Электродвигатели трехфазные 850 об/мин

Электродвигатели трехфазные асинхронные с синхронной частотой вращения 850 об/мин: конструкция, параметры и применение

Трехфазные асинхронные электродвигатели с синхронной частотой вращения 850 об/мин представляют собой электромеханические преобразователи, предназначенные для привода механизмов, требующих низкой скорости вращения вала. Данная скорость является нестандартной в общепринятом ряду (3000, 1500, 1000 об/мин) и достигается за счет конструктивных особенностей обмотки статора. Двигатели на 850 об/мин (соответствующая синхронная частота – 900 об/мин при частоте сети 50 Гц) находят свое применение в специфических областях промышленности, где необходима прямая передача момента на низкооборотное оборудование без использования редуктора или с применением редуктора с меньшим передаточным числом, что повышает общую надежность и КПД системы.

Конструктивные особенности и принцип действия

Двигатели с синхронной частотой 900 об/мин (фактическая рабочая скорость при нагрузке составляет примерно 830-870 об/мин, в зависимости от скольжения) являются асинхронными машинами с короткозамкнутым или фазным ротором. Ключевым отличием от более распространенных моделей является количество пар полюсов. Частота вращения магнитного поля статора (синхронная частота) определяется по формуле: n = (60

• f) / p, где f – частота сети (50 Гц), p – число пар полюсов. Для достижения 900 об/мин необходимо 7 пар полюсов (p=7). Именно такое количество полюсных делений закладывается в конструкцию обмотки статора.

Увеличение числа полюсов приводит к следующим особенностям:

• Габариты и масса: При одинаковой мощности двигатель на 850 об/мин будет иметь большие габариты и массу по сравнению с двигателем на 1500 об/мин. Это связано с необходимостью размещения более сложной многовитковой обмотки с увеличенным числом катушек.
• Момент: Двигатель развивает больший пусковой и номинальный момент при той же мощности, так как M = (9550
• P) / n, где P – мощность в кВт, n – частота вращения в об/мин. Низкая скорость напрямую означает высокий вращающий момент.
• Cos φ: Коэффициент мощности таких двигателей, как правило, несколько ниже, чем у высокооборотных аналогов.
• Пусковые характеристики: Пусковой ток (Iп/Iн) может быть ниже, но из-за большего индуктивного сопротивления обмотки сам пуск часто требует применения специальных схем.

Основные технические параметры и характеристики

Двигатели данного типа производятся в соответствии с ГОСТ, IEC и другими стандартами. Основные параметры включают:

• Мощность (Pн): Диапазон мощностей для данной скорости обычно лежит в пределах от 5 кВт до 400 кВт и выше, в зависимости от серии и габарита.
• Напряжение (Uн): Стандартные значения: 380 В, 660 В, 380/660 В, 6000 В, 10000 В для высоковольтных исполнений.
• Степень защиты (IP): От IP23 (защита от попадания твердых тел диаметром >12.5 мм и капель воды под углом до 60°) до IP55 (полная защита от пыли и струй воды).
• Климатическое исполнение и категория размещения: УХЛ, Т, ТУ для различных климатических зон, размещение 1, 2, 3, 4 (на открытом воздухе, в помещении и т.д.).
• Класс нагревостойкости изоляции: F (155°C) или H (180°C) – стандарт для современных двигателей.
• КПД (η): В зависимости от мощности и класса, варьируется от 85% до 95%. Соответствует классам IE2, IE3, IE4 по международной классификации.
• Метод монтажа (IM): Наиболее распространены IM 1001 (на лапах с одним цилиндрическим концом вала), IM 3001 (без лап, с фланцем на станине), IM 2001 (на лапах с фланцем на станине).

Области применения

Двигатели с частотой вращения 850 об/мин используются там, где требуется низкая скорость и высокий момент:

• Дробильное и мельничное оборудование: Щековые, конусные, валковые дробилки, шаровые мельницы.
• Конвейеры тяжелых грузов: Ленточные стационарные конвейеры большой длины и мощности, пластинчатые конвейеры.
• Смесители и миксеры: Для тяжелых, вязких сред в химической, пищевой, строительной промышленности.
• Насосы поршневого и плунжерного типа: Приводы буровых установок, испытательные стенды.
• Вентиляторы и дымососы: Регулируемые приводы мощных центробежных вентиляторов на котлах и в системах вентиляции.
• Подъемно-транспортное оборудование: Крановые механизмы передвижения тележек и мостов.

Сравнительная таблица характеристик двигателей разной частоты вращения (на примере мощности 55 кВт)

Параметр	АИР250S2 (3000 об/мин)	АИР250М4 (1500 об/мин)	АИР280S8 (750 об/мин)	АИР280S7 (850 об/мин, аналог)
Синхронная частота, об/мин	3000	1500	750	900
Номинальная частота, об/мин	2970	1470	730	870
Номинальный момент, Нм	177	357	719	604
Пусковой момент / Мн	2.0	2.2	2.0	2.1
Пусковой ток / Iн	7.5	7.0	6.5	6.8
Масса, кг	430	520	920	890
Габарит (высота оси вращения), мм	250	250	280	280

Способы управления и пуска

Прямой пуск от сети (DOL) для двигателей средней и большой мощности часто недопустим из-за ограничений по току в сети. Применяются:

• Пуск «звезда-треугольник»: Эффективен для снижения пускового тока, но приводит к снижению пускового момента в 3 раза. Применим для механизмов с вентиляторным моментом сопротивления.
• Частотные преобразователи (ЧП): Наиболее современный и эффективный способ. Позволяет плавно запускать двигатель, регулировать скорость в широком диапазоне, поддерживать высокий момент на низких частотах. Для двигателей на 850 об/мин особенно важно использовать ЧП с векторным управлением без датчика обратной связи или с энкодером для точного поддержания момента.
• Устройства плавного пуска (УПП): Обеспечивают ограничение тока и плавный разгон, но не позволяют регулировать скорость в процессе работы.
• Пуск через автотрансформатор: Позволяет снизить напряжение на обмотке статора во время пуска, уменьшая ток и момент.

