Покупка электродвигателя 110 кВт: согласование частоты вращения и привода

При покупке двигателя класса 110 кВт выбор частоты вращения — это решение, которое больше касается приводимой системы, чем самого двигателя. При одинаковой мощности модели на 1000, 1500 и 3000 об/мин передают на вал очень разные моменты, и возникает вопрос, выдержат ли этот момент муфта, ремни, редуктор и вал машины. В этой статье на примере трёх моделей HEM Motor мощностью 110 кВт мы объясняем, как согласовать частоту вращения двигателя с приводной системой и какие элементы передачи проверить до заказа.

Модели 110 кВт: одна мощность, три разных момента

Варианты HEM Motor на 110 кВт выполнены в чугунном корпусе и выпускаются на три частоты вращения. Степень защиты — IP55, класс изоляции — F; питание — 400/690 В (Δ/Y), 50 Гц. Как и у всех моделей от 75 кВт и выше, сервис-фактор равен 1,15.

Токи близки друг к другу, а моменты различаются до трёх раз. 1063 Н·м на валу модели на 1000 об/мин примерно втрое больше 352,8 Н·м модели на 3000 об/мин. Каждый элемент, соединённый с валом, рассчитывается на этот момент, а не на мощность двигателя. Поэтому не бывает «муфты на 110 кВт» или «ремня на 110 кВт»; выбор делается по моменту и частоте вращения.

Частоту вращения двигателя задаёт то, что нужно машине

Правильная частота вращения двигателя находится в обратном порядке — от рабочей частоты машины и промежуточного передаточного отношения. Порядок такой:

• Частота вращения вала машины: частота, с которой должны вращаться вентилятор, насос, ротор дробилки, мельница или барабан. Это значение берут у производителя машины или из существующей схемы.
• Тип и передаточное отношение передачи: прямая муфта (отношение 1), ремень и шкив (отношение диаметров шкивов) или редуктор (передаточное число редуктора).
• Частота вращения двигателя: произведение частоты машины на передаточное отношение. Если результат близок к 985–990, 1485–1490 или 2975–2980 об/мин, естественным выбором будет соответствующее число полюсов.

Если расчёт попадает между двумя частотами, есть два пути: изменить передаточное отношение (шкив или редуктор) или питать двигатель от преобразователя частоты. Какой путь подходит, зависит от диапазона скоростей машины и нагрузочной способности элементов передачи.

Контрольный список по типу привода

Прямой привод через муфту

Частота вращения двигателя равна частоте машины, поэтому гибкости в выборе нет. 2-полюсному насосу нужно 3000 об/мин, 4-полюсному вентилятору — 1500 об/мин.

• Допустимый момент муфты должен перекрывать номинальный момент двигателя с подходящим коэффициентом на пусковые и ударные нагрузки.
• Ступица муфты должна подходить к концу вала нового двигателя. В габарите 315S у 2- и 4-полюсных двигателей концы вала могут различаться; проверьте размер по каталогу 2026.
• На 3000 об/мин особое значение приобретают максимально допустимая частота вращения муфты и качество её балансировки.

Ременная передача

Поскольку частоту машины можно настроить передаточным отношением шкивов, в выборе частоты двигателя есть гибкость; но эта гибкость не бесплатна.

• При той же мощности более тихоходный двигатель даёт больший момент; чтобы передать его той же ременной передачей, требуется больше ремней или более крупный профиль.
• У более быстроходного двигателя растёт скорость ремня; нужно проверить ограничения скорости, допустимые для диаметра шкива и типа ремня.
• Натяжение ремней создаёт радиальную нагрузку на вал двигателя и подшипник со стороны привода. При 110 кВт шкив малого диаметра увеличивает эту нагрузку; диаметр шкива и его расстояние от конца вала должны учитываться при проектировании машины. При большой радиальной нагрузке укажите это в заказе.

Привод через редуктор

• Входная частота редуктора должна соответствовать частоте двигателя; большинство промышленных редукторов приводятся в каталогах для входа 1500 об/мин. Питание от двигателя на 3000 об/мин может превысить допустимую входную частоту.
• Наряду с механической нужно проверить и тепловую мощность редуктора; при длительной работе редуктор может достичь теплового предела раньше механического.
• Если двигатель крепится к редуктору фланцем, размер фланца подтверждается при заказе. Монтажные исполнения предлагаются в зависимости от габарита; подробности — в вопросе о монтажных исполнениях.

