Электродвигатели 1,1 кВт

Электродвигатели мощностью 1,1 кВт: технические характеристики, сферы применения и критерии выбора

Электродвигатели мощностью 1,1 кВт (1,5 л.с.) представляют собой универсальный и широко распространенный класс асинхронных машин, занимающий нишу между маломощными (до 0,75 кВт) и среднемощными (от 1,5 кВт) приводами. Их популярность обусловлена оптимальным соотношением мощности, габаритов, стоимости и энергопотребления для решения огромного спектра промышленных и коммерческих задач. Данная статья представляет собой детальный технический анализ электродвигателей данной мощности, рассматривающий конструктивные особенности, параметры, схемы подключения и аспекты эксплуатации.

Конструктивное исполнение и типы двигателей 1,1 кВт

Подавляющее большинство двигателей мощностью 1,1 кВт, используемых в промышленности, — это трехфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором (АДКЗ) общепромышленного исполнения. Однофазные двигатели такой мощности встречаются реже, имеют более сложную конструкцию и используются преимущественно там, где отсутствует трехфазная сеть.

1. Трехфазные асинхронные двигатели (АИР, 5А, АМ и др.)

Стандартное исполнение по ГОСТ и IEC. Основные узлы:

• Статор: Сердечник из электротехнической стали с тремя обмотками, уложенными в пазы. Для двигателя 1,1 кВт типично соединение обмоток «звездой» (Y) на напряжение 380В или «треугольником» (Δ) на напряжение 220В.
• Ротор: Короткозамкнутый, типа «беличья клетка». Изготавливается методом литья под давлением из алюминиевого сплава.
• Корпус (станина): Чугунный или алюминиевый. Чугунный корпус обеспечивает лучший теплоотвод и виброустойчивость, алюминиевый — меньший вес.
• Подшипниковые щиты: Устанавливаются подшипники качения (шариковые) серии 6200 или 6300, в зависимости от типоразмера.
• Охлаждение: Самовентилируемое, с наружным вентилятором, закрытым защитным кожухом (исполнение IC 0141 по IEC).

2. Однофазные конденсаторные двигатели (АИРЕ, АД и др.)

Имеют две обмотки на статоре: основную (рабочую) и вспомогательную (пусковую), сдвинутые в пространстве. Для создания вращающегося магнитного поля и пуска используется рабочий и/или пусковой конденсатор. Обладают более низким КПД и пусковым моментом по сравнению с трехфазными аналогами.

Основные технические характеристики и параметры

Для двигателей 1,1 кВт ключевые параметры стандартизированы и определяются серией и высотой оси вращения.

Таблица 1. Характеристики трехфазных двигателей 1,1 кВт (на примере серии АИР)

Типоразмер (высота оси вращения, мм)	Синхронная частота вращения, об/мин	КПД, η, %	Коэффициент мощности, cos φ	Пусковой ток Iп/Iн	Пусковой момент Мп/Мн	Максимальный момент Мmax/Мн	Масса, кг (прим.)
71	3000	75.0	0.83	5.5	2.2	2.4	11-13
71	1500	76.0	0.73	5.0	2.0	2.2	12-14
80	3000	78.0	0.83	6.0	2.2	2.4	14-16
80	1500	79.0	0.74	6.0	2.0	2.2	15-18
90S	3000	79.0	0.85	6.1	2.2	2.4	18-21
90S	1500	80.0	0.76	5.7	2.0	2.2	19-22

Расчет номинального тока

Для трехфазного двигателя 1,1 кВт номинальный ток можно рассчитать по формуле:

Iн = Pн / (√3 U cos φ

• η)

Где Pн = 1100 Вт, U = 380 В, cos φ и η берутся из таблицы. Пример для АИР80А2 (3000 об/мин, cos φ=0.83, η=0.78):

Iн = 1100 / (1.732 380 0.83

• 0.78) ≈ 1100 / 425.6 ≈ 2.58 А

Фактический паспортный ток обычно находится в диапазоне 2.4 — 2.8 А для 3000 об/мин и 2.8 — 3.2 А для 1500 об/мин при 380В.

