Электродвигатели закрытые 750 об/мин
Электродвигатели закрытые с синхронной частотой вращения 750 об/мин: конструкция, применение и технические аспекты
Электродвигатели асинхронные закрытые с синхронной частотой вращения 750 об/мин (8 полюсов) представляют собой специальный класс низкооборотных машин, предназначенных для привода механизмов, требующих высокого крутящего момента при относительно низкой скорости. Данная частота вращения достигается при питании от стандартной сети 50 Гц. Закрытое исполнение (обозначаемое, как правило, IP54, IP55) обеспечивает защиту обмоток и внутренних частей двигателя от попадания пыли и водяных брызг, что позволяет эксплуатировать их в условиях запыленных и влажных производственных помещений, а также на открытом воздухе под навесом.
Конструктивные особенности и принцип действия
Двигатели на 750 об/мин являются асинхронными машинами с короткозамкнутым ротором. Их ключевая особенность — увеличенное число полюсов статора. Если двухполюсный двигатель имеет синхронную скорость 3000 об/мин, то для достижения 750 об/мин требуется 8 полюсов (n = 60*f / p, где f=50 Гц, p=4 пары полюсов). Увеличение числа полюсов приводит к росту габаритов и массы двигателя при той же мощности по сравнению с высокооборотными моделями, так как магнитная система становится более массивной.
Закрытое исполнение подразумевает, что двигатель не имеет отверстий для вентиляции, сообщающихся с внутренней полостью. Охлаждение осуществляется через ребристый наружный корпус (чаще всего чугунный) с помощью внешнего вентилятора, закрытого защитным кожухом. Внутренний воздух циркулирует по замкнутому контуру, отдавая тепло через корпус наружному воздуху, который обдувает ребра. Такая конструкция предотвращает проникновение внутрь активной части пыли, волокон, влаги и агрессивных сред.
Сфера применения
Низкая частота вращения и высокий пусковой момент определяют основные области использования закрытых двигателей 750 об/мин:
- Привод мощных вентиляторов и дымососов котельных установок и промышленных систем вентиляции.
- Привод поршневых и центробежных насосов, особенно в водоснабжении, водоотведении и нефтегазовой отрасли.
- Привод ленточных конвейеров, элеваторов, норий и других механизмов непрерывного транспорта.
- Привод мешалок, смесителей и дробилок в химической, горнодобывающей и пищевой промышленности.
- Привод крановых механизмов (передвижения тележки или моста) и других подъемно-транспортных устройств.
- Номинальная мощность (Pн, кВт): Определяется нагрузочной характеристикой приводимого механизма. Диапазон мощностей для данной скорости вращения широк — от единиц до нескольких сотен киловатт.
- КПД (η, %): Для современных двигателей серий АИР, IE2, IE3, IE4 данный показатель в этом диапазоне скоростей находится на высоком уровне, но несколько ниже, чем у двигателей на 1500 об/мин той же мощности, из-за увеличенных магнитных потерь.
- Коэффициент мощности (cos φ): Также имеет тенденцию к снижению с увеличением числа полюсов, что требует внимания к компенсации реактивной мощности в сети.
- Критический скольжение и пусковой момент: Низкооборотные двигатели обычно обладают благоприятными пусковыми характеристиками — высоким пусковым моментом при умеренном пусковом токе.
- Класс защиты (IP): Для закрытых двигателей стандартными являются IP54 (защита от пыли и брызг) и IP55 (защита от струй воды).
- Класс изоляции: Как правило, не ниже F, что позволяет работать при температуре до 155°C на изоляцию, с запасом на перегрев.
- Способ монтажа: Наиболее распространены исполнения IM1081 (лапы с одним цилиндрическим концом вала) и IM2081 (лапы с фланцем на лапах).
- АИР — серия асинхронного двигателя (общепромышленная).
- 200 — высота оси вращения вала в мм (габарит).
- L — установочный размер по длине станины (короткая, средняя, длинная).
- 8 — число полюсов (8 полюсов = 750 об/мин).
