Электродвигатели асинхронные У1

Электродвигатели асинхронные У1: конструкция, характеристики и область применения

Электродвигатели асинхронные серии У1 представляют собой трехфазные двигатели с короткозамкнутым ротором, разработанные для эксплуатации в умеренном климате (климатическое исполнение У1 по ГОСТ 15150-69). Данная серия, являющаяся предшественницей современных серий АИР, широко применялась в советский период и продолжает использоваться на множестве промышленных объектов благодаря своей надежности, ремонтопригодности и адаптации к отечественным стандартам. Конструкция двигателей У1 соответствует ГОСТ 183-74 (ныне заменен на межгосударственные стандарты) и предназначена для продолжительного режима работы S1 от сети переменного тока частотой 50 Гц.

Конструктивные особенности и исполнение

Конструктивно двигатели У1 состоят из двух основных узлов: неподвижного статора и вращающегося ротора. Статор набирается из изолированных листов электротехнической стали для снижения потерь на вихревые токи и имеет пазы, в которые уложена трехфазная обмотка. Ротор — короткозамкнутый, типа «беличья клетка», выполнен из алюминиевых или медных стержней, замкнутых накоротко торцевыми кольцами. Корпус двигателей У1 — чугунный, что обеспечивает высокую механическую прочность и эффективный отвод тепла. В зависимости от способа монтажа и расположения выходного вала двигатели У1 выпускались в различных установочных исполнениях.

• Исполнение по способу монтажа (по ГОСТ 2479-79):
  • IM 1081: На лапах с одним цилиндрическим концом вала.
  • IM 2081: На лапах с двумя цилиндрическими концами вала.
  • IM 3081: На лапах с фланцем на подшипниковом щите (фланец приставной).
  • IM 3681: На лапах с комбинированным фланцем на станине.
• Исполнение по степени защиты (по ГОСТ 17494-87): Наиболее распространено исполнение IP44 — защита от попадания твердых тел размером более 1 мм и брызг воды со всех направлений. Также встречалось исполнение IP23 — защита от попадания твердых тел размером более 12 мм и капель воды под углом до 60°.
• Исполнение по способу охлаждения: IC 0141 — наружное самовентилируемое охлаждение (с крыльчаткой на валу двигателя под защитным кожухом).
• Климатическое исполнение: У1 — для работы в умеренном климате на открытом воздухе. Также существовали модификации У2 (для закрытых помещений) и У3 (для работы в закрытых помещениях с конденсацией).

Основные технические характеристики и параметры

Технические параметры двигателей У1 определяются их габаритом (высотой оси вращения) и длиной сердечника (установочным размером). Номинальная мощность двигателей серии У1 варьировалась от 0.12 кВт до 400 кВт при синхронных частотах вращения 3000, 1500, 1000 и 750 об/мин (соответственно 2, 4, 6 и 8 полюсов).

Таблица 1. Основные параметры асинхронных электродвигателей серии У1 (выборка для частоты 50 Гц)

Типоразмер (Габарит)	Мощность, кВт	Синхронная частота, об/мин	КПД, %	cos φ	Пусковой ток / Iном	Масса, кг (примерная)
У1-56	0.12 — 0.37	3000 / 1500	64 — 72	0.65 — 0.71	5.0 — 5.5	5 — 8
У1-80	0.75 — 2.2	3000 / 1500	75 — 82	0.78 — 0.84	5.5 — 6.0	15 — 30
У1-112	3.0 — 5.5	3000 / 1500	83 — 85	0.86 — 0.87	6.0 — 6.5	45 — 70
У1-160	7.5 — 18.5	3000 / 1500	86 — 89	0.86 — 0.90	6.5 — 7.0	100 — 180
У1-250	45 — 90	3000 / 1500	91 — 92.5	0.88 — 0.90	6.0 — 6.5	450 — 700
У1-355	132 — 315	3000 / 1500	93 — 94.5	0.88 — 0.90	6.5 — 7.0	1200 — 2500

Важным параметром является перегрузочная способность, которая у двигателей У1 составляет не менее 1.7-2.0 от номинального момента. Кратность пускового момента для большинства моделей находится в диапазоне 1.2-2.0, что требует внимания при выборе способа пуска для тяжелонагруженных механизмов.

Сравнение с современными сериями (АИР)

Современным аналогом серии У1 является общепромышленная серия АИР (стандарт IEC). Ключевые отличия заключаются в следующем:

• Стандартизация: АИР соответствует международным стандартам IEC (МЭК), что упрощает интеграцию с импортным оборудованием.
• Энергоэффективность: Двигатели АИР, особенно классов IE2 и IE3, имеют более высокий КПД (на 1-5%) за счет улучшенных обмоток, стали и оптимизированной конструкции.
• Масса и материалы: При одинаковой мощности двигатели АИР часто имеют меньшую массу благодаря использованию алюминиевых сплавов в корпусах малых и средних габаритов.
• Уровень шума и вибраций: Современные серии имеют более жесткие нормы по виброакустическим характеристикам.
• Номенклатура: Серия АИР предлагает более широкий диапазон установочных размеров и вариантов присоединения.

