Электродвигатели трехфазные 975 об/мин

Электродвигатели трехфазные асинхронные с синхронной частотой вращения 1000 об/мин (реальная ~975 об/мин)

Трехфазные асинхронные электродвигатели с синхронной частотой вращения 1000 об/мин, фактическая скорость которых при номинальной нагрузке составляет приблизительно 975 об/мин, представляют собой электромеханические преобразователи, относящиеся к тихоходным машинам. Данная скорость вращения достигается при конструкции двигателя с шестью полюсами (2p=6) в статоре. При стандартной промышленной частоте питающего напряжения 50 Гц синхронная скорость вращения магнитного поля статора составляет 1000 об/мин. За счет явления асинхронизма, определяемого скольжением (s), которое для большинства двигателей общего назначения лежит в диапазоне 2.5-5%, реальная скорость на валу под нагрузкой составляет 950-975 об/мин.

Конструктивные особенности и принцип действия

Двигатели данного типоисполнения строятся по классической схеме трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (АДКЗ). Основные узлы: статор, состоящий из корпуса, сердечника с трехфазной обмоткой, и ротор, включающий вал, сердечник с короткозамкнутой обмоткой типа «беличье колесо». Ключевым параметром, определяющим скорость 1000 об/мин, является количество полюсов. Формула для расчета синхронной скорости: n1 = (60 f) / p, где f – частота сети (50 Гц), p – число пар полюсов. Для шестиполюсной машины p=3, следовательно, n1 = (60 50) / 3 = 1000 об/мин.

Сфера применения двигателей 975 об/мин

Тихоходные шестиполюсные двигатели находят применение в приводах механизмов, требующих высокого крутящего момента при относительно низкой скорости, а также в случаях, где использование редуктора или ременной передачи с высоким передаточным числом нецелесообразно или неэкономично. Типичные области применения:

• Приводы насосов поршневого и шестеренчатого типа.
• Вентиляторы и дымососы высокого давления.
• Конвейеры тяжелых грузов (ленточные, пластинчатые).
• Смесители, мешалки для вязких сред.
• Дробильное и мельничное оборудование.
• Компрессоры поршневого типа.
• Подъемные механизмы (лебедки, краны).

Классификация и основные технические характеристики

Двигатели 975 об/мин различаются по ряду ключевых параметров, которые определяют их выбор для конкретного применения.

1. По степени защиты (IP) и способу охлаждения (IC):

• IP54, IP55 (IC0141/IC411): Защищенные от пыли и водяных брызг с самовентиляцией. Наиболее распространенный вариант для промышленных установок.
• IP23 (IC01): Защита от капель и твердых тел диаметром >12.5 мм. Для чистых, сухих помещений.
• IP65/66 (IC411/IC416): Пыленепроницаемые и защищенные от сильных струй воды. Для агрессивных и влажных сред.

2. По классу энергоэффективности (МЭК 60034-30-1):

• IE1 (Standard Efficiency): Устаревший класс, снят с производства в ЕС для большинства мощностей.
• IE2 (High Efficiency): Повышенный КПД. Минимально допустимый для рынка ЕС.
• IE3 (Premium Efficiency): Высокий КПД. Стандарт для новых установок.
• IE4 (Super Premium Efficiency): Сверхвысокий КПД. Перспективный класс.

3. По монтажному исполнению (по ГОСТ, МЭК 60034-7):

• IM 1081: На лапах с одним цилиндрическим концом вала.
• IM 2081: На лапах с фланцем на станине.
• IM 3081: Только с фланцем.

IM 1071: На лапах с двумя концами вала.

Таблица 1. Примерные параметры трехфазных АДКЗ 380В, 50 Гц, 975 об/мин (IE2/IE3)

Мощность, кВт	Ном. ток, А (прибл.)	КПД, % (IE2/IE3)	cos φ	Пусковой ток / Iном	Масса, кг (прибл.)	Момент инерции ротора, J, кг*м² (×10⁻²)
0.75	2.1	75/78	0.73	5.5	15	1.2
1.5	3.7	79/82	0.76	6.0	20	2.5
3.0	6.8	82/85	0.78	6.5	35	6.0
5.5	11.5	85/87	0.80	7.0	55	15
7.5	15.2	86/89	0.81	7.0	70	25
11	21.5	87/90	0.82	7.5	95	45
15	29	88/91	0.83	7.5	120	70
18.5	35	89/92	0.84	7.5	140	90
22	41	90/92.5	0.85	7.5	160	110
30	55	91/93	0.86	7.5	210	180

Расчетные параметры и выбор двигателя

Выбор двигателя мощностью ~975 об/мин осуществляется на основе анализа нагрузочной диаграммы механизма. Критическими параметрами являются:

• Требуемый крутящий момент на валу: M = 9550
• P / n, где P – мощность (кВт), n – скорость (об/мин). Для 975 об/мин момент существенно выше, чем у двигателей на 1500 или 3000 об/мин той же мощности.
• Пусковые характеристики: Необходимо учитывать момент сопротивления механизма при пуске. Двигатели с короткозамкнутым ротором имеют пусковой момент, обычно составляющий 1.5-2.2 от номинального.
• Инерционность: Высокий момент инерции ротора (см. Таблицу 1) способствует более плавному пуску, но увеличивает время разгона и потери энергии при частых пусках.
• Режим работы (S1-S10 по ГОСТ Р МЭК 60034-1): Для постоянной длительной нагрузки (S1) подходит стандартный двигатель. Для повторно-кратковременных режимов (S3-S5) необходим двигатель с учетом относительной продолжительности включения (ПВ%).

