Электродвигатели АИС 315 S2: конструкция, параметры и область применения
Электродвигатели серии АИС 315 S2 представляют собой асинхронные машины с короткозамкнутым ротором, соответствующие современному межгосударственному стандарту ГОСТ IEC 60034-1 (ранее ГОСТ Р 51689-2000, ГОСТ 183-74). Индекс «АИС» обозначает «Асинхронный Исполнения Степень защиты» и отражает принадлежность к единой серии. Модель 315 S2 является ключевым представителем среднего мощностного ряда, где «315» — это высота оси вращения в миллиметрах, а «S2» — режим работы (кратковременный). Данные двигатели предназначены для привода механизмов, работающих в циклическом или кратковременном режиме, где длительная работа под нагрузкой не требуется.
Конструктивные особенности и исполнения
Двигатели АИС 315 S2 построены по классической схеме асинхронной машины. Статор состоит из шихтованного магнитопровода, набранного из изолированных листов электротехнической стали, в пазы которого уложена трехфазная обмотка из медного провода с теплостойкой изоляцией класса F (рассчитана на температуру 155°C), что обеспечивает запас по термостойкости при рабочем классе нагревостойкости B (130°C). Короткозамкнутый ротор типа «беличья клетка» выполнен путем заливки пазов алюминиевым сплавом, формирующим стержни и замыкающие кольца. Конструкция обеспечивает высокую механическую прочность и надежность.
В зависимости от условий эксплуатации, двигатели поставляются в различных исполнениях:
- По способу монтажа: IM 1081 (лапы с фланцем), IM 1083 (лапы без фланца), IM 2081 (лапы с фланцем и подшипниковым щитом увеличенного размера).
- По степени защиты IP: Наиболее распространено исполнение IP54 (защита от попадания пыли и брызг воды со всех направлений) и IP55 (защита от струй воды).
- По способу охлаждения: IC 0141 (самовентиляция с наружным обдувом корпуса), IC 0151 (самовентиляция с внутренним каналом в корпусе).
- По климатическому исполнению: УХЛ3 (для регионов с умеренным и холодным климатом, категория размещения 3) и Т1 (для тропического климата).
- Приводы грузоподъемных механизмов: краны мостовые и козловые, тельферы, лебедки.
- Приводы технологических линий: рольганги, манипуляторы, прессы, работающие в повторно-кратковременном режиме (S3-S5).
- Вспомогательные механизмы в энергетике: задвижки с электроприводом (АЗД), механизмы золоудаления.
- Испытательные стенды и специализированное оборудование, где работа двигателя ограничена по времени цикла.
- Совпадение режима работы: Время работы механизма под нагрузкой в одном цикле не должно превышать 30 минут. Если цикл длиннее, требуется двигатель в исполнении S1.
- Проверка по мощности: Номинальная мощность двигателя должна превышать мощность на валу механизма с учетом запаса 10-15%.
- Проверка по пусковому моменту: Пусковой момент двигателя (Мп) должен быть выше момента сопротивления механизма в момент трогания.
- Проверка по моменту инерции: Для механизмов с частыми пусками/остановами необходимо проводить расчет по нагреву, учитывая момент инерции ротора и приведенный момент инерции механизма.
- Внешний осмотр и очистку корпуса и ребер охлаждения от загрязнений.
- Контроль вибрации. Допустимые значения виброскорости для габарита 315 по ГОСТ 20815-88 не должны превышать 4.5 мм/с.
- Контроль температуры подшипниковых узлов. Нагрев подшипников не должен превышать +95°C для подшипников качения.
- Проверку состояния изоляции обмоток мегомметром на 2500 В. Сопротивление изоляции не должно быть ниже 1 МОм при температуре +25°C, а на практике в эксплуатации — не ниже 0.5 МОм.
- Через 15-20 тыс. часов работы рекомендуется проводить замену смазки в подшипниках качения, используя термостойкую консистентную смазку (например, Лита-24, ЦИАТИМ-221).
- Нарушение режима работы: Превышение времени работы под нагрузкой сверх 30 минут, приводящее к перегреву изоляции и ее старению.
- Частые пуски: В режиме S2 не нормировано количество включений. Однако при слишком частых пусках с большим моментом инерции на валу двигатель не успевает охладиться, происходит накопление тепла.
- Несимметрия и колебания напряжения сети, приводящие к увеличению потерь и перегреву.
- Механические неисправности: Износ подшипников, нарушение центровки, повышенная вибрация.
- Проникновение влаги и загрязнений при нарушении степени защиты IP.
