Электродвигатели асинхронные У2
Электродвигатели асинхронные серии У2: конструкция, параметры и область применения
Электродвигатели асинхронные серии У2 представляют собой трехфазные двигатели с короткозамкнутым ротором, разработанные в СССР как унифицированная серия общего промышленного назначения. Они пришли на смену серии А2 и АО2 и в свое время стали основным приводом для стационарных механизмов в условиях умеренного климата. Основное назначение – преобразование электрической энергии трехфазного тока в механическую энергию на валу. Двигатели У2 соответствуют классу защиты IP44 по ГОСТ 17494-87, что определяет их конструктивные особенности и область применения.
Конструктивные особенности и модификации
Конструкция двигателей У2 является классической для асинхронных машин. Статор состоит из корпуса (чугунного), сердечника из листов электротехнической стали с пазами, в которые уложена трехфазная обмотка. Ротор – короткозамкнутый, типа «беличья клетка», выполнен из алюминиевого сплава. Подшипниковые щиты, также чугунные, закрывают корпус с торцов и содержат подшипники качения (шариковые или роликовые) для вала ротора.
Ключевой особенностью серии У2 является степень защиты IP44: защита от попадания твердых тел размером более 1 мм (цифра 4) и защита от брызг воды, падающих в любом направлении (цифра 4). Это достигается за счет лабиринтных уплотнений на подшипниковых щитах, отсутствия вентиляционных отверстий в корпусе и наличия внешнего вентилятора, закрытого защитным кожухом. Охлаждение – наружное обдуваемое (система охлаждения IC0141).
В зависимости от климатического исполнения и категории размещения, двигатели У2 выпускались в нескольких основных модификациях:
- У2 – основное исполнение для умеренного климата (У), категория размещения 2 (на открытом воздухе).
- У2-Т2 – для тропического климата, с влагостойкой изоляцией и коррозионностойкими покрытиями.
- У2-ХЛ2 – для холодного климата.
- У2-ОМ2 – для очень холодного (арктического) климата.
- По способу монтажа: на лапах (IM1081, IM2081), комбинированное крепление (лапы + фланец, IM2081+IM3681).
- Режим работы: продолжительный (S1) по ГОСТ 183-74.
- Условия окружающей среды: высота над уровнем моря до 1000 м, температура окружающей среды от -40°C до +40°C (для У2).
- Пуск: Допускается прямой пуск от сети при условии, что момент сопротивления механизма не превышает 0.7 от номинального момента двигателя, а пик пускового тока не вызывает недопустимого просадки напряжения в сети.
- Реверс: Возможен без дополнительных устройств путем переключения двух фаз питающего напряжения.
- Материалы и КПД: АИР используют улучшенные электротехнические стали и алюминиевые сплавы, имеют более высокий класс энергоэффективности (IE1, IE2, IE3). У2 соответствуют устаревшим нормам.
- Масса и габариты: При аналогичной мощности двигатели АИР, как правило, имеют меньшую массу и габариты.
- Унификация: Серия АИР более унифицирована с международными стандартами (IEC, DIN).
- Шум и вибрация: Уровень шума и вибрации у АИР ниже благодаря оптимизированной конструкции.
Основные технические характеристики и параметры
Серия У2 охватывала широкий диапазон мощностей и частот вращения. Номинальное напряжение – 220/380 В или 380/660 В при частоте сети 50 Гц. Соединение обмоток статора – «треугольник» (для низкого напряжения) или «звезда» (для высокого напряжения). Коэффициент полезного действия (КПД) и коэффициент мощности (cos φ) соответствовали нормам своего времени, но уступают современным сериям (например, АИР).
Таблица 1. Основные параметры электродвигателей серии У2 (выборочно)
| Типоразмер | Мощность, кВт | Частота вращения, об/мин (синхронная) | КПД, % | cos φ | Пусковой ток / Ном. ток (Iп/Iн) | Масса, кг |
|---|---|---|---|---|---|---|
| У2-71-2 | 1.1 | 3000 | 80.5 | 0.86 | 6.5 | 19 |
| У2-80-4 | 1.5 | 1500 | 81.5 | 0.83 | 6.0 | 28 |
| У2-112-6 | 4.0 | 1000 | 84.0 | 0.78 | 5.5 | 75 |
| У2-132-8 | 4.5 | 750 | 85.0 | 0.74 | 5.0 | 105 |
| У2-160-4 | 18.5 | 1500 | 90.0 | 0.88 | 6.5 | 195 |
| У2-250-2 | 75.0 | 3000 | 92.0 | 0.91 | 6.5 | 530 |
Маркировка двигателя расшифровывается следующим образом: У2 — [габарит по длине станины] — [число полюсов]. Например, У2-132-8: унифицированная серия, 2-я модификация, высота оси вращения 132 мм, 8 полюсов (синхронная частота 750 об/мин).
