Электродвигатели 220 В У2

Электродвигатели 220 В У2: конструкция, параметры и область применения

Электродвигатели асинхронные трехфазные общепромышленного исполнения У2 на напряжение 220 В представляют собой класс электрических машин, разработанных в СССР и до сих пор находящих применение в различных отраслях промышленности. Маркировка «У2» указывает на климатическое исполнение (умеренный климат) и категорию размещения (2 – для эксплуатации в помещениях, где колебания температуры и влажности несущественно отличаются от колебаний на открытом воздухе). Рабочее напряжение 220 В подразумевает возможность подключения в трехфазную сеть с соответствующим линейным напряжением, а также, при соответствующей схеме соединения обмоток (треугольник), в однофазную сеть 220 В с использованием пусковых и рабочих конденсаторов.

Конструктивные особенности и исполнение

Двигатели серии У2 являются асинхронными машинами с короткозамкнутым ротором. Их конструкция характеризуется высокой степенью унификации и надежностью. Основные узлы и элементы:

• Статор: Состоит из корпуса (чугунного или алюминиевого), сердечника, набранного из изолированных листов электротехнической стали, и трехфазной обмотки, уложенной в пазы. Обмотка может быть соединена по схеме «звезда» (Y) или «треугольник» (Δ), что позволяет адаптировать двигатель к разным напряжениям сети.
• Ротор: Короткозамкнутый, типа «беличья клетка». Состоит из сердечника, насаженного на вал, и алюминиевой или медной заливки, формирующей стержни, торцевые кольца и вентиляционные лопатки.
• Подшипниковые щиты: Чугунные или алюминиевые, удерживающие подшипники качения (обычно шариковые) вала ротора.
• Вентиляционная система: Самовентилируемая, защищенного исполнения (IP54 по современной классификации). На валу двигателя со стороны, противоположной выходному концу, закреплен центробежный вентилятор, закрытый защитным кожухом. Воздух прогоняется через ребристую поверхность корпуса.
• Клеммная коробка: Расположена в верхней части корпуса. В нее выведены концы фазных обмоток статора, что позволяет изменять схему соединения. Коробка имеет уплотнение для защиты от пыли и брызг.

Основные технические характеристики и параметры

Технические параметры двигателей У2 на 220 В определяются их габаритом (условным размером сердечника статора и расточки). Ключевые характеристики включают:

• Номинальная мощность (P_н): Измеряется в киловаттах (кВт). Для двигателей У2 на 220 В типовой диапазон мощностей — от 0.25 кВт до 45 кВт, в зависимости от габарита.
• Синхронная частота вращения (n_с): Зависит от числа пар полюсов. Стандартные значения: 3000 об/мин (2р=2), 1500 об/мин (2р=4), 1000 об/мин (2р=6), 750 об/мин (2р=8).
• Номинальное напряжение (U_н): 220 В (для трехфазной сети). При этом обмотки должны быть соединены в «треугольник» (Δ). Для сети 380 В обмотки переключаются в «звезду» (Y).
• Номинальный ток (I_н): Потребляемый из сети при номинальной нагрузке.
• Коэффициент полезного действия (КПД, η): Процентное отношение полезной мощности на валу к потребляемой из сети. Для двигателей У2 находится в диапазоне примерно 75% (для малых мощностей) до 92% (для мощностей свыше 15 кВт).
• Коэффициент мощности (cos φ): Обычно в пределах 0.80-0.90.
• Критическое скольжение / Пусковой момент: Двигатели с короткозамкнутым ротором имеют прямой пуск, пусковой момент обычно в 1.5-2.2 раза превышает номинальный.
• Класс изоляции: Как правило, класс B или F, что соответствует предельной температуре перегрева 130°C или 155°C соответственно.
• Степень защиты (IP): У2 соответствует IP54 (защита от пыли и брызг воды со всех сторон).
• Режим работы (S1): Продолжительный номинальный режим.

Таблица типовых параметров двигателей У2 на напряжение 220 В (соединение обмоток Δ)

Мощность, кВт	Синхр. частота, об/мин	Ном. ток, А (220В, Δ)	КПД, %	cos φ	Пуск. момент / ном. момент	Масса, кг (примерно)
1.1	1500	4.7	78.0	0.83	2.0	25
3.0	1500	11.2	83.5	0.86	1.8	48
5.5	1500	19.5	86.5	0.87	1.6	75
11.0	1500	37.5	89.0	0.88	1.4	130
18.5	1500	61.5	90.5	0.89	1.2	190

Подключение к однофазной сети 220 В

Одно из ключевых практических применений трехфазных двигателей У2 на 220 В — работа в однофазной бытовой или промышленной сети 220 В. Для этого используется схема с фазосдвигающими конденсаторами.

