Электродвигатели 5АИ 250 S6: технические характеристики, конструкция и область применения
Электродвигатели серии 5АИ 250 S6 представляют собой асинхронные машины с короткозамкнутым ротором, трехфазного переменного тока, предназначенные для продолжительного режима работы S1. Модель 5АИ 250 S6 является частью единой серии асинхронных двигателей 5АИ, разработанной в соответствии с ГОСТ Р 51689-2000 (стандарт, гармонизированный с МЭК 60034-1). Индекс расшифровывается следующим образом: 5АИ – тип серии (Асинхронный, Исполнение IP55, 5-я габаритная длина сердечника статора), 250 – высота оси вращения в миллиметрах, S – установочный размер по длине станины (короткий), 6 – число полюсов.
Конструктивные особенности и исполнение
Двигатели 5АИ 250 S6 изготавливаются в защищенном исполнении со степенью защиты IP55, что обеспечивает полную защиту от контакта с токоведущими и движущимися частями, а также защиту от пыли и водяных струй с любого направления. Конструкция включает в себя литую алюминиевую станину с наружным оребрением для эффективного теплоотвода и чугунные подшипниковые щиты. Двигатели данного типоразмера, как правило, выполняются с двумя концами вала: основной вал (со стороны привода) и противоприводной конец вала (задний), что позволяет монтировать дополнительные устройства, такие как тахогенераторы или вентиляторы внешнего обдува.
Основные конструктивные узлы:
- Статор: Собирается из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга для снижения потерь на вихревые токи. Обмотка статора выполняется из медного провода с теплостойкой изоляцией класса F, что допускает рабочую температуру до 155°C.
- Ротор: Короткозамкнутый, типа «беличья клетка». Изготавливается путем заливки алюминиевого сплава в пазы ротора, что формирует стержни, торцевые кольца и вентиляционные лопатки одновременно.
- Подшипниковые узлы: Используются шарикоподшипники качения. Со стороны привода, как правило, устанавливается радиально-упорный подшипник, воспринимающий остаточную осевую нагрузку. Смазка – консистентная, закладывается на весь срок службы.
- Система охлаждения: Самовентилируемая (IC 411). На валу ротора закреплен внутренний вентилятор, который прогоняет воздух через оребренную поверхность станины, находясь внутри защитного кожуха.
- Клеммная коробка: Расположена в верхней части станины. Имеет увеличенный объем для удобства монтажа кабелей. Может быть развернута на 90°, 180° и 270° относительно базового положения для удобства подвода питающих линий.
- 6.5). При ограничениях по току или для снижения механических ударов применяются устройства плавного пуска (УПП) или частотные преобразователи (ЧП). Последние также позволяют осуществлять регулирование скорости в широком диапазоне, что для 6-полюсного двигателя с базовой скоростью ~975 об/мин может быть расширено как вниз, так и вверх (с учетом механической прочности ротора и характеристик вентиляции).
- Тепловая защита от перегрузки: Реализуется через биметаллические реле в составе магнитного пускателя или электронные расцепители в автоматических выключателях.
- Защита от короткого замыкания: Автоматические выключатели с электромагнитным расцепителем.
- Защита от обрыва фазы и асимметрии напряжения: Контроль осуществляется реле контроля фаз или многофункциональным защитным реле.
- Защита от перегрева: В обмотку статора могут быть встроены датчики температуры (PTC-термисторы или PT100), подключаемые к внешнему устройству управления.
- Приводы центробежных и поршневых насосов для воды, нефтепродуктов, химических сред.
- Вентиляторы и дымососы большой производительности в системах вентиляции и котельных установках.
- Приводы ленточных, цепных и винтовых конвейеров в горнодобывающей, металлургической и пищевой отраслях.
- Дробильное и мельничное оборудование.
- Смесители и мешалки для тяжелых сред.
- Компрессоры поршневого и винтового типа.
- Контроль вибрации: Регулярные замеры виброскорости на подшипниковых щитах в трех направлениях. Превышение допустимых значений (обычно более 2.8 мм/с) может указывать на дисбаланс ротора, износ подшипников или ослабление крепления.
- Контроль температуры: Мониторинг температуры подшипниковых узлов (термометром или тепловизором) и статора (встроенными датчиками). Перегрев подшипников чаще всего связан с потерей смазки или неправильной их установкой.
- Контроль состояния изоляции: Измерение сопротивления изоляции обмоток статора мегомметром на напряжение 1000 В. Значение должно быть не менее 1 МОм при температуре близкой к рабочей, а в холодном состоянии – значительно выше.
- Проверка и подтяжка соединений: Ревизия клеммной коробки, заземляющего болта, крепления двигателя к фундаменту.
- Замена подшипников: По наработке или при появлении признаков износа (повышенный шум, вибрация, нагрев).
- Серия АИР (старое обозначение, например, АИР250S6).
- Серия RA (европейские производители, например, по стандарту IEC).
- Энергоэффективные серии, такие как 5АИЕ (с повышенным КПД) или 5АИР (Россия).
- По мощности: номинальный выходной ток ПЧ должен быть не менее номинального тока двигателя (86 А). Часто выбирают ПЧ на номинальную мощность 45 кВт или 55 кВт.
- По перегрузочной способности: ПЧ должен обеспечивать не менее 150% от номинального тока в течение 60 секунд для обеспечения пусковых моментов.
- По функционалу: наличие векторного управления без датчика обратной связи (Sensorless Vector) улучшит управление моментом на низких скоростях. Обязательна защита от перегрева двигателя через встроенные термодатчики (PTC или PT100).