Ключевые технические характеристики и параметры выбора
При подборе электродвигателя 750 об/мин необходимо анализировать следующие параметры:
Сравнительная таблица характеристик двигателей разных скоростей при близкой мощности
| Параметр | Двигатель 750 об/мин (8 полюсов) | Двигатель 1500 об/мин (4 полюса) |
|---|---|---|
| Синхронная скорость, об/мин | 750 | 1500 |
| Габариты и масса | Значительно больше при одинаковой мощности | Меньше и легче |
| Пусковой момент (Mп/Mн) | Выше (обычно 1.8-2.2) | Стандартный (обычно 1.7-2.0) |
| КПД | Несколько ниже (на 1-3%) | Выше |
| Коэффициент мощности (cos φ) | Ниже (0.80-0.85) | Выше (0.85-0.90) |
| Уровень шума | Ниже из-за меньшей скорости вращения ротора и вентилятора | Выше |
| Стоимость | Выше из-за большего расхода материалов | Ниже |
Таблица ориентировочных мощностей и масс для двигателей 750 об/мин (серия АИР/IE2-IE3)
| Номинальная мощность, кВт | Номинальный ток (380В), А, ~ | Масса, кг, ~ | Габарит (высота оси вращения), мм |
|---|---|---|---|
| 7.5 | 17-18 | 100-120 | 160 |
| 15.0 | 32-34 | 180-210 | 180 |
| 30.0 | 60-63 | 320-380 | 225 |
| 55.0 | 108-112 | 550-650 | 280 |
| 90.0 | 170-178 | 850-1000 | 355 |
| 132.0 | 245-260 | 1200-1450 | 400 |
Вопросы управления и эксплуатации
Прямой пуск двигателей 750 об/мин, как правило, допустим из-за благоприятного соотношения моментов, но требует проверки по условиям падения напряжения в сети. Для плавного пуска и регулирования скорости в широком диапазоне необходимо применение частотных преобразователей (ЧП). При этом следует учитывать, что номинальный момент на валу у низкооборотного двигателя выше, поэтому ЧП должен быть выбран с соответствующим запасом по току. При эксплуатации критически важным является обеспечение эффективного охлаждения ребер корпуса: запрещается устанавливать двигатель вплотную к стенам или загромождать пространство вокруг вентиляционных кожухов.
Тенденции и стандарты энергоэффективности
Современные закрытые двигатели 750 об/мин производятся в соответствии с международными стандартами энергоэффективности IEC 60034-30-1. Актуальными классами являются IE3 (Premium Efficiency) и IE4 (Super Premium Efficiency). Переход на двигатели высших классов, несмотря на их повышенную стоимость, окупается за счет снижения эксплуатационных затрат на электроэнергию, особенно для оборудования с длительным временем наработки.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем обусловлена более высокая цена двигателя на 750 об/мин по сравнению с двигателем на 1500 об/мин той же мощности?
Цена выше из-за существенно большего расхода активных материалов — электротехнической стали и меди. Магнитопровод статора и ротора имеет большие габариты для создания необходимого магнитного потока при большем числе полюсов. Увеличивается масса корпуса, лап, вала. Технология изготовления обмотки с увеличенным числом катушек также несколько сложнее.
Можно ли получить частоту вращения 750 об/мин от двигателя на 1500 об/мин с помощью редуктора?
Да, это технически возможная альтернатива. Однако такое решение (двигатель + редуктор) будет, как правило, занимать больше места, требовать обслуживания редуктора (замена масла, уплотнений), может иметь меньший общий КПД и более высокий уровень шума. Прямой привод низкооборотным двигателем часто оказывается более надежным и экономичным в эксплуатации для стационарных установок.
Какой класс защиты IP является оптимальным для двигателя, установленного в неотапливаемом цехе с высокой влажностью?
В таких условиях минимально рекомендуемым классом является IP55. Если возможен прямой контакт со струями воды (например, при мойке помещений), следует рассмотреть исполнение IP56. Для сред с агрессивными парами или для установок на улице без навеса требуется специальное исполнение с покрытиями или двигатели закрытого обдуваемого исполнения с защитой IP65/IP66.
Почему у двигателя на 750 об/мин коэффициент мощности (cos φ) обычно ниже?
Увеличение числа полюсов приводит к росту магнитной индукции в зазоре и, соответственно, к увеличению намагничивающей (реактивной) составляющей тока. Это снижает коэффициент мощности. Для компенсации данного эффекта часто требуется установка батарей конденсаторов для генерации реактивной мощности непосредственно у потребителя.
Каковы особенности выбора частотного преобразователя для такого двигателя?
При выборе ЧП необходимо ориентироваться не на мощность двигателя в киловаттах, а на его номинальный ток. Преобразователь должен иметь длительно допустимый выходной ток не менее номинального тока двигателя. Рекомендуется запас в 10-15%. Также важно, чтобы ЧП поддерживал низкие частоты выходного напряжения (вплоть до 2-5 Гц) с обеспечением номинального момента на валу, что требует реализации алгоритма векторного управления без датчика обратной связи или с ним.