Электродвигатели трехфазные 350 об/мин

Электродвигатели трехфазные асинхронные с синхронной частотой вращения 350 об/мин: конструкция, применение и технические аспекты

Трехфазные асинхронные электродвигатели с синхронной частотой вращения 350 об/мин представляют собой электромеханические преобразователи, предназначенные для привода механизмов, требующих низкой скорости вращения вала. Данная частота является синхронной и достигается в двигателях с большим количеством полюсов. Фактическая рабочая (асинхронная) скорость при номинальной нагрузке для двигателей данного типа обычно находится в диапазоне 330-340 об/мин, что определяется величиной номинального скольжения.

Конструктивные особенности и принцип действия

Двигатели на 350 об/мин (соответствует синхронной скорости при частоте сети 50 Гц) являются многополюсными. Количество полюсов в статоре для такой скорости составляет 16 или 18, в зависимости от конкретного исполнения и стандарта. Конструктивно они аналогичны двигателям других скоростей, но имеют увеличенные габариты и массу при той же мощности, так как для создания большего числа полюсов требуется увеличенный магнитопровод статора и ротора.

• Статор: Сердечник набирается из изолированных листов электротехнической стали для снижения потерь на вихревые токи. В пазы укладывается трехфазная обмотка, сконфигурированная на 16 или 18 полюсов. Исполнение обмотки (материал изоляции, класс нагревостойкости) определяет надежность и срок службы двигателя.
• Ротор: Наиболее распространены двигатели с короткозамкнутым ротором (типа «беличья клетка»). Сердечник ротора также шихтованный, с пазами, заполненными алюминиевыми или медными стержнями, замкнутыми накоротко концевыми кольцами. Для низкоскоростных двигателей часто применяют роторы с улучшенными пусковыми характеристиками (например, с двойной «беличьей клеткой»).
• Корпус и охлаждение: Выполняются в различных исполнениях (IP23, IP54, IP55 и др.). Ввиду больших габаритов и потерь, эффективное охлаждение является критичным. Используются двигатели с самовентиляцией (крыльчатка на валу) или независимым вентилированием для работы на очень низких скоростях или в частотно-регулируемом приводе.
• Подшипниковые узлы: Рассчитаны на повышенные радиальные нагрузки, характерные для низкоскоростных приводов, часто напрямую соединяемых с механизмом. Применяются роликовые или шариковые подшипники с повышенным ресурсом.

Основные технические характеристики и параметры

Ключевые параметры, определяющие выбор и применение двигателя на 350 об/мин.

• Номинальная мощность (P_н): Диапазон мощностей для данной скорости вращения широк и может варьироваться от единиц до сотен киловатт. Наиболее распространены двигатели мощностью от 15 до 250 кВт.
• Номинальное напряжение (U_н): Стандартные значения: 380 В, 400 В, 660 В, 690 В, 6000 В, 10000 В. Выбор зависит от мощности и конфигурации сети предприятия.
• Номинальный ток (I_н): Зависит от мощности и напряжения. Для низкоскоростных двигателей ток при той же мощности будет выше, чем у высокоскоростных аналогов, из-за более низкого КПД и cos φ.
• Коэффициент полезного действия (КПД): У многополюсных двигателей КПД, как правило, несколько ниже, чем у 2- или 4-полюсных двигателей аналогичной мощности, что связано с увеличением магнитных потерь и потерь в обмотке. Современные двигатели серий IE3 и IE4 имеют оптимизированные показатели.
• Коэффициент мощности (cos φ): Также имеет тенденцию к снижению с увеличением числа полюсов. Обычно находится в диапазоне 0.80-0.85 для двигателей средней мощности.
• Пусковой момент (M_п/M_н): Составляет обычно 1.2-1.8 от номинального момента.
• Максимальный момент (M_max/M_н): (Перегрузочная способность) – обычно 2.0-3.0.
• Момент инерции ротора (J): Значительно выше, чем у высокоскоростных двигателей, что влияет на динамику разгона и торможения.

Области применения

Низкая скорость вращения напрямую определяет сферы использования данных электродвигателей. Они применяются в качестве привода механизмов, где требуется высокий крутящий момент при низкой скорости, а также для исключения или упрощения редукторной передачи.

• Механизмы подъема и транспортировки: Крановые механизмы передвижения тележек и мостов, шлюзовые приводы, конвейеры с тяжелыми грузами и низкой скоростью движения ленты.
• Приводы мешалок и смесителей: В химической, нефтегазовой, пищевой и целлюлозно-бумажной промышленности для перемешивания вязких сред.
• Вентиляторы и дымососы: Крупные осевые и радиальные вентиляторы, работающие непосредственно на сеть без редуктора.
• Приводы насосов: Поршневые и плунжерные насосы, а также некоторые типы центробежных насосов низкого напора.
• Оборудование для производства строительных материалов: Приводы вращения барабанов, дробилок, вальцов.
• Шнековые транспортеры и питатели: Для подачи сыпучих материалов.

