Электродвигатели асинхронные фланцевые
Электродвигатели асинхронные фланцевые: конструкция, типы, применение и выбор
Асинхронный фланцевый электродвигатель представляет собой электрическую машину переменного тока, у которой вместо лап для крепления на раме предусмотрен фланец – металлический диск с отверстиями для болтового соединения. Это позволяет осуществлять непосредственную соосную установку двигателя на приводной механизм (редуктор, насос, вентилятор), обеспечивая высокую жесткость конструкции, компактность и точность центровки. Принцип действия основан на создании вращающегося магнитного поля статором, которое индуцирует токи в короткозамкнутом роторе, вызывая его вращение с частотой, меньшей частоты поля (скольжение).
Конструктивные особенности и исполнения фланцев
Конструктивно фланцевый двигатель состоит из тех же основных узлов, что и обычный асинхронный двигатель: статора с обмоткой, ротора (короткозамкнутого или фазного), корпуса, подшипниковых щитов и системы вентиляции. Ключевое отличие – наличие фланца на одном из подшипниковых щитов. Существует два основных исполнения фланцев по международным (IEC) и российским (ГОСТ) стандартам.
- Фланец типа B5 (IM B5): Фланец расположен на конце вала со стороны привода. Двигатель крепится только через фланец, задний торец корпуса свободен. Вал может быть как с одним, так и с двумя выступающими концами. Это наиболее распространенный тип для монтажа на насосы, редукторы.
- Фланец типа B14 (IM B14): Фланец расположен на противоположной от вала стороне двигателя (со стороны заднего подшипникового щита). Встречается реже, используется в специфичных конструкциях.
- Комбинированное исполнение B3/B5 (IM B3/B5): Двигатель имеет и лапы для монтажа на раму, и фланец типа B5. Это универсальное исполнение, предоставляющее максимальную гибкость при монтаже.
- Исполнение B35 (IM B35): Комбинированное исполнение, где двигатель имеет лапы с отверстиями для крепления и фланец типа B5 на подшипниковом щите. Лапы обычно расположены под фланцем или интегрированы в его конструкцию.
- По степени защиты (IP): Наиболее распространены исполнения IP54 (защита от пыли и брызг воды), IP55 (защита от струй воды) и IP65 (полная защита от пыли и струй воды). Для агрессивных сред используются двигатели с защитой IP66/IP67.
- По климатическому исполнению: У3 (для умеренного климата), У2 (для холодного), Т2 (для тропического), часто с покрытием обмоток специальными лаками для защиты от грибка и влаги.
- По способу охлаждения: IC 411 (двигатели с самовентиляцией, крыльчатка на валу), IC 416 (принудительное независимое охлаждение от отдельного вентилятора). Последние используются для режимов работы с переменной частотой вращения, когда собственного охлаждения недостаточно.
- По классу энергоэффективности (МЭК 60034-30-1): IE1 (Стандартная), IE2 (Повышенная), IE3 (Премиум), IE4 (Сверхпремиум). С 2023 года в ЕЭС для большинства двигателей обязателен класс не ниже IE3.
- По материалу корпуса: Алюминиевый сплав (для малых и средних мощностей, лучше теплоотвод) или чугун (для средних и высоких мощностей, повышенная прочность и виброустойчивость).
- Насосное оборудование: Циркуляционные, центробежные, скважинные насосы. Требования: высокая степень защиты (IP55/IP65), класс изоляции F или H, часто – исполнение для работы с частотными преобразователями.
- Вентиляторы и дымососы: Радиальные и осевые вентиляторы. Важна виброустойчивость и балансировка ротора.
- Редукторы и мотор-редукторы: Двигатель монтируется на входной фланец редуктора, образуя компактный приводной узел.
- Пищевая и химическая промышленность: Используются двигатели в нержавеющем исполнении или с специальными покрытиями, устойчивыми к частой мойке и агрессивным средам.
- Станкостроение: Приводы шпинделей, подач. Часто используются двигатели с электромагнитным тормозом (исполнение B5/BE).
- Совместимость фланца: Точное соответствие стандарта (DIN, IEC, ГОСТ), диаметров D1, D3, количества и диаметра крепежных отверстий ответному фланцу механизма.
- Нагрузочные характеристики: Мощность, момент, пусковые токи, инерция ротора должны соответствовать нагрузочной диаграмме механизма.
- Режим работы (S1-S10 по ГОСТ Р МЭК 60034-1): Продолжительный (S1), кратковременный (S2), повторно-кратковременный (S3) с указанием ПВ%. Это влияет на тепловой расчет.
- Работа с частотным преобразователем (ЧП): Для такого режима требуются двигатели с усиленной изоляцией обмоток, витковой изоляцией, защищенной от перенапряжений, часто – с независимым охлаждением (IC 416) для работы на низких скоростях. Обязательно наличие заземляющего контакта на фланце для отвода токов вы bearing.
- Условия окружающей среды: Температура, влажность, наличие пыли, химически активных веществ определяют степень защиты IP и климатическое исполнение.
- Проверка совместимости: Визуальная проверка соответствия фланцев по размерам и отсутствию повреждений.
- Центровка: Несмотря на кажущуюся простоту, соосность вала двигателя и вала механизма должна быть проверена с помощью индикаторных часов (часового индикатора). Допустимое радиальное и угловое биение обычно не превышает 0.05 мм. Неправильная центровка приводит к вибрациям, перегреву подшипников и выходу из строя.