Особенности выбора и монтажа

При выборе двигателя на 850 об/мин необходимо учитывать:

• Характер нагрузки: Постоянный или переменный момент, наличие ударных нагрузок, необходимость регулирования скорости.
• Инерция приводимого механизма: Высокая инерция требует проверки двигателя по условию пуска и времени разгона.
• Режим работы (S1-S10): Продолжительный (S1), повторно-кратковременный (S3-S5) с указанием ПВ%.
• Требования к энергоэффективности: Выбор класса IE3 или IE4 для снижения эксплуатационных затрат.
• Условия окружающей среды: Наличие пыли, влаги, химически активных веществ, взрывоопасной среды (исполнение Ex d, Ex e).

Монтаж должен обеспечивать надежное крепление, соосность с приводимым механизмом, эффективный отвод тепла. Для крупных двигателей обязателен монтаж на фундаментной плите с точной центровкой по полумуфтам.

Техническое обслуживание и диагностика

Регламентное обслуживание включает:

• Контроль вибрации на подшипниковых узлах (нормы по ISO 10816).
• Мониторинг температуры подшипников и статора (термосопротивления, термопары).
• Контроль состояния изоляции обмоток (сопротивление изоляции мегомметром, тангенс дельта).
• Периодическая замена смазки в подшипниках качения в соответствии с регламентом производителя.
• Очистка наружных поверхностей и вентиляционных каналов.
• Контроль и подтяжка электрических соединений.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается двигатель на 850 об/мин от двигателя на 750 об/мин?

Основное отличие – в количестве пар полюсов и, соответственно, синхронной частоте (900 об/мин против 750 об/мин для 50 Гц). Двигатель на 850 об/мин имеет на одну пару полюсов меньше (7 вместо 8), что при одинаковой мощности приводит к несколько меньшим габаритам и массе, а также к более высокому номинальному моменту (так как момент обратно пропорционален скорости). Выбор между ними определяется требуемой паспортной скоростью приводимого механизма.

Можно ли получить скорость 850 об/мин от стандартного двигателя на 1500 об/мин с помощью частотного преобразователя?

Да, это возможно и часто применяется. Для этого частотный преобразователь настраивается на выходную частоту примерно 28.3 Гц (по формуле: f = (p n) / 60 = (4 850) / 60 ≈ 28.3 Гц). Однако необходимо учитывать, что при таком снижении частоты падает эффективность охлаждения собственного вентилятора двигателя. При длительной работе на низкой скорости может потребоваться двигатель с независимым вентилятором или принудительное охлаждение. Кроме того, момент, развиваемый двигателем, должен быть достаточным для нагрузки на этой скорости.

Каковы главные преимущества прямого привода низкооборотным двигателем перед связкой «высокооборотный двигатель + редуктор»?

• Повышенная надежность: Отсутствие механических элементов (шестерен, валов редуктора) снижает количество точек потенциального отказа.
• Высший КПД: Исключаются потери в редукторе (которые могут составлять 2-10% на каждой ступени).
• Отсутствие необходимости в обслуживании редуктора: Не требуется замена масла, контроль износа шестерен.
• Меньший шум: Отсутствует шум, создаваемый зубчатым зацеплением.
• Компактность: В некоторых случаях общая занимаемая площадь может быть меньше.

Недостатки: более высокая начальная стоимость двигателя, большая масса и габариты самого двигателя, возможная сложность замены.

Как правильно подобрать частотный преобразователь для двигателя на 850 об/мин?

Номинальный ток ЧП должен быть не меньше номинального тока двигателя при его рабочем напряжении. Для низкооборотных двигателей с высоким моментом рекомендуется выбирать преобразователь с запасом по току в 10-15%, особенно если предполагается работа на низких частотах с полным моментом. Обязательно использование векторного режима управления. Если двигатель будет работать на скоростях ниже 10-15% от номинальной (ниже 85-130 об/мин) с полной нагрузкой, необходим ЧП с возможностью управления по датчику скорости (энкодеру) или двигатель со встроенным вентилятором независимого охлаждения (IC 416).

Почему у низкооборотных двигателей большой пусковой момент, но ниже коэффициент мощности?

Большой пусковой момент обусловлен самой физикой: момент прямо пропорционален магнитному потоку и току ротора. Низкая скорость вращения поля (при большом числе полюсов) позволяет эффективно наводить токи в роторе уже на этапе пуска. Снижение cos φ связано с увеличением индуктивного сопротивления рассеяния обмотки статора из-за большего количества катушек и витков, необходимых для создания большего числа полюсов. Реактивная составляющая тока возрастает, что снижает коэффициент мощности.

Какие существуют методы компенсации реактивной мощности для таких двигателей?

Для компенсации низкого cos φ (который может составлять 0.7-0.82) применяются:

• Статические конденсаторные установки (БСК): Устанавливаются на шинах распределительного устройства и компенсируют реактивную мощность группы электроприемников.
• Устройства плавного пуска и ЧП со встроенными дросселями: Современные преобразователи сами обладают высоким входным cos φ (близким к 1).
• Синхронные двигатели: В особо мощных приводах иногда применяют синхронные двигатели, которые могут работать с опережающим cos φ и компенсировать реактивную мощность сети.

Выбор метода зависит от конкретной сети, количества и режимов работы двигателей.