Электродвигатели АИР 180 М2: технические характеристики, конструкция и область применения
Электродвигатель АИР 180 М2 представляет собой асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, трехфазный, общепромышленного исполнения, соответствующий серии АИР по ГОСТ Р 51689-2000 (и его аналогу МЭК 60034-1). Данная модель относится к числу наиболее востребованных в промышленном приводе благодаря оптимальному сочетанию мощности, габаритов и надежности. Расшифровка обозначения: «АИР» – серия асинхронных интерэлектродвигателей, «180» – высота оси вращения вала в миллиметрах, «М» – установочный размер по длине станины (средняя длина), «2» – количество полюсов, что соответствует синхронной частоте вращения 3000 об/мин.
Конструктивные особенности и исполнения
Двигатель АИР 180 М2 выполнен в закрытом обдуваемом (IP54) или защищенном (IP23) исполнении. Конструктивно состоит из литой алюминиевой или чугунной станины и корпусных щитов, внутри которых расположен сердечник статора с трехфазной обмоткой, залитой в пазы. Ротор – короткозамкнутый, типа «беличья клетка», изготавливается методом литья под давлением из алюминиевого сплава. Вал двигателя выполнен из стали, вращается на двух подшипниках качения (обычно радиальных шариковых). Со стороны противоположной приводному концу вала (ПВ) установлен вентилятор, закрытый защитным кожухом, обеспечивающий принудительное охлаждение.
Основные исполнения по способу монтажа (по ГОСТ 2479):
- IM 1081 – на лапах с двумя подшипниковыми щитами, с одним цилиндрическим концом вала.
- IM 2081 – на лапах с фланцем на подшипниковом щите (комбинированное крепление).
- Прямой пуск (DOL): Наиболее распространен для данной мощности, но требует проверки ограничений по питающей сети из-за высоких пусковых токов (до 400 А).
- Пуск переключением «звезда-треугольник» (Y-Δ): Применим только для двигателей, обмотки которых рассчитаны на работу в «треугольнике» при сетевом напряжении. Снижает пусковой ток в 3 раза, но и пусковой момент также падает в 3 раза, что подходит для механизмов с вентиляторным моментом сопротивления.
- Пуск с помощью устройства плавного пуска (УПП): Оптимальный способ для снижения пусковых токов и динамических нагрузок на механику.
- Частотное регулирование (ЧРП): Позволяет плавно регулировать скорость в широком диапазоне, обеспечивает самый мягкий пуск и энергосбережение в насосно-вентиляторных приложениях.
- Насосное оборудование: Центробежные насосы для воды, химических жидкостей, в системах водоснабжения и водоотведения.
- Вентиляторное оборудование: Радиальные и осевые вентиляторы, дымососы, тягодутьевые машины котельных.
- Компрессорная техника: Поршневые и винтовые воздушные компрессоры.
- Конвейеры и транспортеры: Ленточные, скребковые, пластинчатые конвейеры для сыпучих и штучных грузов.
- Станки и технологическое оборудование: Приводы металлорежущих и деревообрабатывающих станков, дробилок, измельчителей, смесителей.
- Вспомогательные механизмы: Подъемно-транспортное оборудование (лебедки), испытательные стенды.
- Виброакустических характеристик: Уровень вибрации на подшипниковых щитах не должен превышать 2.8 мм/с для данного типоразмера.
- Температуры: Нагрев подшипников и статора не должен превышать 95°C для подшипников качения и класса изоляции F (фактическая работа по классу B, 130°C).
- Состояния изоляции обмоток: Сопротивление изоляции мегомметром (500 В или 1000 В) должно быть не менее 1 МОм с учетом температуры, рекомендуемое значение >10 МОм.
- Подшипникового узла: Плановую замену смазки (тип смазки – Лита-24, ЦИАТИМ-221 и аналоги) проводить согласно регламенту производителя (примерно каждые 4000-10000 часов работы). Пересмазка должна быть дозированной для предотвращения перегрева.
- Автоматический выключатель с характеристикой срабатывания D: Номинальный ток расцепителя – 63-80 А. Это обеспечивает отстройку от пусковых токов (7*58А ≈ 406А).
- Тепловое реле (в составе магнитного пускателя): Уставка регулируется в диапазоне, соответствующем номинальному току двигателя (58-60А). Обязательна настройка по паспортному току конкретного двигателя.
