Электродвигатели общепромышленные 750 об/мин

Электродвигатели общепромышленные с синхронной частотой вращения 750 об/мин: конструкция, применение и технические аспекты

Электродвигатели с синхронной частотой вращения 750 об/мин (при частоте сети 50 Гц) относятся к тихоходным машинам. Их ключевая особенность — высокий вращающий момент при относительно низкой скорости выходного вала. Это достигается за счет конструкции с увеличенным числом пар полюсов. Для получения 750 об/мин статор двигателя должен иметь 8 магнитных полюсов (4 пары). Такие двигатели являются неотъемлемым элементом систем, где требуется непосредственное согласование скорости привода с низкооборотным рабочим органом без использования механических редукторов или с редукторами, имеющими меньшее передаточное число, что повышает общую надежность и КПД установки.

Конструктивные особенности и принцип действия

Общепромышленные асинхронные электродвигатели 750 об/мин (серии АИР, А, 5А и аналоги) выполняются в соответствии с ГОСТ и МЭК. Основное отличие от высокооборотных моделей — геометрия активной части. Для создания большего числа полюсов требуется увеличить диаметр статора или его длину, что часто приводит к более габаритным и массивным корпусам при той же мощности по сравнению с двигателями на 1500 или 3000 об/мин.

• Статор: Сердечник набирается из изолированных листов электротехнической стали. В пазы укладывается обмотка, сконфигурированная на 8 полюсов. Класс нагревостойкости изоляции, как правило, F или H, с системой пропитки и вакуумной обработкой.
• Ротор: Чаще всего используется короткозамкнутый ротор типа «беличья клетка» (алюминиевая или медная). Конструкция массивна, что способствует улучшенному теплоотводу и устойчивости к механическим нагрузкам.
• Охлаждение: Ввиду больших габаритов и тепловыделения применяется наружное обдувочное охлаждение (IC 411) с собственным вентилятором, закрытым кожухом. Для специальных исполнений возможно использование независимой вентиляции (IC 416).
• Подшипниковые узлы: Рассчитаны на значительные радиальные нагрузки. Используются подшипники качения повышенной грузоподъемности (чаще всего роликовые).

Основные технические характеристики и параметры

Двигатели 750 об/мин характеризуются следующими ключевыми параметрами:

• Синхронная частота вращения: 750 об/мин (при 50 Гц).
• Номинальная частота вращения (скольжение): Обычно находится в диапазоне 730-740 об/мин, в зависимости от мощности и конструкции.
• КПД: Для современных моделей серий АИР и аналогичных соответствует стандартам IE2 (высокий), IE3 (премиум) и IE4 (сверхпремиум). С ростом мощности КПД увеличивается.
• Коэффициент мощности (cos φ): Имеет более высокое значение по сравнению с высокооборотными двигателями той же мощности, обычно в диапазоне 0.82-0.88, что является преимуществом для энергосистемы.
• Пусковой момент: Отношение пускового момента к номинальному (Мп/Мн) для двигателей с короткозамкнутым ротором обычно составляет 1.1-1.5.
• Пусковой ток: Кратность пускового тока (Iп/Iн) — 5-7, в зависимости от мощности и конструкции («пусковые» характеристики по ГОСТ Р МЭК 60034-12).

Примерный ряд мощностей и параметров общепромышленных двигателей 750 об/мин (50 Гц, 380 В, степень защиты IP55, класс изоляции F)

Мощность, кВт	Номинальный ток, А (прибл.)	КПД, % (IE3)	cos φ	Масса, кг (прибл.)
5.5	13.5	89.5	0.83	95
11	25.5	91.5	0.84	155
22	48	93.0	0.86	280
45	94	94.2	0.87	480
75	152	95.0	0.88	720
110	220	95.4	0.88	1050

Сферы применения и типовые приводы

Низкая скорость и высокий момент делают эти двигатели оптимальным выбором для прямого привода или привода через редуктор с малым передаточным числом в следующих областях:

• Насосное оборудование: Поршневые, плунжерные, винтовые и крупные центробежные насосы, где требуется плавный ход и высокий момент.
• Вентиляторное оборудование: Радиальные вентиляторы высокого давления, дымососы, крупные системы вентиляции.
• Компрессорная техника: Поршневые и винтовые компрессоры.
• Конвейерные системы: Наклонные и горизонтальные ленточные конвейеры большой длины и грузоподъемности, пластинчатые конвейеры.
• Подъемно-транспортное оборудование: Лебедки, краны, мостовые перегружатели.
• Дробильное и мельничное оборудование: Щековые, конусные дробилки, шаровые и стержневые мельницы.
• Смесители и мешалки: Для тяжелых и вязких сред в химической, пищевой и целлюлозно-бумажной промышленности.

Преимущества и недостатки по сравнению с высокооборотными двигателями

Преимущества:

• Высокий вращающий момент на валу, позволяющий избежать установки многоступенчатого редуктора.
• Более плавный ход и меньший износ сопряженного механического оборудования.
• Как правило, более высокий коэффициент мощности (cos φ), что снижает потери реактивной мощности в сети.
• Меньший уровень шума и вибрации (при прочих равных условиях).
• Повышенная перегрузочная способность в продолжительном режиме работы.

