Электродвигатели АИР 2940 об/мин

Электродвигатели АИР с синхронной частотой вращения 3000 об/мин (номинальная 2940 об/мин): полный технический анализ

Электродвигатели серии АИР с синхронной частотой вращения 3000 об/мин, имеющие номинальную частоту вращения на валу приблизительно 2940 об/мин, представляют собой двухполюсные асинхронные машины общего назначения. Данные двигатели являются высокооборотистыми и предназначены для привода механизмов, не требующих частых пусков и реверсов, но нуждающихся в высокой скорости вращения: центробежных насосов, вентиляторов, дымососов, компрессоров, генераторов, шлифовальных станков и другого оборудования. Их конструкция и эксплуатационные параметры регламентируются стандартами ГОСТ Р 51689-2000 (МЭК 60034-1) и ГОСТ Р 52776-2007 (МЭК 60072-1).

Конструктивные особенности двухполюсных двигателей АИР

Конструкция двигателей АИР 2940 об/мин имеет ряд отличительных черт, обусловленных высокой скоростью вращения.

• Статор Собирается из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга для снижения потерь на вихревые токи. Обмотка статора выполняется из медного провода с теплостойкой изоляцией класса F, но работает с нагревом по классу B (до 80°C). В двухполюсных машинах обмотка имеет специфическую схему укладки, рассчитанную на создание двух магнитных полюсов.
• Ротор Применяется исключительно короткозамкнутый ротор типа «беличья клетка». Из-за высоких центробежных сил особое внимание уделяется прочности конструкции клетки и качеству заливки алюминия. Балансировка ротора выполняется с высокой точностью.
• Подшипниковые узлы Являются критичным узлом. Используются подшипники качения (шариковые радиально-упорные), рассчитанные на высокие скорости. В двигателях больших габаритов (со 112-го по 355-й) применяется смазка жидким маслом или консистентной смазкой через пресс-масленки. Требуется регулярное обслуживание.
• Вентиляция и охлаждение Система охлаждения IC 0141: наружное обдувание с помощью установленного на валу центробежного вентилятора, закрытого защитным кожухом. Высокие потери требуют эффективного отвода тепла, поэтому радиаторные ребра на станине имеют развитую поверхность.
• Корпус и защита Выполняется из чугуна (габариты от 56 до 250) или алюминиевого сплава (габариты 56-132). Степень защиты стандартно IP54 (защита от попадания пыли и брызг воды), по заказу возможны исполнения IP55 или IP23 для чистых помещений.

Основные технические характеристики и параметры

Ключевые параметры двигателей АИР 2940 об/мин определяются их габаритом (высотой оси вращения) и установочным размером по длине станины (S, M, L).

Таблица 1. Основные параметры двигателей АИР 2940 об/мин (выборка популярных моделей)

Тип двигателя	Мощность, кВт	Ном. ток при 380В, А	КПД, η, %	cos φ	Пусковой ток / Ном. ток	Масса, кг
АИР 80В2	1.5	3.4	78.0	0.84	6.5	17
АИР 100S2	4.0	8.0	85.0	0.89	7.5	38
АИР 132М2	11.0	21.5	88.0	0.88	7.5	84
АИР 180М2	30.0	56.0	90.0	0.89	7.0	190
АИР 250S2	75.0	137.0	92.5	0.89	7.0	430
АИР 315S2	110.0	198.0	93.5	0.89	6.9	680

Пусковые и механические характеристики

Двухполюсные двигатели обладают специфическими пусковыми свойствами.

• Пусковой момент (Mп / Mн) Составляет 1.8 – 2.3 от номинального момента. Это меньше, чем у многополюсных двигателей, что связано с конструктивными особенностями обмотки и большим влиянием реактивного сопротивления ротора.
• Минимальный момент (Mmin / Mн) Не менее 1.1 – 1.3, что важно для преодоления «провала» момента во время разгона.
• Максимальный момент (Mmax / Mн) (Перегрузочная способность): находится в диапазоне 2.2 – 3.0, что обеспечивает устойчивую работу при кратковременных перегрузках на валу.
• Пусковой ток (Iп / Iн) Значительно выше, чем у низкооборотистых моделей, и достигает 6.5 – 7.5 от номинального тока. Это накладывает ограничения на прямое подключение к сети (требование по мощности трансформатора) и часто требует применения устройств плавного пуска или частотных преобразователей.
• Скольжение Номинальное скольжение Sн составляет 2-3%, что и дает фактическую частоту вращения около 2910-2940 об/мин при частоте сети 50 Гц.

Особенности выбора и применения

При подборе двигателя АИР 2940 об/мин для конкретного механизма необходимо учитывать ряд факторов.

