Электродвигатели асинхронные трехфазные 1000 об/мин
Электродвигатели асинхронные трехфазные с синхронной частотой вращения 1000 об/мин: конструкция, параметры и применение
Асинхронные трехфазные электродвигатели с синхронной частотой вращения 1000 об/мин (соответствующей 6 полюсам) представляют собой ключевой элемент в промышленных приводах средней и высокой мощности, где требуется значительный крутящий момент при относительно низкой скорости вращения. Данные двигатели относятся к классу низкооборотных машин и широко применяются для привода насосов, вентиляторов, дымососов, компрессоров, дробилок, мельниц, конвейеров длинного хода и другого технологического оборудования.
Принцип действия и конструктивные особенности
Двигатель с синхронной скоростью 1000 об/мин работает на основе классического принципа создания вращающегося магнитного поля. При подаче трехфазного напряжения на обмотку статора возникает магнитное поле, вращающееся с синхронной частотой n1 = (60
- f) / p, где f – частота сети (50 Гц), p – число пар полюсов. Для достижения 1000 об/мин необходимо 3 пары полюсов (p=3, общее число полюсов – 6). Реальная частота вращения ротора (n2) всегда меньше синхронной на величину скольжения s, которое обычно составляет 1-3% для двигателей общего назначения, что дает рабочую скорость в диапазоне 970-990 об/мин.
- Мощность преобразователя должна соответствовать или превышать номинальный ток двигателя.
- Для работы на низких частотах (менее 10-15 Гц) может потребоваться двигатель с независимой вентиляцией.
- Длинные кабели между ЧП и двигателем могут вызывать перенапряжения на обмотках, что требует установки выходных фильтров (дросселей).
- Насосное оборудование: центробежные насосы высокого давления, шламовые, грунтовые насосы.
- Вентиляционное оборудование: дутьевые вентиляторы котельных, дымососы, мощные вытяжные системы.
- Компрессорное оборудование: поршневые и винтовые компрессоры.
- Дробильно-размольное оборудование: шаровые, стержневые мельницы, дробилки щековые и конусные.
- Конвейеры и транспортеры: ленточные конвейеры большой длины, пластинчатые транспортеры.
- Смесители и мешалки: тяжелые аппараты с жидкими и вязкими средами.
- Ток нагрузки (не должен превышать номинальный).
- Уровень вибрации на подшипниковых щитах.
- Температура корпуса и подшипниковых узлов (превышение над температурой окружающей среды не более 80°C).
- Чистота наружных поверхностей и состояние системы вентиляции.
Конструктивно данные двигатели, как правило, выполняются в защищенном (IP54, IP55) или закрытом обдуваемом (IP23) исполнении. В силу большего числа полюсов, активная часть (пакет статора и ротора) часто имеет увеличенный диаметр по сравнению с высокооборотными аналогами той же мощности, что способствует лучшему теплоотводу и повышению перегрузочной способности. Ротор – короткозамкнутый (типа «беличья клетка») или фазный (с контактными кольцами). Преобладающее распространение получили двигатели с короткозамкнутым ротором благодаря своей простоте, надежности и низким эксплуатационным затратам.
Основные технические характеристики и ряд мощностей
Двигатели 1000 об/мин выпускаются на стандартные напряжения: 380В, 660В, 380/660В, 6000В, 10000В. Мощностной ряд охватывает диапазон от нескольких киловатт до нескольких мегаватт. Ниже представлена таблица с основными параметрами для двигателей общего назначения серии АИР (по ГОСТ Р 51689-2000, IEC 60034) на напряжение 380/660 В.
| Типоразмер (АИР) | Номинальная мощность, кВт | Номинальный ток (380В), А | КПД, %, не менее | cos φ | Момент инерции ротора, кг·м² | Масса, кг |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 132 M6 | 5.5 | 12.5 | 85.5 | 0.76 | 0.05 | 95 |
| 160 S6 | 11 | 24.6 | 88.0 | 0.78 | 0.12 | 150 |
| 180 M6 | 18.5 | 38.5 | 90.0 | 0.81 | 0.22 | 220 |
| 200 M6 | 30 | 60.3 | 91.4 | 0.84 | 0.40 | 310 |
| 225 M6 | 45 | 88.3 | 92.3 | 0.86 | 0.65 | 430 |
| 250 S6 | 55 | 105.5 | 92.8 | 0.86 | 1.00 | 520 |
| 280 S6 | 75 | 142 | 93.2 | 0.87 | 1.80 | 670 |
| 315 S6 | 110 | 205 | 94.0 | 0.87 | 3.20 | 980 |
| 355 S6 | 160 | 292 | 94.5 | 0.88 | 6.30 | 1500 |
Механические характеристики и пусковые свойства
Для двигателей 1000 об/мин характерна высокая перегрузочная способность и значительный пусковой момент. Кратность пускового момента (Мп/Мн) для двигателей с короткозамкнутым ротором нормального исполнения лежит в пределах 1.1-1.5, а максимального момента (Мmax/Мн) – 2.0-2.5. Пусковой ток (Iп/Iн) составляет 5-7 для стандартных серий. Для тяжелых условий пуска (например, мельницы, дробилки) используются двигатели с ротором повышенного скольжения или фазным ротором, позволяющим вводить в цепь ротора пусковой реостат и снижать пусковой ток в 2-3 раза при одновременном увеличении пускового момента.
