Электродвигатели А 110 кВт

Электродвигатели А 110 кВт: конструкция, параметры и область применения

Электродвигатели мощностью 110 кВт представляют собой серийные машины средней мощности, широко используемые в промышленном приводе. Под обозначением «А» чаще всего подразумевается общепромышленная серия асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, соответствующая стандартам ГОСТ или IEC. Данные двигатели являются основой для привода насосов, вентиляторов, компрессоров, конвейеров, станков и другого технологического оборудования.

Конструктивные особенности и исполнения

Электродвигатели 110 кВт серии А — это трехфазные асинхронные машины. Основными узлами являются: статор с обмоткой из медного или алюминиевого провода в пазах, короткозамкнутый ротор типа «беличья клетка», литые чугунные или алюминиевые подшипниковые щиты, вал из конструкционной стали. Корпус обычно выполняется из чугуна, что обеспечивает высокую механическую прочность и эффективный отвод тепла.

Ключевые исполнения по способу монтажа (по ГОСТ 2479):

IM 1081 — на лапах с одним цилиндрическим концом вала.
IM 2081 — на лапах с двумя цилиндрическими концами вала.
IM 3081 — на лапах с фланцем на подшипниковом щите (комбинированное крепление).
IM 3611 — фланцевое исполнение с большим фланцем.

По степени защиты (IEC 60034-5):

IP54 — защита от попадания пыли и брызг воды со всех направлений. Наиболее распространенный вариант для помещений с повышенной влажностью или запыленностью.
IP55 — защита от струй воды. Применяется для уличного размещения под навесом.
IP23 — защита от капель воды и попадания крупных предметов. Для чистых и сухих помещений.

По способу охлаждения (IEC 60034-6):

IC 0141 — самовентилируемые двигатели с ребристыми корпусами и вентилятором под кожухом (IC 411).
IC 0161 — двигатели с независимой вентиляцией (IC 416).
IC 0041 — двигатели с естественным охлаждением без вентилятора (IC 410), редко для данной мощности.

Основные электрические и механические параметры

Параметры двигателей 110 кВт могут варьироваться в зависимости от синхронной частоты вращения (количества полюсов). Основные варианты: 3000 об/мин (2 полюса), 1500 об/мин (4 полюса), 1000 об/мин (6 полюса), 750 об/мин (8 полюсов). Наиболее распространенными являются 4-полюсные исполнения (1500 об/мин).

Параметр	Значение для 4-полюсного исполнения (1500 об/мин)	Примечания
Номинальная мощность, P_N	110 кВт	По ГОСТ, допуск -10%
Синхронная частота вращения, n_s	1500 об/мин	При частоте сети 50 Гц
Номинальная частота вращения, n_N	1460-1480 об/мин	Зависит от величины скольжения
Номинальное напряжение, U_N	380 В (400 В), 660 В (690 В)	Наиболее распространено 380/660 В (соединение Δ/Y)
Номинальный ток, I_N	~205 А (при 380 В), ~118 А (при 660 В)	Точное значение указывается в паспорте двигателя
Коэффициент мощности, cos φ	0.88 — 0.91	Для двигателей серии АИР, например
Номинальный КПД, η	93.5% — 95.2%	Соответствует классу IE2 (Стандартный) / IE3 (Повышенный)
Пусковой ток, I_a/I_N	6.5 — 8.0	Кратность пускового тока
Пусковой момент, M_a/M_N	1.8 — 2.2	Кратность пускового момента
Максимальный момент, M_max/M_N	2.4 — 3.0	Кратность максимального момента (перегрузочная способность)
Масса	650 — 850 кг	Зависит от габарита, материала корпуса и исполнения

Классы энергоэффективности и стандарты

Современные электродвигатели 110 кВт производятся в соответствии с международными стандартами энергоэффективности IEC 60034-30-1, которые определяют классы IE (International Efficiency).

