Электродвигатели АИР фланцевые

Электродвигатели АИР фланцевые: конструкция, исполнения, применение и подбор

Электродвигатели АИР фланцевые представляют собой асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, основным отличительным признаком которых является наличие фланца (лапы) на корпусе статора для монтажа. Данное исполнение является одним из двух основных в серии АИР (наряду с лапами) и обозначается индексом «Ф» в условном обозначении модели. Фланцевое крепление обеспечивает жесткую соосную фиксацию двигателя с приводимым механизмом, что критически важно для насосов, вентиляторов, редукторов и другого оборудования, требующего точной центровки.

Конструктивные особенности и маркировка

Конструктивно фланцевый электродвигатель АИР состоит из следующих основных узлов: неподвижного статора с трехфазной обмоткой, вращающегося короткозамкнутого ротора (типа «беличья клетка»), литого или алюминиевого корпуса с ребрами охлаждения, переднего и заднего подшипниковых щитов, а также фланца, отлитого заодно с корпусом или выполненного в виде отдельной массивной детали. Фланец стандартизирован по диаметру посадочного отверстия, расположению и размеру крепежных отверстий.

Система охлаждения – IC 0141 (закрытое исполнение с самовентиляцией). Степень защиты – IP54 (защита от попадания пыли и брызг воды со всех направлений) или IP55 (защита от струй воды). Класс нагревостойкости изоляции – F (до 155°C), что позволяет работать с перегрузками. Климатическое исполнение – У3, У2, У1 для умеренного климата.

Пример расшифровки маркировки: АИР 180M4 Ф У2.

• АИР – серия асинхронных двигателей (общепромышленного назначения).
• 180 – высота оси вращения в мм (габарит).
• M – установочный размер по длине станины (S, M, L).
• 4 – число полюсов (частота вращения ~1500 об/мин при 50 Гц).
• Ф – исполнение по способу монтажа: фланцевое.
• У2 – климатическое исполнение (для умеренного климата, категория размещения 2).

Типы фланцевых исполнений (IM)

Согласно международному стандарту IEC 60034-7 и ГОСТ 2479, фланцевые двигатели АИР выпускаются в нескольких монтажных исполнениях. Наиболее распространенные:

• IM 1081 (B3 в старом обозначении) – Двигатель на лапах с фланцем на подшипниковом щите. Комбинированное крепление, обеспечивающее максимальную универсальность.
• IM 2081 (B5) – Фланцевое крепление без лап. Фланец расположен со стороны противоположной выходному концу вала. Вал двигателя монтируется «в упор» к ответному фланцу механизма.
• IM 3081 (B14) – Фланцевое крепление со стороны выходного конца вала. Фланец расположен на подшипниковом щите со стороны привода. Вал выступает за плоскость фланца.
• IM 3681 (B35) – Комбинированное крепление: двигатель имеет и лапы, и фланец (как в IM 2081). Наиболее распространенное исполнение для насосного оборудования.

Основные технические характеристики и параметры выбора

При выборе фланцевого электродвигателя АИР необходимо учитывать комплекс взаимосвязанных параметров, которые определяют его работоспособность в конкретном приводе.

Номинальная мощность (P_н) и частота вращения (n)

Мощность выбирается исходя из потребляемой мощности приводимого механизма с запасом 10-15%. Частота вращения определяется числом пар полюсов и частотой сети. Для сети 50 Гц:

Число полюсов	Синхронная частота, об/мин	Номинальная частота (примерно), об/мин	Типовое применение
2	3000	2900-2970	Центробежные насосы, вентиляторы
4	1500	1440-1470	Насосы, вентиляторы, компрессоры
6	1000	960-980	Поршневые насосы, элеваторы
8	750	720-740	Приводы с высоким моментом, мешалки

КПД и коэффициент мощности (cos φ)

Современные двигатели АИР соответствуют классам энергоэффективности IE2 (стандартный) и IE3 (повышенный). Выбор двигателя более высокого класса окупается за счет снижения потерь в электроэнергии. КПД двигателей АИР в зависимости от мощности и числа полюсов находится в диапазоне от 75% (для малых мощностей) до 95% и выше (для мощностей от 55 кВт).

Пусковые характеристики

Кратковременные перегрузочные способности и пусковые моменты определяют возможность запуска под нагрузкой. Для фланцевых двигателей, часто используемых в насосах, важен как начальный пусковой момент (M_п/M_н ≈ 1.8-2.2), так и минимальный момент во время разгона.

Области применения и особенности монтажа

Фланцевые двигатели АИР нашли широкое применение в отраслях, где требуется прямой привод без промежуточных передач (ремней, цепей):

• Насосное оборудование: консольные, циркуляционные, скважинные насосы. Исполнение IM 3681 (B35) является отраслевым стандартом.
• Вентиляционное оборудование: радиальные и канальные вентиляторы, где двигатель монтируется непосредственно на раму или в корпус.
• Гидравлические и масляные станции: привод шестеренных и пластинчатых насосов.
• Редукторы и коробки передач: мотор-редукторы на основе фланцевых двигателей.
• Пищевая и химическая промышленность: приводы мешалок, смесителей.

