Электродвигатели IM2021

Электродвигатели IM2021: технические характеристики, конструкция и область применения

Электродвигатели серии IM2021 представляют собой асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, соответствующие современным международным стандартам энергоэффективности. Данная серия является эволюционным развитием классических двигателей серии IM2xxx, где индекс «2021» указывает на соответствие актуальным требованиям рынка, включая повышенный КПД, улучшенные материалы и оптимизированную конструкцию. Двигатели IM2021 спроектированы для продолжительного режима работы S1 и предназначены для привода промышленного оборудования: насосов, вентиляторов, компрессоров, конвейеров, станков и других механизмов.

Конструктивные особенности и исполнения

Конструкция электродвигателей IM2021 базируется на литой станине из алюминиевого сплава или чугуна, в зависимости от габарита и мощности. Использование алюминия для корпусов малых и средних мощностей способствует снижению общего веса и улучшению теплоотвода. Сердечник статора набирается из изолированных листов электротехнической стали, что минимизирует потери на вихревые токи. Обмотка статора выполняется из медного провода с теплостойкой изоляцией класса F (155°C), что обеспечивает работу при температуре окружающей среды по классу B (80°C) с запасом по перегреву, повышая надежность и срок службы.

Короткозамкнутый ротор изготавливается методом литья под давлением из алюминиевого сплава или, для двигателей повышенной мощности и требований к пусковым характеристикам, из меди. Ротор динамически сбалансирован для снижения вибрации. Подшипниковые щиты отлиты как единое целое, обеспечивая точное соосное расположение подшипников. В стандартном исполнении используются подшипники качения с консистентной смазкой, защищенные от попадания влаги и пыли.

Двигатели IM2021 поставляются в различных климатических и конструктивных исполнениях:

• IM 1081 – на лапах с одним цилиндрическим концом вала.
• IM 2081 – на лапах с двумя цилиндрическими концами вала.
• IM 2181 – фланцевое исполнение (фланец расположен со стороны привода).
• IM 3581 – комбинированное исполнение (лапы + фланец).
• Степень защиты IP: Стандартно – IP55 (защита от струй воды и пыли). Доступны варианты IP56, IP65.
• Класс изоляции: F с рабочим температурным пределом по классу B.
• Режим работы: S1 (продолжительный).

Классы энергоэффективности и электромагнитные характеристики

Серия IM2021 соответствует высшим классам энергоэффективности согласно стандарту МЭК 60034-30-1: IE3 (Premium Efficiency) в стандартном исполнении. По специальному заказу возможна поставка двигателей класса IE4 (Super Premium Efficiency), что достигается за счет применения усовершенствованных магнитных систем, использования стали с улучшенными свойствами и точной геометрической оптимизации пазов статора и ротора для снижения магнитных потерь.

Двигатели рассчитаны на работу от трехфазной сети переменного тока частотой 50 Гц. Стандартный диапазон номинальных напряжений: 230/400 В, 400/690 В. Частота вращения зависит от количества полюсов: 2p=2 (≈3000 об/мин), 2p=4 (≈1500 об/мин), 2p=6 (≈1000 об/мин), 2p=8 (≈750 об/мин).

Таблица 1. Основные параметры электродвигателей IM2021 (пример для 4-полюсных двигателей, 1500 об/мин, 400 В, 50 Гц, IP55, IM 1081)

Мощность, кВт	Ном. ток, А (при 400В)	КПД, % (IE3)	cos φ	Пусковой ток Ia/In	Пусковой момент Ma/Mn	Макс. момент Mmax/Mn	Масса, кг (прим.)
0.75	1.8	80.1	0.79	6.5	2.2	2.8	12
3.0	6.4	87.6	0.84	7.5	2.4	3.0	32
7.5	14.9	90.5	0.87	7.8	2.6	3.1	65
15.0	28.5	92.2	0.88	8.0	2.5	3.0	110
37.0	66.0	94.1	0.89	8.2	2.3	2.9	240
75.0	132.0	95.4	0.90	7.5	2.0	2.8	480

Управление и пуск

Электродвигатели IM2021 допускают все стандартные способы пуска: прямой пуск, пуск переключением «звезда-треугольник», плавный пуск с помощью УПП и частотное регулирование с помощью ПЧ. При использовании частотных преобразователей необходимо учитывать следующие аспекты:

• Для длительной работы на низких скоростях (менее 20% от номинала) может потребоваться независимое охлаждение (двигатель с принудительной вентиляцией, обозначается IC416).
• При питании от ПЧ на длинах кабелей более 25-50 метров рекомендуется установка выходных фильтров (дросселей) для снижения пиковых перенапряжений на обмотках, вызванных эффектом длинной линии.
• Класс изоляции F обеспечивает дополнительный запас по стойкости к повышенным температурным нагрузкам, характерным для несинусоидального напряжения ПЧ.

