Электровигатели КГЕ 2011

Электродвигатели КГЭ 2011: полное техническое описание и сфера применения

Электродвигатели серии КГЭ 2011 представляют собой асинхронные машины с короткозамкнутым ротором, предназначенные для эксплуатации в составе погружных электронасосных установок типа ЭЦВ (электроцентробежные насосы) для подъема воды из артезианских скважин. Данная серия является развитием и модернизацией широко известных двигателей серии ПЭДВ и соответствует требованиям ГОСТ 12139-84 «Двигатели электрические погружные для насосных установок». Основное конструктивное отличие – герметизированная полость, заполненная специальным маслом, что обеспечивает компенсацию внешнего давления и охлаждение активных частей.

Конструктивные особенности и принцип действия

Двигатель КГЭ 2011 является трехфазным, двухполюсным (синхронная частота вращения 3000 об/мин при частоте сети 50 Гц), с короткозамкнутым ротором. Конструктивно он представляет собой сборку из последовательно соединенных секций (камер), что позволяет набирать необходимую длину (и, соответственно, мощность) в зависимости от требуемого напора насосной установки. Каждая секция включает в себя:

• Статор: Сердечник из электротехнической стали с трехфазной обмоткой, изолированной влагостойким эмалево-пленочным проводом с повышенной электрической прочностью. Статор запрессован в стальную трубу-гильзу.
• Ротор: Вал с набранным пакетом электротехнической стали и алюминиевой короткозамкнутой обмоткой. Роторы секций соединяются между собой с помощью шлицевых муфт.
• Радиальные подшипники: Изготавливаются из графитона или композитных материалов на основе фторопласта и служат для центрирования вала. Смазка и охлаждение осуществляются заполняющим маслом.
• Торцевые уплотнения и соединительные элементы: Обеспечивают герметичность секций и их надежное соединение в единый блок.

Верхняя часть двигателя комплектуется гидрозащитой (протектором), который представляет собой резиновый мех, разделяющий полость двигателя, заполненную маслом, и полость скважины, заполненную водой. Его назначение – компенсировать изменение объема масла при тепловом расширении и предотвращать его смешивание с пластовой жидкостью. Нижняя часть часто оснащается термоманометрическим датчиком (ТМД) или датчиком температуры обмотки, выводы которого идут в кабельном вводе.

Основные технические характеристики и параметры

Технические параметры двигателей КГЭ 2011 варьируются в зависимости от количества секций (мощности) и линейного напряжения. Номинальный режим работы – продолжительный (S1).

Таблица 1. Основные параметры двигателей серии КГЭ 2011

Мощность, кВт	Номинальный ток, А (при 380 В)	Номинальный ток, А (при 660 В)	КПД, %, не менее	Cos φ	Масса 1 секции, кг
3.5	8.5	4.9	78	0.81	~45
5.5	12.5	7.2	80	0.82	~50
8	17.5	10.1	81	0.83	~55
12	25.5	14.7	82	0.84	~60
16	33.5	19.4	83	0.85	~65
22	45.0	26.0	84	0.86	~70

Таблица 2. Габаритные и установочные размеры (типовые)

Наружный диаметр корпуса, мм	Длина одной секции, мм	Максимальное количество секций	Диапазон рабочих напряжений, В	Степень защиты	Класс нагревостойкости изоляции
103	500 — 800 (в зависимости от мощности)	До 20 (суммарная мощность до 400 кВт)	380, 660, 1140, 3000	IP68 (постоянное погружение)	F (155°C)

Условия эксплуатации и требования к монтажу

Двигатели КГЭ 2011 предназначены для работы в тяжелых условиях. Требования к эксплуатации строго регламентированы:

• Температура перекачиваемой среды: от +2 до +25°C. Работа при более высоких температурах требует специального исполнения или снижения нагрузки.
• Содержание механических примесей: не более 0.01% (100 г/м³), размер твердых частиц – не более 0.1 мм.
• Жесткость воды: не более 10 мг-экв/л.
• Водородный показатель (pH): в пределах 6.5 – 9.5.
• Положение в пространстве: строго вертикальное, допускаемое отклонение не более 1° от вертикали.
• Охлаждение: Обеспечивается естественной циркуляцией воды в затрубном пространстве скважины. Минимально допустимая линейная скорость потока воды – 0.1 м/с. Это накладывает жесткие требования к диаметру скважины и дебиту.

Монтаж осуществляется на спускной трубе насоса ЭЦВ. Кабельный ввод (сальник) обеспечивает герметичное соединение погружного кабеля (типа КПБК, КПБП, ВПП) с обмоткой двигателя. Перед спуском обязательно производится проверка сопротивления изоляции обмоток (мегаомметром на 1000 В) и ее электрической прочности (испытание повышенным напряжением).

