В профессиональной среде под обозначением «1450 об/мин» подразумеваются асинхронные электродвигатели переменного тока, фактическая частота вращения ротора которых при номинальной нагрузке составляет 1450-1480 об/мин. Эта скорость соответствует синхронной частоте вращения магнитного поля статора 1500 об/мин (при частоте сети 50 Гц) с учетом явления скольжения, присущего всем асинхронным машинам. Данные двигатели являются наиболее распространенными в промышленности и составляют основу электропривода насосов, вентиляторов, компрессоров, станков, конвейеров и другого оборудования общего назначения.
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (АДКЗ) состоит из двух основных частей: неподвижного статора и вращающегося ротора. Трехфазная обмотка статора, при подключении к сети переменного тока 50 Гц, создает вращающееся магнитное поле. Его скорость, называемая синхронной (nsync), определяется по формуле: nsync = (60 f) / p, где f – частота сети (Гц), p – число пар полюсов. Для получения синхронной скорости 1500 об/мин двигатель должен иметь 4 магнитных полюса (p=2). Вращающееся поле наводит токи в обмотке ротора, взаимодействие которых с полем статора создает электромагнитный момент, приводящий ротор во вращение. Ротор всегда вращается медленнее синхронного поля, это отставание называется скольжением (s). Номинальное скольжение для современных двигателей общего назначения обычно составляет 2-4%. Таким образом, при синхронной скорости 1500 об/мин, фактическая скорость ротора при полной нагрузке составляет: n = nsync (1 — s) = 1500
Двигатели с синхронной частотой 1500 об/мин классифицируются по ряду ключевых параметров.
Мощность и размеры двигателей стандартизированы. Для двигателей с синхронной частотой 1500 об/мин (4 полюса) действует следующее соответствие (согласно ГОСТ Р МЭК 60072-1):
| Мощность, кВт | Установочный размер по высоте оси вращения, мм | Пример габарита (IM 1081) |
|---|---|---|
| 0.75 — 1.1 | 71 | 56A |
| 1.5 — 2.2 | 80 | 63A |
| 3.0 — 4.0 | 90 | 71A |
| 5.5 — 7.5 | 100 | 80A |
| 11 — 15 | 112 | 90S |
| 18.5 — 22 | 132 | 100L |
| 30 — 37 | 160 | 112M |
| 45 — 55 | 180 | 132S |
| 75 — 90 | 200 | 160M |
| 110 — 132 | 225 | 180M |
| 160 — 200 | 250 | 200L |
| 250 — 315 | 280 | 225S |
Важнейшей зависимостью является моментная характеристика M = f(s). Для АДКЗ с 4 полюсами характерны следующие ключевые точки:
Характеристика является жесткой, то есть при изменении нагрузки в рабочем диапазоне скорость вращения изменяется незначительно (на величину скольжения).
Выбор метода пуска определяется мощностью двигателя, допустимым токовым воздействием на сеть и требованиями к плавности.
Напряжение сети напрямую подается на обмотки статора. Простота и низкая стоимость. Недостаток: высокий пусковой ток (Iп/Iн = 5-7). Применяется для двигателей малой и средней мощности при достаточной мощности сети.
Пуск осуществляется при соединении обмоток статора в «звезду», что снижает фазное напряжение и пусковой ток в 3 раза. После разгона переключение в «треугольник». Момент пуска также снижается в 3 раза, что неприемлемо для механизмов с тяжелым пуском. Применим только для двигателей, рассчитанных на работу при соединении «треугольник».
Тиристорные регуляторы плавно повышают напряжение на статоре в течение заданного времени, ограничивая ток и момент. Обеспечивает плавный разгон и снижение механических ударов.
Преобразователь частоты (ПЧ) позволяет изменять частоту и амплитуду питающего напряжения, обеспечивая плавный пуск, широкое и экономичное регулирование скорости вращения ниже и выше номинальной (при соответствующем конструктивном исполнении двигателя). Это наиболее современный и функциональный способ управления.
При подборе двигателя 1450 об/мин необходимо учитывать:
Двигатели 1450 об/мин универсальны. Основные области:
Это связано с принципом работы асинхронного двигателя. Для создания вращающего момента необходимо скольжение – отставание ротора от вращающегося магнитного поля статора. При номинальной нагрузке скольжение составляет 2-4%. От 1500 об/мин это 30-60 оборотов. Поэтому 1460-1470 об/мин – это нормальная рабочая скорость для двигателя с синхронной частотой 1500 об/мин под нагрузкой.
Фактическую скорость нужно привести к ближайшей синхронной: 3000, 1500, 1000, 750 об/мин. Если n≈1450 об/мин, то синхронная скорость – 1500 об/мин. Число полюсов: p = (60 f) / nsync = (6050)/1500 = 2 пары полюсов, т.е. 4 полюса.
Без системы обратной связи по скорости – нет, так как скорость асинхронного двигателя слегка зависит от нагрузки. Для точного поддержания скорости необходимо использовать двигатель с энкодером и частотный преобразователь с векторным управлением с замкнутым контуром. В разомкнутом режиме (U/f) скорость будет «плавать» в пределах скольжения.
При наличии технической возможности и отсутствии ограничений по пусковому току – прямой пуск самый надежный и дешевый. Если сеть слабая или требуется плавность, оптимально УПП. Если же требуется регулирование скорости в процессе работы – только частотный преобразователь. Схема «звезда-треугольник» для такой мощности также распространена, но дает рывок при переключении и сниженный момент.
Скорость 1450-1480 об/мин является оптимальной компромиссной для привода большинства промышленных механизмов через прямую или ременную передачу. Двигатели на 3000 об/мин имеют больший износ подшипников, шум, сложнее пуск, а на 1000 и 750 об/мин – большие габариты и стоимость при той же мощности. 1500 об/мин – это «золотая середина».
1. Замена двигателя IE1/IE2 на двигатель класса IE3 или IE4. 2. Внедрение частотного регулирования для насосов и вентиляторов вместо дросселирования. 3. Обеспечение качественного техобслуживания (смазка, балансировка, контроль затяжки). 4. Компенсация реактивной мощности для снижения потерь в сети.
Это взаимодополняющие, но разные параметры. Класс изоляции (F) определяет термостойкость обмоток и запас по перегреву. Класс энергоэффективности (IE3) определяет КПД, т.е. прямые потери электроэнергии. Для ответственных применений важен высокий КПД (IE3), а класс изоляции F является современным стандартом, обеспечивающим надежность. Предпочтение следует отдавать двигателям, сочетающим оба параметра: IE3, класс изоляции F.