IE1 (Standard Efficiency) — стандартный класс. В настоящее время производство двигателей этого класса мощностью выше 7.5-110 кВт в большинстве стран ограничено.
IE2 (High Efficiency) — высокий класс. Двигатели 110 кВт класса IE2 имеют КПД порядка 94.5-95.0%.
IE3 (Premium Efficiency) — премиальный класс. КПД достигает 95.4-95.8%. С 2021 года в ЕЭС и РФ для двигателей 75-200 кВт это минимально допустимый класс.
IE4 (Super Premium Efficiency) — сверхвысокий класс. Достигается за счет улучшенных материалов и оптимизированных конструкций (например, использование постоянных магнитов в гибридных конструкциях). КПД может превышать 96%.

Выбор класса IE напрямую влияет на стоимость двигателя и эксплуатационные расходы. Для оборудования с большим количеством рабочих часов (насосные станции, вентиляционные установки) окупаемость двигателя IE3/IE4 по сравнению с IE2 составляет 1-3 года за счет экономии электроэнергии.

Выбор и особенности подключения

При выборе электродвигателя 110 кВт необходимо учитывать:

Характер нагрузки: для вентиляторных нагрузок допустимы двигатели с пониженным пусковым моментом, для дробилок или мельниц — с повышенным.
Режим работы (S1-S10 по ГОСТ Р МЭК 60034-1): продолжительный (S1), повторно-кратковременный (S3-S5) и т.д. Для режимов S3-S5 может потребоваться двигатель с запасом по мощности или специальным расчетом тепловых потерь.
Способ пуска: прямой пуск, пуск переключением «звезда-треугольник», плавный пуск через УПП, частотный пуск через преобразователь частоты (ПЧ). Прямой пуск двигателя 110 кВт создает значительную просадку напряжения в сети, поэтому часто требуется применение устройств плавного пуска или ПЧ.
Напряжение сети: при напряжении 380/660 В для работы в сети 380 В обмотки соединяются в треугольник (Δ), для 660 В — в звезду (Y). Современные двигатели часто имеют схему соединения Δ/Y 380/660 В.

Защита двигателя осуществляется с помощью автоматических выключателей с электромагнитным и тепловым расцепителями, либо с использованием комплекта защитного устройства (тепловое реле) и контактора. Для двигателя 110 кВт обязательна защита от короткого замыкания, перегрузки, обрыва фазы. При использовании ПЧ часть встроенных защит дублируется в его программном обеспечении.

Области применения и примеры оборудования

Двигатели мощностью 110 кВт находят применение в следующих отраслях:

Водоснабжение и водоотведение: привод насосов высокого давления (подкачивающие, магистральные), шламовых насосов, аэраторов.
Вентиляция и кондиционирование: привод центробежных вентиляторов высокого давления, крышных вентиляторов большой производительности.
Нефтегазовая промышленность: привод нагнетателей, технологических насосов, мешалок.

Горнодобывающая промышленность: привод ленточных конвейеров, дробилок, мельниц.

Машиностроение: привод прессов, станков с ЧПУ большой мощности, испытательных стендов.
Энергетика: привод дымососов, дутьевых вентиляторов котельных, насосов систем химводоочистки.

Техническое обслуживание и диагностика

Плановое техническое обслуживание (ТО) электродвигателя 110 кВт включает:

Ежесменный контроль: визуальный осмотр, проверка температуры корпуса и подшипниковых узлов на ощупь или пирометром, контроль уровня вибрации, проверка на наличие посторонних шумов.
Периодическое ТО (раз в 3-6 месяцев): измерение сопротивления изоляции обмоток мегомметром (норма не менее 1 МОм на 1 кВ номинального напряжения, т.е. не менее 0.38 МОм для 380В, но на практике требуется значительно больше), проверка и подтяжка контактных соединений, чистка от пыли.
Капитальное ТО (раз в 2-5 лет в зависимости от режима работы): замена смазки в подшипниках качения (тип смазки и объем указаны на шильде), проверка воздушного зазора, при необходимости перепрессовка подшипников, сушка обмоток при снижении сопротивления изоляции.

Диагностика состояния включает виброметрию для анализа состояния подшипников и балансировки ротора, термографию для выявления перегрева контактов и обмоток, анализ спектра тока статора для выявления дефектов ротора и эксцентриситета.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Как определить, можно ли подключить двигатель 110 кВт к существующей электросети?

