Электродвигатель – устройство, основная функция которого – трансформация потребляемой электроэнергии в механическое движение. Подача тока на обмотки статора формирует магнитное поле, заставляющее вращаться ротор. Через вал вращение передается на подключенное оборудование, например, компрессор или насос.
Для решения бытовых, хозяйственных задач достаточно мотора невысокой мощности. Его подключают к обычной 220-вольтовой сети или, как максимум – к трехфазной на 380 вольт. Для промышленных предприятий их производительности недостаточно. Используются высоковольтные аналоги. В чем их особенности? Каковы отличия от низковольтных? Как подобрать модель, на 100% соответствующую эксплуатационной области, поставленной задаче?
Понятие
Высоковольтные двигатели – электротехнические устройства, напряжение питания которых превышает 1000 вольт. Наиболее распространенный диапазон – от 3 до 6 тысяч, но такие значения не являются предельными. Некоторые модели – требуют 10 и более тысяч.
Напряжение сказывается на мощности, она на порядки выше, чем у бытовых аналогов. Техника эксплуатируется в наиболее требовательных производственных комплексах, горнодобывающих, нефтеперерабатывающих и других.
Классификация
Как и в случае с низковольтными двигателями, основные типы низковольтных – синхронные и асинхронные. Принцип работы первых – строится на взаимодействии статорного и роторного полей. Ротор вращается с частотой, соответствующей частоте магнитного поля на статорных обмотках.
Достоинства синхронных электроприводов таковы:
- Стабильность скорости вращения при постоянном изменении нагрузки. Это обеспечивает совместимость с производственными системами, требующими особой точности регулировки, не допускающими отклонений от заданных параметров.
- Высокая мощность и КПД, что обеспечивает максимальную производительность при небольшом расходе электроэнергии.
- Возможность эксплуатации с превышением допустимых электрических параметров. Перегрузка не сказывается на работоспособности, не приводит к поломке. Главное, чтобы она не оказалась слишком продолжительной.
Недостатки таких моторов – высокая цена и трудности регулировки оборотов и крутящего момента. Для повышения точности настройки рекомендуется использовать их вместе с частотными преобразователями, выполняющими функции управляющих устройств.
Асинхронные высоковольтные двигатели
Асинхронные моторы конструктивно проще предыдущих, что обеспечивает широкое распространение. В промышленности востребованы в первую очередь многофазные приводы. Однофазные и двухфазные используются в быту, не обладают высокой мощностью.
Преимущества асинхронных моделей таковы:
- Простота запуска. Удается обойтись без вспомогательных устройств, стартеров, продуцирующих необходимые пусковые токи.
- Устойчивость к перегрузке. Основное условие – кратковременность. Продолжительное превышение нормативных параметров приведет к поломке.
- Простота обслуживания. Конструктивно асинхронные моторы проще синхронных, что упрощает проведение профилактики, ремонтно-восстановительных работ.
Негативные моменты – ограниченная максимальная частота вращения, ограничивающая область применения, сложности при ее регулировке, высокие пусковые токи, создающие дополнительную нагрузку на сеть. В том случае, если двигатель подключен к общей сети, нагрузка может навредить другому оборудованию.
Рекомендации по выбору
При подборе необходимо руководствоваться не только типом электропривода, но и его характеристиками, добиваясь идеального соответствия запланированной эксплуатационной области, поставленной задаче. Основной показатель – мощность. Для высоковольтных моделей характерны значения в сотни киловатт. Чем требовательнее подключенные установки, тем выше должен быть показатель. Наиболее производительные силовые установки востребованы на предприятиях энергетической отрасли. Лучше подбирать характеристику с запасом, чтобы исключить постоянную работу под максимальной нагрузкой, иметь “запас прочности” для проведения модернизации.
Также значимые следующие параметры:
- Климатическое исполнение. Для установки в умеренном климате на открытом воздухе оптимальной подойдут моторы У1. Т2 – исполнение, предполагающее монтаж под навесом. Двигатели выдерживают высокую влажность воздуха, вплоть до густого тумана, но уязвимы для вертикальных струй воды, дождей. Эксплуатационный диапазон температур – от минуса 10 до плюса 60 градусов.
- Класс защиты. Если двигатель находится в помещении с высокой запыленностью, влажностью среды, его конструктивные элементы должны соответствовать индексу защиты IP54 или более высокому. В нормальных условиях столь высокие значения не нужны, достаточно IP20, IP21.
- Режим работы. Промышленная эксплуатация предполагает выраженные продолжительные нагрузки, когда мотор работает постоянно. Такому характеру соответствует режим S1, важно, чтобы высоковольтный двигатель поддерживал его.
- Класс нагревостойкости изоляции. Минимально допустимое значение – “B”. Изоляция изготовлена на основе неорганических материалов, слюды, асбеста, эпоксидной смолы, выдерживает нагрев до 130 градусов без структурных и поверхностных повреждений. На особо мощных моторах, нагревающихся до очень высоких температур, часто используется изоляция класса “F” и выше, выдерживающая 155 и более градусов.
- Способ охлаждения. Одна из наиболее эффективных схем - ICА01A61. Вентилятор быстро отводит избыточные объемы тепловой энергии, исключает риск перегрева даже при продолжительной работе системы на максимальной мощности.
- Конструкция. Основное требование к конструкции – надежность. Корпус выполнен из стали, элементы соединены сварным методом, выдерживающим интенсивные механические воздействия, исключающим разрушения, деформации. Металлический ротор, в зависимости от нагрузки и мощности, может быть литым или сварным. Подшипниковый щит делается на основе чугуна, устойчивого к коррозии и высокотемпературной нагрузке, прочного.
Один из показателей, которым нужно руководствоваться при подборе высоковольтного двигателя – универсальность, возможность как левого, так и правового вращения вала. Это делает устройство более функциональным, упрощает монтаж.
Также мотор должен быть на 100% безопасным. Достигается это датчиками, контролирующими температуру обмоток, электронными модулями, реагирующими на отклонения основных показателей. При значительной выраженности таких отклонений – оборудование отключается, что защищает от тяжелых поломок, позволяет обойтись без сложных ремонтно-восстановительных работ.