Электродвигатели 5АИ 160 S6
Электродвигатели 5АИ 160 S6: технические характеристики, конструкция и область применения
Электродвигатель 5АИ 160 S6 представляет собой асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, трехфазный, общепромышленного исполнения, соответствующий серии АИР по ГОСТ и IEC. Модель относится к габариту 160 по высоте оси вращения (160 мм) и имеет установочный размер по длине станины «S» (короткая станина). Цифра «6» в обозначении указывает на количество полюсов, что соответствует синхронной частоте вращения 1000 об/мин (при частоте сети 50 Гц). Данные двигатели предназначены для привода механизмов, не требующих регулирования частоты вращения в процессе работы: насосов, вентиляторов, компрессоров, станков, конвейеров и другого промышленного оборудования.
Расшифровка обозначения и нормативная база
Типоразмер двигателя кодируется следующим образом:
- 5АИ – серия асинхронных электродвигателей (АИ) 5-го габарита. Габарит определяет высоту оси вращения в рамках единой шкалы.
- 160 – высота оси вращения над плоскостью установки в миллиметрах (h=160 мм).
- S – условная длина станины (установочный размер). Существуют длины: S (короткая), M (средняя), L (длинная). От длины напрямую зависят мощность и момент инерции ротора.
- 6 – число полюсов. Определяет синхронную частоту вращения: 2 полюса – 3000 об/мин, 4 – 1500 об/мин, 6 – 1000 об/мин, 8 – 750 об/мин и т.д.
- Статор: Состоит из корпуса (станины), сердечника из электротехнической стали и трехфазной обмотки, уложенной в пазы. Корпус литой, из чугуна, с ребрами для улучшения теплоотвода. Имеет лапы для крепления.
- Ротор: Короткозамкнутый, типа «беличья клетка». Сердечник ротора напрессован на вал и содержит алюминиевую или медную обмотку, залитую под давлением.
- Вал: Изготовлен из стали, имеет цилиндрический конец вала для установки муфты или шкива. Вращается на подшипниках качения.
- Подшипниковые щиты: Чугунные или алюминиевые, удерживают подшипниковые узлы и защищают внутреннюю полость двигателя.
- Вентилятор и кожух: Осевой вентилятор, закрытый защитным кожухом, обеспечивает самовентиляцию двигателя (исполнение IC 411 по ГОСТ IEC 60034-6).
- Исполнение по способу монтажа: IM 1081 (на лапах с одним цилиндрическим концом вала) или IM 2081 (на лапах с фланцем на подшипниковом щите).
- Климатическое исполнение: У3, У2 (для умеренного климата), ХЛ2 (для холодного), Т2 (для тропического).
- Степень защиты: Стандартно – IP54 (защита от попадания пыли и брызг воды со всех направлений). Возможно изготовление с IP55.
- Класс изоляции: F (рабочая температура до 155°C), что с запасом перекрывает нагрев при классе нагревостойкости B (130°C). Это повышает надежность и ресурс.
- Категория размещения: 1 (работа на открытом воздухе), 2 (под навесом), 3 (в закрытых помещениях без регулирования климата).
- Режим работы: продолжительный (S1).
- Допустимое отклонение напряжения сети: ±5% от номинала.
- Допустимое отклонение частоты сети: ±2%.
- Несимметрия напряжения не более 1%.
- Температура окружающей среды: от -40°C до +40°C (для У2, У3).
- Высота установки над уровнем моря: до 1000 м без снижения мощности.
- Центробежные и поршневые насосы водоснабжения, отопления, канализации.
- Вентиляторы и дымососы средней производительности.
- Компрессоры поршневого и винтового типа.
- Конвейеры ленточные и цепные, элеваторы, нории.
- Станки дерево- и металлообрабатывающие (циркулярные пилы, сверлильные станки).
- Смесители, мешалки, измельчители.
- Автоматический выключатель (QF) с характеристикой срабатывания, учитывающей пусковые токи (например, D). Номинальный ток расцепителя: Iном.расц ≈ (1.1-1.25)*IN.
- Контактор (KM) с номинальным током главных контактов, соответствующим рабочему току двигателя (категория применения AC-3).
- Тепловое реле (KK) или электронный блок защиты двигателя. Уставка срабатывания настраивается на номинальный ток двигателя (16-16.5 А). Современные устройства обеспечивают защиту от перегрузки, обрыва фазы, заклинивания ротора.
- Для снижения пусковых токов в ряде случаев применяются устройства плавного пуска (УПП) или частотные преобразователи (ЧП). ЧП также позволяют регулировать скорость вращения в широком диапазоне, что необходимо для технологических процессов.
- cosφ). Подставив значения (P=7500 Вт, U=380 В, η=0.875, cosφ=0.78), получаем IN ≈ 16.0 А. Фактический ток, измеренный клещами, будет близок к этому значению при полной нагрузке на валу.
