Электродвигатели закрытые 110 кВт

Электродвигатели закрытые 110 кВт: конструкция, параметры и применение

Электродвигатели закрытого исполнения мощностью 110 кВт представляют собой серийные асинхронные машины общего промышленного назначения, спроектированные для работы в условиях повышенного содержания пыли, влаги и других твердых частиц в окружающей среде. Основной отличительной чертой является конструктивное исполнение, препятствующее свободному обмену воздухом между внутренней полостью двигателя и окружающей средой, но не исключающее его полностью. Это достигается за счет уплотнений в местах прохода вала, фланцевых соединений и других элементов. Мощность 110 кВт (приблизительно 150 л.с.) является одной из наиболее востребованных в промышленности, находя применение в приводе насосов, вентиляторов, компрессоров, конвейеров и другого технологического оборудования.

Конструктивные особенности и типы закрытого исполнения

Закрытые электродвигатели 110 кВт, в соответствии с ГОСТ и IEC, подразделяются на несколько типов по способу охлаждения и степени защиты. Наиболее распространенными являются двигатели с самовентиляцией (IC 411) и принудительным охлаждением (IC 416). В первом случае охлаждение осуществляется внешним вентилятором, расположенным на валу двигателя и обдувающим оребренный корпус. Во втором случае используется независимый вентилятор с отдельным приводом, что позволяет поддерживать эффективное охлаждение даже на низких частотах вращения.

Степень защиты оболочки для данного класса двигателей, как правило, соответствует IP54 или IP55. Расшифровка:

    • IP54: Защита от попадания пыли в количестве, нарушающем работу оборудования (пылезащищенные). Защита от брызг воды со всех направлений.
    • IP55: Защита от пыли (полная, хотя незначительное проникновение допускается). Защита от струй воды с любого направления.

    Конструктивно двигатель состоит из литого чугунного (реже алюминиевого) корпуса с ребрами охлаждения, статора с многослойным магнитопроводом и трехфазной обмоткой, короткозамкнутого ротора типа «беличья клетка», двух подшипниковых щитов с подшипниками качения (чаще всего роликовыми со стороны привода и шариковым со стороны противопривода), вентилятора и вентиляционного кожуха. Обмотки статора изготавливаются из медного изолированного провода с классом нагревостойкости F (155°C) или H (180°C), что обеспечивает запас по термостойкости при рабочем классе B (130°C) или F (155°C).

    Основные технические характеристики и параметры

    Электродвигатели 110 кВт выпускаются на стандартные напряжения и частоты промышленных сетей. Ключевые параметры сведены в таблицу.

    Таблица 1. Стандартные параметры асинхронных электродвигателей закрытого исполнения 110 кВт

    ПараметрЗначение / ВариантыПримечание
    Номинальная мощность, PN110 кВтПо ГОСТ и IEC
    Синхронная частота вращения3000 об/мин (2p=2), 1500 об/мин (2p=4), 1000 об/мин (2p=6), 750 об/мин (2p=8)Наиболее распространены полюсные варианты 4 и 6
    КПД (η), класс IEIE2 (высокий): ~94.5% для 1500 об/мин
    IE3 (премиум): ~95.4% для 1500 об/мин
    IE4 (сверхпремиум): >96%
    Согласно ГОСТ Р МЭК 60034-30-1 и директивам по энергоэффективности
    Коэффициент мощности (cos φ)0.87 — 0.92Зависит от числа полюсов и нагрузки
    Напряжение питания~400 В (380-415 В), 50 Гц; 690 В, 50 ГцНаиболее распространен вариант 400/690 В (схема Δ/Y)
    Пусковой ток (Ia/IN)6.5 — 8.0 x INДля прямого пуска от сети
    Пусковой момент (Ma/MN)1.8 — 2.5 x MN
    Максимальный момент (Mmax/MN)2.5 — 3.2 x MNКоэффициент перегрузочной способности
    Степень защиты IPIP54, IP55, реже IP56Стандарт для закрытого исполнения
    Класс изоляцииF (рабочая температура 155°C)С запасом, работа при классе B или F
    Способ монтажаIM 1081 (лапы), IM 2081 (фланец), IM 3081 (лапы + фланец)Наиболее распространен IM 1081

