Трехфазные асинхронные электродвигатели с синхронной частотой вращения 1500 об/мин, имеющие при номинальной нагрузке фактическую скорость около 1490 об/мин, являются одним из наиболее распространенных и универсальных типов электромашин в промышленной энергетике и приводной технике. Данная скорость вращения достигается в двигателях с двумя парами полюсов (2р=4). Эти двигатели составляют основу приводов насосов, вентиляторов, компрессоров, конвейеров, станков и множества других механизмов, где требуется надежный и эффективный силовой агрегат.
Двигатель с синхронной частотой 1500 об/мин работает на основе классического принципа создания вращающегося магнитного поля. При подаче трехфазного напряжения на обмотки статора возникает магнитное поле, вращающееся с синхронной скоростью n1 = 60f / p, где f – частота сети (50 Гц), p – число пар полюсов. Для p=2, n1 = 6050 / 2 = 1500 об/мин. Ротор, под действием этого поля, вращается асинхронно, с небольшим отставанием (скольжением s), обычно составляющим 1.5-3% при номинальной нагрузке. Таким образом, номинальная скорость составляет примерно 1455-1480 об/мин, часто округляемая до 1490 об/мин.
Конструктивно двигатели данного типоразмера выпускаются в нескольких основных исполнениях:
Ключевыми параметрами для выбора и эксплуатации являются: номинальная мощность (Pн), напряжение (Uн), КПД (η), коэффициент мощности (cos φ), кратности пускового (Мп/Мн) и максимального моментов (Мmax/Мн), скольжение (s). В соответствии с международными стандартами IEC 60034, двигатели классифицируются по классам энергоэффективности: IE1 (Standard Efficiency), IE2 (High Efficiency), IE3 (Premium Efficiency), IE4 (Super Premium Efficiency).
| Номинальная мощность, кВт | Номинальный ток, А (при 400В, ~) | КПД (η), % (класс IE3) | Коэффициент мощности (cos φ) | Пусковой ток (Iп/Iн) | Масса, кг (прим.) |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.75 | 1.8 | 80.7 | 0.76 | 6.5 | 12 |
| 3.0 | 6.3 | 87.6 | 0.83 | 7.5 | 35 |
| 7.5 | 14.9 | 90.3 | 0.85 | 7.5 | 70 |
| 15.0 | 28.5 | 91.8 | 0.86 | 7.5 | 120 |
| 37.0 | 66.0 | 94.1 | 0.87 | 7.5 | 260 |
| 75.0 | 132 | 95.4 | 0.89 | 6.8 | 480 |
| 160.0 | 275 | 96.5 | 0.89 | 6.8 | 1100 |
Двигатели 1490 об/мин оптимальны для механизмов, требующих средней скорости вращения при высоком крутящем моменте. Их применение распространяется на:
При выборе двигателя необходимо учитывать:
Обмотки статора могут быть соединены в «звезду» (Y) или «треугольник» (Δ). Напряжение питания определяет схему соединения. Для сетей 400/690 В, распространенных в Европе и России, при напряжении 400 В обмотки соединяются в «треугольник», при 690 В – в «звезду». Для сетей 230/400 В соединение «звезда» применяется при 400 В, «треугольник» – при 230 В. Схема управления включает в себя коммутационную аппаратуру (автоматический выключатель, контактор), защитную аппаратуру (тепловое реле, термисторная защита), а также, при необходимости, преобразователь частоты для регулирования скорости.
Выбор двигателя класса IE3 или IE4 является экономически обоснованным, несмотря на более высокую первоначальную стоимость. Разница в КПД в 2-4% для двигателя мощностью 75 кВт, работающего 8000 часов в год, дает экономию электроэнергии порядка 12 000 – 24 000 кВт*ч ежегодно. Это существенно снижает срок окупаемости. Эксплуатация двигателя на пониженной (менее 40%) нагрузке приводит к значительному падению КПД и cos φ, что нерационально. В таких случаях следует рассмотреть возможность замены на двигатель меньшей мощности или использование частотного регулирования.
Плановое техническое обслуживание включает в себя:
Это явление называется скольжение (s). Оно необходимо для наведения токов в роторе и создания вращающего момента. Скольжение является фундаментальным свойством асинхронных двигателей и при номинальной нагрузке обычно составляет 1.5-3%. s = (n1 — n) / n1
Точное определение затруднительно, но приблизительную оценку можно дать по габаритам и массе (см. табличные данные для аналогичных двигателей), а также измерив диаметр вала и расстояние между монтажными лапами. Наиболее точный метод – проведение испытаний на холостом ходу и под нагрузкой с измерением потребляемой мощности, тока и скорости.
Да, двигатель, рассчитанный на схему Δ/Y 400/690 В, можно подключать к сети 380 В по схеме «треугольник» (Δ). Напряжение 380 В близко к номинальному 400 В, и двигатель будет работать с небольшим (около 5%) снижением момента и незначительным увеличением скольжения. Длительная работа возможна, но необходимо убедиться, что нагрузка не требует полного момента.
Оба параметра критичны. Для работы с ЧП на низких скоростях (менее 20-30% от номинала) стандартное самовентиляция (IC 411) неэффективна, требуется двигатель с независимым охлаждением (IC 416) или внешним вентилятором. Класс изоляции обмоток должен быть не ниже F, так как выходное напряжение ЧП имеет высокочастотные гармоники, вызывающие дополнительные тепловые потери.
Сечение выбирается по номинальному току двигателя с учетом условий прокладки (температура, группировка), типа защиты (автоматический выключатель, предохранители) и допустимого падения напряжения. Ток рассчитывается по формуле: Iн = Pн 1000 / (√3 U cos φ η). Для двигателя 15 кВт, 400 В: Iн = 15000 / (1.732 400 0.86
Причины могут быть механическими и электрическими. Механические: дисбаланс ротора, несоосность с нагрузкой, износ или повреждение подшипников, ослабление крепления. Электрические: несимметрия питающих напряжений, обрыв фазы, межвитковое замыкание в обмотке, повреждение «беличьей клетки» ротора. Для диагностики необходим виброакустический анализ и анализ токов.
При соблюдении условий эксплуатации, номинальной нагрузки и регулярном техническом обслуживании срок службы может превышать 20-25 лет. Критическим элементом являются подшипники качения, срок службы которых по стандарту L10 составляет от 20 000 до 60 000 часов в зависимости от типа и нагрузки. Обмотки при отсутствии перегрева и вибрации сохраняют свойства десятилетиями.