Основные технические характеристики и параметры
Мощностной ряд двигателей АИС 315 S2 охватывает диапазон от 110 до 200 кВт при синхронной частоте вращения 3000 об/мин (2 полюса). Ключевые параметры определяются режимом работы S2, который предполагает работу двигателя под нагрузкой в течение заданного времени, после чего следует полная остановка для охлаждения до температуры окружающей среды. Продолжительность работы в режиме S2 для данной серии стандартизирована и составляет, как правило, 30 минут.
| Мощность, кВт | Синхронная частота, об/мин | КПД, %, не менее | Коэффициент мощности, cos φ | Пусковой ток, Iп/Iн | Пусковой момент, Мп/Мн | Момент инерции ротора, кг·м², approx. | Масса, кг, approx. |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 110 | 3000 | 94.5 | 0.90 | 7.0 | 1.3 | 1.8 | 780 |
| 132 | 3000 | 95.0 | 0.91 | 7.0 | 1.3 | 2.1 | 850 |
| 160 | 3000 | 95.4 | 0.92 | 6.8 | 1.2 | 2.5 | 950 |
| 200 | 3000 | 95.8 | 0.92 | 6.8 | 1.2 | 3.0 | 1100 |
Важным аспектом является система охлаждения. В режиме S2 двигатель не успевает выйти на установившийся тепловой режим, характерный для продолжительной работы (S1). Поэтому его конструкция оптимизирована для кратковременного нагрева. Использование изоляции класса F при рабочем классе B обеспечивает значительный запас по перегрузочной способности в рамках заданного времени работы.
Область применения и выбор двигателя
Двигатели АИС 315 S2 находят применение в приводах механизмов с ярко выраженным циклическим характером работы, где паузы между включениями достаточны для охлаждения. Типичные области применения:
При выборе двигателя АИС 315 S2 для конкретного механизма необходимо выполнить проверку по следующим критериям:
Схемы подключения и управление
Обмотки статора двигателей АИС 315 S2, как правило, выполняются на два линейных напряжения: 220/380 В (схема «треугольник/звезда») или 380/660 В. Для сети 380 В 50 Гц используется схема «звезда». Пуск осуществляется чаще всего прямым включением на полное напряжение сети, однако высокие значения пусковых токов (в 6-7 раз выше номинального) требуют проверки возможности такой коммутации со стороны питающей сети и аппаратуры. При ограничениях по пусковому току применяются устройства плавного пуска (УПП) или частотные преобразователи (ЧП). Использование ЧП, помимо мягкого пуска, позволяет регулировать частоту вращения и адаптировать привод к переменным нагрузкам, что особенно актуально для циклических механизмов.
Техническое обслуживание и диагностика
Техническое обслуживание двигателей АИС 315 S2 проводится в соответствии с регламентом производителя и включает в себя:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем режим работы S2 принципиально отличается от S1?
Режим S1 (продолжительный) предполагает работу двигателя под постоянной нагрузкой до достижения установившейся температуры всех частей. Режим S2 (кратковременный) — работа под нагрузкой в течение времени, недостаточного для достижения установившейся температуры, с последующей остановкой и охлаждением до температуры окружающей среды. Двигатель, рассчитанный на S2, в режиме S1 будет перегреваться, так как его система охлаждения не рассчитана на длительный установившийся режим.
Можно ли использовать двигатель АИС 315 S2 в режиме S3 (повторно-кратковременный)?
Да, но с пересчетом мощности. Двигатель, предназначенный для S2 на 30 минут, может работать в режиме S3 с определенной относительной продолжительностью включения (ПВ, %). Мощность при этом должна быть снижена. Точный пересчет требует анализа тепловых потерь, но ориентировочно для ПВ=40% допустимая мощность может составить 60-70% от номинала для S2. Рекомендуется консультация с производителем.
Каковы основные причины выхода из строя двигателей АИС 315 S2?
Как правильно выбрать между двигателем АИС 315 S2 и АИР 315 S1 для кранового механизма?
Если механизм работает в классическом повторно-кратковременном режиме (ПВ=40%, 60%) с циклами менее 10 минут, часто экономически и технически более целесообразен специализированный крановый двигатель (например, серии МТН или 4МТК), оптимизированный для режимов S3-S5. Двигатель АИС 315 S2 подойдет для механизмов с длительностью включения около 20-30 минут и длительными паузами. Двигатель АИР в исполнении S1 будет недогружен и неоправданно дорог для таких задач. Необходим анализ графика нагрузки за смену.
Какие существуют аналоги двигателей АИС 315 S2 зарубежного производства?
Международными аналогами по габаритам и характеристикам являются двигатели серий: Siemens 1LE1, WEG W22, ABB M3BP (в исполнении S2), Leroy-Somer LSES. При подборе аналога необходимо сверять не только мощность и частоту вращения, но и режим работы (duty type), монтажные размеры (по IEC 60072-1), класс изоляции и степень защиты.
Заключение
Электродвигатели АИС 315 S2 являются специализированным решением для кратковременных и циклических режимов работы. Их конструкция, оптимизированная под нагрев в течение ограниченного времени, позволяет эффективно и экономично решать задачи привода в грузоподъемном, технологическом и вспомогательном оборудовании. Корректный подбор с учетом реального графика нагрузки механизма, соблюдение правил монтажа, пуска и технического обслуживания являются залогом длительной и безотказной эксплуатации данных электродвигателей в составе промышленных систем.