое исполнение.

По степени защиты (IP):

• IP54 – защита от пыли и брызг воды. Наиболее распространенный класс для промышленных помещений.
• IP55 – защита от струй воды и пыли. Для условий повышенной влажности.
• IP23 – защита от капель и твердых тел. Для чистых, сухих помещений (часто вентилируемые двигатели).

По климатическому исполнению (по ГОСТ 15150):

• У, УХЛ – для умеренного и холодного климата.
• Т – для тропического климата.

По классу энергоэффективности (МЭК 60034-30-1):

• IE1 (Standard Efficiency) – устаревший класс, производство прекращено.
• IE2 (High Efficiency) – высокий КПД.
• IE3 (Premium Efficiency) – премиальный КПД. Требуется для большинства новых приводов.
• IE4 (Super Premium Efficiency) – сверхвысокий КПД. Набирающий популярность класс.

Таблица примерных номинальных параметров двигателей 750 об/мин (50 Гц, 400 В, IP55, IM 1001)

Мощность, кВт	Номинальный ток, А (прибл.)	КПД, % (IE3)	cos φ	Пусковой ток / Iном	Пусковой момент / Mном	Масса, кг (прибл.)
7.5	16.5	90.1	0.78	7.0	2.0	95
15	31	91.4	0.79	7.5	2.0	150
30	59	93.0	0.83	7.5	2.0	280
55	105	94.1	0.85	7.5	1.9	450
90	167	94.8	0.86	7.0	1.8	700
132	240	95.3	0.87	7.0	1.7	1000

Особенности пуска и управления

Пуск 8-полюсных двигателей характеризуется высоким пусковым моментом при умеренном (относительно двигателей на 3000 об/мин) пусковом токе. Однако из-за большой мощности и инерции приводимых механизмов часто требуется применение специальных пусковых устройств:

• Прямой пуск (DOL): Применяется при достаточной мощности сети. Прост, но вызывает просадку напряжения и механический удар.
• Пуск «звезда-треугольник»: Снижает пусковой ток в 3 раза, но и пусковой момент падает в 3 раза. Подходит для механизмов с вентиляторной нагрузкой.
• Частотный преобразователь (ЧП): Наиболее технологичное решение. Обеспечивает плавный пуск, точное регулирование скорости в широком диапазоне, энергосбережение. Для двигателей 735 об/мин важен выбор ЧП с запасом по току, особенно для длительного режима работы на низких скоростях с самовентиляцией.
• Устройство плавного пуска (УПП): Позволяет плавно наращивать напряжение на статоре, снижая пусковые токи и устраняя рывки.

Расчет и подбор двигателя

Ключевые этапы подбора:

1. Определение требуемой мощности: P_треб = M_треб n / 9550, где M – момент в Нм, n – частота вращения (об/мин). Необходимо учитывать пиковые нагрузки и коэффициент запаса (обычно 10-15%).
2. Анализ режима работы (S1-S10): Для постоянной длительной нагрузки – режим S1. Для повторно-кратковременных режимов (краны, лифты) – S3-S5 с указанием ПВ%. Двигатель должен быть рассчитан на соответствующий режим.

Проверка условий пуска: Момент сопротивления механизма на этапе разгона не должен превышать пусковой момент двигателя с учетом понижающих коэффициентов от системы пуска.

3. Согласование с сетью: Проверка возможности сети обеспечить пусковой ток. При его высоком значении – обязательное применение систем плавного пуска или ЧП.
4. Учет внешних условий: Выбор степени защиты IP, климатического исполнения, класса изоляции (обычно F с нагревом по классу B).