Способы управления и пуска

Для управления двигателями 975 об/мин применяются стандартные для АДКЗ методы:

• Прямой пуск (DOL): Наиболее простой и дешевый способ. Применяется при наличии достаточной мощности питающей сети, так как пусковой ток достигает 5.5-7.5 Iном. Подходит для механизмов с низким статическим моментом (вентиляторы, насосы).
• Пуск переключением «звезда-треугольник» (Star-Delta): Снижает пусковой ток в 3 раза, но и пусковой момент также падает в 3 раза. Эффективен для механизмов, которые можно запускать вхолостую или при малом моменте сопротивления.
• Пуск с помощью устройств плавного пуска (УПП): Позволяет плавно наращивать напряжение на статоре, обеспечивая снижение пускового тока и плавный разгон. Оптимален для насосов, конвейеров, где требуется ограничить гидроудары или механические нагрузки.
• Частотное регулирование (ЧРП): Преобразователь частоты позволяет плавно регулировать скорость в широком диапазоне (от 5-10% до 100% и выше номинала), обеспечивая оптимальные режимы работы и значительную энергоэкономию. Для двигателей 975 об/мин важно учитывать возможность работы на низких частотах без перегрева (необходимость независимого вентилятора).

Особенности эксплуатации и обслуживания

Эксплуатация шестиполюсных двигателей имеет ряд нюансов:

• Вибрация и балансировка: Из-за более низкой скорости требования к балансировке ротора могут быть менее строгими, чем для высокоскоростных машин, однако контроль вибрации по ГОСТ ISO 10816-3 обязателен.
• Нагревостойкость изоляции: Класс изоляции (B, F, H) определяет допустимый перегрев. Для двигателей с частыми пусками или работой от ЧРП рекомендуется класс F или H.
• Смазка подшипников: Интервалы пересмазки для двигателей на 975 об/мин, как правило, больше, чем для двигателей на 3000 об/мин, так как скорость вращения подшипниковых узлов ниже. Необходимо следовать указаниям производителя.
• Контроль зазора в подшипниках: Регулярная проверка осевого и радиального зазора позволяет предотвратить износ и повреждение статора и ротора.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Почему фактическая скорость двигателя 975 об/мин, а не 1000?

Это обусловлено физическим принципом работы асинхронного двигателя. Вращающееся магнитное поле статора увлекает за собой ротор, но ротор всегда вращается немного медленнее (имеет «скольжение» s). Это отставание необходимо для наведения токов в роторе и создания вращающего момента. При номинальной нагрузке скольжение составляет 2.5-3%, что и дает 975 об/мин при синхронной скорости 1000 об/мин.

2. Можно ли получить точную скорость 975 об/мин без использования редуктора?

Нет, скорость асинхронного двигателя при питании от сети 50 Гц жестко привязана к количеству полюсов и изменяется только в небольших пределах в зависимости от нагрузки (скольжения). Для получения фиксированной, нестандартной или регулируемой скорости необходимо использовать частотный преобразователь или механический вариатор.

3. Чем принципиально отличается двигатель на 975 об/мин от двигателя на 1500 об/мин той же мощности?

Основные отличия:

• Количество полюсов: 6 против 4.
• Габариты и масса: Шестиполюсный двигатель, как правило, крупнее и тяжелее из-за большего количества катушек в обмотке статора и, часто, увеличенного диаметра ротора.
• Крутящий момент: При одинаковой мощности шестиполюсный двигатель развивает больший номинальный момент (примерно в 1.5 раза).
• cos φ: Коэффициент мощности у шестиполюсных двигателей обычно несколько ниже, чем у четырехполюсных.

4. Какой двигатель экономичнее: на 975 об/мин с прямым приводом или на 3000 об/мин с редуктором?

Решение требует технико-экономического расчета. Прямой привод (975 об/мин) обычно проще, надежнее, не имеет потерь в редукторе (КПД редуктора 95-98%) и требует меньше обслуживания. Однако двигатель на 3000 об/мин с редуктором может быть дешевле, компактнее и легче в целом. Выбор зависит от стоимости, требований к моменту, инерции, наличия места и регламента ТО.

5. Что будет, если двигатель 975 об/мин подключить в сеть 60 Гц?

Синхронная скорость увеличится до (60

• 60) / 3 = 1200 об/мин. Фактическая скорость возрастет пропорционально (~1170 об/мин). При сохранении напряжения 380В магнитный поток в статоре снизится, что может привести к падению момента и перегреву, если нагрузка останется прежней. Для работы на 60 Гц необходимо либо повышать напряжение пропорционально частоте (до ~460В), что реализуется частотным преобразователем, либо существенно снижать нагрузку на валу.

6. Как правильно выбрать устройство плавного пуска (УПП) для такого двигателя?

Номинальный ток УПП должен быть равен или превышать номинальный ток двигателя (см. Таблицу 1). Для тяжелых пусков (дробилки, мельницы) рекомендуется выбирать УПП с номиналом на одну ступень выше. Также необходимо учитывать количество пусков в час, которое УПП может обеспечить без перегрева.

7. Почему двигатель на 975 об/мин сильнее гудит, чем на 3000 об/мин?

Шум электромагнитного происхождения зависит от частоты силовых гармоник. Основная частота магнитного шума для шестиполюсного двигателя (при 50 Гц) связана с частотой перемагничивания и может попадать в более чувствительный для человеческого уха диапазон. Кроме того, более массивная станина и большие размеры могут резонировать на других частотах. Однако аэродинамический шум (от вентилятора) у тихоходных двигателей значительно ниже.