Недостатки:

• Большие габариты и масса при одинаковой мощности с двигателями на 1500 об/мин.
• Более высокая стоимость из-за большего расхода активных материалов (медь, сталь).
• Ограниченный верхний предел мощностей в стандартных сериях по сравнению с двигателями на 1500 об/мин.
• Сниженный КПД на малых мощностях (до 15-22 кВт) из-за особенностей конструкции.

Особенности выбора, монтажа и эксплуатации

При выборе двигателя 750 об/мин необходимо учитывать:

• Режим работы (S1-S10 по ГОСТ): Для большинства общепромышленных применений характерен продолжительный режим S1.
• Способ монтажа (IM): Наиболее распространены IM 1081 (лапы, фланец), IM 1001 (лапы), IM 3001 (лапы, фланец, вертикальный вал).
• Климатическое исполнение и категория размещения: У1, У2, У3 для умеренного климата; размещение в закрытых помещениях (категория 3) или на открытом воздухе (категория 1).
• Пусковые характеристики: Для механизмов с тяжелым пуском (дробилки, мельницы) требуются двигатели с повышенным пусковым моментом (например, с фазным ротором или специальным исполнением «беличьей клетки»).
• Управление: Прямой пуск от сети допустим при достаточной мощности сети. Для плавного пуска и энергосбережения рекомендуется использование частотных преобразователей (ЧП), которые также позволяют регулировать скорость в некотором диапазоне. Важно учитывать, что при работе от ЧП на низких частотах необходимо обеспечить независимое охлаждение двигателя.

Тенденции и современные требования

Основные направления развития связаны с повышением энергоэффективности в соответствии с международными стандартами (МЭК 60034-30-1). Двигатели класса IE3 становятся минимально необходимыми, а IE4 — новым стандартом для ответственных применений. Внедряются системы постоянного мониторинга состояния (вибрация, температура, анализ изоляции). Растет спрос на двигатели, изначально предназначенные для работы с частотными преобразователями, имеющие усиленную изоляцию обмоток и защиту от bearing currents (токов подшипников).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем обусловлена более высокая цена двигателя на 750 об/мин по сравнению с двигателем на 1500 об/мин той же мощности?

Цена выше из-за увеличенного расхода материалов: больше меди в обмотке статора (больше полюсов), больше электротехнической стали для сердечника, более массивный корпус, литые детали и подшипниковые узлы повышенной грузоподъемности. Технология изготовления обмотки на 8 полюсов также несколько сложнее.

Можно ли получить скорость 750 об/мин от двигателя на 1500 об/мин с помощью частотного преобразователя?

Да, можно, снизив выходную частоту ЧП до 25 Гц. Однако при этом критически падает эффективность охлаждения стандартного двигателя (скорость вентилятора снижается в 2 раза), и значительно уменьшается доступная мощность на валу (примерно пропорционально снижению частоты). Для длительной работы на пониженной скорости необходим либо двигатель с независимой вентиляцией, либо значительное запасание по мощности. Прямое использование двигателя 750 об/мин на номинальной частоте 50 Гц всегда энергетически и экономически более целесообразно для стационарных низкооборотных приводов.

Какой тип двигателя выбрать для привода мощного вентилятора: на 750 или на 1500 об/мин с редуктором?

Выбор требует технико-экономического расчета. Двигатель 750 об/мин проще в монтаже и обслуживании (меньше вращающихся частей, выше надежность), имеет лучший cos φ. Привод с редуктором может оказаться компактнее и дешевле по первоначальной стоимости, но требует обслуживания редуктора, имеет дополнительные потери на трение и потенциально более низкий общий КПД. Для ответственных и постоянно работающих систем все чаще выбирают прямой низкооборотный привод.

Каковы особенности пуска двигателей 750 об/мин?

Пусковые токи у них, как правило, ниже в абсолютном значении (Амперы), чем у двигателей на 1500 об/мин той же мощности, но кратность пускового тока (Iп/Iн) остается в тех же пределах (5-7). Благодаря высокому моменту, они лучше справляются с пуском под нагрузкой. Однако из-за большей инерции ротора время разгона может быть больше, что требует проверки по условиям нагрева.

Что означает маркировка, например, АИР180М8?

Расшифровка: АИР — серия асинхронного двигателя (общепромышленного исполнения), 180 — высота оси вращения в мм (габарит), М — установочный размер по длине (короткий, средний, длинный станин), 8 — число полюсов (8 полюсов соответствует синхронной скорости 750 об/мин при 50 Гц).

Как подобрать кабель для подключения такого двигателя?

Сечение кабеля выбирается по номинальному току двигателя с учетом способа прокладки, температуры окружающей среды и группировки с другими кабелями. Для двигателей с тяжелым пуском (высокая продолжительность пуска) может потребоваться коррекция сечения в большую сторону. Обязательно использование рекомендуемого типа защиты (автоматический выключатель с характеристикой, стойкой к пусковым токам, или предохранители). Для двигателей, управляемых от ЧП, требуется использование симметричного кабеля с экраном, предназначенного specifically для частотного регулирования.