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Монтаж двигателя должен производиться на ровное, жесткое основание. Несоосность при соединении с нагрузкой не должна превышать значений, указанных в ГОСТ или каталоге производителя (как правило, не более 0.05 мм для жестких муфт). Обязательно проведение проверки сопротивления изоляции обмоток мегомметром перед первым пуском и периодически в процессе эксплуатации. Номинальное напряжение мегомметра – 500 В для двигателей до 690 В. Сопротивление изоляции должно быть не менее 1 МОм при холодной обмотке с поправкой на температуру.

Техническое обслуживание включает в себя:

• Периодическую проверку и, при необходимости, замену смазки в подшипниках. Интервал пересмазки зависит от скорости вращения, размера подшипника и условий эксплуатации (в среднем 2000-10000 часов).
• Контроль уровня вибрации и температуры подшипниковых узлов.
• Очистку наружных поверхностей от пыли и грязи, не нарушающую вентиляцию.
• Контроль электрических параметров (ток, напряжение) для выявления перегрузки или дисбаланса фаз.

Сравнение с предыдущими сериями и аналогичными моделями

По сравнению с устаревшими сериями, соответствующими классам IE1 (стандартная эффективность) и IE2 (повышенная эффективность), двигатели IM2021 (IE3) имеют на 2-8% более высокий КПД в зависимости от мощности. Это достигается за счет:

• Увеличения активных материалов (медь, сталь).
• Снижения магнитных потерь в стали за счет оптимизации конструкции.
• Уменьшения механических потерь (вентиляция, подшипники).
• Снижения потерь в роторе за счет применения улучшенных сплавов.

Повышенный КПД напрямую ведет к снижению эксплуатационных затрат на электроэнергию, что окупает более высокую начальную стоимость двигателя за период от нескольких месяцев до 2-3 лет в режиме непрерывной работы.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое отличие IM2021 от популярной серии IM1001 или IM2001?

Серия IM2021 является более современной и соответствует более высокому классу энергоэффективности IE3, в то время как IM1001/IM2001 чаще соответствуют классам IE1 или IE2. Конструктивно IM2021 часто имеет улучшенную систему охлаждения, более стойкие изоляционные материалы и оптимизированные электромагнитные характеристики.

Можно ли использовать двигатель IM2021 с частотным преобразователем без каких-либо доработок?

Да, двигатели IM2021 пригодны для работы с ПЧ. Однако для обеспечения долговечности рекомендуется: 1) Использовать ПЧ с синус-фильтром или dU/dt-фильтром, особенно при длине кабеля >25 м. 2) При продолжительной работе на низких оборотах (менее 20-30% от номинала) заказывать исполнение с независимой вентиляцией (IC416). 3) Настраивать защиту ПЧ по току в соответствии с номинальным током двигателя, указанным на его шильдике.

Как правильно выбрать мощность двигателя IM2021 для замены старого, менее эффективного?

Мощность выбирается исходя из требований механизма. При замене двигателя старого поколения (IE1/IE2) на IM2021 (IE3) можно рассматривать вариант установки двигателя той же или даже несколько меньшей мощности, так как новый двигатель имеет меньшие потери и, следовательно, при том же выходном моменте потребляет меньше активной мощности из сети. Критически важно согласовать моментные характеристики (пусковой и максимальный момент).

Каковы типовые причины выхода из строя двигателей IM2021 и как их избежать?

Основные причины: 1) Перегрев из-за перегрузки, забитого грязью вентиляционного канала или работы на низкой скорости без независимого охлаждения. 2) Повреждение изоляции обмоток из-за влажности, агрессивной среды или перенапряжений от ПЧ. 3) Износ подшипников из-за вибрации, несоосности или неправильной смазки. 4) Дисбаланс напряжения питающей сети. Избежать этих проблем помогает правильный монтаж, соблюдение условий эксплуатации, плановое ТО и использование рекомендованных средств защиты и управления.

Что означает маркировка «IM 2181» на шильдике?

Это обозначение конструктивного исполнения по способу монтажа согласно ГОСТ Р МЭК 60034-7 (МЭК 60034-7). «2» – с фланцем. «1» – с цилиндрическим концом вала. «8» – положение фланца: расположен со стороны привода. «1» – тип фланца: с отверстиями для крепления, без выступа. Таким образом, IM 2181 – это двигатель с фланцевым креплением со стороны привода.

Заключение

Электродвигатели серии IM2021 представляют собой современное, энергоэффективное и надежное решение для широкого спектра промышленных применений. Их конструкция, соответствующая международным стандартам класса IE3 и выше, обеспечивает значительную экономию электроэнергии и снижение эксплуатационных расходов. Правильный подбор, монтаж и техническое обслуживание в соответствии с рекомендациями производителя позволяют максимально реализовать потенциал этих двигателей, обеспечивая длительный и безотказный срок службы в составе электроприводных систем.