Климатическое исполнение: У2, У3, УХЛ2, УХЛ3 для работы в умеренном и холодном макроклиматических районах. Двигатели могут поставляться в различных вариантах: с тормозом, датчиками температуры (термисторами PTC или термопреобразователями), принудительной вентиляцией (IC416), взрывозащищенным исполнением (серия ВАР, но не АИР).
Основные технические характеристики
Номинальные параметры двигателя АИР 180 М2 при питании от сети 380 В, 50 Гц, в режиме работы S1 (продолжительный номинальный режим).
| Параметр | Значение | Единица измерения | Примечание |
|---|---|---|---|
| Номинальная мощность (P2) | 30 | кВт | Мощность на валу |
| Синхронная частота вращения | 3000 | об/мин | Для 2 полюсов |
| Номинальная частота вращения (при полной нагрузке) | ≈ 2920-2940 | об/мин | Зависит от производителя и скольжения |
| Номинальный ток (Iн) | 57-58.5 | А | При 380 В, 50 Гц |
| КПД (η) | 90.5-91.5 | % | Согласно классу IE2 (стандартный) |
| Коэффициент мощности (cos φ) | 0.89-0.90 | — | При номинальной нагрузке |
| Пусковой ток (Iп/Iн) | 7.0-7.5 | крат | Отношение пускового тока к номинальному |
| Пусковой момент (Мп/Мн) | 2.0-2.2 | крат | Отношение пускового момента к номинальному |
| Максимальный момент (Мmax/Мн) | 2.4-2.6 | крат | Перегрузочная способность |
| Масса (зависит от производителя) | 270-310 | кг | Для исполнения IM1081 |
| Уровень звуковой мощности | 85-90 | дБ(А) | Типовое значение |
| Степень защиты (стандартная) | IP54 | — | Закрытое обдуваемое исполнение |
| Класс изоляции | F | — | Допустимый нагрев 155°C, работа с запасом по классу B (130°C) |
Энергоэффективность и классы IE
Современные двигатели серии АИР 180 М2, выпускаемые после введения соответствующих стандартов, соответствуют классу энергоэффективности IE2 (стандартный) или IE3 (повышенный). Двигатели класса IE1 (низкой эффективности) сняты с производства. КПД двигателя АИР 180 М2 класса IE2 составляет не менее 91.0% (по стандарту МЭК 60034-30-1:2014). Переход на класс IE3 требует конструктивных изменений (улучшенные электротехнические стали, оптимизированная геометрия, больше меди в обмотке), что ведет к увеличению габаритов и массы. Для работы на пониженной скорости с регулированием частоты рекомендуется использование двигателей с независимой вентиляцией (IC416) для сохранения охлаждения на всех диапазонах частот.
Схемы подключения и пуск
Обмотка статора двигателя АИР 180 М2 рассчитана на номинальное напряжение 380 В при соединении в «звезду» (Y) для работы в сети 380/660 В. Возможное соединение в «треугольник» (Δ) применяется для сетей с линейным напряжением 220 В (редко для данного типоразмера в РФ). Пуск двигателя может осуществляться несколькими способами:
Область применения и типовые приводы
Двигатель АИР 180 М2 благодаря высокой скорости и значительной мощности широко используется в различных отраслях промышленности для привода оборудования, не требующего регулирования скорости или работающего на постоянной высокой скорости. Типовые применения:
Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание
Монтаж двигателя должен производиться на ровную, жесткую фундаментную плиту или раму с использованием крепежных элементов, соответствующих массе и вибрационным нагрузкам. Обязательна центровка вала двигателя с валом рабочей машины с высокой точностью (использование лазерного центровщика предпочтительно) для исключения радиальных и осевых нагрузок на подшипниковые узлы. Допустимое биение посадочных мест вала регламентировано ГОСТом.
