Электродвигатели АИРЕ

Электродвигатели АИРЕ: конструкция, параметры и область применения

Электродвигатели АИРЕ представляют собой асинхронные электродвигатели трехфазного тока с короткозамкнутым ротором, исполненные в алюминиевой раме (литера «А»), общепромышленного назначения (литера «И»), с повышенным пусковым моментом (литера «Р») и встроенной электротепловой защитой (литера «Е»). Данные двигатели являются модернизированным развитием серии АИР, отличаясь прежде всего материалом станины и наличием встроенных датчиков температуры. Они соответствуют требованиям ГОСТ Р 51689-2000 (МЭК 60034-1) и предназначены для продолжительного режима работы S1 от сети переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 380 В.

Конструктивные особенности и материалы

Основной отличительной чертой двигателей серии АИРЕ является литая под давлением алюминиевая станина (рама). Это решение обеспечивает значительное снижение массы двигателя (примерно на 30-40% по сравнению с аналогичными чугунными моделями АИР) при сохранении необходимой механической прочности и улучшенных характеристик теплоотдачи. Алюминий эффективнее рассеивает тепло, что способствует снижению рабочей температуры активных частей двигателя.

Второй ключевой особенностью является наличие встроенной системы тепловой защиты. В обмотку статора установлены позисторы (терморезисторы с положительным температурным коэффициентом – PTC), соединенные в цепь управления. При превышении допустимой температуры обмотки (как правило, 130°C или 150°C, в зависимости от класса изоляции) сопротивление датчиков резко возрастает, что фиксируется внешним терминальным устройством (тепловым реле или специализированным контроллером) и приводит к отключению двигателя от сети. Это предотвращает перегрев и выход из строя из-за перегрузки, заклинивания ротора, фазного дисбаланса или частых пусков.

Конструктивно двигатель состоит из следующих основных узлов:

Станина (корпус): Литая из алюминиевого сплава, с ребрами для увеличения площади охлаждения. Имеет лапы для монтажа и фланец по переднему подшипниковому щиту (исполнение IM 1081) или только лапы (IM 1001).
Сердечник статора: Набран из изолированных листов электротехнической стали, запрессован в станину. В пазы сердечника уложена обмотка из медного провода с изоляцией, соответствующей классу нагревостойкости F (155°C) или H (180°C).
Ротор: Короткозамкнутый, типа «беличья клетка». Сердечник ротора также шихтованный, алюминиевая обмотка (залитая под давлением) вместе с вентиляционными лопатками образует единую литую конструкцию.
Подшипниковые щиты: Из алюминиевого сплава или чугуна. В них установлены шарикоподшипники качения (чаще всего закрытого типа, не требующие пополнения смазки в течение всего срока службы).
Вентилятор и кожух: Пластиковый центробежный вентилятор, закрытый алюминиевым или стальным кожухом, обеспечивает независимое охлаждение (система охлаждения IC 0141).
Клеммная коробка: Расположена в верхней части станины. В ней размещены выводы обмоток (для возможности соединения в «звезду» или «треугольник») и выводы встроенных термодатчиков (PTC). Клеммная коробка имеет степень защиты IP54, что предотвращает попадание внутрь пыли и брызг воды.

Основные технические характеристики и параметры

Электродвигатели АИРЕ выпускаются в диапазоне мощностей от 0,12 кВт до 55 кВт (для 3000 об/мин) и синхронных частот вращения 3000, 1500, 1000 и 750 об/мин (соответственно, 2, 4, 6 и 8 полюсов). Основные параметры регламентируются стандартами и включают:

Таблица 1. Примерный ряд мощностей и КПД двигателей АИРЕ (4-полюсные, 1500 об/мин)

Мощность, кВт	Синхронная частота, об/мин	КПД, η, % (приблиз.)	Коэффициент мощности, cos φ (приблиз.)	Пусковой момент, Мп/Мн (кратность)
0.55	1500	68	0.73	2.2
1.5	1500	78	0.81	2.2
3.0	1500	82	0.83	2.2
7.5	1500	86	0.86	2.1
15.0	1500	89	0.88	2.0
30.0	1500	91.5	0.89	1.8

Класс энергоэффективности: Большинство двигателей АИРЕ относятся к классу IE2 (стандартная эффективность) согласно международной классификации IEC 60034-30-1. В последние годы активно развивается производство модификаций с классом IE3 (повышенная эффективность).