• Согласование с нагрузкой Мощность двигателя должна быть не менее мощности, потребляемой механизмом, с учетом запаса 10-15%. Для вентиляторов и насосов необходимо строить нагрузочные диаграммы и проверять условия пуска.
• Режим работы Стандартно двигатели рассчитаны на режим работы S1 (продолжительный номинальный режим). Для повторно-кратковременных режимов (S3, S4, S5) требуется выбор по эквивалентной мощности или заказ специального исполнения.
• Климатическое исполнение и категория размещения Наиболее распространены У3 (для умеренного климата на открытом воздухе) и У2 (для помещений с невысокой влажностью).
• Способ монтажа Основные исполнения: IM 1081 (на лапах с одним цилиндрическим концом вала), IM 2081 (на лапах с фланцем на станине), IM 3081 (на лапах с фланцем на щите подшипниковом).

Схемы подключения и управление

Обмотки статора двигателей мощностью до 3 кВт включительно, как правило, выполняются на напряжение 220/380 В и могут соединяться в «треугольник» (для 220В) или «звезду» (для 380В). Двигатели мощностью от 4 кВт и выше чаще имеют обмотку на 380/660 В, где для сети 380В применяется схема «звезда», а для 660В – «треугольник». Для ограничения пусковых токов мощных двухполюсных двигателей рекомендуется:

• Переключение со «звезды» на «треугольник» в процессе пуска (только для двигателей, у которых обмотка рассчитана на длительную работу в «треугольнике» при 380В).
• Применение устройств плавного пуска (УПП).
• Использование частотных преобразователей (ЧП), которые также позволяют регулировать скорость в широком диапазоне.

Обслуживание и типовые неисправности

Регламентное обслуживание включает в себя:

• Ежедневный контроль тока нагрузки, вибрации, температуры подшипниковых щитов и станины, уровня шума.
• Периодическое обслуживание (раз в 3-6 месяцев) очистку от пыли, проверку состояния клеммной коробки, подтяжку креплений.
• Текущий ремонт (раз в 1-2 года) замену смазки в подшипниках, измерение сопротивления изоляции обмоток мегомметром (норма не менее 1 МОм на 1 кВ номинального напряжения).

Типовые неисправности двухполюсных двигателей: повышенная вибрация (причина – нарушение балансировки ротора, износ подшипников), перегрев подшипникового узла (недостаток или старение смазки, перетяжка), перегрев обмоток (перегруз, нарушение вентиляции, межвитковое замыкание).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем принципиально отличается двигатель на 2940 об/мин от двигателя на 1460 об/мин той же мощности?

Двигатель на 2940 об/мин (2 полюса) будет иметь меньшие габариты и массу, но более высокие пусковые токи, меньший пусковой момент и, как правило, более низкий КПД на 1-2%. Он конструктивно сложнее в части балансировки и подшипниковых узлов.

Почему фактическая частота вращения (например, 2940 об/мин) меньше синхронной (3000 об/мин)?

Это явление называется скольжение (s). Оно необходимо для создания ЭДС в роторе и, соответственно, вращающего момента. Номинальное скольжение (1.5-3%) заложено в конструкцию двигателя.

Можно ли регулировать скорость двухполюсного двигателя АИР без частотного преобразователя?

В очень ограниченном диапазоне (не более 5-10%) – изменением напряжения или переключением полюсов (если двигатель многоскоростной, например, АИР 180М4/2). Для плавного и широкого регулирования необходим только частотный преобразователь.

Как правильно выбрать устройство плавного пуска (УПП) для такого двигателя?

Номинальный ток УПП должен быть не менее номинального тока двигателя с запасом 15-20%. Для двухполюсных двигателей с высокими пусковыми токами предпочтительны УПП с функцией ограничения тока (например, до 300% от Iн) и возможностью регулирования времени разгона.

Что означает маркировка, например, АИР 180М2?

• АИР – серия асинхронного двигателя (А – асинхронный, И – по ГОСТ (интерэлектро), Р – привязка мощностей к установочным размерам по стандарту).
• 180 – высота оси вращения ротора над плоскостью установки (в мм).
• М – установочный размер по длине станины (S – короткий, M – средний, L – длинный).
• 2 – число полюсов (2 полюса = ~3000 об/мин синхронных).

Каков средний срок службы двигателя АИР 2940 об/мин?

При соблюдении условий эксплуатации, номинальной нагрузки и графика обслуживания, срок службы до капитального ремонта составляет 15-20 лет. Наиболее уязвимыми элементами являются подшипники (срок службы 8-12 тыс. часов) и изоляция обмотки, которая стареет под воздействием тепла.