Электродвигатели обеспечивают работу насосов, компрессоров, генераторов, вентиляторов, электротранспорта, станков, систем вентиляции и кондиционирования и другого оборудования.  Чтобы подобрать подходящий электродвигатель, рекомендуем учитывать следующие критерии:

  • оборудование, которое будете использовать – насос, компрессор, вентилятор и так далее;
  • тип двигателя. По потребляемому напряжению различают низковольтные и высоковольтные электродвигатели. По количеству фаз – однофазные, трехфазные. По току – постоянного или переменного. К первым относятся вентильные модели. Вторые включают в себя асинхронные и синхронные модели;
  • режим работы, от которого зависит нагрузка на двигатель;
  • напряжение, ток, сочетаемость с преобразователем частоты;
  • взрывозащищенность, класс защиты, класс изоляции;
  • климатическое исполнение, которое должно соответствовать условиям эксплуатации;
  • тип  подшипников, от которых зависит износостойкость;
  • энергоэффективность.

Определив эти параметры, вам останется рассчитать технические характеристики.

Классификация

По напряжению

Низковольтные электродвигатели имеют общепромышленное назначение. Их устанавливают в редукторы, насосы, вентиляторы, дробилки, конвейеры, ткацкие, шлифовальные, дерево-, металлообрабатывающие станки и т.д. К этой категории относятся модели серии Siemens 1LE1.

Высоковольтные электродвигатели предназначены приводов в механизмах, которые не требуют регулировки частоты вращения, вертикальных гидравлических насосов, оборудования с тяжелыми условиями пуска.

По количеству фаз

Однофазные модели имеют небольшую мощность и предназначены для бытового, полупрофессионального использования. Трехфазные электродвигатели имеют высокую перегрузочную способность, КПД, низкий ток в режиме холостого хода, поэтому применяются для промышленного оборудования.

По току

Электродвигатели постоянного тока имеют высокий пусковой момент, работают без сбоев даже при большой нагрузке. Они подходят для электротранспорта, металлургической, машиностроительной промышленностей. Минус таких двигателей – необходимость в источнике постоянного тока на объекте или устройства для преобразования напряжения, что повышает расходы на оборудование. Чаще всего для оборудования используют электродвигатели переменного тока, которые бывают двух видов.

Синхронные

Подходят для техники, у которой скорость работы постоянна – генераторного, компрессорного, насосного оборудования. Плюсы:

  • короткозамкнутая обмотка на роторе для асинхронного пуска;
  • скорость вращения в пределах 125-1000 об/мин;
  • возможность регулировки коэффициента мощности для снижения реактивной мощности установки;
  • максимальное энергосбережение;
  • высокая мощность до 10 000 кВт;
  • небольшие габариты;
  • высокий КПД.

Минусы – высокая цена, чувствительность к перепадам напряжения, быстрый износ контактных колец со щетками, необходимость в дополнительном источнике постоянного тока и вспомогательных механизмах для запуска.

Совет: синхронные электродвигатели подходят для установок средней, большой мощности, для регулируемых приводов.

Асинхронные

Меньше стоят и более надежны, чем синхронные. Могут иметь фазный или короткозамкнутый ротор. Первый имеет лучшие пусковые свойства, но он дороже и имеет больший вес.

Плюсы асинхронных электродвигателей:

  • КПД 65.4-95%;
  • простота конструкции;
  • мощность от 0.12 до 315 кВт;
  • минимум технического обслуживания;
  • высокие перегрузочной способности;
  • значительные допускаемые отклонения параметров электропитания сети в которой эксплуатируется оборудование;
  • возможность снижения пускового тока. Актуально для моделей с фазным ротором;
  • минимальный вес: значимый объем ротора изготавливают из легкого алюминия;
  • подходят для разнообразного оборудования. Это могут быть нерегулируемые и регулируемые приводы малой и средней мощности. Например, для лифтов, лебедок, металлообрабатывающих станков, техники, на которую приходится пульсирующая нагрузка и так далее.
  • разнообразие конструкций и функций в зависимости от оборудования. Асинхронные электродвигатели могут быть дополнены несколькими ступенями частоты вращения, электромагнитной тормозной системой, износостойкими элементами, устойчивыми к скольжению.