Степени защиты: Стандартное исполнение – IP54 (защита от пыли и брызг воды со всех направлений). По заказу возможно изготовление с IP55.

Климатическое исполнение и категория размещения: У1 (для умеренного климата) или ХЛ1 (для холодного климата) для работы на открытом воздухе (категория 1) или в помещениях (категория 3).

Режим работы: Продолжительный (S1).

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества:

Малая масса: За счет алюминиевой рамы облегчается транспортировка, монтаж и обслуживание, особенно на подвижных или настенных конструкциях.
Надежная тепловая защита: Встроенные PTC-датчики обеспечивают прямой контроль температуры наиболее уязвимого элемента – обмотки статора, что повышает надежность и долговечность.
Улучшенное охлаждение: Высокая теплопроводность алюминия способствует более равномерному распределению и отводу тепла.
Коррозионная стойкость: Алюминий менее подвержен коррозии в агрессивных средах по сравнению с чугуном (при условии качественного покрытия).
Совместимость: Соответствие установочным и присоединительным размерам стандарта IEC, что обеспечивает взаимозаменяемость с двигателями серий АИР, RA и другими аналогами.

Недостатки и ограничения:

Механическая прочность: Алюминиевая рама, особенно в крупных габаритах, может быть менее стойкой к ударным и деформирующим нагрузкам по сравнению с чугунной.
Стоимость: Цена может быть выше, чем у базовых чугунных моделей АИР без тепловой защиты.
Зависимость защиты от внешней аппаратуры: Для работы тепловой защиты необходимо подключение датчиков к соответствующему модулю управления, что увеличивает сложность схемы.
Ограниченная ремонтопригодность рамы: В случае механического повреждения станины ремонт сложнее, чем для чугунной.

Области применения и рекомендации по выбору

Двигатели АИРЕ нашли широкое применение в различных отраслях промышленности, где требуются надежность, компактность и защита от перегрузок:

Вентиляционное и отопительное оборудование: Приточные и вытяжные установки, крышные вентиляторы, тепловые завесы.
Насосное оборудование: Циркуляционные, скважинные, дренажные насосы и насосные станции.
Подъемно-транспортное оборудование: Лебедки, конвейеры, элеваторы.
Обрабатывающие станки: Станки для дерево- и металлообработки (привода шпинделей, подач).
Пищевая промышленность: Приводы мешалок, миксеров, транспортеров (благодаря стойкости к коррозии).
Упаковочное и фасовочное оборудование.

Критерии выбора:

Мощность и частота вращения: Определяются расчетом нагрузки и требуемой скоростью исполнительного механизма.
Установочный размер: Должен соответствовать монтажному месту (высота оси вращения: 56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 132, 160, 180, 200, 225, 250, 280 мм).
Климатические условия: Выбор исполнения У1, УХЛ1, Т1 в зависимости от региона эксплуатации.
Наличие тепловой защиты: Обязательно для ответственных и автоматизированных систем, а также для установок с риском перегрузки или работающих в труднодоступных для обслуживания местах.
Класс энергоэффективности: Для длительной эксплуатации с высокой нагрузкой экономически оправдан выбор двигателей IE3, несмотря на их более высокую первоначальную стоимость.

Схемы подключения и организация защиты

Трехфазные двигатели АИРЕ имеют 6 выводов обмоток в клеммной коробке (U1, V1, W1; U2, V2, W2), что позволяет подключать их на два стандартных напряжения. Для сети 380 В при частоте 50 Гц рекомендуется схема «звезда» (Y).

Цепь управления тепловой защитой организуется отдельно от силовой цепи. Выводы позисторов (обычно обозначаются PTC1 и PTC2) подключаются к специализированному тепловому реле защиты двигателя (например, типа E2EU от Omron, 3RN2 от Siemens или встроенному модулю в частотном преобразователе). При срабатывании защиты это реле размыкает цепь управления пускателем, отключая двигатель. Важно, что после остывания обмотки датчики возвращаются в исходное состояние, и двигатель может быть снова включен после устранения причины перегрева.

