Электродвигатели DIN (CENELEC) 5,5 кВт

Электродвигатели DIN (CENELEC) мощностью 5,5 кВт: технические характеристики, стандарты и применение

Электродвигатели мощностью 5,5 кВт, соответствующие стандартам DIN и CENELEC, представляют собой унифицированные асинхронные машины общего назначения, являющиеся базовым элементом промышленных приводов. Их конструкция и габаритные размеры строго регламентированы международными и европейскими нормами, что обеспечивает взаимозаменяемость продукции различных производителей. Данная мощность находится в среднем диапазоне и широко востребована в насосном оборудовании, вентиляционных установках, компрессорах, станках и конвейерных системах.

Стандартизация и основные нормирующие документы

Конструкция двигателей 5,5 кВт определяется комплексом стандартов, обеспечивающих единообразие в Европе и на мировом рынке.

• IEC 60034 (серия): Международный электротехнический стандарт, охватывающий все аспекты вращающихся электрических машин (испытания, методы охлаждения, классы изоляции, КПД).
• DIN EN 50347: Ключевой немецкий/европейский стандарт, устанавливающий габаритные, установочные и присоединительные размеры для низковольтных трехфазных асинхронных двигателей с цилиндрическими валами. Именно он определяет типоразмер (frame size).
• DIN EN 60034-1: Общие требования к рабочим характеристикам и характеристикам.
• Стандарты IEC/EN 60034-30-1: Классы энергоэффективности IE (International Efficiency). Для двигателей 5,5 кВт актуальны классы IE2 (высокий), IE3 (премиум) и IE4 (сверхпремиум).

Типоразмер (Frame Size) и монтажные исполнения

Для мощности 5,5 кВт в стандартном 4-полюсном исполнении (≈1500 об/мин) обычно присваивается типоразмер 100L (реже 112M, в зависимости от конкретной конструкции и класса эффективности). Цифра (100) указывает высоту оси вращения вала от плоскости установки в миллиметрах. Буква (L) обозначает длину станины (короткая, средняя, длинная). Основные монтажные исполнения по IEC 60034-7:

• IM B3: Исполнение с лапами, горизонтальный монтаж.
• IM B5: Фланцевое исполнение с фланцем на конце станины.
• IM B35: Комбинированное исполнение с лапами и фланцем.
• IM V1: Вертикальный монтаж, вал направлен вверх.

Основные технические параметры и характеристики

Электродвигатель 5,5 кВт — это трехфазная асинхронная машина, рассчитанная на напряжение 400 В, 50 Гц (стандарт для ЕС). Также распространены версии на 690 В.

Электрические параметры (типовые для 4-полюсного двигателя 400В, 50Гц, IE3)

Параметр	Значение (примерное)	Примечание
Номинальная мощность, PN	5.5 кВт	Механическая мощность на валу
Номинальное напряжение, UN	400 В (Δ) / 690 В (Y)	Треугольник/Звезда
Номинальный ток, IN	~10.5 — 11.5 А	Зависит от КПД и cos φ
Коэффициент мощности, cos φ	0.82 — 0.86	При полной нагрузке
КПД (класс IE3)	~89.0 — 90.5%	Согласно таблицам IEC 60034-30-1
Пусковой ток, Ia/IN	6.5 — 8.0	Кратность пускового тока
Момент инерции ротора, J	~0.01 — 0.015 кг·м²	Для расчета времени разгона

Механические и эксплуатационные параметры

Параметр	Значение	Примечание
Синхронная скорость (2-полюсный)	3000 об/мин	Частота вращения магнитного поля
Синхронная скорость (4-полюсный)	1500 об/мин	Наиболее распространенный вариант
Синхронная скорость (6-полюсный)	1000 об/мин	Для приводов с высоким моментом
Номинальный скольжение	2-5%	Зависит от числа полюсов и нагрузки
Класс изоляции	F	Рабочая температура до 155°C
Класс нагревостойкости	B	Температура по сопротивлению обмотки 80K
Степень защиты (стандартная)	IP55	Защита от пыщи и струй воды
Класс вибронадежности	R (нормальный)	По DIN EN 60034-14
Уровень шума	65-75 дБ(А)	Зависит от скорости и охлаждения

Классы энергоэффективности (IE)

Согласно директиве ЕС и стандарту IEC 60034-30-1, для двигателей 5,5 кВт установлены следующие минимально допустимые классы эффективности:

• IE2 (High Efficiency): Минимально допустимый для большинства применений. КПД ~88.5%.
• IE3 (Premium Efficiency): Обязателен для новых приводов с 2017 года (для мощностей 0.75-375 кВт). КПД ~90.5%.
• IE4 (Super Premium Efficiency) Добровольный высший класс. Достигается за счет улучшенных материалов и конструкций (например, синхронное реактивное сопротивление). КПД ~92%.

Выбор двигателя IE3 или IE4 экономически оправдан при большом количестве рабочих часов в год, несмотря на более высокую первоначальную стоимость.

