Электродвигатели 4ВР 112

Электродвигатели 4ВР 112: полный технический обзор и особенности эксплуатации

Электродвигатели серии 4ВР 112 представляют собой трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, сконструированные по стандарту IEC. Данная серия относится к двигателям общепромышленного назначения с высотой оси вращения 112 мм. Основное конструктивное исполнение – IM 1081 (лапы с фланцем), однако широко распространены и модификации IM 2081 (с фланцем) и IM 3081 (лапы и фланцем). Двигатели предназначены для продолжительного режима работы S1 и рассчитаны на питание от сети переменного тока частотой 50 Гц с напряжением 380/660 В или 220/380 В, в зависимости от схемы соединения обмоток статора (треугольник/звезда).

Конструктивные особенности и исполнения

Конструкция двигателей 4ВР 112 базируется на литом чугунном корпусе (станине) и станине подшипниковых щитов, что обеспечивает высокую механическую прочность, виброустойчивость и эффективный отвод тепла. Ротор – короткозамкнутый, типа «беличья клетка», выполнен из алюминиевого сплава с литыми вентиляционными лопатками. Статор набирается из изолированных листов электротехнической стали для снижения потерь на вихревые токи.

• Степень защиты: Базовая степень защиты – IP54 (защита от попадания пыли и брызг воды со всех направлений). По заказу возможно изготовление с повышенной степенью защиты IP55.
• Климатическое исполнение: У1 для умеренного климата, однако двигатели часто производятся в исполнении У3 (для макроклиматических районов с умеренным и холодным климатом).
• Категория размещения: 2 (для эксплуатации на открытом воздухе под навесом) или 3 (для работы в закрытых помещениях без искусственного регулирования климатических условий).
• Система охлаждения: IC 0141 – наружное самообдуваемое охлаждение с вентилятором под защитным кожухом на валу двигателя.
• Класс нагревостойкости изоляции: F (до 155°C). При этом система изоляции спроектирована так, чтобы температура обмотки при номинальной нагрузке не превышала 105°C (класс B), что обеспечивает значительный запас по термостойкости и увеличивает ресурс.

Основные технические параметры и габаритно-присоединительные размеры

Мощность двигателей серии 4ВР 112 варьируется в зависимости от числа полюсов (синхронной частоты вращения). Основные варианты: 2р=2 (3000 об/мин), 2р=4 (1500 об/мин), 2р=6 (1000 об/мин), 2р=8 (750 об/мин).

Таблица 1. Основные технические характеристики двигателей 4ВР 112

Количество полюсов	Мощность, кВт	Синхронная частота, об/мин	Номинальный ток (380В), А	КПД, η, %	Коэффициент мощности, cos φ	Пусковой ток / Iном	Масса, кг (прим.)
2	5.5	3000	11.2	86.5	0.89	7.0	50
4	5.5	1500	11.6	87.5	0.86	7.0	55
6	4.0	1000	9.4	85.0	0.77	6.5	60
8	3.0	750	7.7	82.0	0.71	6.0	65

Габаритно-присоединительные размеры соответствуют стандартам IEC. Ключевые размеры для исполнения IM 1081 (лапы):

• Высота оси вращения (h): 112 мм.
• Монтажная длина (L): В зависимости от длины сердечника статора (S, M, L). Для 4ВР 112 характерны длины L1 и L2.
• Расстояние между отверстиями в лапах по длине (A) и ширине (B): 190 мм и 140 мм соответственно.
• Диаметр выходного конца вала (D): 32 мм (как правило, с одним шпоночным пазом).
• Высота от низа лап до центра вала (H): 112 мм.

Области применения и выбор рабочей характеристики

Двигатели 4ВР 112 находят широкое применение в качестве привода для промышленного оборудования, не требующего регулирования скорости в процессе работы. Типичные области применения:

• Насосное оборудование (центробежные, поршневые насосы).
• Вентиляторы и дымососы общепромышленного назначения.
• Компрессоры малой и средней мощности.
• Конвейерные системы, транспортеры, элеваторы.
• Станки (деревообрабатывающие, металлорежущие), дробилки, смесители.

Выбор конкретного двигателя (числа полюсов) определяется требуемой частотой вращения рабочего механизма и его механической характеристикой. Для насосов и вентиляторов, имеющих квадратичную зависимость момента от скорости, часто выбирают 4-полюсные исполнения (1500 об/мин). Для оборудования с постоянным моментом нагрузки (конвейеры, компрессоры) необходим тщательный расчет пускового момента и момента сопротивления.

Управление, защита и схемы подключения

Пуск двигателей 4ВР 112 осуществляется, как правило, прямым включением в сеть (Direct-On-Line, DOL). Для двигателей мощностью 5.5 кВт это допустимо при соответствующей пропускной способности сети. В случаях, когда необходимо снизить пусковые токи (слабые сети, ограничения энергосистемы), применяют схемы пуска «звезда-треугольник» (для двигателей, обмотки которых рассчитаны на напряжение 380/660 В) или использование частотных преобразователей (ПЧ).

Обязательными элементами защиты являются:

• Автоматические выключатели с комбинированным расцепителем (от КЗ и перегрузки).
• Тепловые реле или электронные устройства защиты двигателя (УЗД), настраиваемые на номинальный ток двигателя.
• Магнитные пускатели для дистанционного управления.

Схема соединения обмоток («звезда» Y или «треугольник» Δ) выбирается в соответствии с напряжением питающей сети. Для сети 380 В наиболее распространена схема «звезда».

