Электродвигатели АИС 71 A4: полный технический анализ
Электродвигатели серии АИС 71 A4 представляют собой асинхронные трехфазные двигатели с короткозамкнутым ротором, соответствующие международному стандарту IEC 60034. Модель АИС 71 A4 относится к категории маломощных двигателей, где цифра «71» обозначает высоту оси вращения вала над плоскостью установки, составляющую 71 мм, а индекс «A4» указывает на исполнение для монтажа на лапах (IM B3) и количество полюсов – 4, что соответствует синхронной частоте вращения 1500 об/мин при питании от сети 50 Гц.
Конструктивные особенности и стандартизация
Двигатели АИС 71 A4 изготавливаются в соответствии с серией стандартов IEC 60034 и ГОСТ Р МЭК 60034-1. Их конструкция является полностью закрытой с обдувом (IP55), что обеспечивает защиту от проникновения пыли и водяных струй. Корпус двигателя, как правило, выполнен из алюминиевого сплава, что способствует эффективному отводу тепла и снижению массы. Статор набирается из изолированных листов электротехнической стали, его обмотка пропитывается термореактивным лаком в вакуумной среде. Ротор – короткозамкнутый, типа «беличья клетка», залитый алюминиевым сплавом. Подшипниковые щиты из алюминия или чугуна удерживают шарикоподшипники качения, смазываемые консистентной смазкой на весь срок службы (или с наличием пресс-масленки для сервиса).
Основные технические параметры
Ключевые характеристики двигателей данного типоразмера определяются его габаритом и числом полюсов. Ниже приведены усредненные параметры для моделей АИС 71 A4 различных мощностных исполнений.
| Мощность, кВт | Синхронная частота, об/мин | КПД, η (%) | Коэффициент мощности, cos φ | Номинальный ток при 380В, А | Пусковой ток (Ia/In) | Масса, кг (прибл.) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0.37 | 1500 | 68 — 72 | 0.73 — 0.76 | 1.1 | 5.0 — 6.0 | 5.5 — 6.5 |
| 0.55 | 1500 | 71 — 75 | 0.75 — 0.78 | 1.6 | 5.0 — 6.0 | 6.5 — 7.5 |
| 0.75 | 1500 | 74 — 78 | 0.77 — 0.80 | 2.0 | 5.0 — 6.0 | 8.0 — 9.0 |
| 1.1 | 1500 | 77 — 80 | 0.79 — 0.82 | 2.7 | 5.5 — 6.5 | 10.0 — 12.0 |
Классы энергоэффективности и требования стандартов
Современные двигатели серии АИС производятся в различных классах энергоэффективности, регламентируемых стандартом IEC 60034-30-1:
- IE1 (Standard Efficiency) – стандартный класс. В настоящее время производство двигателей ниже класса IE3 (для данной мощности) во многих странах ограничено.
- IE2 (High Efficiency) – высокий класс эффективности.
- IE3 (Premium Efficiency) – премиальный класс. Для двигателей мощностью 0.12-0.75 кВт требования IE3 вступили в силу с июля 2023 года.
- IE4 (Super Premium Efficiency) – сверхпремиальный класс. Двигатели АИС 71 A4 в исполнении IE4 встречаются реже из-за технологической сложности и стоимости.
- Вентиляторы и вытяжные установки малой производительности.
- Циркуляционные и насосные станции в системах отопления, водоснабжения, кондиционирования.
- Приводы конвейеров малой длины и транспортеров.
- Упаковочное и дозирующее оборудование.
- Станки для обработки дерева и металла (точильные, сверлильные, заточные).
- Компрессоры и газовые booster-насосы малой мощности.
- «Звезда» (Y): Применяется для работы на номинальном напряжении сети 380В. Фазное напряжение на обмотке составляет 220В. Пусковой момент и ток меньше, чем при подключении «треугольником».
- «Треугольник» (Δ): Применяется для работы на напряжении 220В (в трехфазной сети 220В). В сетях 380В используется только для пуска по схеме «звезда-треугольник» у двигателей, имеющих 6 выводов в клеммной коробке.
- Уровень вибрации (не должен превышать 2.8 мм/с для данного габарита).
- Температуру корпуса (превышение над температурой окружающей среды не более 80К для изоляции класса F).
- Отсутствие посторонних шумов (гула, стуков).
- Первая цифра «5»: Защита от проникновения пыли. Пыль может проникать внутрь в неопасных количествах, но не должна нарушать работу.
- Вторая цифра «5»: Защита от струй воды. Защита от водяных струй с любого направления. На практике это означает возможность установки двигателя вне помещений под козырьком, где возможен косой дождь и попадание брызг.
Двигатель АИС 71 A4 класса IE3 достигает повышенного КПД за счет использования большего количества активных материалов (медь, сталь), оптимизации магнитной системы и снижения механических потерь.
