На что обратить внимание при покупке электродвигателя: ситуации, приводящие к ошибочному заказу

О том, что заказ двигателя пошёл не так, чаще всего узнают, когда двигатель опускают в цехе: отверстия фланца не совпадают с отверстиями машины, вал оказывается толще муфты или двигатель работает, но пусковое устройство звезда-треугольник в щите использовать нельзя. Почти ни в одном из этих случаев двигатель не имеет дефекта. Недостающим звеном оказывается информация, переданная при оформлении заказа.

В этой статье мы по очереди рассматриваем самые частые случаи ошибочного заказа, с которыми сталкиваемся на практике: почему они возникают, по какому признаку их замечают и как их можно выявить до заказа.

Почему недостаточно назвать только кВт?

Фраза «нужен двигатель 7,5 кВт» — неполное описание, поскольку одна и та же мощность на разных частотах вращения означает очень разный момент. Момент на валу приблизительно рассчитывается как 9550 × кВт / частота вращения. Двигатель 5,5 кВт при 1500 об/мин выдаёт около 35 Н·м, тогда как та же мощность при 1000 об/мин соответствует примерно 52 Н·м. Если передаточное отношение шкивов или редуктор рассчитаны с учётом этой разницы, двигатель с неправильной частотой вращения либо ускорит машину, либо не справится с нагрузкой.

Частота вращения определяется числом полюсов. В сети 50 Hz 2-полюсный двигатель вращается примерно с 3000, 4-полюсный — примерно с 1500, 6-полюсный — примерно с 1000, 8-полюсный — примерно с 750 об/мин. На заводской табличке же вы увидите число немного ниже этого круглого значения; по природе асинхронного двигателя частота вращения под нагрузкой отстаёт от синхронной. Двигатель, на табличке которого указано значение немного ниже 1500, является 4-полюсным.

Строка напряжения: 230/400 V и 400/690 V — не одно и то же

Двойное напряжение на заводской табличке двигателя показывает рабочее напряжение обмотки при соединении в звезду и в треугольник. В сети 400 V двигатель с табличкой 230/400 V работает при соединении в звезду, а двигатель с табличкой 400/690 V — при соединении в треугольник.

Разница проявляется в следующем: при пуске звезда-треугольник двигатель сначала разгоняется в звезде, а затем продолжает работать в треугольнике. Этот способ возможен, только если обмотка двигателя рассчитана на работу в треугольнике при 400 V, то есть он на 400/690 V. Если на объект, щит которого собран по схеме звезда-треугольник, отправить двигатель на 230/400 V, двигатель исправен, но не сможет правильно запускаться с имеющимся щитом. В целом малые мощности поставляются с обмоткой 230/400 V, большие — с обмоткой 400/690 V; точная информация всегда на заводской табличке. Сторону подключения мы подробно описали в статье о схеме соединения звезда-треугольник.

Если двигатель не встаёт на машину: монтажное исполнение, фланец и вал

Даже если мощность и частота вращения правильные, механическое соединение двигателя с машиной — отдельный вопрос. Исполнения на лапах (B3), с большим фланцем (B5), с малым фланцем (B14) и комбинированные лапы-фланец (B35, B34) — это разные способы крепления одного и того же в электрическом смысле двигателя; для двигателей, работающих вертикально, применяются положения V1, V5 и т. п.

Чаще всего путают B5 и B14. Оба исполнения фланцевые, однако у B5 отверстия фланца гладкие и болт проходит сквозь фланец; у B14 отверстия резьбовые, а диаметр фланца меньше. У двигателей, напрямую соединяемых с редуктором или насосом, эта разница означает, что монтаж вообще невозможен. Эту тему мы отдельно рассмотрели в сравнении B5 и B14.

Диаметр вала и размер шпонки зависят от номера габарита IEC. Номер габарита, в свою очередь, указывает высоту оси вала над основанием (мм): у двигателя габарита 132 ось вала находится на высоте 132 мм над основанием. При замене старого двигателя знание номера габарита сразу показывает, совпадут ли отверстия лап и размер вала. Все варианты монтажа вы можете посмотреть на странице монтажных исполнений.

Отсутствие описания условий эксплуатации

Стандартные трёхфазные двигатели проектируются из расчёта степени защиты IP55, изоляции класса F и температуры окружающей среды от −15 °C до +40 °C. Если место установки находится выше 1000 м или температура окружающей среды превышает 40 °C, двигатель не может выдавать ту же мощность с той же надёжностью; либо выбирают двигатель на ступень мощнее, либо заказ корректируют с учётом этого.

То же касается и степени защиты. Пищевая линия, промываемая водой под давлением, дробильная установка с постоянной запылённостью или насосная станция на берегу моря требуют отдельной оценки достаточности IP55. Такие варианты, как IP56 и IP65, а также изоляция класса H предназначены именно для таких случаев. Подробнее об этом — в статье о выборе класса изоляции и корпуса для жарких и запылённых сред.