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества:

• Высокая надежность и ресурс при работе в номинальных условиях, обусловленные простотой конструкции асинхронного двигателя.
• Модульность конструкции. Возможность набора требуемой мощности и напора за счет соединения секций.
• Приспособленность к высокому внешнему давлению благодаря герметичной маслонаполненной конструкции.
• Высокий КПД в номинальном режиме работы.
• Ремонтопригодность. Возможность замены отдельных секций, перемотки статоров.

Недостатки:

• Чувствительность к качеству охлаждающей воды. При работе «на сухую» или с недостаточным дебитом происходит быстрый перегрев и выход из строя.
• Чувствительность к перегрузкам по току и дисбалансу напряжений.
• Сложность диагностики состояния без подъема агрегата на поверхность.
• Большая длина и масса мощных агрегатов, что усложняет монтаж и демонтаж.
• Необходимость контроля целостности гидрозащиты и качества масла. При смешивании масла с водой диэлектрические свойства ухудшаются, что ведет к пробою изоляции.

Схемы подключения и требования к пускозащитной аппаратуре

Подключение двигателей КГЭ 2011 осуществляется через специализированный шкаф управления погружными насосами (ШУПН). Стандартная схема – прямое включение на полное напряжение сети. Для двигателей мощностью свыше 100 кВт может применяться схема включения через автотрансформатор или устройство плавного пуска для снижения пусковых токов. Обязательными элементами защиты являются:

• Максимально-токовая защита (МТЗ) от перегрузок и коротких замыканий.
• Защита от «сухого хода» (по минимальному току или с помощью датчика уровня).
• Тепловая защита по сигналу от датчика температуры, встроенного в обмотку (ТМД).
• Защита от несимметрии и перекоса фаз.
• Контроль сопротивления изоляции (утечки на землю).

Сечение питающего кабеля выбирается исходя из номинального тока с учетом потерь на длине линии (падение напряжения не должно превышать 5% от номинального).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается КГЭ от ПЭДВ?

Двигатели КГЭ являются дальнейшим развитием серии ПЭДВ. Основные отличия – использование более современных изоляционных материалов класса F, усовершенствованная конструкция гидрозащиты и подшипниковых узлов, а также более строгая стандартизация по ГОСТ 12139-84. В целом, принцип действия и габариты взаимозаменяемы, но КГЭ считаются более надежными.

Как определить неисправность двигателя без подъема?

Косвенными признаками являются: рост тока в одной или двух фазах, падение производительности насоса, срабатывание тепловой защиты. Точная диагностика требует измерения сопротивления изоляции и обмоток мегаомметром и омметром после подъема агрегата. Характерные неисправности: обрыв или межвитковое замыкание в обмотке (измеряется сопротивление обмоток), пробой изоляции на корпус (измеряется сопротивление изоляции), заклинивание ротора.

Какое масло используется для заправки и как часто его нужно менять?

Применяется специальное масло для погружных электродвигателей (например, МВП, ПЭД-Т, или импортные аналоги типа TEXACO REGAL R&O). Масло должно обладать высокими диэлектрическими свойствами, термоокислительной стабильностью и не вызывать коррозии металлов. Замена масла и проверка его состояния (на наличие эмульсии, воды, механических примесей) проводится при каждом плановом подъеме агрегата (обычно раз в 1-3 года) или при подозрении на разрыв гидрозащиты.

Что делать, если сопротивление изоляции упало ниже нормы (1 МОм)?

Падение сопротивления изоляции свидетельствует о ее увлажнении или механическом повреждении. Необходим подъем агрегата, полная разборка, сушка обмоток статора в специальной печи при температуре 110-120°C, и последующая пропитка влагостойким лаком. Если после сушки сопротивление не восстанавливается до нормы (десятки МОм), требуется перемотка секции.

Можно ли использовать двигатель КГЭ 2011 для работы в горизонтальном положении?

Нет, категорически запрещено. Конструкция радиальных подшипников и системы смазки рассчитана исключительно на вертикальное положение. Работа в горизонтальном положении приведет к неравномерному износу подшипников, нарушению центрирования ротора, локальному перегреву и быстрому выходу из строя.

Как правильно выбрать мощность двигателя для насоса?

Мощность двигателя выбирается по характеристикам насоса ЭЦВ (подача и напор) с запасом 10-15%. Недостаточная мощность приведет к перегрузке двигателя и его отключению по защите. Завышенная мощность ведет к неоправданным затратам, снижению КПД системы и возможным гидравлическим ударам. Необходимо использовать заводские таблицы соответствия или расчетные методики, предоставляемые производителем насосных установок.

Заключение

Электродвигатели серии КГЭ 2011 остаются основным типом приводов для погружных скважинных насосов в системах водоснабжения, ирригации и мелиорации. Их надежность напрямую зависит от соблюдения строгих условий эксплуатации, качества монтажа и своевременного технического обслуживания. Понимание конструкции, принципа работы и всех технических нюансов позволяет специалистам энергетической и водохозяйственной отраслей правильно эксплуатировать данное оборудование, максимально продлевая его ресурс и предотвращая дорогостоящие простои, связанные с подъемом и ремонтом.