Электродвигатели УЗ
Электродвигатели УЗ: технические характеристики, конструктивные особенности и область применения
Электродвигатели серии УЗ представляют собой асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, трехфазного тока, общепромышленного исполнения. Аббревиатура «УЗ» расшифровывается как «Унифицированная Защищенная» серия. Данные двигатели были разработаны в СССР и длительное время являлись основой электропривода в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства и энергетики. Несмотря на появление более современных серий (таких как АИР, АИРМ), двигатели УЗ до сих пор находятся в эксплуатации на множестве объектов, а также производятся некоторыми предприятиями, что обуславливает необходимость глубокого понимания их устройства и параметров.
Конструктивное исполнение и степень защиты
Двигатели УЗ выпускаются в основном в двух основных конструктивных исполнениях по способу монтажа: IM1081 (на лапах) и IM2081 (комбинированное исполнение — на лапах с фланцем). Степень защиты по ГОСТ 17494-87 соответствует IP23, что означает:
- «2» — защита от проникновения твердых тел диаметром 12.5 мм и более (пальцы руки).
- «3» — защита от струй воды, падающих под углом до 60° от вертикали.
- УЗТ — с повышенным скольжением (для частых пусков, приводов с большими маховыми массами).
- УЗЕ — однофазные двигатели (220В) с пусковой обмоткой и конденсатором.
- УЗС — сельскохозяйственного исполнения (повышенная стойкость к влаге и пыли).
- УЗМ — малогабаритные (для ручного электроинструмента, бытовых устройств).
- Приводов станков (токарных, фрезерных, сверлильных).
- Насосных и вентиляторных установок.
- Компрессоров и воздуходувок.
- Конвейеров, транспортеров, лебедок.
- Сельскохозяйственной техники (мельницы, зернодробилки, кормораздатчики).
- УЗ — серия (унифицированный защищенный).
- 180 — высота оси вращения (180 мм).
- М — установочный размер по длине станины (средний; бывает S — короткий, L — длинный).
- 4 — число полюсов (4 полюса = ~1500 об/мин при 50 Гц).
- У3 — климатическое исполнение (умеренный климат, категория размещения 3 — в закрытых помещениях без контроля микроклимата).
- Перегрев: засорение вентиляционных каналов пылью, повышенное напряжение, перегруз по току, износ подшипников.
- Повышенная вибрация: износ подшипников, нарушение балансировки ротора, несоосность с нагрузкой.
- Снижение сопротивления изоляции: увлажнение обмоток, старение изоляции, загрязнение токопроводящей пылью.
- Гул при работе, но без вращения: обрыв в одной из фаз статора или питающей линии.
Такая степень защиты классифицирует двигатель как «защищенный» (открытый, но с препятствиями для случайного прикосновения и попадания капель). Это отличает его от полностью закрытых обдуваемых (IP54) или взрывозащищенных исполнений. Конструктивно это достигается за счет использования защитных кожухов на торцевых щитах, прикрывающих вентилятор и частично токопроводящие части, а также специальных лабиринтных уплотнений на валу. Охлаждение двигателей УЗ — самовентилируемое (IC01), осуществляется внешним вентилятором, расположенным под защитным кожухом на валу двигателя.
Основные технические параметры и габариты
Двигатели УЗ изготавливаются на стандартные номинальные напряжения: 220/380 В, 380/660 В при частоте сети 50 Гц. Соединение обмоток статора — «треугольник/звезда» соответственно. Мощностной ряд охватывает диапазон от 0.25 кВт до 132 кВт (для высот 160-355 мм). Существует четкая привязка габарита (высоты оси вращения) к мощности и частоте вращения.
| Габарит (высота оси, мм) | Мощность, кВт (при 3000 об/мин) | Мощность, кВт (при 1500 об/мин) | Мощность, кВт (при 1000 об/мин) |
|---|---|---|---|
| 90S | 1.5 | 0.75 | 0.55 |
| 132M | 7.5 | 5.5 | 3.0 |
| 180M | 22 | 15 | 11 |
| 250S | 75 | 55 | 37 |
| 315S | 132 | 90 | 55 |
КПД и коэффициент мощности (cos φ) двигателей УЗ, особенно малых и средних габаритов, ниже, чем у современных серий класса АИР. Это связано с технологиями производства 60-80-х годов прошлого века: использование менее совершенных электротехнических сталей, большие воздушные зазоры, конструкция обмоток. Пусковые токи (Iп/Iн) находятся в диапазоне 5.5-7.5, что является типичным значением для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.
