Электродвигатели 5АИ 45 кВт

Электродвигатели серии 5АИ мощностью 45 кВт: технические характеристики, конструкция и область применения

Электродвигатели серии 5АИ представляют собой асинхронные двигатели трехфазного тока с короткозамкнутым ротором, являющиеся современным российским аналогом общепромышленных двигателей серии АИ. Модель мощностью 45 кВт является одной из наиболее востребованных в данной линейке ввиду ее широкого применения в приводе насосного, вентиляционного, компрессорного и прочего технологического оборудования. Данные двигатели соответствуют требованиям ГОСТ Р 51689-2000 (МЭК 60034-1) и предназначены для работы от сети переменного тока частотой 50 Гц при номинальном напряжении 220/380, 380/660 В.

Конструктивные особенности и исполнения

Двигатели 5АИ 45 кВт изготавливаются в основном алюминиевом корпусе (IM 1081) или чугунном (IM 1001), что определяет их массу и некоторые параметры охлаждения. Конструкция включает в себя следующие ключевые узлы:

• Статор: Сердечник набран из изолированных листов электротехнической стали, запрессован в корпус. Обмотка выполняется из медного провода с теплостойкой изоляцией класса F, что обеспечивает запас по перегреву при работе в номинальном режиме.
• Ротор: Короткозамкнутый, типа «беличья клетка». Литой алюминиевый сердечник с вентиляционными лопатками обеспечивает высокую механическую прочность и эффективное охлаждение.
• Система охлаждения: Защищенное исполнение (IP54, IP55). Охлаждение наружное, само-вентилируемое (IC 0141). На валу ротора закреплен центробежный вентилятор, закрытый защитным кожухом, который обеспечивает продувку внешних оребрений корпуса.
• Подшипниковые узлы: Используются шарикоподшипники качения. Со стороны привода, как правило, устанавливается радиально-упорный подшипник, со стороны противоположной валу – радиальный. Имеются маслонаполненные камеры для повторной смазки в процессе эксплуатации.
• Клеммная коробка: Расположена в верхней части корпуса. Может быть поворотной на 180° или 90° для удобства подвода кабеля. Имеет уплотнения, обеспечивающие степень защиты IP54 внутри коробки.

Основные технические параметры и характеристики

Для двигателя 5АИ 45 кВт существует несколько вариантов исполнения по числу полюсов, что определяет его синхронную частоту вращения. Основные параметры сведены в таблицу.

Технические характеристики электродвигателей 5АИ 45 кВт (напряжение 380 В, 50 Гц)

Количество полюсов (Синхронная частота, об/мин)	2 (3000)	4 (1500)	6 (1000)	8 (750)
Номинальный КПД, η (%)	92.5	93.2	93.0	92.5
Коэффициент мощности, cos φ	0.90	0.87	0.84	0.80
Номинальный ток, Iн (А)	82.5	84.5	87.5	91.0
Пусковой ток, Iп/Iн	7.0	7.0	6.5	6.0
Пусковой момент, Мп/Мн	2.2	2.2	2.0	1.8
Максимальный момент, Мmax/Мн	2.8	2.8	2.5	2.2
Масса (чугунный корпус), кг	~320	~360	~400	~450

Режимы работы и условия эксплуатации

Двигатели 5АИ 45 кВт рассчитаны на продолжительный режим работы S1 по ГОСТ. Допускается работа в других режимах (S2-S8) при условии согласования с производителем и соответствующего снижения нагрузки. Стандартные климатические исполнения: У2, У3, УХЛ2, УХЛ3 для работы в умеренном и холодном макроклиматических районах. Категория размещения 2 и 3 (на открытом воздухе или в помещениях с повышенной влажностью).

• Допустимые отклонения напряжения: ±5% от номинального.
• Допустимые отклонения частоты: ±2.5% от номинальной.
• Суммарное отклонение напряжения и частоты: Не более ±5%.
• Рабочая температура окружающей среды: От -40°C до +40°C (для исполнения УХЛ) или от -60°C до +40°C (для специальных исполнений).
• Высота над уровнем моря: До 1000 м. При большей высоте требуется снижение нагрузки из-за ухудшения условий охлаждения.

Способы монтажа и крепления

Наиболее распространенные способы монтажа по ГОСТ 2479 (IEC 60034-7):

• IM 1081: На лапах, с фланцем на подшипниковом щите со стороны привода.
• IM 1001: На лапах.
• IM 1083: На лапах, с фланцем на подшипниковом щите со стороны, противоположной приводу.

Размеры установочных и присоединительных размеров (габариты лап, диаметр вала, размер фланца) строго стандартизированы и соответствуют габариту двигателя по высоте оси вращения. Для 45 кВт это, как правило, габарит 225 мм (для 2-х полюсных) и 250 мм (для 4,6,8-полюсных).