Техническое обслуживание и диагностика

Плановое техническое обслуживание включает:

Внешний осмотр, очистку от загрязнений.
Контроль вибрации и уровня шума.
Проверку состояния подшипников (замена при появлении повышенного шума или люфта).
Измерение сопротивления изоляции обмоток мегомметром (не менее 1 МОм для напряжения до 500 В).
Проверку сопротивления обмоток постоянному току и цепи термодатчиков.
Контроль затяжки крепежных и электрических соединений.

Диагностика неисправностей часто связана со срабатыванием тепловой защиты. Основные причины: перегруз по току, обрыв фазы, слишком частые пуски, высокая ambient-температура, загрязнение системы охлаждения, неисправность подшипника.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем двигатели АИРЕ отличаются от АИР?

АИРЕ имеют алюминиевую раму (АИР – чугунную) и обязательное наличие встроенных PTC-термодатчиков для тепловой защиты обмотки. АИР такие датчики имеют только в специальных исполнениях.

Можно ли подключить двигатель АИРЕ без использования модуля для термодатчиков?

Да, двигатель будет работать при прямом подключении обмоток к сети. Однако цепь тепловой защиты останется неактивной, что лишает двигатель ключевого преимущества и повышает риск выхода из строя при перегрузке. Подключение защиты настоятельно рекомендуется.

Как проверить исправность PTC-датчиков в двигателе?

Необходимо отключить двигатель от сети и отсоединить выводы датчиков от внешнего реле. Измерить сопротивление между выводами PTC. При комнатной температуре (20-25°C) оно обычно составляет 100-1500 Ом (точное значение указано в паспорте). Если сопротивление близко к нулю (КЗ) или бесконечности (обрыв), датчики неисправны. Также можно прогреть корпус двигателя тепловентилятором и зафиксировать рост сопротивления.

Каков реальный выигрыш в массе у АИРЕ по сравнению с АИР?

Для двигателя мощностью 5.5 кВт (1500 об/мин) масса АИРЕ составляет примерно 45-50 кг, в то время как масса аналогичного АИР – около 65-70 кг. Выигрыш составляет 25-30%.

Можно ли использовать АИРЕ с частотным преобразователем (ЧП)?

Да, двигатели АИРЕ пригодны для работы от ЧП. При этом необходимо:

Убедиться, что ЧП имеет функцию подключения и обработки сигнала PTC-датчиков.
При длительной работе на низких частотах (менее 20 Гц) с полной нагрузкой может потребоваться независимое охлаждение двигателя (вентилятор с отдельным приводом), так как штатный вентилятор на валу будет замедляться и эффективность охлаждения упадет.
Для снижения влияния высокочастотных гармоник и перенапряжений рекомендуется использовать выходные дроссели или синус-фильтры ЧП, особенно при длине кабеля более 50 метров.

Какой класс изоляции обмотки у двигателей АИРЕ?

Стандартно применяется изоляция класса F (до 155°C). При этом система термозащиты обычно настроена на срабатывание при температуре 130-140°C (класс B), что создает запас надежности и продлевает срок службы изоляции.

Что означает маркировка, например, АИРЕ80А2?

А – алюминиевая станина.
И – общепромышленное исполнение (интернациональное).
Р – с повышенным пусковым моментом.
Е – со встроенной тепловой защитой.
80 – высота оси вращения (габарит) в мм.
А – установочный размер по длине станины (короткий).
2 – число полюсов (2 полюса = синхронная частота 3000 об/мин).

Заключение

Электродвигатели серии АИРЕ представляют собой современное, технологичное решение для широкого спектра промышленных и коммерческих применений. Их ключевые преимущества – сочетание облегченной алюминиевой конструкции и встроенной системы тепловой защиты – обеспечивают повышенную надежность, удобство монтажа и долгий срок службы в условиях, где вероятны перегрузки или сложный режим эксплуатации. При выборе между АИРЕ и традиционными чугунными двигателями необходимо учитывать конкретные условия эксплуатации, требования к массе, необходимость защиты и экономический эффект от повышенного КПД. Правильный подбор, монтаж и обслуживание с активацией всех защитных функций позволяют максимально реализовать потенциал этих электродвигателей.

Электродвигатели АИРЕ