Сферы применения и типовые нагрузки
Благодаря компактности, надежности и простоте подключения, двигатели данного типоразмера широко применяются в различных отраслях промышленности для привода механизмов с низким моментом инерции и потребностью в средних частотах вращения:
Схемы подключения и управление
Трехфазные двигатели АИС 71 A4 рассчитаны на номинальное напряжение 380/400 В при частоте 50 Гц. Основные схемы подключения обмоток статора:
Для управления и защиты применяются магнитные пускатели с тепловыми реле, настроенными на номинальный ток двигателя, или частотно-регулируемые приводы (ЧРП). Использование ЧРП позволяет плавно регулировать скорость в широком диапазоне, но требует учета снижения охлаждения двигателя на низких оборотах и возможности возникновения перенапряжений на обмотках из-за длинных кабелей.
Монтаж, эксплуатация и обслуживание
Двигатели исполнения IM B3 (A4) монтируются на ровную, жесткую, выверенную по уровню поверхность через лапы. Критически важным является точная центровка вала двигателя с валом приводимого механизма. Несоосность более 0.05 мм приводит к повышенной вибрации, износу подшипников и выходу из строя. При длительной эксплуатации необходимо контролировать:
Техническое обслуживание заключается в периодической очистке наружных ребер охлаждения от загрязнений и, для двигателей с сервисными пресс-масленками, в пополнении смазки в подшипниках через 8-10 тыс. часов работы.
Сравнение с двигателями других габаритов и полюсности
В сравнении с двигателем АИС 63 A4, модель 71-го габарита обладает большим моментом инерции ротора и, как правило, более высоким КПД при той же мощности за счет уменьшения относительных потерь. По сравнению с двигателем АИС 71 A2 (3000 об/мин), 4-полюсная версия имеет в примерно 2 раза больший номинальный момент при той же мощности, но меньшую частоту вращения, что делает ее предпочтительной для приводов насосов и вентиляторов, где момент нагрузки растет с частотой.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается исполнение АИС 71 A4 от АИР 71 A4?
АИР – это устаревшее отечественное обозначение (Асинхронный двигатель с Интерфейсом Роликовых подшипников), соответствующее старому ГОСТ. АИС (Асинхронный двигатель Интернациональной Серии) – современное обозначение, соответствующее стандартам IEC. Двигатели АИС имеют улучшенные энергетические показатели (КПД, cos φ), унифицированные установочно-присоединительные размеры и изготавливаются по современным технологиям. По сути, АИС является эволюционным развитием серии АИР.
Можно ли использовать двигатель АИС 71 A4 в однофазной сети 220В?
Непосредственное подключение к однофазной сети невозможно. Для работы требуется использование фазосдвигающих элементов – пусковых и рабочих конденсаторов. При этом мощность двигателя снижается на 30-50%, пусковой момент недостаточен для тяжелонагруженных механизмов. Такое применение допустимо только для вентиляторов и насосов с легким пуском и является нештатным режимом, не гарантирующим надежную работу.
Как определить класс энергоэффективности двигателя АИС 71?
Класс энергоэффективности (IE1, IE2, IE3) обязательно указывается на шильдике (табличке) двигателя. Также его можно определить по каталожному КПД при 100% нагрузке, сравнив значение с таблицами, приведенными в стандарте IEC 60034-30-1. Для двигателя мощностью 0.75 кВт 4-полюсного, например, КПД ≥77.0% соответствует классу IE3.
Что означает степень защиты IP55 на практике?
Согласно IEC 60529, IP55 расшифровывается как:
Требуется ли дополнительное охлаждение при работе двигателя с частотным преобразователем на низких оборотах?
Да, требуется. Встроенный вентилятор на валу двигателя при снижении частоты вращения уменьшает эффективность охлаждения. При длительной работе на частотах ниже 20-25 Гц рекомендуется либо использовать двигатель с независимым вентилятором (IC 416), либо снижать нагрузку на валу, либо устанавливать дополнительный внешний обдув. Современные ЧРП имеют функцию автоматической компенсации момента при низких скоростях с учетом самоохлаждения.
Как правильно подобрать тепловое реле для защиты двигателя АИС 71 A4?
Номинальный ток теплового элемента реле должен быть равен или максимально близок к номинальному току двигателя, указанному на шильдике. Для двигателя 0.75 кВт, 1500 об/мин, 380В (In≈2.0А) выбирается реле с регулируемым диапазоном, охватывающим это значение, например, 1.6-2.5 А. Уставка выставляется точно на 2.0 А. Для защиты от обрыва фазы обязательна установка реле с функцией защиты от несимметрии фазных токов.
Заключение
Электродвигатель АИС 71 A4 является типовым и широко распространенным решением для маломощных промышленных приводов, требующих надежности и соответствия современным стандартам энергоэффективности. Его выбор должен основываться на точном анализе нагрузочного графика механизма, условий окружающей среды и требований к регулированию скорости. Правильный монтаж, центровка и выбор аппаратуры защиты являются ключевыми факторами для обеспечения многолетней безотказной работы данного электротехнического оборудования. При проектировании новых систем предпочтение следует отдавать двигателям класса IE3 и выше, что обеспечит значительную экономию электроэнергии в течение жизненного цикла.