Выбор электродвигателя на 1500 или 3000 об/мин для поливного центробежного насоса

Когда в разгар поливного сезона выходит из строя двигатель центробежного насоса, первый вопрос обычно звучит так: «сколько кВт и какие обороты?». Мощность указана на табличке, а вот с частотой вращения часто возникает путаница: одни фермеры считают, что более быстрый двигатель подаст больше воды, другие пытаются подключить двигатель с другой частотой вращения, который оказался под рукой. В центробежном насосе частота вращения — это величина, заложенная в конструкцию насоса, и менять её произвольно нельзя. В этой статье мы рассматриваем разницу между двигателями на 1500 и 3000 об/мин с точки зрения поливного насоса и по шагам объясняем, какие сведения нужно собрать перед принятием решения.

Почему частоту вращения насоса задаёт рабочее колесо, а не двигатель?

Рабочее колесо центробежного насоса рассчитывается так, чтобы при определённой частоте вращения обеспечивать определённые подачу и напор. Поэтому частота вращения, указанная в каталоге производителя насоса или на его табличке, — не рекомендация, а рабочая точка, на которой построена характеристика. При выборе двигателя задача состоит в том, чтобы найти двигатель с синхронной частотой, ближайшей к требуемой насосом: 2-полюсный (3000 об/мин синхронных) для насоса с отметкой около 2900 об/мин и 4-полюсный (1500 об/мин синхронных) для насоса с отметкой около 1450 об/мин.

Изменение частоты вращения действует нелинейно. По законам подобия насосов подача растёт прямо пропорционально частоте вращения, напор — пропорционально её квадрату, а потребляемая насосом мощность — пропорционально её кубу. Грубо говоря, вращать насос, рассчитанный на 1450 об/мин, с частотой 2900 об/мин — значит пытаться увеличить напор в четыре раза, а мощность в восемь. Такой двигатель либо отключится по перегрузке по току в первые минуты, либо корпус насоса, сальник и трубопровод окажутся нагружены намного выше расчётных пределов. И наоборот, двигатель на 1500 об/мин, подключённый к насосу на 3000 об/мин, даст слишком низкое давление, чтобы довести воду до поля.

Различия между двигателями на 1500 и 3000 об/мин на поливном объекте

После того как частота вращения определена насосом, знание того, что даёт каждый вариант на практике, полезно и в новых проектах, где насос ещё не выбран. Приведённое ниже сравнение описывает общие тенденции; значения производителя насоса всегда имеют приоритет.

На поливных насосах, забирающих воду из канала, пруда или открытой ёмкости, высота всасывания и песок в воде часто склоняют выбор к 1500 об/мин. На компактных насосах, питающих чистой водой капельные и дождевальные линии высокого давления, распространены 3000 об/мин. Решение принимается вместе с выбором насоса; двигатель — следствие этого решения.

Частота вращения на табличке двигателя и совместимость с насосом

Синхронная частота и номинальная частота на табличке — не одно и то же. Под нагрузкой асинхронный двигатель вращается немного медленнее синхронной частоты; это скольжение естественно. На табличке 4-полюсной чугунной модели HEM Motor мощностью 11 кВт указано 1465 об/мин, а 2-полюсной модели 11 кВт — 2945 об/мин. Значения 1450 или 2900 об/мин в каталоге насоса также относятся к таким номинальным частотам, поэтому небольшие расхождения не означают несовместимости.

При определении мощности ориентируются на мощность двигателя, указанную производителем насоса, и на значение с таблички существующего двигателя. На характеристике насоса потребляемая мощность растёт, когда рабочая точка смещается вправо (например, при первом заполнении пустой линии или при полностью открытой задвижке). Производители насосов учитывают это, указывая мощность двигателя; если на месте обойтись двигателем меньшей мощности, тепловое реле может срабатывать в самые жаркие дни сезона. Для старого двигателя с нечитаемой табличкой надёжнее исходить из модели насоса и диаметра рабочего колеса с таблички насоса, чем гадать.

Монтаж и муфта: моноблочный насос или насос на отдельной раме?

Поливные насосы устанавливают по двум основным схемам. В схеме с отдельной рамой (с муфтой) насос и двигатель стоят на общей раме, между ними — упругая муфта; двигатель крепится на лапах (B3). В этой схеме при замене двигателя решающими являются высота оси вала и расстояние между отверстиями лап; если код габарита IEC остаётся прежним, замена ожидается без переделки рамы. В моноблочной схеме корпус насоса крепится непосредственно к фланцу двигателя, а рабочее колесо часто насаживается на вал двигателя. Здесь размер фланца и выходной конец вала должны точно соответствовать насосу; не следует считать, что стандартный двигатель напрямую подходит к любому моноблочному насосу.