Особенности монтажа: Критически важным этапом является центровка вала двигателя и вала рабочего механизма. Несоосность приводит к вибрациям, перегреву подшипников и преждевременному выходу из строя. Для крепления используются болты высокой прочности (класс 8.8 и выше), равномерно затянутые с рекомендуемым моментом. Торцевое биение фланца должно контролироваться. Для соединения с механизмом часто используется переходная промежуточная плита.

Преимущества и недостатки по сравнению с двигателями на лапах

Преимущества:

• Компактность и экономия пространства.
• Жесткая кинематическая связь, отсутствие перекоса.
• Упрощенный монтаж и демонтаж, особенно в стесненных условиях.
• Лучшее восприятие осевых нагрузок (для исполнений IM 2081, IM 3081).
• Защита от смещения в основании.

Недостатки:

• Более сложная центровка по сравнению с ременным приводом (хотя и проще, чем для лап в отдельных случаях).
• Зависимость от точности изготовления ответного фланца механизма.
• Как правило, более высокая стоимость по сравнению с аналогичным двигателем на лапах.
• Сложность замены двигателя на другой тип (лапы/фланец) без переделки конструкции.

Таблица соответствия мощностей, габаритов и масс для фланцевых исполнений (на примере 1500 об/мин)

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается исполнение IM 2081 (B5) от IM 3681 (B35)?

Исполнение IM 2081 имеет только фланцевое крепление. Двигатель IM 3681 имеет и фланец, и лапы. Это позволяет монтировать его как на фланец, так и на раму только на лапах, что повышает универсальность. В насосной технике IM 3681 используется чаще, так как лапы позволяют закрепить двигатель на общей раме с насосом до окончательной центровки по фланцу.

Как правильно подобрать фланцевый двигатель для замены вышедшего из строя?

Необходимо зафиксировать следующие параметры старого двигателя: номинальная мощность (кВт), частота вращения (об/мин), монтажное исполнение (IM), диаметр и тип фланца (количество и диаметр отверстий под крепеж, диаметр центрирующего выступа/отверстия), высота оси вращения, габарит по длине (S, M, L), напряжение и схема соединения обмоток (380/220 В, звезда/треугольник). Лучше всего использовать шильдик двигателя. При его отсутствии необходим обмер фланца по стандартам ГОСТ или IEC.

Каковы особенности подключения и пуска фланцевых двигателей АИР?

С точки зрения электротехники, фланцевые двигатели не отличаются от двигателей на лапах. Подключение осуществляется согласно схеме на клеммной коробке (для напряжений 380В/660В или 220В/380В). Для мощных двигателей (обычно от 11 кВт и выше) рекомендуется применение устройств плавного пуска или частотных преобразователей для снижения пусковых токов и механических ударных нагрузок на соединение фланец-механизм.

Как осуществляется центровка фланцевого соединения?

Центровка выполняется с помощью щупов и индикаторных часов (индикаторов биения). Двигатель и механизм соединяются через промежуточную плиту или напрямую. Контролируется радиальное и торцевое биение в нескольких точках по окружности. Регулировка положения осуществляется с помощью регулировочных прокладок под лапы (для IM 3681) или под фланец. Допустимое биение регламентируется стандартами и паспортом на оборудование, обычно не превышает 0.05 мм.

Можно ли заменить двигатель на лапах на фланцевый, и наоборот?

Прямая замена без конструктивных доработок возможна только при использовании переходного адаптера. Для замены двигателя на лапах на фланцевый потребуется переходная плита, которая одним концом крепится к раме (где были лапы), а другим – к фланцу двигателя. Обратная замена (фланец на лапы) сложнее, так как требует изготовления новой рамы с точно расположенными крепежными отверстиями. Экономически и технически целесообразнее подбирать двигатель в исходном исполнении.

Каковы основные причины выхода из строя фланцевых двигателей?

Помимо общих для всех АИР причин (перегрев обмоток из-за перегрузки или межвиткового замыкания, износ подшипников), для фланцевых исполнений характерны специфические неисправности: разрушение подшипников из-за хронической несоосности, ослабление крепления фланцевых болтей из-за вибрации, износ центрирующего пояска фланца, коррозия в зоне фланцевого соединения в агрессивных средах. Регулярный контроль вибрации и затяжки крепежа существенно продлевает ресурс.

Существуют ли взрывозащищенные фланцевые двигатели АИР?

Да, серия АИР включает взрывозащищенные исполнения, маркируемые как ВА, АИМ, АИРМ. Они производятся во всех типах монтажных исполнений, включая фланцевые. Такие двигатели имеют маркировку по стандартам Ex d, Ex e, Ex nA и предназначены для работы в химической, нефтегазовой, горнодобывающей промышленности. Их фланцевое соединение также имеет особые требования к искробезопасности и степени защиты.