Модификации и климатическое исполнение
В рамках серии УЗ существовал ряд модификаций, обозначаемых дополнительными буквами после цифр габарита:
Климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69: У3 (для умеренного климата), УХЛ (для умеренного и холодного климата), Т (для тропического климата). Категория размещения: 2 (работа на открытом воздухе под навесом) или 3 (работа в закрытых помещениях без регулирования климата).
Область применения и особенности эксплуатации
Двигатели УЗ применялись и продолжают работать в составе:
Особенности эксплуатации вытекают из конструкции: из-за степени защиты IP23 они не предназначены для работы в условиях высокой запыленности (цементная, мучная пыль), в химически агрессивных средах, а также под прямым воздействием дождя и струй воды. Требуется регулярное техническое обслуживание, включающее очистку внутренних полостей от пыли, проверку состояния подшипниковых узлов (смазка по регламенту) и контроль состояния изоляции обмоток (мегомметром).
Сравнение с современными аналогами (серия АИР)
Современным преемником серии УЗ в России и странах СНГ является серия АИР. Ключевые отличия:
| Параметр | УЗ | АИР |
|---|---|---|
| Степень защиты | IP23 (защищенный) | IP54/55 (закрытый обдуваемый) — основное исполнение |
| Класс нагревостойкости изоляции | В, F | F, H (как правило) |
| КПД | Низкий/средний (соответствует классу IE1) | Высокий (IE2, IE3 согласно МЭК 60034-30) |
| Уровень шума и вибрации | Выше | Ниже за счет оптимизированной конструкции |
| Масса | Относительно меньше (из-за открытой конструкции) | Относительно больше (из-за массивного закрытого корпуса) |
| Унификация | Устаревшие посадочные и присоединительные размеры | Соответствие международным габаритам (DIN, IEC) |
Замена двигателя УЗ на АИР, как правило, возможна и целесообразна с точки зрения энергоэффективности и надежности, но требует проверки посадочных размеров (особенно фланцевых исполнений) и пересчета пускозащитной аппаратуры из-за различий в номинальных токах.
Ремонт и модернизация
Ремонтопригодность двигателей УЗ оценивается как высокая. Типовые ремонтные операции включают: перемотку статора, замену подшипников, проточку коллектора (для двигателей с фазным ротором модификаций УЗР), балансировку ротора. При перемотке часто выполняется модернизация: применение изоляции более высокого класса (F вместо В), использование термостойкого провода, что повышает ресурс двигателя. Важным аспектом является правильная сушка и пропитка обмоток после ремонта.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается двигатель УЗ от АИР?
Основные отличия: степень защиты (IP23 у УЗ против IP54/55 у АИР), энергоэффективность (АИР имеет более высокий КПД), соответствие размерам (АИР соответствует международным стандартам IEC/DIN). АИР является более современной и надежной серией для большинства применений.
Можно ли использовать двигатель УЗ на улице?
Только под навесом, исключающим прямое попадание атмосферных осадков (дождя, снега). Степень защиты IP23 допускает работу на открытом воздухе, но только при условии защиты от струй воды сверху и сбоку. Для установки под открытым небом рекомендуется двигатель с IP54 и выше.
Как расшифровать маркировку, например, УЗ 180М4 У3?
Каковы типичные неисправности двигателей УЗ и их причины?
Какой смазкой и как часто нужно смазывать подшипники двигателя УЗ?
Для двигателей УЗ с жидкой смазкой (коллекторные, крупные) использовалось масло индустриальное. Для двигателей с подшипниками качения (шариковыми) — пластичная смазка типа ЦИАТИМ-221, Литол-24. Периодичность смазки указана в паспорте и зависит от режима работы, но в среднем составляет 2000-4000 часов работы. Переизбыток смазки вреден, так как приводит к перегреву подшипника.
Сохранилось ли производство двигателей УЗ сегодня?
Официально серия УЗ считается устаревшей и снятой с производства на большинстве крупных заводов (например, «Сибэлектромотор»). Однако некоторые предприятия, в том числе в странах СНГ, могут выпускать отдельные модификации или продолжать производство по старой документации для поддержания парка оборудования. Основной поток новых двигателей — это серия АИР и ее аналоги.
Как правильно подобрать аналог двигателя УЗ из серии АИР?
Необходимо сопоставить основные параметры: номинальную мощность (кВт), частоту вращения (об/мин), напряжение и схему соединения обмоток (звезда/треугольник). Далее критически важно проверить присоединительные размеры: длину и диаметр вала, межосевые расстояния лап, диаметр и расположение крепежных отверстий фланца (если есть). Рекомендуется использовать официальные каталоги производителей или консультироваться с поставщиками.