Системы пуска и защиты

Ввиду значительных пусковых токов (в 6-7 раз выше номинального) для двигателей 45 кВт критически важна правильная организация пуска. Основные методы:

• Прямой пуск (DOL): Допустим при достаточной мощности питающей сети (трансформатора). Требует проверки по условиям падения напряжения и термической стойкости питающих линий.
• Пуск «звезда-треугольник» (Star-Delta): Эффективный способ снижения пускового тока в 2-3 раза. Применим только для двигателей, обмотки которых рассчитаны на номинальное напряжение 380/660 В и при работе в номинальном режиме соединены в «треугольник».
• Пуск через устройство плавного пуска (УПП): Оптимальное решение для плавного разгона и снижения пусковых токов до 2.5-4 Iн. Продлевает срок службы механической части привода.
• Частотное регулирование (ЧРП): Позволяет не только плавно пускать двигатель, но и регулировать скорость в широком диапазоне. Для работы с ЧРП рекомендуется использовать двигатели с изоляцией обмоток, усиленной против перенапряжений, и независимым охлаждением (IC 416) при длительной работе на низких скоростях.

Для защиты двигателя обязательна установка аппаратов защиты от токов короткого замыкания (предохранители, автоматы с электромагнитным расцепителем) и от перегрузки (тепловые реле, электронные защитные реле, настройки в УПП или ЧРП).

Области применения и выбор модификации

Двигатели 5АИ 45 кВт являются универсальным приводом для промышленного оборудования:

• Насосные агрегаты: Центробежные, поршневые насосы в ЖКХ, нефтегазовой отрасли, ирригации.
• Вентиляционные системы: Приточные и вытяжные вентиляторы, дымососы, градирни.
• Компрессорное оборудование: Поршневые и винтовые воздушные компрессоры.
• Конвейеры и транспортеры: Ленточные, скребковые, пластинчатые конвейеры.
• Дробильное и мельничное оборудование: Щековые и конусные дробилки, шаровые мельницы (требуют проверки по моменту).

Выбор конкретной модификации (2,4,6,8 полюсов) определяется требуемой частотой вращения рабочей машины и характеристикой нагрузки (вентиляторный момент, постоянный момент, момент с тяжелым пуском).

Техническое обслуживание и диагностика

Плановое техническое обслуживание включает в себя:

• Контроль вибрации на подшипниковых узлах. Допустимые значения виброскорости для данного габарита не должны превышать 4.5 мм/с по ГОСТ Р 56646.
• Контроль температуры подшипников и статора. Превышение температуры 95°C для класса F свидетельствует о перегрузке или неисправности.
• Периодическая смазка подшипников. Тип смазки (литиевые пластичные смазки) и интервал замены (примерно 4000-5000 часов работы) указываются в паспорте.
• Очистка наружных поверхностей и вентиляционных решеток от загрязнений.
• Измерение сопротивления изоляции обмоток мегомметром на 1000 В. Значение должно быть не менее 1 МОм при температуре 25°C, а в эксплуатации рассчитывается по формуле Rиз = Uном / (1000 + Pном/100).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается 5АИ от старой серии АИ?

Серия 5АИ является модернизированной версией АИ. Основные отличия: повышенный КПД (соответствует классу IE2 по IEC 60034-30-1), использование алюминиевых сплавов в корпусе для снижения массы, улучшенная система вентиляции, унификация с международными габаритными размерами (IEC). По электрическим и установочным размерам в большинстве случаев взаимозаменяемы с АИ соответствующего габарита.

Можно ли подключить двигатель 380/660 В к сети 220/380 В?

Да, но только одним способом. Если сеть 220/380 В (сетевое напряжение 380 В между фазами), обмотки двигателя должны быть соединены в «звезду». Подключение в «треугольник» на такое напряжение приведет к выходу двигателя из строя. В паспорте и на шильде всегда указаны оба схемы соединения и соответствующие им напряжения.

Как определить необходимую мощность двигателя для замены вышедшего из строя?

Помимо паспортной мощности (45 кВт), необходимо учитывать:

• Синхронную частоту вращения (количество полюсов).
• Установочные и присоединительные размеры (габарит по оси вращения, длина расточки вала, размер лап или фланца).
• Климатическое исполнение и степень защиты IP.
• Значение номинального тока для подбора аппаратуры защиты и сечения кабеля.

Рекомендуется использовать двигатель с идентичными параметрами, указанными на шильде старого агрегата.

Что делать, если двигатель при пуске сильно гудит, но не вращается, или вращается медленно?

Это признаки обрыва одной из фаз (для работы в «треугольнике») или тяжелого пуска при заклинивании механизма. Необходимо немедленно отключить питание. Проверить:

• Целостность питающего кабеля и надежность контактов в клеммной коробке.
• Сопротивление обмоток (должны быть равны с допуском ±2%).
• Свободное вращение ротора механизма вручную (при отключенной муфте или ремне).

Продолжение работы в таком режиме приведет к перегреву и межвитковому замыканию обмоток.

Требуется ли заземление корпуса двигателя 5АИ?

Да, обязательно. На корпусе двигателя имеется специальный зажим (болт) с обозначением знака заземления. Сечение заземляющего проводника должно быть не менее сечения фазного проводника, но не менее 2.5 мм² по меди. Надежное заземление является основной мерой защиты от поражения электрическим током при пробое изоляции.

Какой класс изоляции у двигателя 5АИ и какова его максимальная рабочая температура?

Стандартный класс изоляции обмоток – F. Это означает, что расчетная температура перегрева обмотки (по сопротивлению) не превышает 105 К относительно температуры окружающей среды (+40°C). Таким образом, максимальная допустимая температура обмотки составляет 145°C. Однако, для увеличения срока службы изоляции, рекомендуется эксплуатация при температурах, соответствующих более низкому классу B (до 130°C).