Обороты в минуту электродвигателя¶

Обороты в минуту (об/мин, англ. RPM — revolutions per minute) — единица измерения угловой скорости вращения вала электродвигателя, показывающая, сколько полных оборотов вал совершает за одну минуту. На шильдике электродвигателя значение RPM (или «об/мин») указывает номинальную скорость вращения при подведённой номинальной мощности и номинальном напряжении питания. Этот параметр наряду с мощностью, напряжением, частотой и типом подключения относится к основным характеристикам, по которым подбирают электродвигатель для конкретного механизма.

¶Связь оборотов с частотой сети и полюсами

Число оборотов синхронного асинхронного двигателя определяется формулой:

n = 60 · f / p

где f — частота питающей сети (в Гц), p — число пар полюсов статора. Для сети 50 Гц синхронная скорость составляет:

Фактическая скорость вращения вала асинхронного двигателя всегда немного ниже синхронной — разница называется скольжением и составляет обычно 2–8 % при номинальной нагрузке. Например, двигатель с синхронной скоростью 1500 об/мин при номинальной нагрузке вращается со скоростью около 1420–1480 об/мин. Именно это значение (с учётом скольжения) и указывается на шильдике.

У синхронных двигателей скорость вращения ротора в точности равна синхронной и не зависит от нагрузки. У коллекторных двигателостей постоянного тока число оборотов зависит от подводимого напряжения и нагрузки и может варьироваться в широких пределах.

¶Обозначение на шильдике

На табличке (шильдике) электродвигателя обороты обычно указываются в виде дроби, например: 1500/1445 об/мин. Первое число — синхронная скорость, второе — номинальная скорость вала при нагрузке. В импортной маркировке встречается аббревиатура RPM или r/min. На шильдиках трёхфазных асинхронных двигателей российского производства также может указываться направление вращения (стрелка) и режим работы (S1 — длительный).

¶Регулирование оборотов

В приводах, где требуется изменение скорости вращения, применяют различные способы регулирования оборотов:

• Частотное регулирование — изменение частоты питающего напряжения с помощью частотного преобразователя. Наиболее универсальный и энергоэффективный метод, позволяет плавно менять обороты в широком диапазоне. В России частотные преобразователи производства, в частности, «Данфосс Таганрог», «Электропривод-Инжиниринг», а также китайских и европейских брендов широко применяются в промышленности.
• Переключение числа полюсов — для двухскоростных двигателей (например, серий 4АМН, 5АМН с двумя скоростями 1500/3000 об/мин).
• Регулирование напряжением — для коллекторных двигателостей постоянного тока и двигателей с фазным ротором (регулирование сопротивлением в цепи ротора).
• Векторное и скалярное управление — алгоритмы работы частотных преобразователей, обеспечивающие точное поддержание или изменение скорости.

¶Влияние нагрузки и режима работы

При увеличении нагрузки на вал асинхронного двигателя скольжение растёт, и обороты снижаются. Существенная перегрузка может привести к «проваливанию» двигателя — резкому падению скорости и остановке. Режим работы (S1 — длительный, S2 — кратковременный, S3 — повторно-кратковременный и др.) также влияет на допустимую скорость и температурный режим: при высоких оборотах и большой нагрузке возрастает нагрев обмоток.

¶Обороты и подбор двигателя

При подборе электродвигателя по числу оборотов исходят из требуемой скорости приводимого механизма и передаточного отношения редуктора или ременной передачи. Стандартный ряд синхронных скоростей для двигателей переменного тока с частотой 50 Гц: 3000, 1500, 1000, 750, 600, 500, 450, 375, 300, 250, 200, 150, 125, 100 об/мин. Если требуемая скорость не совпадает со стандартной, применяют редукторы, вариаторы или частотные преобразователи.

Для высокоскоростных применений (центрифуги, шпиндели, турбокомпрессоры) используют специальные высокочастотные двигатели с оборотами до десятков тысяч об/мин, питаемые от преобразователей частоты с частотой до тысячи Гц и выше.

¶Практические аспекты измерения

Контроль фактических оборотов вала осуществляют тахометрами (контактными, оптическими, индукционными), стробоскопическим методом или с помощью датчиков Холла и тахогенераторов, сигнал которых может использоваться в системе автоматического регулирования скорости.

Источники:

• ГОСТ 185-70. Электродвигатели переменного тока асинхронные трёхфазные общего назначения. Технические условия.
• Копылов Г. Н. Электрические машины: учебник для вузов.
• Чирков А. С. Электрические машины: учебник.
• Справочник по электроприводу / под ред. В. С. Кульбакина.