Несмотря на это, двигатели У1 остаются востребованными из-за высокой ремонтопригодности, наличия огромной парковой базы и полной адаптации к отечественным сетям и системам управления.

Область применения и особенности эксплуатации

Двигатели У1 применялись и продолжают работать в составе различных промышленных механизмов: насосов, вентиляторов, компрессоров, станков, конвейеров, дымососов, мельниц, лебедок и других устройств с продолжительным режимом работы. При эксплуатации необходимо учитывать ряд требований:

• Условия окружающей среды: Температура от -40°C до +40°C для У1 (при условии хранения и пуска в соответствии с инструкцией). Относительная влажность воздуха не более 98% при 25°C.
• Качество питающей сети: Отклонение напряжения не более ±5%, неравномерность напряжения в фазах не более 1%. Частота — 50 Гц ±1%.
• Пуск и защита: Прямой пуск допустим при соответствии пусковых характеристик механизму. Для снижения пусковых токов рекомендуется использование устройств плавного пуска или частотных преобразователей. Обязательна защита от токов короткого замыкания (предохранители, автоматы) и перегрузки (тепловые реле).
• Техническое обслуживание (ТО): Регулярная очистка от загрязнений, проверка состояния подшипников (замена смазки), контроль вибрации, измерение сопротивления изоляции обмоток мегомметром (не менее 1 МОм для напряжений до 660 В).

Модернизация и замена

При замене вышедших из строя или морально устаревших двигателей У1 на современные аналоги (АИР) необходимо учитывать следующие соответствия:

• Габаритные и установочные размеры: Существуют таблицы взаимозаменяемости. Например, двигатель У1-80 соответствует габариту АИР80, У1-112 — АИР112, и т.д. Однако полной механической взаимозаменяемости может не быть по длине или диаметру фланца, что требует проверки по чертежам.
• Присоединительные размеры: Диаметр вала, его длина, размеры лап или фланца должны совпадать.
• Электрические параметры: Номинальная мощность, частота вращения, напряжение, схема соединения обмоток («звезда» или «треугольник») должны быть идентичны.
• Класс изоляции: У двигателей У1 — класс B или F (нагрев до 130°C или 155°C). У современных АИР — преимущественно класс F.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается климатическое исполнение У1 от У2 и У3?

Исполнение У1 предназначено для работы на открытом воздухе в умеренном климате. У2 — для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий. У3 — для работы в закрытых помещениях без естественной вентиляции (объемом до 1000 м³) с возможной конденсацией влаги. Основное различие — в стойкости к атмосферным воздействиям и конденсату.

Можно ли подключить двигатель У1 на 380/660 В к сети 220/380 В?

Да, если обмотки статора двигателя соединены по схеме «треугольник» на напряжение 220 В. Для работы от сети 380 В обмотки должны быть переключены на схему «звезда». На клеммнике двигателя указаны схемы соединения и напряжения. Подключение без пересоединения обмоток по схеме, не соответствующей напряжению сети, приведет к выходу двигателя из строя.

Как определить мощность и частоту вращения двигателя У1 без шильдика?

Мощность можно приблизительно оценить по габаритным размерам и массе, сравнив с табличными данными для данного габарита (высоты оси вращения). Частоту вращения можно определить, подсчитав число пазов статора и полюсов обмотки, либо экспериментально — с помощью тахометра или стробоскопа. Более точный метод — измерение сопротивления обмоток и сравнение с эталонными данными для конкретной серии.

Каковы основные причины выхода из строя двигателей У1 и методы диагностики?

• Межвитковое замыкание или обрыв обмотки: Диагностируется измерением сопротивления обмоток омметром (разброс не более ±2%) и мегомметром на пробой изоляции.
• Износ подшипников: Проявляется повышенным шумом, вибрацией, нагревом подшипниковых щитов. Требует замены подшипников.
• Задевание ротора за статор: Может быть следствием износа подшипников или деформации вала. Проверяется вручную проворачиванием ротора при снятых подшипниковых щитах.
• Перегрев: Причины: перегрузка, нарушение условий охлаждения (загрязнение вентиляционных каналов), неправильное напряжение.

Существуют ли аналоги двигателей У1 в исполнении для тропического климата?

Да, для тропического климата выпускались модификации с климатическим исполнением Т1 (для сухого тропического климата) и Т2 (для влажного тропического климата). В этих исполнениях использовались материалы и покрытия, стойкие к плесневым грибам, повышенной влажности и агрессивным средам.

Как правильно выбрать двигатель У1 для замены вышедшего из строя?

Необходимо зафиксировать все данные со старого шильдика: тип (У1-…), мощность (кВт), частоту вращения (об/мин), напряжение (В), схему соединения обмоток, степень защиты (IP), монтажное исполнение (IM). При отсутствии шильдика — снять все габаритные и установочные размеры, включая диаметр вала. Искать двигатель с идентичными параметрами. При невозможности найти точный аналог У1 — использовать таблицы перехода на серию АИР, убедившись в полной механической и электрической совместимости.