- Рекомендуется установка выходного дросселя или синус-фильтра для снижения гармонических искажений и защиты изоляции обмотки от перенапряжений, вызванных длинными кабельными трассами.
- Тепловой режим: Работа при температуре окружающей среды выше +40°C или постоянная перегрузка, ведущая к превышению класса нагревостойкости изоляции (для класса F – 155°C). Каждые 10°C сверх нормы сокращают срок службы изоляции примерно вдвое.
- Вибрационные нагрузки: Несоосность с рабочей машиной, дисбаланс ротора приводят к ускоренному износу подшипников.
- Качество электроснабжения: Асимметрия напряжения, отклонение частоты, высшие гармоники увеличивают потери и нагрев.
- Условия окружающей среды: Агрессивные среды, проводящая пыль, высокая влажность (несмотря на IP55) могут повредить внешние части и клеммную коробку.
- Качество обслуживания: Отсутствие плановых проверок состояния подшипников и изоляции.
Основные технические параметры и характеристики
Ключевым параметром двигателя 5АИ 250 S6 является его номинальная мощность, которая составляет 45 кВт. Синхронная скорость при частоте 50 Гц и 6 полюсах – 1000 об/мин. Фактическая номинальная скорость при полной нагрузке находится в диапазоне 970-980 об/мин, что определяет номинальное скольжение около 2-3%.
Таблица 1. Основные номинальные данные двигателя 5АИ 250 S6 (при 380 В, 50 Гц, S1)
| Параметр | Значение | Единица измерения |
|---|---|---|
| Мощность на валу (P2N) | 45 | кВт |
| Синхронная частота вращения | 1000 | об/мин |
| Номинальная частота вращения (приблизительно) | 975 | об/мин |
| Номинальный ток (IN) | 86 | А |
| Номинальный КПД (η) | 92.5 | % |
| Коэффициент мощности (cos φ) | 0.84 | — |
| Кратность пускового тока (Iп/IN) | 6.5 | — |
| Кратность пускового момента (Mп/MN) | 1.4 | — |
| Кратность максимального момента (Mmax/MN) | 2.2 | — |
| Масса (приблизительно) | 380 | кг |
Механические характеристики и монтажные размеры
Двигатель 5АИ 250 S6 выпускается в двух основных монтажных исполнениях: IM 1081 (лапы с одним цилиндрическим концом вала) и IM 2081 (лапы с двумя концами вала). Габаритные, установочные и присоединительные размеры строго регламентированы стандартами, что обеспечивает взаимозаменяемость продукции разных производителей.
Таблица 2. Основные монтажные размеры (типовые значения)
| Обозначение | Описание | Значение, мм |
|---|---|---|
| h | Высота оси вращения | 250 |
| l1 | Длина от торца вала до первого монтажного отверстия | 140 |
| l10 | Длина от торца вала до центра подшипникового щита | 105 |
| d1 | Диаметр вала (основной) | 65 |
| b1 | Ширина шпоночного паза на валу | 18 |
| h1 | Высота шпоночного паза на валу | 11 |
| A | Межосевое расстояние лап в продольном направлении | 400 |
| B | Межосевое расстояние лап в поперечном направлении | 350 |
Эксплуатационные особенности и выбор аппаратуры управления
Пуск двигателя мощностью 45 кВт требует правильного выбора пусковой и защитной аппаратуры. Прямой пуск (DOL) допустим при достаточной мощности питающей сети, так как пусковой ток достигает 559 А (86 А
Обязательный комплект защит включает в себя:
Области применения и типовые приводы
Двигатели 5АИ 250 S6 с высокой мощностью и относительно низкой скоростью вращения находят широкое применение в промышленности для привода механизмов, требующих значительного крутящего момента:
Техническое обслуживание и диагностика
Плановое техническое обслуживание двигателя 5АИ 250 S6 включает в себя:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается исполнение S от исполнения L в обозначении двигателя 5АИ 250?
Буквы S (Short) и L (Long) обозначают установочный размер по длине сердечника статора и, соответственно, длину станины. Двигатель с индексом L (например, 5АИ 250 L6) при той же высоте оси вращения 250 мм будет иметь более длинный сердечник статора, что обычно позволяет разместить больше активной стали и меди. Это приводит к увеличению номинальной мощности (например, до 55 кВт для 6 полюсов) и/или улучшению энергоэффективности и перегрузочной способности по сравнению с исполнением S.
Можно ли использовать двигатель 5АИ 250 S6 в сети 660 В?
Да, но только если это специальное исполнение, рассчитанное на такое напряжение. Большинство двигателей серии 5АИ имеют обмотку, рассчитанную на два номинальных напряжения: 220/380 В (схема соединения Δ/Y) или 380/660 В (схема соединения Δ/Y). Для работы в сети 660 В двигатель, предназначенный для 380/660 В, должен быть соединен в «звезду» (Y). Необходимо всегда проверять паспортную табличку двигателя и схему соединения обмоток перед подключением.
Какие альтернативы существуют двигателю 5АИ 250 S6?
Прямыми аналогами по основным параметрам (мощность, скорость, установочные размеры) являются двигатели других серий, соответствующие ГОСТ и МЭК:
При выборе аналога критически важно сверять не только мощность и скорость, но и все монтажные размеры (особенно габаритные и установочные), массу, значение момента инерции ротора.
Как правильно подобрать частотный преобразователь для данного двигателя?
Для двигателя 5АИ 250 S6 (45 кВт, 86 А) необходимо выбирать частотный преобразователь:
Каков средний срок службы двигателя и от чего он зависит?
Расчетный срок службы двигателей серии 5АИ при соблюдении условий эксплуатации составляет 15-20 лет. Ключевыми факторами, сокращающими ресурс, являются: