Электродвигатели АИР 1390 об/мин

Электродвигатели АИР с синхронной частотой вращения 1500 об/мин (1390 об/мин на валу)

Электродвигатели серии АИР с синхронной частотой вращения 1500 об/мин, обеспечивающие номинальную частоту вращения на валу приблизительно 1390 об/мин, являются одной из наиболее востребованных групп асинхронных двигателей в промышленности. Данная скорость вращения оптимальна для привода широкого спектра оборудования: насосов, вентиляторов, компрессоров, станков, конвейеров и других механизмов, не требующих сверхвысоких или низких скоростей. В статье подробно рассмотрены конструктивные особенности, технические характеристики, маркировка, области применения и вопросы выбора двигателей данной частоты вращения.

Конструкция и принцип действия

АИР – это асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, выполненный по общепромышленному исполнению. Конструктивно двигатель состоит из двух основных частей: неподвижного статора и вращающегося ротора. Статор набирается из изолированных листов электротехнической стали для снижения потерь на вихревые токи и имеет трехфазную обмотку, уложенную в пазы. При подключении к сети трехфазного переменного тока в обмотке статора создается вращающееся магнитное поле. Частота вращения этого поля (синхронная частота) зависит от частоты сети и числа пар полюсов: n_синх = (60

• f) / p, где f – частота сети (50 Гц), p – число пар полюсов. Для получения синхронной скорости 1500 об/мин двигатель должен иметь 4 полюса (p=2).

Ротор также имеет сердечник из листовой стали с залитыми в пазы алюминиевыми стержнями, замкнутыми накоротко с торцевыми кольцами («беличья клетка»). Вращающееся поле статора индуцирует в стержнях ротора токи, взаимодействие которых с полем создает электромагнитный момент, приводящий ротор во вращение. Фактическая частота вращения ротора (n_ном) всегда меньше синхронной (на величину скольжения s, обычно 2-4%), что и дает приблизительно 1390-1470 об/мин при синхронных 1500 об/мин.

Расшифровка обозначения (маркировка) и габариты

Типовое обозначение двигателя: АИР180M4 У3.

• АИР – серия асинхронного двигателя (А – асинхронный, И – по ГОСТ (интерэлектро), Р – вариант привязки мощностей к установочным размерам по ГОСТ Р 51689-2000).
• 180 – высота оси вращения вала над плоскостью установки в мм (габарит).
• M – условная длина сердечника статора (S – короткая, L – средняя, M – длинная). Вместе с первыми цифрами определяет установочный размер по IEC.
• 4 – число полюсов (для рассматриваемой группы всегда 4).
• У3 – климатическое исполнение (У – для умеренного климата) и категория размещения (3 – для эксплуатации в закрытых помещениях).

Основные габариты (лапы) для двигателей 1500 об/мин стандартизированы и соответствуют международным нормам IEC. С увеличением мощности растет высота оси вращения (габарит): 71, 80, 90, 100, 112, 132, 160, 180, 200, 225, 250, 280 и далее.

Основные технические характеристики и таблица параметров

Ключевые параметры, определяющие выбор двигателя:

• Номинальная мощность (P_2ном): от 0.12 кВт до 400 кВт и выше в зависимости от габарита. Потребляемая из сети мощность P₁ = P_2ном / η.
• Номинальное напряжение и способ соединения обмоток: 220/380 В (Δ/Y) или 380/660 В (Δ/Y). Наиболее распространено напряжение 380 В при соединении «звезда» (Y).
• Номинальный КПД (η): Зависит от мощности и класса энергоэффективности. Современные двигатели АИР соответствуют классам IE2 (стандартный), IE3 (повышенный), IE4 (премиальный).
• Номинальный коэффициент мощности (cos φ): Обычно в диапазоне 0.80-0.89, возрастает с увеличением мощности.
• Номинальный ток (I_ном): Указывается для каждого напряжения.
• Кратность пускового тока (I_п/I_ном): Обычно 5.5-7.5.
• Кратность пускового момента (M_п/M_ном): Обычно 2.0-2.4.
• Кратность максимального момента (M_max/M_ном): Обычно 2.3-3.0.
• Масса: Зависит от мощности и конструкции.