Способы управления и регулирования скорости
Базовая схема управления – прямой пуск от сети через контактор с защитой тепловым реле или современным цифровым расцепителем. Для плавного пуска и остановки, а также для защиты механизмов от ударных нагрузок, применяются устройства плавного пуска (УПП).
Регулирование скорости вращения асинхронного двигателя 1000 об/мин в широком диапазоне возможно только путем изменения частоты питающего напряжения с помощью частотного преобразователя (ЧП). Это позволяет адаптировать производительность насоса или вентилятора к технологическим нуждам, обеспечивая значительную экономию электроэнергии. При выборе ЧП необходимо учитывать:
Области применения и выбор двигателя
Двигатели 1000 об/мин оптимальны для приводов, где требуется высокий момент и низкая скорость.
При выборе двигателя необходимо анализировать: характер нагрузки (постоянный/переменный момент, наличие ударных нагрузок), режим работы (S1 – продолжительный, S2 – кратковременный, S3 – повторно-кратковременный), условия окружающей среды (температура, запыленность, агрессивные пары), необходимость регулирования скорости.
Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание
Монтаж осуществляется на жесткой, выверенной по горизонтали фундаментной плите. Несоосность валов двигателя и рабочей машины не должна превышать допустимых значений (обычно 0.05 мм для жестких муфт). Перед первым пуском проверяют: сопротивление изоляции обмоток (не менее 1 МОм для напряжений до 1000В), правильность направления вращения, свободное вращение ротора, затяжку крепежных болтов.
В процессе эксплуатации необходим регулярный контроль:
Техническое обслуживание включает периодическую чистку, замену смазки в подшипниках качения (тип и периодичность указаны в паспорте), проверку состояния щитовых подшипников скольжения.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается двигатель на 1000 об/мин от двигателя на 1500 об/мин той же мощности?
Двигатель на 1000 об/мин имеет большее число полюсов (6 против 4), большие габариты и массу, более высокий номинальный крутящий момент (примерно в 1.5 раза) при том же значении мощности. Он обладает большим моментом инерции ротора и, как правило, более низким пусковым током относительно номинального. КПД и cos φ могут быть несколько ниже.
Почему фактическая скорость вращения двигателя всегда меньше 1000 об/мин?
Это связано с физическим принципом работы асинхронной машины. Вращающееся магнитное поле статора увлекает за собой ротор. Для наведения токов в роторе и создания момента необходимо наличие относительной скорости между полем и ротором – скольжения. При номинальной нагрузке скольжение составляет 1-3%, что дает скорость 970-990 об/мин.
Можно ли использовать двигатель 1000 об/мин с частотным преобразователем?
Да, это распространенная практика. Однако при длительной работе на частотах ниже 15-20 Гц может ухудшиться охлаждение двигателя со встроенной самовентиляцией. Для таких режимов рекомендуется выбирать двигатели с независимым охлаждением (со встроенным вентилятором на отдельном приводе) или применять ЧП с векторным управлением, компенсирующим нагрев на низких скоростях.
Как определить, что двигатель перегружен?
Основной признак – номинальный ток, измеренный клещами, превышает значение, указанное на шильдике двигателя, при нормальном напряжении сети. Дополнительные признаки: повышенный нагрев корпуса и подшипниковых узлов, усиление вибрации, возможное срабатывание тепловой защиты.
Что означает исполнение IM1081 по ГОСТ 2479?
IM1081 – это условное обозначение конструкции двигателя. Цифра 1 указывает на исполнение на лапах с одним цилиндрическим концом вала. Цифра 08 обозначает конкретное конструктивное исполнение щитов и подшипниковых узлов. В каталогах производителей всегда присутствует расшифровка кода IM.
Как правильно выбрать схему подключения обмоток (звезда/треугольник) для двигателя 380/660В?
При питании от сети 380В обмотки статора должны быть соединены в «треугольник» (Δ). При питании от сети 660В – в «звезду» (Y). Неправильное соединение (например, подключение «звездой» в сеть 380В) приведет к снижению напряжения на обмотке в √3 раз, падению пускового и максимального моментов в 3 раза, и двигатель может не запуститься под нагрузкой.