Техническое обслуживание включает в себя регулярный контроль:
Сравнение с двигателями других габаритов и полюсности
В рамках серии АИР двигатель 180 М2 занимает место среди высокооборотистых моделей средней мощности. Для сравнения:
| Модель | Мощность, кВт | Частота, об/мин | Отличительные особенности |
|---|---|---|---|
| АИР 160 S2 | 15 | ≈2930 | Меньшая мощность и габариты, меньший пусковой момент. |
| АИР 180 М4 | 30 | ≈1470 | Та же мощность, но в 4-полюсном исполнении: ниже скорость, выше вращающий момент, больше масса, выше cos φ. |
| АИР 200 М2 | 37 | ≈2950 | Следующая по мощности модель с большим моментом инерции и током. |
Выбор между 2-х и 4-х полюсным исполнением на одну мощность определяется исключительно требуемой частотой вращения рабочего механизма и его динамикой.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. Какое сечение кабеля необходимо для подключения АИР 180 М2?
При прямом пуске и длине линии до 100 м рекомендуется медный кабель сечением не менее 16 мм² (при прокладке в воздухе) или 25 мм² (в земле) из расчета номинального тока ~58А. Точный расчет должен учитывать способ прокладки, температуру окружающей среды, коэффициент мощности и пусковые режимы. Для частотных преобразователей может потребоваться экранированный кабель.
2. Какой номинал автоматического выключателя и теплового реле (расцепителя) выбрать?
Для защиты двигателя от токов короткого замыкания и перегрузки рекомендуется:
3. Можно ли использовать АИР 180 М2 с частотным преобразователем (ЧРП)?
Да, можно. Однако для длительной работы на низких скоростях (ниже 20-25 Гц) при высоком моменте нагрузки стандартный двигатель с самовентиляцией (IC410) будет перегреваться. Рекомендуется либо ограничить диапазон регулирования, либо выбрать двигатель с независимой принудительной вентиляцией (IC416), либо установить отдельный вентилятор обдува. Также при использовании ЧРП длиной кабеля более 50 м могут потребоваться выходные дроссели или синус-фильтры для защиты изоляции обмотки от перенапряжений.
4. Что означает класс изоляции F и почему рабочая температура ниже?
Класс изоляции F означает, что изоляционные материалы двигателя могут выдерживать температуру 155°C без деградации. Однако двигатель спроектирован так, чтобы работать с запасом по температуре, что повышает надежность и срок службы. Фактическая рабочая температура изоляции статора обычно ограничивается 120-130°C (класс B или ниже), что контролируется встроенными датчиками температуры. Это стандартный подход для обеспечения ресурса 20+ лет.
5. Как часто и чем смазывать подшипники двигателя АИР 180 М2?
Тип смазки и периодичность указаны в паспорте двигателя. Для большинства отечественных двигателей применяется пластичная смазка типа Литол-24, ЦИАТИМ-221, Mobil SHC 100 и аналоги. Интервал замены смазки – каждые 4000-8000 часов работы. Количество закладываемой смазки строго дозировано (обычно несколько граммов). Переизбыток смазки приводит к перегреву и выходу подшипника из строя так же быстро, как и ее недостаток.
6. Чем отличается АИР от АИРМ?
АИР – алюминиевая станина, АИРМ – чугунная станина. Двигатели с чугунной станиной (АИРМ, 5АИ, АИРЕ) обладают большей механической прочностью, лучше гасят вибрации, имеют более высокую ремонтопригодность. Алюминиевая станина легче и дешевле. Для стационарной установки в условиях повышенной вибрации предпочтительнее чугунное исполнение.
7. Каков ожидаемый срок службы двигателя?
При соблюдении условий эксплуатации (номинальная нагрузка, правильное питание, температура окружающей среды не выше +40°C, регулярное ТО) срок службы до капитального ремонта составляет 15-20 лет или 40-60 тысяч часов наработки. Критическим элементом являются подшипники качения, срок службы которых определяется нагрузкой и качеством обслуживания.
Заключение
Электродвигатель АИР 180 М2 является проверенным, универсальным и надежным приводным решением для широкого спектра промышленного оборудования, требующего высокой скорости вращения и мощности 30 кВт. Его выбор должен основываться на тщательном анализе условий эксплуатации, режимов пуска и требований к энергоэффективности. Правильный монтаж, настройка защит и регламентное техническое обслуживание являются ключевыми факторами для достижения максимального ресурса и безотказной работы агрегата. При проектировании новых систем следует учитывать современные тенденции и рассматривать возможность использования двигателей класса IE3 в сочетании с частотными преобразователями для задач с переменной нагрузкой.