    Особенности выбора для конкретных применений

    Выбор двигателя 110 кВт должен основываться на анализе нагрузочного графика и условий эксплуатации. Для вентиляторной нагрузки (насосы, вентиляторы) допустим выбор двигателя с номинальной мощностью, равной или незначительно превышающей мощность на валу механизма. Для установок с тяжелыми условиями пуска (мельницы, дробилки, конвейеры под завалом) необходим расчет по пусковому моменту и проверка термической стойкости двигателя в режиме разгона. В таких случаях часто применяются двигатели с фазным ротором или асинхронные двигатели с массивным ротором, обладающие повышенным пусковым моментом.

    При работе от частотного преобразователя (ЧП) необходимо учитывать следующие аспекты: снижение охлаждения на низких оборотах (при самовентиляции), что может потребовать двигатель с независимым вентилятором (IC 416); риск возникновения перенапряжений на длинных кабелях между ЧП и двигателем; необходимость установки фильтров синфазных помех и защиту от токов утечки. Для продолжительной работы на частотах ниже 15-20 Гц рекомендуется двигатель с принудительным охлаждением.

    Схемы подключения и пускозащитная аппаратура

    Для двигателей 110 кВт при напряжении 400 В номинальный ток составляет примерно 200 А (зависит от КПД и cos φ). Прямой пуск от сети допустим при согласовании с энергоснабжающей организацией, так как пусковой ток может достигать 1400-1600 А. Альтернативными способами пуска являются:

    • Звезда-Треугольник (Y-Δ): Применим только для двигателей, обмотки которых рассчитаны на работу в треугольнике при сетевом напряжении. Пусковой момент снижается до 1/3 от момента прямого пуска.
    • Частотный преобразователь: Оптимальный способ с точки зрения плавности и энергоэффективности, позволяет регулировать скорость.
    • Устройство плавного пуска (УПП): Ограничивает пусковой ток за счет фазового управления тиристорами, обеспечивает плавный разгон.
    • Пуск через автотрансформатор: Позволяет снизить пусковое напряжение и ток.

    Защита двигателя обеспечивается комплексом аппаратов: автоматический выключатель с электромагнитным и тепловым расцепителем, контактор, тепловое реле или цифровой защитный релейный модуль, встраиваемый в систему управления. Современные цифровые устройства защиты (например, термисторная защита PTC, мониторинг тока по фазам) позволяют контролировать перегрузку, обрыв фазы, асимметрию, заклинивание ротора и перегрев обмоток.

    Техническое обслуживание и диагностика

    Плановое техническое обслуживание закрытых электродвигателей 110 кВт включает в себя:

    • Контроль вибрации: Измерение виброскорости и виброускорения на подшипниковых щитах. Для двигателя 1500 об/мин допустимый уровень виброскорости обычно не превышает 2.8 мм/с по ГОСТ ISO 10816-1.
    • Контроль температуры: Мониторинг температуры подшипников и корпуса с помощью термометров или термопар. Превышение температуры окружающей среды более чем на 80°C для класса F может указывать на проблему.
    • Диагностика состояния изоляции: Измерение сопротивления изоляции мегомметром (не менее 1 МОм при 25°C, на практике для исправного двигателя — сотни МОм). Испытание повышенным напряжением промышленной частоты.
    • Анализ тока: Регистрация спектра токов статора позволяет выявить дефекты ротора (обрыв стержней), эксцентриситет и проблемы с питанием.
    • Смазка подшипников: Замена смазки через регламентированные интервалы времени в зависимости от типа подшипника, скорости и условий работы. Пересмазка чаще приводит к выходу подшипника из строя, чем недостаток смазки.

    Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

    Чем отличается двигатель закрытого исполнения от защищенного (IP23)?