Габарит IEC у 2- и 4-полюсных моделей одинаковой мощности иногда совпадает, а иногда нет. При 11 кВт обе модели выполнены в габарите 160M; при 18,5 кВт 2-полюсная модель — в габарите 160L, а 4-полюсная — в 180M. Даже при одинаковом коде габарита нельзя считать, что размеры вала и подшипников одинаковы; проверяйте их по 2D-чертежам по габаритам. Монтажные исполнения предлагаются в зависимости от габарита, размер фланца подтверждается при заказе; подробности — в вопросе о монтажных исполнениях.

Примеры моделей: две частоты вращения при 11 и 18,5 кВт

Для двух мощностей, часто встречающихся при поливе полей, модели HEM Motor в чугунном корпусе следующие. Все модели имеют защиту IP55, изоляцию класса F и питание 400/690 В (Δ/Y), 50 Гц; в сети 400 В они подключаются треугольником.

• 160M-4: 11 кВт (15 HP), 4 полюса, 1465 об/мин, IEC 160M, 20,4 А при 400 В, номинальный момент 71,7 Нм. Для насосов с рабочим колесом на 1450 об/мин, забирающих воду из канала.
• 160M1-2: 11 кВт (15 HP), 2 полюса, 2945 об/мин, IEC 160M, 19,6 А при 400 В, номинальный момент 35,7 Нм. Для насосов напорных линий с рабочим колесом на 2900 об/мин, работающих на чистой воде.
• 180M-4: 18,5 кВт (25 HP), 4 полюса, 1470 об/мин, IEC 180M, 33,5 А при 400 В, номинальный момент 120,2 Нм.
• 160L-2: 18,5 кВт (25 HP), 2 полюса, 2940 об/мин, IEC 160L, 32,5 А при 400 В, номинальный момент 60,1 Нм.

Обратите внимание: при одинаковой мощности токи близки, а момент отличается примерно вдвое. Эта разница объясняет, почему 4-полюсному двигателю может потребоваться больший габарит. Общие сведения о двигателях для насосов приведены на странице электродвигатели для насосов, а сельскохозяйственные применения — на странице двигатели для сельхозтехники.

Гипотетический пример: двигатель насоса у пруда

Описанная ниже ситуация — не реальный случай клиента, а пример, составленный для того, чтобы показать порядок решений. Допустим, на табличке центробежного насоса на отдельной раме, забирающего воду из пруда, указаны 1450 об/мин и 11 кВт, а на табличке старого двигателя — габарит 160M. В этом случае правильный кандидат — 4-полюсный 160M-4. Наличие под рукой 2-полюсного двигателя не делает его подходящим, даже в том же габарите 160M: насос будет вынужден вращаться вдвое быстрее. Со стороны муфты диаметр вала сравнивают с техническим чертежом, затем проверяют направление вращения по стрелке на корпусе насоса.

Электрические условия и условия окружающей среды на объекте

• Пуск: на насосах мощностью от 11 кВт часто применяют пускатели «звезда-треугольник», устройства плавного пуска или преобразователи частоты. Общее правило работы с преобразователем частоты изложено в вопросе об использовании инвертора; если кабель между преобразователем и двигателем длинный, необходимость фильтра обсуждается при заказе.
• Длинные линии и падение напряжения: у насосов на устье скважины или посреди поля кабель от трансформатора до двигателя длинный. Если при пуске напряжение проседает, двигатель работает с перегрузкой; сечение кабеля нужно проверить в электрическом проекте.
• Защита фаз: в сельских сетях часто случаются обрыв фазы и перекос. Автомат защиты двигателя и реле контроля фаз — самый дешёвый способ защитить двигатель.
• Окружающая среда: защита IP55 рассчитана на пыль и брызги воды; она не подходит для заглублённых насосных помещений, где двигатель может оказаться под водой. Устанавливайте двигатель на высоте, недоступной для паводковой воды; под прямым солнцем простой навес помогает охлаждению.

Схемы, где вода забирается изнутри скважины, — другое дело: двигатели погружных насосов являются отдельным продуктом и не относятся к теме этой статьи. Для скважинных установок с приводом от двигателя, стоящего на поверхности, смотрите страницу двигатель для глубинного насоса.

Сведения, необходимые для заказа

Чтобы мы могли быстро подобрать подходящий двигатель для вашего поливного насоса, пришлите вместе следующие данные:

• Частоту вращения и мощность двигателя (кВт или HP) с таблички насоса и, по возможности, модель насоса
• Фото таблички старого двигателя и его код габарита IEC
• Схему: с муфтой на отдельной раме или моноблок с фланцем
• Напряжение сети и способ пуска (прямой, «звезда-треугольник», плавный пуск, преобразователь частоты)
• Место установки: открытое поле, насосное помещение, источник забора (устье скважины, канал, пруд)

Подходящие модели и актуальные цены можно посмотреть на странице купить электродвигатель. Если вы заменяете существующий двигатель, пришлите табличку двигателя, и мы вместе подберём модель, подходящую к насосу; по другим вопросам воспользуйтесь нашей страницей контактов.