Способы управления и пуска

Прямой пуск от сети является наиболее простым, но для двигателей средней и большой мощности часто неприемлем из-за высоких пусковых токов (до 6-8 I_н) и динамических нагрузок на механизм. Альтернативные методы:

• Пуск при переключении «звезда-треугольник»: Снижает пусковой ток в 3 раза, но и пусковой момент также снижается в 3 раза. Применим для механизмов с вентиляторной нагрузкой или легкими условиями пуска.
• Пуск с помощью устройств плавного пуска (УПП): Позволяет плавно наращивать напряжение на статоре, обеспечивая снижение пускового тока и управляемое ускорение. Критически важен для снижения механических ударов в низкоскоростных приводах.
• Частотное регулирование (ЧРП): Наиболее технологичный метод. Позволяет не только плавно запускать и останавливать двигатель, но и точно регулировать скорость в широком диапазоне. Для двигателей на 350 об/мин при работе с ЧРП необходимо учитывать необходимость независимого охлаждения на низких скоростях и риск возникновения крутильных резонансов в механической части.

Сравнительная таблица характеристик двигателей 350 об/мин разной мощности (напряжение 400 В, 50 Гц)

Номинальная мощность, кВт	Номинальный ток, А (прибл.)	КПД, % (IE3)	cos φ	Пусковой ток / Iн	Масса, кг (прибл.)
18.5	38-42	91.5	0.81	7.0	220-260
37	72-78	93.0	0.83	6.8	380-450
75	140-150	94.2	0.85	6.5	650-780
132	240-260	95.0	0.86	6.2	1100-1300
200	360-390	95.4	0.87	6.0	1600-1900

Особенности монтажа и эксплуатации

При установке и обслуживании низкоскоростных двигателей необходимо учитывать ряд специфических требований.

• Выравнивание и соосность: Требования к точности центровки с рабочей машиной крайне высоки. Несоосность приводит к повышенным вибрациям, износу подшипников и выходу из строя.
• Смазка подшипников: Необходимо строго соблюдать интервалы замены смазки и использовать рекомендованные производителем материалы. Пересмазка так же вредна, как и недостаточная смазка.
• Контроль вибрации и температуры: Регулярный мониторинг вибрации (особенно в осевом и радиальном направлениях) и температуры подшипниковых узлов и статора является ключевым методом предиктивного обслуживания.
• Защита от влаги и агрессивных сред: Для двигателей, работающих в условиях повышенной влажности или с химически активными веществами, критически важно соответствие степени защиты (IP) и материала исполнения (например, изоляция обмотки с повышенной стойкостью к влаге).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается фактическая скорость вращения от синхронной (350 об/мин)?

Фактическая скорость (n) всегда меньше синхронной (n₁=350 об/мин) на величину скольжения (s). Скольжение выражается в процентах или относительных единицах. Для асинхронного двигателя при номинальной нагрузке скольжение обычно составляет 2-5%. Таким образом, двигатель с n₁=350 об/мин при номинальной нагрузке будет вращаться со скоростью примерно 332-343 об/мин.

Можно ли получить скорость 350 об/мин от частотного преобразователя?

Да, можно. Для этого необходимо задать на выходе частотного преобразователя частоту 50 Гц при условии, что двигатель имеет 16 или 18 полюсов (в зависимости от его базовой конструкции). Важно помнить, что при снижении частоты ниже номинальной для поддержания момента на валу необходимо использовать закон управления U/f или векторное управление. Также требуется обеспечить достаточное охлаждение двигателя на пониженных скоростях.

Какой тип пуска рекомендуется для двигателя 350 об/мин мощностью 90 кВт?

Для двигателя такой мощности и скорости прямой пуск, как правило, нежелателен из-за высокого пускового тока и ударной нагрузки на механизм. Рекомендуется применение устройства плавного пуска (УПП) или частотного преобразователя. Пуск «звезда-треугольник» может быть рассмотрен, но только если механизм допускает значительное снижение пускового момента (например, вентилятор).

Почему двигатели на 350 об/мин тяжелее и дороже двигателей на 3000 об/мин той же мощности?

Увеличение массы и стоимости обусловлено необходимостью размещения большего числа полюсов в активной зоне. Это требует увеличения диаметра и длины магнитопровода статора и ротора, большего количества меди в обмотке и стали в сердечнике. Кроме того, конструкция подшипниковых щитов и вала должна быть более массивной для восприятия повышенных крутящих моментов.

Как определить необходимую мощность двигателя 350 об/мин для привода шнекового транспортера?

Расчет мощности (P, кВт) основывается на определении требуемого крутящего момента (M, Нм) на валу: P = (M

• n) / 9550, где n – рабочая скорость (об/мин). Момент M рассчитывается исходя из геометрии шнека, свойств транспортируемого материала, производительности, угла наклона и коэффициента трения. К полученному значению необходимо добавить запас 10-20% и выбрать ближайший стандартный номинал мощности из ряда двигателей.

Каковы основные причины повышенной вибрации у низкоскоростных двигателей?

Основные причины: 1) Механическая несоосность с приводным механизмом. 2) Дисбаланс ротора (особенно критичный на низких скоростях). 3) Ослабление крепления двигателя на фундаменте. 4) Износ или повреждение подшипников качения. 5) Динамическая неуравновешенность connected equipment (муфты, шестерни). 6) Электрическая несимметрия (обрыв фазы, межвитковое замыкание, несимметрия питающего напряжения). Диагностика требует проведения виброанализа и электротехнических измерений.