Электродвигатели IM9633

Электродвигатели IM9633: технические характеристики, конструктивное исполнение и сферы применения

Электродвигатели с обозначением IM9633 относятся к категории асинхронных машин переменного тока с фазным ротором (двигатели с контактными кольцами). Код IM9633 представляет собой обозначение по международному стандарту IEC 60034-7 «Вращающиеся электрические машины. Часть 7: Классификация типов конструкций, монтажных положений и исполнения вала (IM код)». Данный код однозначно определяет конструктивное исполнение двигателя, способ его монтажа и тип вала.

Расшифровка IM кода 9633

Код IM9633 расшифровывается следующим образом:

• Первая цифра (9): Обозначает тип конструкции. Цифра «9» указывает на то, что двигатель имеет фланцевое крепление на лапах. Это комбинированное исполнение, сочетающее лапы для горизонтального монтажа и фланец на подшипниковом щите (обычно со стороны D-конца вала) для дополнительного крепления или соосного соединения с механизмом.
• Вторая и третья цифры (63): Определяют монтажное положение. Комбинация «63» означает, что двигатель предназначен для горизонтального монтажа (IM B3) с фланцем на подшипниковом щите. Более точно: двигатель устанавливается на фундаментную раму или плиту с помощью лап, при этом на его корпусе присутствует фланец.
• Четвертая цифра (3): Указывает исполнение конца вала. Цифра «3» соответствует наличию одного цилиндрического конца вала.

Таким образом, двигатель IM9633 – это асинхронный двигатель с фазным ротором, горизонтального исполнения, с лапами и фланцем, с одним цилиндрическим концом вала.

Конструктивные особенности двигателей с фазным ротором (типа АДФР)

В отличие от распространенных двигателей с короткозамкнутым ротором (АДКЗ), двигатели IM9633 имеют более сложную конструкцию ротора.

• Статор: Стандартная трехфазная обмотка, уложенная в пасы сердечника, подключенная к сети переменного тока.
• Ротор: Сердечник ротора содержит трехфазную обмотку (обычно соединенную в звезду). Выводы обмотки подключены к трем контактным кольцам, изолированным друг от друга и от вала.
• Щеточный аппарат: На щеточной траверсе установлены графитовые или медно-графитовые щетки, которые прижимаются к контактным кольцам. Через щетки и кольца обмотка ротора соединяется с внешней цепью – пускорегулирующим реостатом или преобразователем частоты.
• Корпус и крепление: Литая станина с ребрами охлаждения, лапы для горизонтального монтажа и фланец (обычно на переднем подшипниковом щите) для дополнительного крепления. Исполнение с фланцем повышает жесткость соединения с приводным механизмом.

Принцип работы и пусковые характеристики

Ключевое преимущество АДФР – возможность плавного пуска и регулирования скорости в ограниченном диапазоне за счет изменения сопротивления в цепи ротора.

• Пуск: В момент запуска в цепь ротора вводится максимальное сопротивление пускового реостата. Это увеличивает полное сопротивление цепи ротора, что приводит к снижению пускового тока (в 1.5-2.5 раза по сравнению с АДКЗ) и одновременному увеличению пускового момента. По мере разгона двигателя сопротивление ступенчато или плавно уменьшается, и в конце пуска обмотка ротора замыкается накоротко, двигатель переходит в режим, близкий к характеристике двигателя с короткозамкнутым ротором.
• Регулирование скорости: Изменяя активное сопротивление в цепи ротора, можно варьировать скольжение двигателя, а значит, и его скорость. Однако этот метод неэкономичен, так как приводит к выделению значительной мощности потерь в реостате (P_потерь = s
• P_эл). Регулирование скорости таким способом используется в кратковременных или повторно-кратковременных режимах.

Основные технические параметры и характеристики

Двигатели IM9633 выпускаются на различные мощности, напряжения и частоты вращения. Ниже приведены типовые диапазоны параметров.