- Крепление: Использование болтов класса прочности не ниже 8.8, последовательная и равномерная затяжка с рекомендованным моментом (указывается в паспорте двигателя). Обязательно применение стопорных шайб или иных средств от самоотвинчивания.
- Подключение электрическое: Соблюдение схемы соединения обмоток («звезда»/»треугольник») в соответствии с напряжением сети. Для двигателей, работающих с ЧП, обязателен монтаж симметрированного кабеля двигателя с экраном, заземленным с двух сторон.
Размеры и геометрия фланца строго стандартизированы. Основные параметры: диаметр расположения крепежных отверстий (D1), наружный диаметр фланца (D2), диаметр центрирующего выступа или паза (D3), количество и размер крепежных отверстий. Стандартные размеры соответствуют номинальной высоте оси вращения (габариту) двигателя.
| Габарит двигателя (высота оси, мм) | Исполнение фланца | Диаметр центрирующего выступа D3, мм (прим.) | Количество крепежных отверстий | Диаметр отверстий, мм |
|---|---|---|---|---|
| 56, 63, 71 | B5, B14 | 55 | 4 | 5.5 |
| 80, 90 | B5, B14 | 65 | 4 | 5.5 |
| 100, 112 | B5, B14 | 80 | 4 | 7 |
| 132 | B5, B14 | 100 | 4 | 10 |
| 160 | B5, B14 | 130 | 4 | 12 |
| 180 | B5, B14 | 165 | 8 | 14 |
| 200 | B5, B14 | 215 | 8 | 14 |
| 225 | B5, B14 | 250 | 8 | 14 |
| 250 | B5, B14 | 300 | 8 | 18 |
Классификация и технические характеристики
Фланцевые асинхронные двигатели классифицируются по ряду ключевых параметров, определяющих область их применения.
| Габарит (высота оси, мм) | Мощность, кВт (при 1500 об/мин) | Синхронная частота вращения, об/мин | Типовой КПД (класс IE3), % |
|---|---|---|---|
| 80 | 0.75 — 1.5 | 3000, 1500, 1000, 750 | 82 — 85 |
| 90 | 1.5 — 3.0 | 86 — 88 | |
| 100 | 2.2 — 4.0 | 88 — 90 | |
| 132 | 5.5 — 11 | 91 — 92.5 | |
| 160 | 15 — 22 | 93 — 94 | |
| 180 | 30 — 37 | 94.5 — 95 |
Области применения и специфика выбора
Фланцевые двигатели доминируют в приводах, требующих прямой соосной установки. Основные области применения:
При выборе фланцевого двигателя необходимо учитывать:
Монтаж, центровка и обслуживание
Правильный монтаж критичен для долговечности фланцевого привода. Основные этапы:
Обслуживание включает регулярный мониторинг вибрации, температуры подшипниковых узлов, контроль состояния изоляции обмоток (сопротивление мегомметром). Для фланцевых двигателей, работающих в паре с редукторами, важен контроль уровня и качества масла в редукторе, так как его попадание в полость двигателя может привести к повреждению обмоток.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается исполнение B5 от B35?
Исполнение B5 – это двигатель только с фланцем для крепления. Исполнение B35 – комбинированное: двигатель имеет и фланец типа B5, и лапы с монтажными отверстиями. B35 более универсально, так как может быть установлено как на фланец механизма, так и на самостоятельную раму.
Можно ли заменить двигатель с лапами (B3) на фланцевый (B5) и наоборот?
Прямая замена без конструктивных доработок узла крепления невозможна. Для замены B3 на B5 потребуется переходная плита, которая сама крепится к раме, а к ней уже болтами крепится фланец двигателя. Это решение менее жесткое и компактное, чем нативный фланцевый монтаж. Замена B5 на B3 потребует изготовления рамы с лапами под габарит двигателя.
Что означает маркировка «D» или «N» на фланце рядом с отверстиями?
Это обозначение типа центрирующей поверхности. «D» (от англ. «diameter») означает, что центровка осуществляется по цилиндрическому выступу на фланце двигателя, входящему в паз ответного фланца. «N» означает, что центровка осуществляется по цилиндрическому пазу на фланце двигателя, в который входит выступ ответного фланца. Наиболее распространен тип «D».
Как подобрать двигатель для работы с частотным преобразователем?
Необходимо выбирать двигатели, в паспорте или каталоге которых прямо указана возможность работы с ЧП (инвертором). Их отличительные особенности: изоляция обмоток класса F или H с использованием провода с усиленной эмалевой изоляцией, наличие термодатчика (PTC или PT100) в обмотке статора для защиты от перегрева на низких скоростях, заземляющий контакт на фланце. Для продолжительной работы на частотах ниже 20-25 Гц рекомендуется двигатель с независимым вентилятором (IC 416).
Почему при фланцевом соединении возникает вибрация, даже если центровка выполнена правильно?
Возможные причины: износ или повреждение подшипников двигателя или ответного механизма; дисбаланс ротора (например, из-за загрязнения); ослабление крепежных болтов; механическая резонансная частота самой конструкции; наличие в подшипниках двигателя токов вы bearing (паразитных токов), вызванных работой с ЧП, что приводит к электрической эрозии дорожек на кольцах и телах качения подшипников.
Каковы особенности монтажа мощных фланцевых двигателей?
Для двигателей с габаритом от 250 мм и выше критически важна подготовка посадочной поверхности: ее плоскостность и перпендикулярность оси вала механизма. Часто используются регулировочные прокладки под фланец двигателя для точной угловой центровки. Затяжка болтов должна производиться динамометрическим ключом по определенной схеме (крест-накрест) в несколько проходов до достижения номинального момента.