Если двигатель будет работать с преобразователем, сообщите об этом сразу

Трёхфазные двигатели пригодны для регулирования скорости с помощью преобразователя частоты (инвертора), однако информация об этом при заказе меняет ряд решений:

• Двигатель охлаждается собственным вентилятором на валу. Если он будет длительно работать на низкой частоте вращения с полным моментом, вентилятора может оказаться недостаточно и может потребоваться внешний (принудительный) вентилятор.
• Если кабель между преобразователем и двигателем длинный, следует рассмотреть фильтр dv/dt или синусный фильтр.
• В больших габаритах для защиты от подшипниковых токов может потребоваться изолированный подшипник или заземление вала.

Нагрузки с переменным моментом, такие как насосы и вентиляторы, и нагрузки с постоянным моментом, такие как конвейеры, ведут себя с преобразователем совершенно по-разному. Это различие мы объяснили в статье о постоянном и переменном моменте.

Оценка класса энергоэффективности вместе с ценой

IE3, IE4 и IE5 — ступени КПД по стандарту IEC 60034-30-1. На первый взгляд разница кажется небольшой: для 4-полюсного двигателя 7,5 кВт граница КПД составляет 90,4 % для IE3, 92,6 % для IE4 и 94,0 % для IE5. Однако эти проценты выражаются в электроэнергии, потребляемой двигателем за весь срок службы. Для резервного насоса, работающего несколько сотен часов в год, IE3 чаще всего достаточно; а для двигателя вентилятора или компрессора, работающего в три смены, дополнительные затраты на более высокий класс могут быстро окупиться в зависимости от наработки и цены электроэнергии. Принятие решения только по цене в прайс-листе оставляет этот расчёт за рамками.

Упускаемые мелкие детали

Некоторые сведения не влияют на работу двигателя, но затрудняют монтаж или ввод в эксплуатацию:

• Ориентация клеммной коробки: С какой стороны относительно щита будет подходить кабель — справа или слева? На тесной раме клеммная коробка, развёрнутая в другую сторону, приводит к изгибу кабеля. Подробности — в статье об ориентации клеммной коробки.
• Датчик температуры обмотки: Если в схеме защиты предусмотрен PTC или PT100, его следует заказывать вместе с двигателем; добавлять его позже непрактично.
• Материал корпуса: При вибрационных и ударных нагрузках предпочтителен чугунный корпус; алюминиевый корпус предлагается как альтернатива при отдельных небольших мощностях.

Сбор имеющейся информации перед заказом

Если вы заменяете существующий двигатель, самый надёжный источник — заводская табличка старого двигателя. Чёткая фотография таблички сразу даёт большую часть данных о мощности, частоте вращения, напряжении, частоте, габарите и монтаже. Если вы ищете эквивалент двигателю другой марки, наша статья о выборе эквивалентного двигателя показывает, какие размеры обязательно должны совпадать.

Если вы выбираете двигатель для новой машины, работу нужно начинать с определения потребностей; для этого вы можете воспользоваться пошаговым руководством по выбору. В обоих случаях наличие в заказе следующих письменных данных в значительной мере устраняет риск неправильной поставки: мощность, частота вращения или число полюсов, напряжение и частота, монтажное исполнение, номер габарита или размер вала, класс энергоэффективности, условия эксплуатации и будет ли двигатель работать с преобразователем.

Заключение

Ошибочный заказ двигателя обычно возникает не из-за одной крупной ошибки, а из-за мелкой детали, пропущенной с мыслью «это же стандарт». Если частота вращения, напряжение на табличке, монтажное исполнение и условия эксплуатации уточнены на момент заказа, двигатель встаёт на машину с первого раза. Варианты трёхфазных двигателей вы можете изучить на странице трёхфазных электродвигателей, а если пришлёте нам фотографию таблички вашего старого двигателя, мы вместе определим подходящую замену.

Часто задаваемые вопросы

Что делать, если табличка старого двигателя не читается?

Измерьте диаметр вала, высоту оси вала над основанием, расстояние между отверстиями лап и, при наличии, диаметр фланца и расположение отверстий. Высота оси вала даёт номер габарита; по этим размерам и рабочей частоте вращения машины эквивалентный двигатель можно в значительной мере определить. Если вы не уверены в мощности, подсказкой послужит и измерение тока, потребляемого машиной.

Что будет, если установить двигатель той же мощности, но с другой частотой вращения?

Изменятся скорость машины и момент, выдаваемый двигателем. Двигатель с более высокой частотой вращения ускорит машину и даст меньший момент; двигатель с более низкой частотой вращения замедлит машину. Хотя это можно компенсировать шкивом или редуктором, потребуется заново рассчитать привод.

Можно ли использовать двигатель с табличкой 230/400 V в сети 400 V?

Да, двигатель работает при соединении в звезду. Однако такой двигатель нельзя запускать по схеме звезда-треугольник; в качестве способа пуска следует использовать прямой пуск, устройство плавного пуска или преобразователь.

Можно ли использовать двигатель IP55 на открытом воздухе?

IP55 обеспечивает защиту от пыли и струй воды с любого направления и достаточна для многих применений на открытом воздухе. Если двигатель будет напрямую подвергаться воздействию дождя, солнца или мойки под давлением, способ установки и более высокую степень защиты следует оценить отдельно.

Самый короткий путь избежать ошибочного заказа — прислать табличку старого двигателя: Подбор аналога по заводской табличке двигателя. Для совместимости по типоразмеру: таблица габарит IEC – мощность.