Способы подключения и пуска

1. Подключение к трехфазной сети 380В

• Прямой пуск: Наиболее распространенный способ для двигателей 1,1 кВт. Пусковой ток (12-18А) не создает значительных проблем для сетей. Осуществляется через контактор или автоматический выключатель с характеристикой «D».
• Схема соединения обмоток: Как правило, для сетей 380/660 В обмотки статора соединяются «звездой». Клеммная колодка имеет 6 выводов (U1, V1, W1; U2, V2, W2).

2. Подключение к однофазной сети 220В

Трехфазный двигатель 1,1 кВт может работать от однофазной сети с использованием фазосдвигающего конденсатора.

• Емкость рабочего конденсатора (Cр) приближенно рассчитывается по формуле: Cр (мкФ) = 66 Pн (кВт) = 66 1.1 ≈ 73 мкФ. Используется бумажный или пленочный конденсатор на напряжение не менее 400-450В.
• Емкость пускового конденсатора (Cп) может добавляться параллельно рабочему на время пуска и обычно в 2-3 раза превышает Cр. Пуск осуществляется через специальное реле времени или кнопку.
• Важно: При таком подключении мощность двигателя снижается на 25-40%, КПД падает. Пусковой момент также ограничен.

Сферы применения

Двигатели 1,1 кВт находят применение в качестве привода для широкого спектра оборудования:

• Насосное оборудование: Циркуляционные, скважинные, дренажные, химические насосы.
• Вентиляционное оборудование: Приточные и вытяжные вентиляторы, крышные вентиляторы, воздушные завесы.
• Станки и инструмент: Сверлильные, фрезерные, токарные станки малой мощности, точильные станки, компрессоры.
• Конвейерные системы: Легкие и средние ленточные и роликовые конвейеры.
• Подъемно-транспортное оборудование: Лебедки, тали, шлагбаумы.
• Пищевая и перерабатывающая промышленность: Мешалки, дозаторы, измельчители, упаковочные машины.

Классы энергоэффективности (IE)

Современные двигатели 1,1 кВт производятся в соответствии с классами энергоэффективности IEC 60034-30-1:

• IE1 (Standard Efficiency): Устаревший класс, соответствует старым нормам. Встречается на старом оборудовании.
• IE2 (High Efficiency): Стандартный класс для большинства общепромышленных двигателей. КПД ~78-81%.
• IE3 (Premium Efficiency): Современный стандарт, обязательный для новых двигателей в ЕС и многих других странах. КПД ~81-84%. Достигается за счет увеличения активных материалов, улучшенной стали и оптимизации конструкции.
• IE4 (Super Premium Efficiency): Начинают появляться на рынке. КПД на 15-20% выше, чем у IE1. Требуют использования инновационных технологий (например, постоянные магниты в роторе для синхронно-асинхронных двигателей).

Выбор двигателя класса IE3 и выше окупается за счет снижения эксплуатационных расходов при непрерывной работе.

Управление скоростью и частотные преобразователи (ЧП)

Для плавного регулирования скорости двигателя 1,1 кВт используются частотные преобразователи. Ключевые аспекты выбора ЧП для данной мощности:

• Номинальный выходной ток: Должен быть не менее номинального тока двигателя (2.5-3.2А). Рекомендуется запас 10-15%. Подойдет ЧП на 2.2-3 кВт.
• Диапазон регулирования: Для векторного управления без обратной связи (Sensorless Vector) — 1:50, для скалярного управления (U/f) — 1:10.
• Функциональность: Для насосов и вентиляторов достаточно режима U/f с квадратичной зависимостью момента. Для конвейеров и станков предпочтительнее векторное управление для поддержания момента на низких скоростях.
• Сетевые дроссели и фильтры: Для двигателей 1,1 кВт установка входного дросселя рекомендуется при длине кабеля до ЧП более 10м, а выходного — при длине кабеля от ЧП до двигателя более 50-70м для защиты изоляции обмоток от перенапряжений.

