Электродвигатели 5АИ 180 S2
Электродвигатели 5АИ 180 S2: полное техническое описание и область применения
Электродвигатель 5АИ 180 S2 представляет собой асинхронный двигатель трехфазного тока с короткозамкнутым ротором, являющийся современным представителем серии 5АИ (АИР) в габарите 180 мм по длине станины и исполнении S2 (кратковременный режим работы). Данная серия является эволюционным развитием широко распространенных двигателей АИР и соответствует актуальным стандартам энергоэффективности. Модель 5АИ 180 S2 предназначена для привода механизмов, работающих в кратковременных или периодических режимах, где длительная непрерывная работа не требуется.
Конструктивные особенности и обозначение
Типоразмер двигателя расшифровывается следующим образом: 5АИ – серия асинхронных интерэлектродвигателей; 180 – высота оси вращения вала в миллиметрах (габарит); S2</strong – обозначение режима работы по ГОСТ Р МЭК 60034-1. Конструктивно двигатель состоит из литой станины и корпусов подшипниковых щитов, активной стальной статорной шихтованной магнитопровода с трехфазной обмоткой, короткозамкнутого ротора типа "беличья клетка", вентилятора и кожуха. Класс нагревостойкости изоляции обмотки статора, как правило, F (до 155°C), что при классе нагрева B (до 130°C) обеспечивает повышенный запас по термостойкости и надежности.
Основные технические характеристики
Ключевые параметры двигателя 5АИ 180 S2 определяются его габаритом и режимом работы S2. В этом режиме двигатель работает под нагрузкой в течение заданного времени, после чего он должен быть остановлен и остыть до температуры окружающей среды. Продолжительность рабочего периода для режима S2 указывается отдельно (например, 30, 60 минут) и является критическим параметром для выбора.
| Мощность, кВт | Синхронная частота, об/мин | Номинальная частота вращения, об/мин (прибл.) | КПД, η, % | Коэффициент мощности, cos φ | Пусковой ток, Iп/Iн | Масса, кг (ориент.) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 22 | 3000 | 2940 | 90.5 | 0.89 | 7.5 | 180 |
| 22 | 1500 | 1460 | 91.5 | 0.86 | 7.0 | 200 |
| 18.5 | 1000 | 970 | 90.5 | 0.81 | 6.5 | 215 |
| 15 | 750 | 730 | 89.0 | 0.76 | 6.0 | 230 |
Режим работы S2 (кратковременный)
Это ключевая особенность данной модификации. В отличие от наиболее распространенного режима S1 (продолжительный), двигатель 5АИ 180 S2 рассчитан на работу в течение ограниченного времени (tр), при котором он не успевает достичь установившейся температуры, и последующую остановку на время, достаточное для охлаждения до температуры окружающей среды. Это позволяет использовать двигатель меньших габаритов и стоимости для тех же мощностных показателей, но в циклическом режиме. При выборе необходимо строго соблюдать паспортную продолжительность включения (ПВ), так как ее превышение ведет к перегреву и ускоренной деградации изоляции.
Энергоэффективность и стандарты
Серия 5АИ соответствует стандартам МЭК 60034 и ГОСТ Р 51677. Уровень энергоэффективности данных двигателей, как правило, соответствует классу IE2 (Повышенный) или IE3 (Высокий) по международной классификации. Это достигается за счет использования качественных электротехнических сталей, оптимизированной конструкции магнитопровода и обмоток, а также снижения механических потерь. Использование двигателей с высоким КПД приводит к значительной экономии электроэнергии в течение жизненного цикла.
Условия эксплуатации и монтаж
Двигатели 5АИ 180 S2 предназначены для работы в следующих условиях: высота над уровнем моря до 1000 м; температура окружающей среды от -40°C до +40°C; климатическое исполнение У2, У3 по ГОСТ 15150. Монтаж осуществляется по стандартной схеме: установка на жесткую, выверенную по горизонтали фундаментную раму или плиту, соосное соединение с приводным механизмом через упругую муфту. Обязательна проверка и периодическое обслуживание подшипниковых узлов (смазка).