    Двигатель защищенного исполнения (IP23) имеет открытые вентиляционные отверстия, защищенные от попадания капель и твердых тел размером более 12 мм. Он охлаждается лучше за счет прямого обдува обмоток, но может эксплуатироваться только в чистых, сухих помещениях. Закрытый двигатель (IP54/IP55) имеет изолированную внутреннюю полость, охлаждаемую через ребристый корпус, и предназначен для загрязненных и влажных сред.

    Какой класс энергоэффективности IE2, IE3, IE4 является обязательным для двигателей 110 кВт?

    В соответствии с действующим техрегламентом Таможенного союза и глобальной практикой, для двигателей мощностью от 0.75 до 1000 кВт минимально допустимым классом является IE3 (премиум) или комбинация IE2 с частотным преобразователем. Таким образом, двигатель 110 кВт должен иметь класс IE3 как минимум. Класс IE4 является рекомендуемым для достижения максимальной энергоэкономии.

    Можно ли использовать двигатель 400/690 В в сети 380 В?

    Да, но только при соединении обмоток статора в треугольник (Δ). Напряжение 380 В соответствует номинальному фазному напряжению для схемы «треугольник» двигателя 400/690 В. Включение в звезду (Y) при 380 В приведет к недогрузке двигателя и резкому падению момента.

    Как правильно выбрать сечение кабеля для подключения двигателя 110 кВт?

    Сечение выбирается по номинальному току с учетом способа прокладки, температуры окружающей среды и группировки кабелей. Для двигателя 110 кВт, 400 В, ~200 А, при прокладке в воздухе (лоток) обычно применяется кабель с медными жилами сечением 70-95 мм² (например, ВВГ или АВВГ). Обязательна проверка по условию срабатывания защиты от КЗ и по потере напряжения. Для частотного привода требуется использование симметричного кабеля с экраном.

    Что чаще всего выходит из строя в закрытых асинхронных двигателях данной мощности?

    Основные причины отказов, в порядке убывания частоты:

    • Износ подшипников качения (60-70% отказов) из-за пересмазки, загрязнения, неправильной центровки.
    • Повреждение обмоток статора (15-20%) из-за теплового старения, перенапряжений (особенно при работе от ЧП), вибрации, загрязнения внутренней полости.
    • Повреждение изоляции из-за попадания влаги внутрь корпуса при нарушении уплотнений.
    • Обрыв стержней «беличьей клетки» ротора (5-10%) из-за термоциклических нагрузок и технологических дефектов литья.

Какой запас мощности двигателя рекомендуется для циклической нагрузки с кратковременными пиками?

Если пиковая нагрузка превышает номинальную не более чем на 20-30% и длительность пика не превышает 1-2 минут за период цикла 10-15 минут, то двигатель 110 кВт, как правило, способен выдержать такую нагрузку за счет тепловой инерции. Однако необходимо проверить по нагрузочной диаграмме и паспортным данным на перегрузочную способность (коэффициент Mmax/MN). Для частых и более высоких пиков рекомендуется выбирать двигатель с мощностью, соответствующей среднеквадратичной нагрузке, и проверять его по максимальному моменту.

Заключение

Электродвигатели закрытого исполнения мощностью 110 кВт являются универсальным и надежным приводом для широкого спектра промышленных установок. Правильный выбор по исполнению, классу энергоэффективности, способу охлаждения и пуска определяет не только надежность и срок службы самого двигателя, но и экономичность технологического процесса в целом. Современные тенденции направлены на повсеместное внедрение двигателей классов IE3 и IE4 в комбинации с частотно-регулируемым приводом, что позволяет оптимизировать энергопотребление. Регулярное техническое обслуживание с применением методов вибродиагностики и анализа токов статора является залогом предотвращения внезапных отказов и простоев оборудования.

Войти

Зарегистрироваться

Сбросить пароль

Пожалуйста, введите ваше имя пользователя или эл. адрес, вы получите письмо со ссылкой для сброса пароля.