Область применения и эксплуатационные ограничения
Двигатели У2 применялись и до сих пор встречаются в качестве привода насосов, вентиляторов, компрессоров, станков, транспортеров, дымососов и других механизмов, не требующих регулирования скорости. Благодаря степени защиты IP44 они могут эксплуатироваться в помещениях с повышенной влажностью, запыленностью (непылящей пылью), на открытых площадках под навесом.
Важные эксплуатационные ограничения:
Сравнение с современными аналогами (серия АИР)
Серия У2 была заменена более совершенной серией АИР (Асинхронные Исполнения Р). Ключевые отличия:
Таблица 2. Сравнительные характеристики двигателей У2 и АИР на примере мощности 11 кВт, 1500 об/мин
| Параметр | У2-160-4 (11 кВт) | АИР160S4 (11 кВт, IE2) |
|---|---|---|
| КПД, % | 88.0 | 89.4 |
| cos φ | 0.86 | 0.84 |
| Пусковой момент / Ном. момент | 1.8 | 2.1 |
| Масса, кг | ~130 | ~115 |
| Уровень шума, дБ | 84-86 | 78-80 |
Техническое обслуживание и ремонт
Техническое обслуживание (ТО) двигателей У2 включает в себя регулярную очистку наружных поверхностей от пыли и грязи, проверку состояния подшипников (шум, нагрев), контроль затяжки крепежных болтов и состояния заземления. Через каждые 10-15 тыс. часов работы необходима замена смазки в подшипниковых узлах. Используется консистентная смазка типа ЦИАТИМ-221, Литол-24.
Ремонтопригодность двигателей У2 высокая. Типовые ремонтные работы: перемотка статора при пробое или старении изоляции, замена подшипников, проточка коллектора (для двигателей с фазным ротором, но в У2 его нет), балансировка ротора. При перемотке важно использовать изоляционные материалы с соответствующим классом нагревостойкости (для У2 – класс В или F).
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается У2 от У3, АИР и АИРМ?
У2 и У3 отличаются степенью защиты: У2 – IP44, У3 – IP23 (защита от капель, но открытая конструкция). АИР – современная серия, заменившая У2, с улучшенными энергетическими показателями и соответствием международным габаритам. АИРМ – модернизированный вариант АИР с алюминиевым корпусом, обычно меньшей мощности и с другими способами монтажа (в основном фланцевые).
Можно ли использовать двигатель У2 в сети 380В при соединении обмоток «звезда»?
Да, если на шильдике указано напряжение 220/380В, то для работы в сети 380В обмотки статора должны быть соединены в «звезду». Если указано 380/660В, то для сети 380В – соединение в «треугольник». Несоблюдение этого правила приведет к выходу двигателя из строя.
Как определить состояние подшипников двигателя У2 без разборки?
Основные признаки износа подшипников: повышенный равномерный гул или, наоборот, резкий стук и вибрация при работе; нагрев подшипникового щита выше 80-90°C; люфт вала при его покачивании. Для точной диагностики рекомендуется провести вибродиагностику.
Какие пусковые устройства рекомендуются для двигателей У2?
Для двигателей мощностью до 11-15 кВт, как правило, допустим прямой пуск через автоматический выключатель или контактор с тепловым реле. Для двигателей большей мощности или при слабой сети применяют пуск «звезда-треугольник», частотные преобразователи или устройства плавного пуска для снижения пусковых токов.
Совместимы ли двигатели У2 по посадочным размерам с современными АИР?
В большинстве случаев для одного и того же типоразмера (например, высота оси вращения 160 мм) габаритные и присоединительные размеры (межосевое расстояние лап, диаметр вала) совпадают или очень близки. Однако перед заменой необходимо свериться с каталогами, так как возможны незначительные отклонения, особенно по длине двигателя.
Какой класс изоляции обмоток у двигателей У2?
В оригинальном исполнении двигатели У2 имели класс изоляции В (допустимая температура 130°C). При ремонте, как правило, используется изоляция класса F (155°C) или даже H (180°C), что повышает надежность и ресурс двигателя в старых корпусах.
Заключение
Электродвигатели серии У2, несмотря на моральное устаревание, остаются значимым элементом промышленной инфраструктуры, продолжая эксплуатироваться на многих предприятиях. Их надежная и простая конструкция, высокая ремонтопригодность и степень защиты IP44 обусловили длительный срок службы. При этом для новых проектов и модернизации существующих приводов целесообразно выбирать современные серии (АИР, АД и др.), обладающие лучшими энергетическими показателями, соответствующие актуальным стандартам энергоэффективности и имеющие полную поддержку производителей. Эксплуатация оставшегося парка двигателей У2 требует строгого соблюдения регламентов технического обслуживания и понимания их технических ограничений.