• Схема подключения: Обмотки статора соединяются в «треугольник». В одну из фазных цепей включается рабочий конденсатор (C_раб), а для увеличения пускового момента параллельно ему на время пуска подключается пусковой конденсатор (C_пуск) через кнопку или реле времени.
• Расчет емкости конденсаторов: Приближенная формула для рабочей емкости: C_раб (мкФ) = (4800
• I_ном) / U_сети, где I_ном — номинальный ток для схемы «треугольник» при 220 В. Емкость пускового конденсатора выбирается в 2-3 раза больше рабочей. Требуются конденсаторы, рассчитанные на напряжение не менее 400-450 В (бумажные, металлопленочные).
• Особенности: При таком подключении двигатель теряет около 25-35% номинальной мощности, перегревается при нагрузках ниже 50% от номинала. Не рекомендуется для длительной работы в режиме тяжелого пуска.

Области применения и эксплуатационные ограничения

Двигатели У2 220 В нашли применение в качестве привода для:

• Станков (токарных, фрезерных, сверлильных) в мелкосерийном производстве и мастерских.
• Насосного оборудования (водоснабжение, ирригация).
• Вентиляторов и дымососов средней производительности.
• Компрессоров и воздуходувок.
• Подъемно-транспортных механизмов (лебедки, тали).
• Деревообрабатывающего оборудования (циркулярные пилы, рейсмусы).

Ограничения: Двигатели У2 не предназначены для работы во взрывоопасных средах (не являются взрывозащищенными), в условиях сильной вибрации, в химически агрессивной среде, а также для частых пусков/остановок (режим S1 — продолжительный).

Сравнение с современными аналогами (серии АИР, IE2, IE3)

Современные общепромышленные двигатели серий АИР (российские) или соответствующие классам энергоэффективности IE2, IE3 (международные) имеют ряд отличий от У2:

• Энергоэффективность: КПД двигателей АИР и, особенно, IE3 выше на 2-8% за счет оптимизации магнитной системы, использования улучшенных изоляционных материалов и снижения потерь.
• Масса и материалы: Современные двигатели часто легче при той же мощности за счет использования более совершенных сплавов и конструктивных решений.
• Уровень шума и вибрации: Как правило, ниже благодаря улучшенной балансировке и подшипниковым узлам.
• Унификация: Соответствие международным стандартам (IEC, DIN).
• Стоимость и доступность: Новые двигатели У2 не производятся, доступны только б/у или снятые с хранения. Современные аналоги имеют гарантию и четкую маркировку по энергоэффективности.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается двигатель У2 от У3 или У1?

Цифра после «У» обозначает категорию размещения. У1 — для работы на открытом воздухе, У2 — в помещении без регулирования климатических условий, У3 — в закрытых помещениях с искусственно регулируемыми условиями (например, отапливаемых цехах). Конструктивно они очень близки, но материалы изоляции и покрытий могут иметь разные климатические исполнения.

Можно ли подключить двигатель У2 220/380 В к однофазной сети 220 В без конденсаторов?

Нет, для создания вращающегося магнитного поля в трехфазной машине при питании от однофазной сети необходим фазосдвигающий элемент. Без конденсаторов (или другого фазосдвигающего устройства) двигатель не запустится, будет гудеть и перегреваться.

Как определить схему соединения обмоток (звезда/треугольник) у двигателя без бирки?

Необходимо прозвонить обмотки. Три независимые обмотки будут иметь по два вывода. Их начало и конец определяются с помощью источника низкого постоянного напряжения и стрелочного вольтметра. После идентификации обмоток собирается схема: если сопротивление между любыми двумя из трех выходных проводов примерно одинаково — это, скорее всего, «звезда». Если сопротивления попарно разные — возможно, обмотки уже соединены в «треугольник» внутри. Стандартная практика — вывести все 6 концов в клеммную коробку.

Почему двигатель У2, подключенный через конденсаторы к сети 220 В, сильно греется даже без нагрузки?

Основные причины: неверно подобрана емкость рабочего конденсатора (завышена или занижена), что приводит к несимметрии токов в обмотках и дополнительным потерям. Также возможен перекос фаз в сети, износ подшипников, задевание ротора за статор или ухудшение изоляции обмоток.

Каков эквивалент двигателя У2 в современных сериях?

Ближайшим современным аналогом по габаритам, установочным размерам и мощности являются двигатели серии АИР (АИР80, АИР100L и т.д.) с соответствующим числом полюсов. Например, двигатель У2 5.5 кВт 1500 об/мин соответствует двигателю АИР132М4 5.5 кВт. При подборе необходимо сверять посадочные размеры (лапы, фланец, высота оси вращения, длина вала).

Как правильно выбрать пусковую и рабочую емкость конденсаторов для конкретного двигателя У2?

Наиболее точный метод — использование формул, основанных на паспортных данных двигателя (номинальный ток при соединении в треугольник на 220 В). Рабочая емкость C_раб ≈ 66 P_ном (кВт) для схемы «звезда» и C_раб ≈ 110 P_ном (кВт) для схемы «треугольник» (емкость в мкФ). Для пусковой емкости: C_пуск = (2.5…3)

• C_раб. Подбор следует проводить под контролем токов в обмотках при рабочей нагрузке.