Пример технических данных двигателей АИР 1500 об/мин (4 полюса), 380 В, 50 Гц

Тип двигателя	Мощность, кВт	Ток, А (380В)	КПД, % (IE2/IE3)	cos φ	Пуск. ток / ном. ток	Пуск. момент / ном. момент	Масса, кг
АИР80В4	1.5	3.7	78.0 / 79.5	0.81	6.0	2.2	17
АИР100S4	3.0	6.8	82.5 / 84.2	0.82	7.0	2.3	38
АИР132М4	11.0	22.5	87.5 / 88.9	0.84	7.5	2.3	84
АИР180М4	30.0	57.6	90.5 / 91.5	0.87	7.0	2.2	200
АИР250S4	75.0	140	93.0 / 93.6	0.89	6.5	2.0	500

Классы энергоэффективности и требования стандартов

Современные двигатели АИР производятся в соответствии с классами энергетической эффективности, регламентированными стандартами МЭК 60034-30-1 и ГОСТ Р 54413-2011.

• IE1 (Standard) – устаревший класс, снят с производства в ЕС для большинства мощностей.
• IE2 (High) – стандартный класс, соответствует ранее выпускавшимся двигателям АИР.
• IE3 (Premium) – повышенный класс. С 2021 года в ЕЭС для двигателей мощностью 0.75-1000 кВт обязателен класс не ниже IE3 (или IE2 при использовании частотного преобразователя).
• IE4 (Super Premium) – премиальный класс, достигается за счет улучшенных материалов и оптимизированной конструкции.

Повышение класса с IE2 до IE3 дает прирост КПД в среднем на 1-3%, что существенно снижает эксплуатационные затраты на электроэнергию.

Способы монтажа и конструктивные исполнения

Двигатели АИР 1500 об/мин выпускаются в различных монтажных исполнениях по ГОСТ 2479 (IEC 60034-7):

• IM 1081 – на лапах с двумя подшипниковыми щитами, с одним цилиндрическим концом вала (наиболее распространенное).
• IM 2081 – на лапах с двумя подшипниковыми щитами, с фланцем на подшипниковом щите.
• IM 3081 – комбинированное: на лапах и с фланцем.
• IM 3681 – без лап, с большим фланцем.

Также двигатели различаются по степени защиты IP (ГОСТ 17494, IEC 60034-5):

• IP54 – защита от пыли (частичная) и брызг воды со всех направлений (стандарт для большинства промышленных моделей).
• IP55 – защита от пыли и струй воды.
• IP65 – полная защита от пыли и струй воды под давлением.

И по способу охлаждения: IC 0141 (самовентиляция), IC 0161 (принудительное охлаждение от независимого вентилятора).

Области применения и выбор двигателя

Двигатели 1500 об/мин применяются практически во всех отраслях промышленности:

• Насосное оборудование: центробежные, поршневые насосы.
• Вентиляционное оборудование: вентиляторы, дымососы, градирни.
• Компрессорное оборудование: поршневые и винтовые компрессоры.
• Конвейеры и транспортеры: ленточные, цепные, скребковые.
• Станки: металлорежущие, деревообрабатывающие.
• Подъемно-транспортное оборудование: лебедки, краны.

При выборе двигателя необходимо:

1. Определить требуемую мощность на валу исходя из нагрузки и режима работы (S1 – продолжительный, S2 – кратковременный и т.д.).
2. Учесть условия окружающей среды (температура, влажность, запыленность) для выбора степени защиты IP и климатического исполнения.
3. Определить способ монтажа и тип присоединения к механизму (наличие редуктора, муфты).
4. Выбрать класс энергоэффективности, исходя из экономического расчета (срок окупаемости).
5. Проверить соответствие пусковых характеристик (момент, ток) условиям пуска механизма.

Эксплуатация, техническое обслуживание и неисправности

Правильная эксплуатация включает:

• Контроль напряжения и симметрии фаз (перекос не более 1%).
• Контроль температуры подшипников и статора (обычно не выше 95°C для изоляции класса F).
• Периодическую проверку вибрации и уровня шума.
• Регламентную замену смазки в подшипниках качения (тип и периодичность указаны в паспорте).
• Очистку наружных поверхностей и вентиляционных каналов.