Побочные эффекты смены частоты вращения

Если вы думаете изменить частоту вращения двигателя в существующей системе, учтите следующие последствия:

• Меняется скорость машины: если передаточное отношение остаётся прежним, машина ускоряется или замедляется в той же пропорции. У вентиляторов и насосов подача меняется пропорционально частоте, напор — квадрату частоты, а потребляемая мощность — её кубу. Вентилятор, переведённый с 1500 на 3000 об/мин, с тем же колесом может потребовать мощность намного выше 110 кВт.
• Могут измениться габарит и фундамент: в таблице модель на 1000 об/мин выполнена в габарите 315L, остальные — в 315S. Переход с 1500 на 1000 об/мин меняет расстояния между отверстиями в лапах даже при той же высоте оси.
• Элементы передачи подбираются заново: на низкой частоте больший момент нагружает муфту, ремни и входной вал редуктора; на высокой на первый план выходят балансировка и ограничения по скорости.

Решение ли преобразователь частоты?

Если машине нужно работать на разных скоростях, преобразователь может быть оправдан. С точки зрения регулирования скорости наши трёхфазные серии можно использовать с преобразователем частоты. Если двигатель будет долго работать на низкой скорости с полным моментом, может понадобиться независимый вентилятор; если кабель между преобразователем и двигателем длинный, рассматривается dv/dt- или синусный фильтр. Укажите эти условия в заказе; подробности приведены в вопросе о работе с инвертором. Работа выше номинальной частоты от преобразователя снижает момент двигателя и нагружает механические пределы; поэтому преобразователь не следует рассматривать как постоянное решение для неверно выбранной частоты вращения.

Как SF 1,15 влияет на выбор частоты вращения?

У моделей 110 кВт сервис-фактор 1,15; двигатель имеет запас, позволяющий покрыть примерно на 15 % больше мощности, указанной на табличке. Этот запас даёт резерв безопасности, когда реальная нагрузка системы оказывается немного выше расчётной или условия окружающей среды становятся тяжелее. Его не следует использовать для покрытия нагрузки, выросшей из-за смены частоты вращения, или для выбора двигателя меньше необходимого. Элементы передачи тоже выбирайте по реальным значениям нагрузки и момента с их собственными коэффициентами запаса, а не по мощности, умноженной на SF.

Пример: замена двигателя мельницы с ременным приводом

Ситуация в этом разделе вымышленная и не относится к конкретному клиенту. Допустим, на предприятии по измельчению минералов мельница работает через ременную передачу от двигателя 110 кВт, 1500 об/мин, и двигатель нужно заменить.

• Если частота машины и отношение шкивов не меняются, кандидатом становится двигатель 110 кВт с кодом 315S-4; на его табличке указано 1488 об/мин.
• Если эксплуатационники отмечают, что ремни часто меняются, проблема может быть не в частоте двигателя, а в количестве ремней, профиле или натяжении; это отдельная механическая проверка, не связанная с заказом двигателя.
• Если рассматривается вариант с 315L1-6 (988 об/мин, 1063 Н·м) и шкивом двигателя большего диаметра, ремни должны выдерживать больший момент, новое отношение шкивов нужно рассчитать, а фундамент и салазки двигателя — адаптировать под габарит 315L.
• Если на том же предприятии есть быстроходный технологический насос с прямым муфтовым соединением, для него рассматривается 315S-2 (2978 об/мин); подтверждаются предельная частота муфты и 2-полюсное исполнение насоса.

Какие данные прислать для заказа

• Мощность и требуемую частоту вращения двигателя; рабочую частоту машины
• Тип привода (муфта, ремень и шкив, редуктор), передаточное отношение и, если есть, диаметры шкивов
• При использовании редуктора — его входную частоту и способ соединения; при фланцевом соединении — размер фланца
• Монтажное исполнение, напряжение, способ пуска и будет ли использоваться преобразователь частоты
• Область применения, время работы и, при замене, изображение таблички снимаемого двигателя

Модели на 110 кВт и другие мощности с актуальными ценами вы найдёте на странице купить электродвигатель, а все варианты большой мощности — в списке двигателей с чугунным корпусом. Если вы заменяете старый двигатель, отправьте фото таблички через страницу подбора аналога; с учётом данных вашего привода мы вместе определим подходящую частоту вращения. По другим вопросам воспользуйтесь нашей страницей контактов.