Электродвигатели для гидравлических насосов

В гидростанции у электродвигателя одна задача: вращать вал насоса с постоянной частотой. Усилие, которое толкает цилиндр, закрывает пресс-форму или поднимает груз, создаёт не двигатель, а масло, подаваемое насосом, и распределительный блок. Эта страница посвящена трёхфазному двигателю, который приводит такой насос; общий обзор всех типов насосов — на странице Электродвигатели для насосов.

Двигатель даёт вращение, усилие передаёт масло

Электрическая часть станции даёт только механическую мощность. Насос превращает её в расход; когда поток встречает сопротивление, растёт давление. Если перед цилиндром сопротивления нет, насос перекачивает много масла при низком давлении и двигатель вращается легко. Как только плита пресса касается детали, давление возрастает, мощность на валу для того же расхода увеличивается и ток двигателя растёт.

Поэтому киловатты на табличке двигателя не показывают напрямую усилие машины в тоннах. Медленный цилиндр развивает заданное усилие с небольшим двигателем, быстрому для того же усилия нужен двигатель крупнее. Выбор всегда сводится к двум вопросам: сколько литров масла и при каком давлении?

От расхода и давления к мощности двигателя

Для предварительного подбора достаточно приближённой формулы:

P [кВт] ≈ Q [л/мин] × p [бар] / (600 × η)

Здесь η — допущение об общем КПД насоса и передачи; для шестерённых насосов в качестве примера можно принять 0,85. Пример: контур, которому нужно 20 литров масла в минуту при 160 бар, даёт 20 × 160 / (600 × 0,85) ≈ 6,3 кВт. Ближайшая стандартная мощность 7,5 кВт, например чугунный двигатель 132M-4 (7,5 кВт, 1460 об/мин), — разумная отправная точка для такого расчёта.

Сам расход зависит от частоты вращения: рабочий объём насоса (см³/об), умноженный на частоту и делённый на 1000, даёт литры в минуту. Насос 14 см³/об при 1460 об/мин подаёт около 20 л/мин; тот же насос с 2-полюсным двигателем подаёт почти вдвое больше, но и мощности требует соответственно больше. Расчёт даёт лишь первую оценку; точное значение берётся из характеристики производителя насоса и цикла машины.

Частота вращения и пуск шестерённых, пластинчатых и поршневых насосов

Шестерённый насос: постоянный рабочий объём, простая и прочная конструкция. В большинстве станций работает с 4-полюсным двигателем (класс 1500 об/мин). Поскольку расход пропорционален частоте вращения, смена двигателя меняет и скорость цилиндра.

Пластинчатый насос: работает тише; регулируемые исполнения сами уменьшают подачу при росте давления и тем ограничивают нагрузку на двигатель. Чтобы пластины выдвигались правильно, нельзя опускаться ниже минимальной частоты, указанной производителем насоса.

Поршневой (аксиальный) насос: применяется в контурах высокого давления и продолжительного режима. Для насосов с регулятором давления мощность двигателя можно выбирать исходя из того, что максимальное давление и максимальный расход не требуются одновременно; это допущение нужно согласовать с поставщиком насоса.

Правильно спроектированная станция запускается без нагрузки, сбрасывая масло в бак. В этом случае обычно достаточно пуска «звезда-треугольник» или устройства плавного пуска. Если насос должен запускаться под давлением, пусковой момент двигателя проверяется отдельно.

Соединение с насосом: B35, B5, муфта и колокол

В горизонтальных станциях двигатель обычно стоит лапами на раме и крепится передним фланцем к колоколу (фонарю); это исполнение двигателя на лапах с фланцем B35. В станциях, установленных вертикально на крышке бака, двигатель держится только на фланце: применяется B5 или вертикальное V1; варианты — на странице фланцевых двигателей.

Внутри колокола находятся две полумуфты: одна на валу двигателя, другая на валу насоса. Колокол переносит центрирующий бурт фланца двигателя на фланец насоса и тем в значительной мере исключает несоосность валов. При заказе сверьте тип фланца, диаметр вала и шпонку с колоколом со стороны насоса. В зависимости от габарита предлагаются исполнения B3, B5, B14, B34, B35 и V1/V3/V5/V6/V15; размеры фланца и вала подтверждаются при заказе.

