Электродвигатели АИР с синхронной частотой вращения 3000 об/мин (2870 об/мин номинальной)
Электродвигатели серии АИР с синхронной частотой вращения 3000 об/мин, имеющие номинальную частоту вращения на валу приблизительно 2870-2920 об/мин (в зависимости от мощности и конструкции), представляют собой асинхронные машины с короткозамкнутым ротором общепромышленного назначения. Данные двигатели относятся к двухполюсным (2р=2) и являются самыми быстроходными в стандартной линейке. Они предназначены для привода механизмов, требующих высокой скорости вращения: центробежных насосов, вентиляторов, дымососов, компрессоров, генераторов, станков и другого оборудования. Конструкция и характеристики соответствуют ГОСТ Р 51689-2000 (аналогично МЭК 60034).
Конструктивные особенности и модификации
Двигатели АИР 2870 об/мин имеют классическую конструкцию, но с рядом особенностей, обусловленных высокой частотой вращения. Основные узлы: статор с трехфазной обмоткой, залитой в пазы, короткозамкнутый ротор типа «беличья клетка», литой из алюминиевого сплава, корпус с ребрами охлаждения, два подшипниковых щита, вентилятор и вентиляционный кожух. Высокая скорость требует повышенной балансировки ротора и надежности подшипниковых узлов.
Основные модификации по способу монтажа (исполнение по ГОСТ 2479):
- IM 1081 – на лапах с одним цилиндрическим концом вала.
- IM 2081 – на лапах с двумя цилиндрическими концами вала.
- IM 3081 – фланцевое исполнение (фланец на подшипниковом щите).
- IM 3681 – комбинированное исполнение (лапы + фланец).
- Пусковые характеристики: Высокий пусковой ток диктует необходимость применения плавных пусковых устройств, частотных преобразователей или схем переключения «звезда-треугольник» для двигателей средней и большой мощности.
- Вибрация и балансировка: Требования к балансировке ротора и соосности при монтаже максимально строгие. Необходимо использование качественных муфт и точной центровки.
- Подшипниковые узлы: Нагрузка на подшипники качения (чаще всего шариковые радиальные) повышена. Важен правильный монтаж, смазка и контроль состояния. Для мощных двигателей и исполнений с двухконцевым валом используются подшипники качения с цилиндрическими роликами.
- Вентиляция и охлаждение: Несмотря на высокую скорость собственного вентилятора, тепловой режим требует обеспечения свободного протока воздуха. Загрязнение ребер корпуса недопустимо.
- Совместная работа с рабочим механизмом: Необходим анализ резонансных частот и критических скоростей всей роторной системы, особенно для насосов и вентиляторов.
- (1 — s) = 2880-2940 об/мин. Указание 2870-2920 об/мин в каталогах является усредненным номинальным значением.
Климатические исполнения: У, УХЛ, Т для категорий размещения 1-5. По степени защиты: IP54 (преобладает), IP55. По способу охлаждения: IC0141 (самовентиляция).
Энергетические и механические характеристики
Высокая синхронная скорость определяет специфические характеристики. Удельная масса (кг/кВт) у двухполюсных двигателей ниже, чем у многополюсных, что делает их более компактными, но механически нагруженными. Пусковые токи (Iп/Iн) могут достигать 7.0-8.0, что требует внимательного подбора пусковой и защитной аппаратуры. Коэффициент полезного действия (КПД) для данного типа двигателей, особенно в среднемощностном диапазоне, является одним из самых высоких в серии АИР. Коэффициент мощности (cos φ) также высок.
Таблица 1. Основные параметры электродвигателей АИР 2870 об/мин (выборочно, 380В, 50Гц, S1)
| Мощность, кВт | Типоразмер (высота оси вращения) | Ном. ток, А (при 380В) | КПД, % | cos φ | Пуск. ток / ном. ток | Масса, кг (IM1081) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0.55 | 56 | 1.5 | 71.0 | 0.82 | 6.5 | 6.5 |
| 1.5 | 80 | 3.4 | 78.0 | 0.83 | 7.0 | 15 |
| 5.5 | 112 | 11.0 | 85.0 | 0.87 | 7.5 | 48 |
| 11 | 132 | 21.5 | 88.0 | 0.88 | 7.5 | 85 |
| 22 | 160 | 42.0 | 90.0 | 0.89 | 7.5 | 150 |
| 45 | 200 | 83.0 | 91.5 | 0.90 | 7.5 | 310 |
| 75 | 250 | 140.0 | 92.5 | 0.90 | 7.0 | 520 |
| 110 | 280 | 200.0 | 93.0 | 0.90 | 7.0 | 750 |
Особенности выбора и применения
При выборе двухполюсного двигателя АИР для конкретного механизма необходимо учитывать несколько критичных факторов.