Техническое обслуживание и диагностика

Регламентное обслуживание двигателей 735 об/мин включает:

• Контроль вибрации: Допустимые значения виброскорости для данного типоразмера обычно лежат в диапазоне 2.8-4.5 мм/с по ГОСТ ISO 10816. Превышение указывает на дисбаланс, ослабление креплений или повреждение подшипников.
• Мониторинг температуры: Контроль температуры подшипников (термосопротивления PT100) и обмотки статора (встроенные датчики). Превышение температуры класса изоляции сокращает срок службы.
• Измерение сопротивления изоляции: Мегаомметром на 1000 В. Сопротивление изоляции обмоток относительно корпуса должно быть не менее Rиз = Uном / (1000 + Pном/100) [МОм] при температуре 25°C.
• Диагностика подшипникового узла: Регулярная замена смазки (тип и объем по паспорту), контроль акустического шума.
• Чистка и продувка: Удаление пыли с поверхностей охлаждения, особенно для двигателей с самовентиляцией (IC 411).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем принципиально отличается двигатель на 735 об/мин от двигателя на 2950 об/мин такой же мощности?

Двигатель на 735 об/мин (8 полюсов) будет иметь большие габариты, массу и момент инерции ротора. При одинаковой мощности его номинальный крутящий момент примерно в 4 раза выше. Конструктивно у него больше полюсов и, как следствие, более сложная обмотка статора. КПД и cos φ 8-полюсного двигателя, как правило, несколько ниже, чем у 2-полюсного сопоставимой мощности.

Можно ли получить скорость 735 об/мин от частотного преобразователя при питании стандартного 4-полюсного двигателя (1500 об/мин)?

Да, но с существенными ограничениями. Для получения 735 об/мин от 4-полюсного двигателя ЧП должен снизить выходную частоту примерно до 25 Гц. На этой частоте критично падает эффективность самовентиляции двигателя (IC 411), что требует снижения нагрузки или применения принудительного независимого охлаждения. Также на низких частотах может проявляться эффект неравномерного вращения. Целесообразность такого решения зависит от режима работы: для длительной работы на фиксированной низкой скорости предпочтительнее «родной» 8-полюсный двигатель.

Какой пусковой момент необходим для центробежного насоса, и можно ли использовать для его пуска схему «звезда-треугольник»?

Для центробежных насосов момент сопротивления пропорционален квадрату скорости. Пусковой момент нагрузки невелик. Схема «звезда-треугольник» широко применяется для таких механизмов, так как сниженного в 3 раза пускового момента (до ~0.65 Mном) обычно достаточно для разгона. Главное преимущество – значительное снижение пускового тока.

Почему фактическая скорость двигателя под нагрузкой (например, 730 об/мин) всегда меньше синхронной (750 об/мин)?

Это фундаментальный принцип работы асинхронного двигателя. Вращающий момент создается только при наличии скольжения – разности между скоростью поля статора и скоростью ротора. Скольжение s = (n_sync — n_rotor) / n_sync. Номинальное скольжение для современных двигателей мощностью от 15 кВт обычно составляет 2-3%. Таким образом, n_rotor = n_sync (1 — s) = 750 (1 — 0.025) ≈ 731 об/мин.

Как правильно выбрать класс энергоэффективности IE3 или IE4 для двигателя 735 об/мин?

Выбор определяется экономическим расчетом. Двигатель IE4 имеет на 10-30% меньшие потери, чем IE3, но его стоимость существенно выше. Для механизмов с длительным режимом работы (S1, более 4000 часов в год), таких как насосы, вентиляторы, компрессоры, инвестиция в IE4 часто окупается за 2-3 года за счет экономии электроэнергии. Для редко используемого или кратковременно работающего оборудования можно ограничиться классом IE3. Также необходимо учитывать требования местного законодательства, которое часто предписывает минимальный класс IE3.

Каковы основные причины выхода из строя низкооборотных асинхронных двигателей?

• Перегрев обмоток: Из-за перегрузки, ухудшения условий охлаждения, частых пусков или несимметрии напряжения.
• Повреждение изоляции: Вследствие длительного перегрева, воздействия влаги, агрессивной среды или вибрации.
• Отказ подшипников: Основная причина (до 70% отказов). Вызвано неправильной смазкой, попаданием загрязнений, перекосом при монтаже, вибрацией от соосного оборудования.
• Механические повреждения: Ослабление креплений, разрушение крепежных лап, изгиб вала из-за недопустимой радиальной или осевой нагрузки.