Минусы – падение КПД на 30-50% при работе на низкой нагрузке, значительный пусковой ток (в 2-3 раза больше, чем номинальный). Последний недостаток решается установкой преобразователя частоты или устройств, обеспечивающих плавный пуск.

Напряжение, ток, сочетаемость с преобразователем частоты,

Преобразователь экономит электроэнергию, обеспечивает плавность пуска, снижает пусковые токи, повышает долговечность электродвигателя. Поэтому важно, чтобы требуемая модель двигателя в стандартном исполнении поддерживала преобразователь. При подборе напряжения учитывайте параметры электросети на объекте. Если нужна большая мощность, обратите внимание на двигатели с высоким напряжением питания.

Совет: рекомендуемая схема соединения – «звезда», поскольку она не имеет контура, в котором протекают токи нулевой последовательности.

Режим работы

Различают три основных и шесть дополнительных режимов – S1-S9 соответственно.

Основные

К основным относятся S1, S2 и S3. При первом двигатель может работать длительно и беспрерывно. В течение работы он подвергается нагреву до установившейся температуры. Нагрузка может быть постоянной или изменяющейся. Первая свойственна конвейерам, насосному оборудованию, вентиляторам, вторая – станкам для резки, обработки металла, дерева.

S2 – это кратковременный режим. При нем двигатель работает 10, 30, 60 или 90 минут. При этом нагрев не доходит до допустимой температуры. А при отключении – спадает до температурных условий на объекте. В S2 работают электродвигатели для запорных устройств.

При повторно-кратковременном режиме S3 узлы сильно не нагреваются. Электродвигатель действует циклично, чередуя функционирование под нагрузкой и вхолостую. При паузе он не охлаждается до уровня окружающей среды. В S3 работают подъемное оборудование – лифты, краны, экскаваторы.

Дополнительные

Режимы S4-S8 – периодические:

  • S4 – повторно-кратковременный, на который влияют пусковые процессы;
  • S5 – повторно-кратковременный с электрическим торможением;
  • S6 – перемежающийся;
  • S7 – сочетает в себе S4, S5 и S6:
  • S8 – перемещающийся с 2 и более частотами вращения.

Они имеют следующие особенности:

Режим

Как работает электродвигатель

S4

Долго запускается, при этом пусковые потери повышают температуру узлов

Работает при постоянной нагрузке

Делает паузу, при которой температура узлов не падает до уровня окружающей среды

S5

Долго запускается

Функционирует при постоянной нагрузке, при которой узлы не нагреваются до установившейся температуры,

S6

Функционирует с постоянной нагрузкой

Делает паузу, в течение которой температура не доходит для установившегося уровня

S7

Долго запускается

Работает при постоянной нагрузке без пауз

Быстро тормозит

S8

Функционирует без пауз, при этом у него может быть установлено несколько частот вращения и нагрузки

При работе в режиме S9 двигатель меняет нагрузку и частоту вращения без определенных периодов.

Взрывозащищенность, класс защиты и изоляции

В соответствии с ГОСТ Р МЭК 60034-5 от 2007 года различают несколько классов защиты, которая состоит из аббревиатуры IP и двухзначной цифры. В большинстве моделей установлена защита IP54-IP55. Первая цифра обозначает защиту от проникновения инородных предметов к токоведущим частям – от пальцев и крупных тел до пыли. Вторая цифра – степень защиты от влаги и струй воды.

Учитывая высокие нагрузки, изоляцию электродвигателя изготавливают по классу F, H или C. Первая выдерживает температуру до 1550C, вторая – до 1800C, третья – от 1800C.

Для установок, использующихся в среде, где могут образоваться взрывоопасные газо-, паро-, воздушные смеси, рекомендуется использовать электродвигатели с взрывозащищенным корпусом. Например, модели в серии Siemens 1MJ7, которые оснащены искрогасителями, взрывозащищенным корпусом. Они подходят для нефтедобывающей, химической, рудничной промышленностей.

Климатическое исполнение

В зависимости от климатических условий, в которых может использоваться техника, ей присуждают буквенную и цифровую маркировку. Буквами обозначают место эксплуатации и климат, для которого подходит оборудование, например:

  • У – умеренный;
  • ХЛ – холодный;
  • ТС – тропический сухой;
  • ТВ – тропический влажный;
  • Т – универсальный тропический (сухой или влажный);
  • М – морской (умеренный или холодный);
  • О – для суши;
  • В – любой. Возможна эксплуатация как на суше, так и на море.