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

• Монтаж: Двигатель должен быть установлен на ровной, жесткой поверхности. Обязательна центровка с приводным механизмом (допустимое биение по ГОСТ не более 0.05 мм). Неправильная центровка — основная причина вибрации и выхода из строя подшипников.
• Защита: Обязательна защита от токов короткого замыкания (автоматический выключатель) и от перегрузки (тепловое реле или настройка защиты в ЧП). Уставка теплового реле выбирается в пределах 1.05-1.2 от номинального тока двигателя.
• Техобслуживание: Регулярная (раз в 6-12 мес.) проверка состояния подшипников (шум, люфт), очистка от пыли, контроль вибрации. Замена смазки в подшипниковых узлах (если предусмотрена) согласно регламенту производителя. Проверка сопротивления изоляции обмоток мегомметром (не менее 1 МОм).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Чем отличается двигатель на 3000 об/мин от двигателя на 1500 об/мин той же мощности 1,1 кВт?

Двигатель на 3000 об/мин (2 полюса) имеет меньшие габариты и массу, но больший пусковой ток и меньший вращающий момент на валу при той же мощности. Он более шумный и подвержен более быстрому износу подшипников. Двигатель на 1500 об/мин (4 полюса) — более тихий, имеет больший момент, меньший пусковой ток, но большие размеры. Выбор зависит от требуемой скорости приводимого механизма и условий работы.

2. Можно ли подключить трехфазный двигатель 1,1 кВт к однофазной сети 220В через конденсатор на полную мощность?

Нет. При подключении через конденсатор двигатель теряет 25-40% мощности. Фактически на валу вы получите около 0,7-0,8 кВт. Кроме того, ухудшаются пусковые характеристики и КПД. Такой способ следует рассматривать как вынужденную меру.

3. Как правильно выбрать тепловое реле для защиты двигателя 1,1 кВт?

Необходимо знать номинальный ток двигателя (Iн) при конкретном напряжении. Например, для Iн = 2.6А. Тепловое реле (например, РТЛ или РТИ) выбирается по номинальному току несрабатывания, который должен быть равен или немного выше Iн. Уставка регулятора тока на реле выставляется в диапазоне 1.05-1.2

• Iн, т.е. примерно 2.7-3.1 А. Обязательна проверка времени срабатывания при реальной перегрузке.

4. Что означает маркировка, например, АИР80А2?

• АИР: Серия двигателя (Асинхронный, Исполнение Ременное? — общепринятое обозначение общепромышленных двигателей).
• 80: Высота оси вращения от основания лап в мм (габарит).
• А: Условная длина сердечника (короткая, средняя, длинная).
• 2: Количество полюсов (2 → ~3000 об/мин, 4 → ~1500 об/мин, 6 → ~1000 об/мин).

5. Почему двигатель 1,1 кВт греется выше допустимой температуры даже без нагрузки?

Возможные причины: неправильное подключение (например, вместо «звезды» собрана «треугольник» на 380В), повышенное напряжение сети, задевание ротором статора (износ подшипников), межвитковое замыкание в обмотке, одностороннее притяжение ротора из-за износа подшипникового щита, работа на низкой скорости от частотника без должного охлаждения.

6. Экономически оправдана ли замена старого двигателя 1,1 кВт класса IE1 на новый класса IE3?

Да, при условии продолжительного режима работы (S1). Годовая экономия электроэнергии рассчитывается по формуле: Э = P (1/η1 — 1/η2) T C, где P — мощность, η1 и η2 — КПД старого и нового двигателя, T — время работы в год (часы), C — тариф. Для двигателя 1,1 кВт при работе 4000 часов в год и разнице в КПД 5% экономия составит около 200-250 кВтч, что при промышленном тарифе окупает замену за 1-2 года.

7. Каков средний срок службы двигателя 1,1 кВт?

При соблюдении условий эксплуатации (нормальные нагрузка, температура, влажность, своевременное ТО) средний срок службы общепромышленного асинхронного двигателя составляет 10-15 лет (около 40-60 тыс. часов). Критическим элементом являются подшипники, срок службы которых по стандарту L10 составляет порядка 20-30 тыс. часов.