Необходимо проверить два ключевых параметра: мощность питающего трансформатора и сечение подводящего кабеля. Пусковой ток двигателя при прямом пуске может достигать 1600 А. Мощность трансформатора должна минимум в 3 раза превышать мощность двигателя (т.е. 330 кВА и более). Сечение кабеля выбирается по номинальному току (для 380В ~205А) с учетом условий прокладки и коэффициента спроса. Для алюминиевого кабеля (АВВГ) сечением 120 мм² допустимый ток около 220А, что является минимально допустимым. Рекомендуется сечение 150-185 мм². Обязателен расчет потери напряжения.

В чем разница между двигателями АИР, 5АМ, АД и другими сериями на 110 кВт?

Это обозначения разных серий, часто привязанных к стандартам разных периодов:

А, АИР — общепромышленные асинхронные двигатели по ГОСТ. АИР — современное обозначение (Асинхронные Исполнения РАЗличные).
5АМ — серия двигателей с повышенным пусковым моментом и повышенным скольжением, часто для тяжелых условий пуска.
АД — общее обозначение асинхронного двигателя, может использоваться в названии многих серий (АДМ, АДЧ и пр.).

Основные отличия лежат в пусковых характеристиках, материале обмоток (медь/алюминий), классе изоляции и уровне вибрации. При выборе необходимо изучать конкретные каталоги и технические условия (ТУ).

Какой преобразователь частоты (ПЧ) необходим для двигателя 110 кВт?

Номинальный ток ПЧ должен быть не менее номинального тока двигателя. Для двигателя 110 кВт / 380 В (~205А) требуется ПЧ с номинальным выходным током не менее 210-220А. Обычно это соответствует ПЧ номинальной мощностью 132-160 кВт. Важно выбирать ПЧ с запасом по току (15-20%) для тяжелых условий пуска или вентиляторного режима работы. Необходимо также учитывать тип нагрузки: для насосов и вентиляторов подходят ПЧ с векторным управлением без обратной связи, для станков — с векторным управлением по датчику.

Как часто нужно менять смазку в подшипниках и какую использовать?

Периодичность замены смазки указана в паспорте двигателя и зависит от типа подшипника, скорости вращения и условий работы. Для двигателей 110 кВт на 1500 об/мин типичный интервал — 4000-8000 рабочих часов. Для высоконагруженных или работающих в условиях высокой температуры интервал сокращается. Тип смазки также указывается на шильде. Чаще всего используются консистентные смазки: Лита-24, ЦИАТИМ-201, 202, или их импортные аналоги (Shell Gadus, Mobilux). Нельзя смешивать смазки разных типов. При замене необходимо удалить старую смазку, промыть полость подшипника растворителем и заполнить новую смазку на 1/2 — 2/3 объема полости.

Что делать, если сопротивление изоляции обмоток упало ниже нормы?

Снижение сопротивления изоляции (менее 1 МОм при 20°C для двигателей до 660 В) свидетельствует об увлажнении или старении изоляции. Первичная мера — сушка. Для двигателей 110 кВт применяют следующие методы:

Сушка токами статора (метод потерь в стали): обмотку статора замыкают на пониженное напряжение (50-100 В), ротор затормаживают. Мощность регулируют, контролируя температуру обмотки (не выше 90°C).
Сушка в специальных печах или тепловоздушными камерами.
Естественная сушка с инфракрасными лампами или нагревателями.

Сушку ведут до стабилизации сопротивления изоляции, которое должно соответствовать нормам (обычно не менее 10 МОм для двигателей до 1000 В после ремонта). Если сушка не помогает, требуется перемотка статора.

Как правильно выбрать тепловую защиту для двигателя 110 кВт?

Защиту от перегрузки обеспечивают тепловые реле (ТР) или электронные защитные устройства (УВТЗ, «Сириус» и аналоги). Номинальный ток нагревательного элемента ТР выбирается равным номинальному току двигателя (205А для 380В). Уставка срабатывания регулируется в пределах 1.05-1.2 I_N. Для двигателей 110 кВт часто используются не прямые ТР, а трансформаторы тока с вторичной цепью защиты. Современные электронные защитные устройства более точны, имеют функции защиты от обрыва фазы, дисбаланса токов, заторможенного ротора и могут интегрироваться в АСУ ТП.

Электродвигатели А 110 кВт