Схемы подключения и управление
Обмотка статора двигателя может быть соединена по схеме «звезда» (Y) или «треугольник» (Δ) в зависимости от номинального напряжения сети (например, 380В Δ / 660В Y). Пуск осуществляется, как правило, прямым включением в сеть, но при необходимости ограничения пусковых токов используются устройства плавного пуска или частотные преобразователи (ПЧ). Использование ПЧ позволяет не только осуществлять плавный пуск и останов, но и регулировать частоту вращения в широком диапазоне, что особенно актуально для механизмов с переменной нагрузкой.
Области применения
Благодаря режиму S2, данные двигатели находят применение в приводах, работающих циклически или эпизодически:
- Вспомогательные механизмы металлообрабатывающих станков (быстрый подвод/отвод).
- Приводы заслонок, шиберов, кранов большой мощности с непродолжительными сеансами работы.
- Испытательные стенды и стенды для кратковременных исследований.
- Некоторые типы подъемно-транспортного оборудования (загрузочные устройства, манипуляторы).
- Резервные или аварийные приводы, включаемые на короткое время.
Сравнение с двигателями в режиме S1 и выбор аналогов
При замене двигателя S1 на S2 или наоборот необходим тщательный пересчет по тепловому режиму. Двигатель 5АИ 180 S2 на 22 кВт на 30 минут не является эквивалентом двигателя 5АИ 180 М2 (S1) на 22 кВт для длительной работы. При необходимости перехода на продолжительный режим следует выбирать двигатель большего габарита или мощности. Прямыми аналогами серии 5АИ 180 S2 являются двигатели серий АИР, RA (RАS), Siemens 1LE1, ABB M3BP в аналогичном режиме работы и габарите.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем принципиально отличается режим S2 от S1?
Режим S1 (продолжительный) предполагает работу двигателя под нагрузкой неограниченно долго до достижения установившейся температуры всех частей. Режим S2 (кратковременный) допускает работу только в течение указанного в каталоге времени (15, 30, 60 мин и т.д.), после которого двигатель должен быть остановлен для охлаждения до температуры окружающей среды (+2°C). Использование в режиме S1 двигателя, предназначенного для S2, приведет к его перегреву и выходу из строя.
Можно ли использовать частотный преобразователь с двигателем 5АИ 180 S2?
Да, можно. Однако необходимо учитывать два фактора. Во-первых, при работе на низких частотах снижается эффективность собственного вентилятора двигателя, что требует дополнительного контроля теплового режима, особенно в режиме S2. Во-вторых, ПЧ позволяет более гибко управлять циклом работы (S2), но настройки защиты по току и температуре должны быть скорректированы с учетом кратковременного характера нагрузки.
Как определить необходимую продолжительность включения (ПВ) для моего механизма?
ПВ (или время работы tр в режиме S2) определяется технологическим циклом механизма. Необходимо зафиксировать максимальную продолжительность непрерывной работы привода под нагрузкой в самом тяжелом цикле. К этому времени рекомендуется добавить запас 10-15%. Если цикл включает частые пуски, это также создает дополнительный тепловой фон, что должно быть учтено.
Что будет, если двигатель S2 проработает дольше паспортного времени?
Превышение паспортного времени работы в режиме S2 ведет к превышению расчетной рабочей температуры изоляции обмоток. Это вызывает ускоренное старение изоляции (снижение срока службы), а в критическом случае – ее пробой и межвитковое замыкание, приводящее к выходу двигателя из строя. Срабатывание тепловой защиты не всегда гарантировано, так как она может быть настроена на номинальный ток, а не на тепловую модель S2.
Существуют ли двигатели 5АИ 180 S2 со встроенной температурной защитой?
Как стандартная опция, двигатели могут комплектоваться датчиками температуры – встроенными термосопротивлениями (PTC или PT100) в обмотке статора. Они подключаются к внешнему устройству управления или защиты, которое отключит двигатель при достижении предельной температуры. Это крайне рекомендуется для двигателей, работающих в тяжелых или плохо контролируемых условиях.
Какой межремонтный период у данных двигателей?
Межремонтный период определяется не столько режимом S2, сколько условиями эксплуатации (запыленность, влажность, качество смазки). В среднем, для двигателей серии 5АИ при работе в нормальных условиях рекомендуемый срок до капитального ремонта (перемотки) составляет 30-40 тысяч часов НАРАБОТКИ. Для режима S2 этот календарный срок будет значительно больше из-за прерывистого характера работы. Основное внимание следует уделять контролю состояния подшипников и смазки каждые 8-10 тысяч часов работы.