Таблица 1. Типовые технические характеристики двигателей IM9633

Параметр	Диапазон значений / Типовые варианты	Примечание
Номинальная мощность (PN)	От 55 кВт до 2000 кВт и более	Наиболее распространенный диапазон для данного исполнения: 110-800 кВт.
Номинальное напряжение статора (UN)	380 В, 660 В, 6000 В, 10000 В	Выбор зависит от напряжения сети предприятия.
Номинальная частота вращения (nN)	3000 об/мин (2p=2), 1500 об/мин (2p=4), 1000 об/мин (2p=6), 750 об/мин (2p=8), 600 об/мин (2p=10)	Синхронная скорость зависит от числа пар полюсов. Наиболее распространены двигатели на 1500 и 1000 об/мин.
Степень защиты (IP)	IP54, IP55, IP56	Защита от пыли и водяных струй. Для особо тяжелых условий возможны исполнения IP65.
Способ охлаждения (IC)	IC 411 (самовентиляция), IC 416 (принудительное охлаждение от независимого вентилятора)	IC 416 применяется для двигателей большой мощности или работ в режимах с частыми пусками.
Класс нагревостойкости изоляции	F, H	Рабочая температура изоляции класса F – 155°C, класса H – 180°C.
Коэффициент мощности (cos φ)	0.82 — 0.89	Зависит от мощности и скорости вращения.
КПД (η)	93% — 96%	Для двигателей средней и большой мощности.

Схемы подключения и управления

Управление двигателем IM9633 требует более сложной схемы по сравнению с АДКЗ.

• Схема силовой части: Статор подключается к сети через коммутационный аппарат (выключатель, контактор) и устройства защиты (предохранители, тепловые реле, защитные реле). Цепь ротора выводится на контактные кольца, к которым через щеточный аппарат подключается пускорегулирующий реостат. Реостат может быть металлическим жидкостным или ступенчатым с контакторами для вывода ступеней.
• Современные системы управления: Вместо реостатов все чаще применяются преобразователи частоты (ПЧ), подключаемые в цепь ротора. Такая схема (подключение ПЧ в ротор) позволяет реализовать энергоэффективное регулирование скорости в широком диапазоне без потерь в реостатах. Также используются каскадные схемы для возврата энергии скольжения в сеть.

Области применения двигателей IM9633

Двигатели с фазным ротором в исполнении IM9633 применяются в тяжелых условиях пуска и при необходимости ограничения пусковых токов.

• Приводы кранового и подъемно-транспортного оборудования: Мостовые краны, козловые краны, тельферы. Требуется регулирование скорости и высокий пусковой момент.
• Приводы мельниц, дробилок, смесителей: Механизмы с высокой инерцией и тяжелыми условиями пуска под нагрузкой.
• Приводы конвейеров (особенно длинных и нагруженных): Плавный пуск позволяет избежать рывков и перегрузок ленты.
• Насосы и вентиляторы большой мощности: Для плавного пуска с целью снижения пусковых токов, воздействующих на сеть, хотя для этих целей сейчас чаще применяются частотные преобразователи или устройства плавного пуска, подключенные к статору АДКЗ.
• Приводы экструдеров, каландров: В случаях, где требуется точное регулирование скорости и момента.

Преимущества и недостатки двигателей IM9633

Таблица 2. Сравнительный анализ преимуществ и недостатков

Преимущества

Недостатки

Высокий пусковой момент при низком пусковом токе. Возможность плавного пуска под нагрузкой. Возможность регулирования скорости в диапазоне до 50% от номинальной (при реостатном регулировании). Большая перегрузочная способность. Меньшая чувствительность к «просадкам» напряжения в сети при пуске.

Более высокая стоимость по сравнению с АДКЗ аналогичной мощности. Наличие изнашиваемых элементов (щетки, кольца), требующих технического обслуживания и замены. Сниженный КПД из-за потерь в щеточном контакте и добавочных сопротивлениях. Искрение на коллекторе, что ограничивает применение во взрывоопасных средах без специального исполнения. Большие габариты и масса. Более сложная схема управления и монтажа.

Техническое обслуживание и диагностика

Регулярное ТО критически важно для надежной работы двигателя IM9633.