Циклы прессов, термопластавтоматов и подъёмных устройств

Общая черта гидравлических машин — постоянно меняющаяся нагрузка. В цикле пресса последовательно идут быстрый подвод, прессование, выдержка под давлением и возврат. Пресс для пакетирования отходов работает длинными ходами уплотнения; термопластавтомат требует разного расхода при смыкании формы, впрыске, выдержке и охлаждении.

Модели в таблице приведены как примеры; окончательный выбор зависит от нагрузки машины, нужной частоты вращения, монтажа и условий работы.

Холостой ход, нагрев и защита обмотки

Во многих гидравлических машинах двигатель значительную часть цикла работает вхолостую: насос сбрасывает масло в бак при низком давлении. Ток в это время падает, но двигатель не останавливается; непрерывное вращение предпочтительнее частых пусков и остановок, потому что каждый пуск нагревает обмотку. В подъёмных устройствах, напротив, двигатель запускается заново при каждом движении; обязательно укажите число пусков в час.

Тепло имеет два источника. Первый — обмотка: короткие пики давления могут выводить двигатель за номинальную мощность, и повторяющиеся пики накапливают тепло, даже если средняя нагрузка невелика. Второй — сама станция: двигатель, стоящий на баке с горячим маслом, забирает охлаждающий воздух из уже нагретой среды. Оставляйте свободное место перед кожухом вентилятора и предусматривайте вентиляцию в закрытых шкафах.

Датчики обмотки PTC или PT100 и антиконденсатный подогреватель поставляются как опции заказа. Если вы хотите регулировать частоту вращения насоса преобразователем частоты, наши трёхфазные серии для этого подходят; при длительной работе на низкой частоте с полным моментом рассматривается независимый вентилятор, а при длинном кабеле между преобразователем и двигателем — фильтр dv/dt или синусный фильтр. Подробнее — на странице двигателей для работы с преобразователем частоты.

Какие данные нужны для коммерческого предложения?

Для быстрого и точного предложения сообщите: тип машины (пресс, термопластавтомат, подъёмник и т. п.), требуемую мощность двигателя (кВт) или расход и давление насоса, частоту вращения (об/мин), напряжение сети, монтажное исполнение (B35, B5, V1) и количество. Если вы заменяете имеющийся двигатель, пришлите фото заводской таблички — мы подберём аналог по ней.

Модели с поставкой со склада представлены в нашем магазине электродвигателей, актуальная цена указана на странице каждого товара. Если вы не уверены в размерах колокола и муфты, передайте данные насоса через страницу контактов.

Часто задаваемые вопросы

Какой двигатель нужен для гидростанции — 2-полюсный или 4-полюсный?

Большинство шестерённых и пластинчатых насосов рассчитаны на класс 1500 об/мин, поэтому чаще применяется 4-полюсный двигатель. Если насос будет работать в классе 3000 об/мин, проверьте по данным производителя, допускает ли он такую частоту.

Можно ли определить мощность двигателя по усилию пресса в тоннах?

Напрямую нельзя. Усилие зависит от площади цилиндра и давления, а мощность двигателя — от давления и ещё от расхода, который задаёт скорость цилиндра. Сначала определите расход и давление, затем воспользуйтесь приближённой формулой.

Почему двигатель потребляет ток и на холостом ходу?

Даже в режиме разгрузки насос продолжает вращаться и подаёт масло в бак; двигатель потребляет ток намагничивания и ток на покрытие потерь трения. Это нормально; при длительных паузах изготовитель машины может предусмотреть автоматическую остановку двигателя.

Можно ли установить двигатель вертикально на крышке бака?

Да, для этого предназначено фланцевое исполнение V1. Вал направлен вниз, двигатель соединяется с насосом через колокол. Укажите в заказе вертикальный монтаж и размер фланца колокола.

Имеющийся двигатель греется, будто ему не хватает мощности; что делать?

Сначала проверьте, соответствует ли настройка давления значениям насоса и машины и получает ли вентилятор чистый воздух. Затем пришлите нам данные таблички и время цикла; вместе оценим вариант большей мощности или исполнение с датчиками в обмотке.