Цифрами обозначают тип размещения – на открытой площадке (1), в помещениях с естественной вентиляцией (2), в закрытых помещениях (3), в помещениях с принудительной вентиляцией (4), в зонах повышенной влажности (5).

Энергоэффективность

Этот параметр напрямую влияет на расходы на электроэнергию и производительность электродвигателя. В соответствии с мировой классификацией IEC 60034-30 три класса энергоэффективности:

  • IE1 – стандартный;
  • IE2 – высокий;
  • IE3 – премиум.

Также есть американские, российские и европейские стандарты энергоэффективности – EPAct, ГОСТ и CEMEP.

Факт: электродвигатель Siemens 1LA9 мощностью 55 кВт с высоким уровнем энергоэффективности ежегодно сокращает потребление электроэнергии на 8 000 – 10 000 кВт.

Вид подшипников

Наибольшей нагрузке в электродвигателе подвергаются подшипники. Чтобы избежать их преждевременного износа, рекомендуем рассчитать радиальные и осевые усилия, которые действуют на нагруженную сторону вала. Превышение предельной нагрузки приведет к быстрому износу сначала подшипников, а затем и всего электродвигателя.

Для компрессоров с ременной передачей и другой техники с повышенными радиальными нагрузками рекомендуется использовать модели с износостойкими подшипниками. Например, электродвигатель Siemens 1LG.

Расчет технических характеристик

Советы:

  • рекомендуем оставлять небольшой запас по мощности – до 10-15%. Слишком большой запас приведет к падению КПД привода, необоснованным расходам по току и снижению коэффициента мощности.
  • изучите сопроводительную документацию на модель. В ней указана номинальная мощность, энергоэффективность, напряжение, класс защиты, КПД и другие параметры;
  • рассчитывайте пусковой ток для всех электродвигателей в цепи по отдельности, что упростит подбор автоматического выключателя для нее.

Чтобы рассчитать необходимые характеристики, воспользуйтесь следующими формулами:

Выбрав тип, режим работы, класс защиты и рассчитав мощность, номинальный и пусковой токи, удастся выбрать подходящий электродвигатель для оборудования. Если у вас остались вопросы, звоните +7 (495) 120-77-43, 8 (800) 500-77-43 или воспользуйтесь онлайн-формой.

 

Таблица с формулами:

Параметр

Формула

Расшифровка

Формула для расчета мощности электродвигателя

На валу

Pм – мощность, которую потребляет механизм

ηп – КПД передачи

Формулы для расчета мощности электродвигателя для разного оборудования

Для поршневого компрессора

Q – производительность компрессора

ηк – индикаторный КПД поршневого компрессора (0.6-0.8)

ηп – КПД передачи (0.9-0.95)

kз – коэффициент запаса (1.05-1.15)

Для расчета А воспользуйтесь формулой (Аи+Аа)/2 или значением из таблицы ниже

P2105Па

3

4

5

6

7

8

9

10

А, 10-3Дж/м3

132

164

190

213

230

245

260

272

Для насоса

kз – коэффициент запаса (1.1-1.3)

g – ускорение свободного падения

Q – производительность насоса

H – высота подъема (расчетная)

Y – плотность жидкости, перекачиваемой насосом

ηнас – КПД насоса

ηп – КПД передачи

p – давление насоса, которое можно рассчитать, умножив y*H*g

Для вентилятора (осевого или центробежного)

Kз – коэффициент запаса, который зависит от мощности двигателя. До 1 кВт – 2, 1-2 кВт – 1.5, от 5 кВт – 1.1-1.2

Q – производительность вентилятора

H – давление на выходе

ηв – КПД вентилятора (у центробежных он 0.4-0.7, у осевых – 0.5-0.85)

ηв – КПД передачи

Формулы для расчета номинального тока электродвигателей

Постоянного тока

 

Pн – номинальная мощность электродвигателя

Uн – номинальное напряжение электродвигателя

ηн – КПД электродвигателя

Переменного тока

Формула для расчета пускового тока электродвигателя

Пусковой ток

Iн – номинальный ток

Кп – кратность постоянного тока к номинальному значению