• Щеточный аппарат: Контроль степени износа щеток, их равномерного прилегания к кольцам, давления пружин. Замена щеток при износе до минимально допустимой длины. Очистка коллекторных колец от графитовой пыли.
• Контактные кольца: Визуальный контроль состояния поверхности (отсутствие глубоких рисок, подгаров, эллипсности). При необходимости – проточка и шлифовка колец на станке.
• Подшипниковые узлы: Контроль температуры, уровня шума и вибрации. Регламентная замена смазки.
• Изоляция: Измерение сопротивления изоляции обмоток статора и ротора мегаомметром (не менее 1 МОм на 1 кВ рабочего напряжения). Проведение испытаний повышенным напряжением.
• Вентиляция и охлаждение: Очистка ребер станины, воздуховодов и вентилятора от загрязнений.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем принципиально отличается двигатель IM9633 от обычного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (например, IM1001)?

Главное отличие – конструкция ротора и наличие щеточно-коллекторного аппарата. У АДКЗ ротор представляет собой «беличью клетку» и не имеет электрических выводов. Двигатель IM9633 имеет ротор с трехфазной обмоткой, концы которой выведены на контактные кольца. Это позволяет вводить в цепь ротора дополнительные сопротивления или источники ЭДС для управления пусковыми и рабочими характеристиками.

Можно ли заменить двигатель с фазным ротором (IM9633) на двигатель с короткозамкнутым ротором и частотным преобразователем?

Да, такая замена технически возможна и часто является современным, энергоэффективным решением. Частотный преобразователь, подключенный к статору АДКЗ, обеспечивает плавный пуск и широкое регулирование скорости с высоким КПД. Однако необходимо провести тщательный расчет: убедиться, что выбранный АДКЗ способен обеспечить необходимый пусковой момент, а ПЧ – перегрузочную способность. Также следует оценить экономическую целесообразность, так как стоимость мощного ПЧ может быть высокой.

Каков типичный ресурс щеток двигателя IM9633 и от чего он зависит?

Ресурс щеток варьируется от 1000 до 10000 часов наработки и зависит от множества факторов: материала щеток (графит, электрографит, медно-графит), качества поверхности колец, плотности тока под щеткой, частоты коммутаций (пусков/остановок), вибрации двигателя и запыленности среды. Регулярный визуальный контроль (не реже 1 раза в месяц при интенсивной работе) является обязательным.

Как правильно выбрать сопротивление и мощность пускового реостата для двигателя IM9633?

Выбор осуществляется на основе каталожных данных двигателя, а именно: номинального тока ротора I_2N, номинального напряжения ротора при разомкнутой цепи (E_2N) и требуемого пускового момента. Расчет ведется по формулам, связывающим сопротивление в цепи ротора со скольжением и моментом. Ступени реостата рассчитываются так, чтобы переключение между ними не вызывало бросков момента выше допустимого. Мощность реостата должна соответствовать выделяемой на нем мощности потерь при пуске. Рекомендуется использовать расчетные программы или обращаться к производителю двигателя для получения точных рекомендаций.

Какие существуют альтернативы реостатному пуску для двигателей с фазным ротором?

Основные современные альтернативы:

• Частотный преобразователь в цепи ротора (подсистема): Позволяет осуществлять бесступенчатый пуск и регулирование скорости с возвратом энергии скольжения в сеть или на полезную работу.
• Тиристорные пускатели (жидкостные или твердотельные): Обеспечивают более плавный, чем у ступенчатых реостатов, пуск за счет плавного изменения сопротивления.
• Каскадные схемы (например, каскад по Леонарду): Когда энергия скольжения выпрямляется и возвращается в сеть через инвертор или используется для питания другого двигателя.

Что означает наличие фланца в исполнении IM9633 и в каких случаях оно необходимо?

Фланец (обозначаемый в коде первой цифрой «9») обеспечивает дополнительное крепление двигателя к приводному механизму. Это повышает соосность и жесткость соединения, снижает радиальные нагрузки на подшипники двигателя со стороны рабочего механизма. Такое исполнение критически важно для приводов, где присутствуют значительные радиальные усилия, вибрации или требования к точности сопряжения валов (например, в некоторых редукторных приводах, насосах с жесткой муфтой).