Конструктивные особенности и материалы

Стандартный двигатель 5,5 кВт включает:

• Статор: Сердечник из электротехнической стали с пазами, в которые уложена трехфазная обмотка из медного провода с изоляцией класса F.
• Ротор: Короткозамкнутый типа «беличья клетка», выполненный из алюминиевого или медного сплава. Медная клетка часто используется в двигателях IE3/IE4 для снижения потерь.
• Охлаждение Исполнение IC 411 (TEFC — Totally Enclosed Fan Cooled): полностью закрытый корпус, охлаждаемый внешним вентилятором, защищенным кожухом.
• Подшипники Обычно используются шарикоподшипники (6306, 6206 и т.д.) со смазкой на весь срок службы (LLU) или с пресс-масленками для тяжелых условий.
• Корпус Литая чугунная станина и торцевые щиты, обеспечивающие прочность и защиту.

Сферы применения и выбор дополнительного оборудования

Двигатели 5,5 кВт применяются в:

• Насосах (центробежных, поршневых).
• Вентиляторах и дымососах.
• Компрессорах (поршневых, винтовых).
• Конвейерах и транспортерах.
• Станках (дерево- и металлообработка).
• Смесителях и мешалках.

Для интеграции в систему требуются:

• Пускорегулирующая аппаратура: Контакторы для прямого пуска, частотные преобразователи для регулирования скорости, устройства плавного пуска.
• Защита: Тепловые реле или электронные защитные реле (от перегрузки, обрыва фазы, заклинивания).
• Механические элементы: Муфты, редукторы, тормозные устройства (при необходимости).

Тенденции и развитие

Основные направления развития двигателей данной мощности:

• Повышение энергоэффективности до класса IE4 и выше (IE5).
• Интеграция датчиков (вибрации, температуры) для систем предиктивного обслуживания (Industry 4.0).
• Развитие компактных конструкций с использованием улучшенных магнитных материалов.
• Совместимость с современными частотными преобразователями, обеспечивающими синусоидальную форму выходного напряжения.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Какой типоразмер (Frame Size) у двигателя 5,5 кВт 1500 об/мин?

Для 4-полюсных двигателей (≈1500 об/мин) стандартным является типоразмер 100L. Однако, для двигателей повышенного класса эффективности (IE3, IE4) из-за использования большего количества активных материалов (медь, сталь) типоразмер может быть увеличен до 112M. Всегда необходимо проверять каталог производителя.

Какой номинальный ток у трехфазного двигателя 5,5 кВт 400В?

Приближенный расчет: I_N ≈ P_N (Вт) / (√3 U cos φ η). Для 5.5 кВт, cos φ=0.85, η=0.90 получаем ~11000/(1.734000.850.90) ≈ 10.9 А. Точное значение указывается на шильдике двигателя и колеблется в диапазоне 10.5-11.5 А для 4-полюсного исполнения IE3.

Можно ли подключить двигатель 400/690 В к сети 380В?

Да, стандартное напряжение сети 380В (50 Гц) соответствует номинальному напряжению двигателя 400В (Δ). Двигатель с маркировкой «400/690 Δ/Y» должен быть подключен в схему «треугольник» (Δ) к сети 380-400В. Подключение в «звезду» (Y) к такому напряжению приведет к потере мощности и перегреву.

В чем практическая разница между двигателями IE2 и IE3 на 5,5 кВт?

Двигатель IE3 имеет КПД примерно на 1.5-2.5% выше, чем IE2. Для двигателя 5,5 кВт, работающего 6000 часов в год при нагрузке 100%, годовая экономия электроэнергии составит примерно 500-800 кВт*ч. Это снижает эксплуатационные расходы, хотя двигатель IE3 имеет более высокую начальную стоимость и, возможно, большие габариты.

Как правильно выбрать частотный преобразователь для данного двигателя?

Номинальный ток преобразователя должен быть не менее номинального тока двигателя (11-12 А для 5,5 кВт). Рекомендуется запас 10-15%. Для стандартных применений подойдет преобразователь с номинальной мощностью 5,5 кВт (7,5 кВт) и выходным током ~12-14 А. Важно учитывать особенности нагрузки (насос/вентилятор или постоянный момент).

Как часто требуется обслуживание подшипников двигателя 5,5 кВт?

Для стандартных двигателей со смазкой на весь срок службы (LLU) техническое обслуживание подшипников не требуется. В условиях высокой температуры, вибрации или запыленности рекомендуется периодическая (раз в 1-3 года) проверка состояния подшипников и, при необходимости, их замена или добавление смазки (если конструкция позволяет).

Что означает степень защиты IP55?

Первая цифра (5): Защита от пыщи. Пыщь может проникать внутрь, но не в количестве, нарушающем работу. Вторая цифра (5): Защита от струй воды. Защита от струй воды с любого направления. Это стандартная степень защиты для промышленных двигателей общего назначения.

Какой момент на валу у 4-полюсного двигателя 5,5 кВт?

Номинальный момент рассчитывается: M_N = 9550 P_N (кВт) / n_N (об/мин). При номинальной скорости ~1475 об/мин момент составит ~9550 5.5 / 1475 ≈ 35.6 Н·м. Пусковой момент обычно в 2-2.5 раза выше (70-90 Н·м).