Распространенные неисправности:

• Перегрев: причины – перегруз, нарушение вентиляции, высокая ambient-температура, несимметрия напряжения, межвитковое замыкание.
• Повышенная вибрация: причины – дисбаланс ротора, износ подшипников, несоосность с приводным механизмом.
• Гул и повышенный ток: причины – выработка подшипников, задевание ротора о статор, повреждение обмотки.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Почему фактическая скорость вращения (например, 1390 об/мин) меньше синхронной (1500 об/мин)?

Это фундаментальный принцип работы асинхронного двигателя. Вращение создается за счет скольжения (s) – относительной разности между скоростью поля статора и скоростью ротора. Без скольжения не было бы наведения токов в роторе и, следовательно, момента. Номинальное скольжение для двигателей АИР 4-й серии обычно составляет 2-4%, что и дает 1440-1470 об/мин. Указание 1390 об/мин часто является округленным или характерным для двигателей старого образца с большим скольжением.

Чем отличается двигатель на 1500 об/мин от двигателя на 3000 об/мин при одинаковой мощности?

Двигатель на 1500 об/мин (4 полюса) будет иметь большие габариты и массу, больший вращающий момент при том же значении мощности (M = 9550

• P / n). Он, как правило, более надежен за счет меньших механических нагрузок на подшипники и ротор, работает тише и имеет более высокий cos φ. Двигатель на 3000 об/мин (2 полюса) – компактнее, легче, но имеет большие потери на трение и вентиляцию, более шумный и часто менее пригоден для прямого пуска тяжелых механизмов из-за меньшего пускового момента.

Как правильно выбрать между классом IE2 и IE3?

Выбор определяется экономическим расчетом. Двигатель IE3 дороже. Необходимо оценить годовое время работы и стоимость электроэнергии. Разница в потерях между IE2 и IE3 для двигателя мощностью 30 кВт может составлять 0.5-1 кВт. При круглосуточной работе 365 дней в году экономия составит 4000-8000 кВтч, что при тарифе 5 руб./кВтч даст экономию 20-40 тыс. руб. в год. Переплата за IE3 окупится за 1-3 года. Также необходимо учитывать законодательные требования (в ЕЭС и для ряда госзакупок в РФ IE3 часто обязателен).

Можно ли регулировать скорость двигателя 1500 об/мин и как?

Да, скорость асинхронного двигателя можно регулировать. Основные способы:

1. Частотный преобразователь (ЧП) – наиболее эффективный и современный метод. Позволяет плавно изменять скорость в широком диапазоне (примерно 1:10) с поддержанием высокого КПД. Для двигателей 1500 об/мин ЧП снижает частоту для уменьшения скорости и повышает – для увеличения (до ~100 Гц).
2. Переключение числа пар полюсов (многоскоростные двигатели, например, АИР 100L4/2).
3. Изменение скольжения с помощью регулятора напряжения (неэффективно, узкий диапазон регулирования, большие потери).

При использовании ЧП необходимо учитывать ухудшение охлаждения на низких скоростях (может потребоваться независимый вентилятор) и риск резонансных колебаний.

Что означает «допустимая радиальная нагрузка на вал» и почему это важно?

Это максимально допустимая сила, перпендикулярная оси вала, которую можно приложить к его концу без риска преждевременного выхода из строя подшипников. Этот параметр критически важен при использовании ременных передач или цепных приводов, где на вал действует значительное натяжение. Превышение нагрузки приводит к ускоренному износу подшипников, увеличению вибрации и возможному разрушению вала. Значение нагрузки указывается в каталоге и зависит от конструкции подшипникового узла и расстояния от точки приложения силы до опоры.

Как правильно подключить двигатель 380/660 В к сети 380 В?

Если на шильдике указано «Δ/Y 380/660 В», это означает, что при подключении к сети 380 В обмотки статора должны быть соединены в «треугольник» (Δ). Клеммная коробка обычно содержит 6 выводов (U1, V1, W1; U2, V2, W2). Для соединения в треугольник необходимо соединить: U1 с W2, V1 с U2, W1 с V2, а на образовавшиеся три точки подать трехфазное напряжение 380 В. Неправильное соединение (например, в звезду на 380 В) приведет к снижению мощности и момента в 3 раза, двигатель может не запуститься под нагрузкой.