Техническое обслуживание и диагностика

Плановое техническое обслуживание (ТО) двигателей серии 4ВР 112 включает в себя:

• Ежесменный контроль: Визуальный осмотр, проверка на наличие посторонних шумов и вибрации, контроль температуры корпуса (термометром или термопарой).
• ТО1 (ежемесячно или каждые 250-500 часов): Очистка наружных поверхностей от пыли и грязи, проверка состояния клеммной коробки и надежности электрических соединений, контроль вибрации.
• ТО2 (раз в год или каждые 4000-5000 часов): Полная разборка (при необходимости), чистка внутренних полостей, замена смазки в подшипниках качения. Тип смазки – пластичная (Литол-24, ЦИАТИМ-201). Объем заполнения – не более 2/3 полости подшипникового узла. Проверка воздушного зазора, измерение сопротивления изоляции обмоток мегомметром (напряжение 500 В). Норма – не менее 1 МОм при температуре 20°C, на практике для исправного двигателя сопротивление изоляции составляет десятки и сотни МОм.

Основные неисправности: износ подшипников (повышенный шум, вибрация), нарушение изоляции (пробой на корпус, межвитковое замыкание), ослабление креплений.

Сравнение с аналогами и современные тенденции

Двигатели 4ВР 112 являются представителем классического, проверенного временем ряда «4А» и его модификаций (4АМ, 4АР, 4АМУ и т.д.). В настоящее время они постепенно заменяются на рынке более современными сериями, такими как АИР (российский стандарт) или двигателями, выполненными по стандарту IEC (например, серии М3AA от ABB, Siemens 1LE1). Основные отличия современных аналогов:

• Применение более совершенных изоляционных материалов (изоляция класса F и H с повышенной стойкостью к термоциклированию).
• Оптимизация магнитной системы и формы пазов для снижения потерь и повышения КПД. Соответствие классам энергоэффективности IE2 (стандартный) или IE3 (премиум). Двигатели 4ВР 112, как правило, соответствуют классу IE1.
• Использование подшипников с улучшенными характеристиками и увеличенным ресурсом.
• Более компактные габариты при той же мощности (за счет использования активных материалов с улучшенными свойствами).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Чем отличается исполнение 4ВР от 4АР или 4АМ?

Буква в обозначении указывает на конструктивное исполнение и материал корпуса. «В» означает, что двигатель имеет чугунный корпус и лапы. «Р» указывает на повышенный пусковой момент. Таким образом, 4ВР – двигатель с чугунным корпусом, лапами и повышенным пусковым моментом. 4АР – алюминиевый корпус с повышенным пусковым моментом. 4АМ – алюминиевый корпус, модернизированный, с нормальным пусковым моментом. Чугунные исполнения (4ВР) обладают лучшим теплоотводом и применяются для более тяжелых условий работы.

2. Какой класс энергоэффективности у двигателя 4ВР 112?

Большинство двигателей серии 4ВР 112, выпущенных в советское и постсоветское время, по современной классификации IEC 60034-30-1 соответствуют классу IE1 (Standard Efficiency). Это связано с технологиями производства и материалами, использовавшимися на момент их проектирования. При замене рекомендуется рассматривать современные аналоги класса IE2 или IE3.

3. Можно ли использовать двигатель 4ВР 112 с частотным преобразователем (ПЧ)?

Да, можно, но с учетом ряда ограничений. Это двигатели с изоляцией класса F, что дает запас по термостойкости. Однако при питании от ПЧ на длинных кабелях могут возникать перенапряжения на выводах обмотки из-за эффекта стоячей волны. Для продолжительной работы на частотах ниже 15-20 Гц требуется независимое охлаждение (внешний вентилятор), так как собственный вентилятор на валу теряет эффективность. Рекомендуется использовать ПЧ с синус-фильтром или дросселем для снижения гармонических искажений.

4. Как правильно определить схему соединения обмоток для сети 380В?

Необходимо изучить шильдик двигателя и паспорт. Если указано напряжение «380/660 В», то для сети 380 В обмотки статора должны быть соединены в «звезду» (Y). Клеммная колодка при этом имеет три перемычки, соединяющие начала обмоток (или концы). Если указано «220/380 В», то для сети 380 В обмотки соединяются в «треугольник» (Δ). Неправильное соединение приведет к снижению мощности, перегреву или, наоборот, к пробою изоляции.

5. Каков типовой ресурс двигателя 4ВР 112 до капитального ремонта?

При соблюдении условий эксплуатации (номинальная нагрузка, чистота и температура окружающей среды, регулярное ТО) ресурс двигателей 4ВР 112 до первого капитального ремонта (перемотки) составляет 40 000 – 50 000 часов. Наиболее слабым звеном являются подшипники качения, срок службы которых при правильной смазке может достигать 20 000 – 30 000 часов.

6. Какой пусковой момент у двигателя 4ВР 112 5.5 кВт на 1500 об/мин?

Для двигателей серии 4ВР с буквой «Р» (повышенный пусковой момент) кратность пускового момента (Мпуск/Мном) составляет примерно 2.0 – 2.2. Для двигателя 5.5 кВт (1500 об/мин) номинальный момент Мном = 9550 P / n ≈ 9550 5.5 / 1500 ≈ 35 Н·м. Следовательно, пусковой момент будет находиться в диапазоне 70 – 77 Н·м.