Сравнение с двигателями на другие скорости
Ключевое отличие от двигателей на 1500 или 1000 об/мин (4- и 6-полюсных) – в удельной мощности и динамике. При одинаковой мощности двухполюсный двигатель имеет меньшие габариты и массу, но большие механические и пусковые нагрузки. Для механизмов с квадратичным моментом (насос, вентилятор) при переходе с 1500 на 3000 об/мин потребляемая мощность возрастает в 8 раз, что ограничивает применение двухполюсных двигателей мощными вентиляторными установками, где это заложено конструктивно.
Таблица 2. Сравнительные характеристики двигателей АИР разной частоты вращения (на примере ~7.5 кВт)
| Параметр | АИР132М2 (3000 об/мин) | АИР132S4 (1500 об/мин) | АИР132S6 (1000 об/мин) |
|---|---|---|---|
| Ном. мощность, кВт | 11.0 | 7.5 | 5.5 |
| Ном. ток, А | 21.5 | 15.2 | 12.5 |
| КПД, % | 88.0 | 87.5 | 85.0 |
| cos φ | 0.88 | 0.84 | 0.76 |
| Масса, кг | 85 | 79 | 73 |
| Пуск. момент / ном. момент | 2.0 | 2.2 | 2.0 |
Вопросы монтажа, эксплуатации и ремонта
Монтаж должен производиться на ровное, жесткое основание. Допустимое отклонение по уровню – не более 0.2 мм на 100 мм длины. Центровка валов – обязательный этап; радиальное и угловое смещение не должно превышать 0.05 мм. При подключении к сети необходимо соблюдать сечение кабеля согласно номинальному току, обеспечивать надежное заземление. В процессе эксплуатации основное внимание уделяется контролю вибрации (нормы по ГОСТ ИСО 10816), температуре подшипников (не выше +95°C) и чистоте поверхности двигателя. Ремонт, особенно перемотка статора, должен выполняться с сохранением класса изоляции (обычно F) и параметров обмотки. После ремонта обязательны испытания на сопротивление изоляции, превышение тока холостого хода не более чем на 10% от паспортного, и проверка вибрации.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Почему номинальная скорость 2870, а не 3000 об/мин?
3000 об/мин – это синхронная скорость вращения магнитного поля статора. Ротор вращается асинхронно, отставая на величину скольжения (s), которая для двигателей АИР общепромышленного ряда составляет 2-4%. Таким образом, номинальная скорость: n = 3000
Какие подшипники используются в двигателях АИР на 3000 об/мин?
Для валов малого диаметра (габариты 56-112) – шариковые радиальные подшипники серии 60000 или 60000Z (с защитной шайбой). Для средних габаритов (132-180) – шариковые радиальные серии 62000. Для мощных двигателей (200-355) со стороны привода могут устанавливаться роликовые цилиндрические подшипники серии NU или комбинация шарикового и роликового. Точная маркировка указывается в паспорте.
Можно ли использовать двухполюсный двигатель для привода поршневого компрессора?
Как правило, не рекомендуется из-за высоких пульсирующих нагрузок и крутильных колебаний. Для таких механизмов применяют двигатели с большим числом полюсов (6, 8), имеющие более жесткую механическую характеристику и маховый момент. При необходимости применения требуется детальный расчет кинематической схемы и использование демпфирующих элементов.
Как правильно выбрать схему пуска для двигателя АИР 2870 об/мин мощностью 45 кВт?
Для двигателя такой мощности при наличии достаточной пропускной способности сети может применяться прямой пуск (через контактор). Если необходимо снизить пусковые токи (более 7*Iн), используются схемы «звезда-треугольник», автотрансформаторный пуск, плавный пуск или частотный преобразователь. Наиболее современным и эффективным решением является частотный преобразователь, обеспечивающий плавный разгон и контроль скорости.
В чем главный недостаток двухполюсных двигателей?
Основные недостатки: повышенный уровень шума и вибрации по сравнению с тихоходными двигателями, более высокая нагрузка на подшипниковые узлы, увеличенные пусковые токи, требующие усиленной питающей сети, и, как правило, меньший перегрузочный момент (Мmax/Мн).
Что означает обозначение АИР180М2?
Расшифровка: А – асинхронный, И – унифицированной серии (по габаритам), Р – вариант привязки мощности к габаритам (по РСФСР). 180 – высота оси вращения в мм (габарит). М – установочный размер по длине станины (S – короткая, M – средняя, L – длинная). 2 – число полюсов (2р=2), то есть синхронная частота 3000 об/мин.
Заключение
Электродвигатели АИР с номинальной частотой вращения 2870 об/мин являются высокооборотистыми, надежными и эффективными машинами, оптимальными для привода механизмов, рассчитанных на высокую скорость. Их успешная эксплуатация напрямую зависит от корректного выбора, учета высоких пусковых токов, обеспечения качественного монтажа с точной центровкой и регулярного контроля механического состояния. Понимание специфики двухполюсных двигателей позволяет избежать типичных ошибок при проектировании и обслуживании приводов, обеспечивая длительный и безотказный ресурс работы.