- Механические причины: повышенное трение из-за износа подшипников, задевание ротора за статор, misalignment (несоосность) с нагрузкой, повышенная нагрузка на валу.
- Электрические причины: обрыв фазы (работа на двух фазах), несимметрия напряжения сети, межвитковое замыкание в обмотке, пониженное или повышенное напряжение сети.
- Эксплуатационные причины: плохое охлаждение (забиты вентиляционные каналы, высокая ambient-температура), частые пуски.
Двигатели серии 5АИ изготавливаются в соответствии с межгосударственным стандартом ГОСТ IEC 60034-1 (стандарт МЭК 60034-1), который устанавливает требования к вращающимся электрическим машинам. Они полностью взаимозаменяемы с двигателями серии АИР, что делает их универсальным решением для модернизации и ремонта существующих установок.
Конструктивные особенности и исполнения
Конструкция двигателя 5АИ 160 S6 является классической для асинхронных машин с короткозамкнутым ротором. Основные узлы включают:
Двигатели поставляются в различных климатических и конструктивных исполнениях. Наиболее распространенные:
Основные технические характеристики
Для двигателя 5АИ 160 S6 параметры могут незначительно варьироваться в зависимости от производителя, но находятся в строгих рамках стандартов. Ниже приведены усредненные и типовые данные.
| Параметр | Значение / Описание | Примечание |
|---|---|---|
| Номинальная мощность, PN | 7.5 кВт | Основной параметр на выходном валу. |
| Синхронная частота вращения, ns | 1000 об/мин | При частоте сети 50 Гц. |
| Номинальная частота вращения, nN | ≈ 935-970 об/мин | Зависит от скольжения (обычно 3-6.5%). |
| Номинальное напряжение, UN | 380 В (400 В) | Трехфазное, 50 Гц. |
| Схема соединения обмоток | «Звезда» (Y) | Для напряжения 380В. Возможна поставка на другие напряжения. |
| Номинальный ток, IN | ≈ 16.0-16.5 А | При PN=7.5 кВт, UN=380В, КПД≈87%. |
| Коэффициент полезного действия, η | 87.0% — 88.5% | Соответствует классу энергоэффективности IE2 (стандартный). |
| Коэффициент мощности, cos φ | 0.77 — 0.80 | Характерен для 6-полюсных двигателей. |
| Кратность пускового тока, Iп/IN | 6.0 — 7.0 | Пусковой ток составляет ~96-115 А. |
| Кратность пускового момента, Mп/MN | 1.8 — 2.2 | |
| Кратность максимального момента, Mmax/MN | 2.2 — 2.6 | |
| Масса двигателя | ≈ 85 — 95 кг | Зависит от производителя и материала корпуса. |
| Уровень звуковой мощности, Lw | ≈ 75-80 дБ(А) |
Механические характеристики и монтажные размеры
Механическая характеристика двигателя 5АИ 160 S6 – жесткая. При изменении нагрузки в рабочем диапазоне частота вращения снижается незначительно. Кривая момента имеет выраженный максимум (критический момент), что обеспечивает устойчивую работу при кратковременных перегрузках. Пуск осуществляется прямым включением в сеть (DOL), что допустимо для механизмов с вентиляторным моментом сопротивления или при условии, что пусковые токи не нарушают режим работы сети.
| Обозначение размера | Значение, мм | Описание |
|---|---|---|
| h | 160 | Высота оси вращения. |
| l1 | 140 | Длина от торца вала до первого монтажного отверстия в лапе. |
| l10 | 355 | Общая длина с вентилятором. |
| l31 | 80 | Расстояние между отверстиями в лапах вдоль двигателя. |
| b1 | 14 | Ширина паза лапы. |
| h1 | 160 | Расстояние от оси вала до плоскости лап. |
| d1 | 42 мм (k6) | Диаметр выходного конца вала. |
| l2 | 110 | Длина цилиндрической части вала. |
| b10 | 254 | Габаритная ширина с кожухом вентилятора. |
| h10 | 282 | Габаритная высота с кожухом вентилятора. |
Внимание: Точные размеры необходимо сверять с каталогом или чертежом конкретного производителя перед монтажом.
Классы энергоэффективности и эксплуатационные аспекты
Стандартные двигатели серии 5АИ 160 S6, как правило, соответствуют классу энергоэффективности IE2 (повышенный) по ГОСТ IEC 60034-30-1. В настоящее время актуальны также двигатели классов IE3 (премиум) и IE4 (суперпремиум), которые отличаются использованием улучшенных электротехнических сталей, оптимизированной геометрией пазов и воздушного зазора, что приводит к снижению потерь. Выбор класса энергоэффективности является экономическим расчетом, учитывающим стоимость двигателя и стоимость потерь электроэнергии за весь срок службы.
Эксплуатация двигателя требует соблюдения условий, указанных в паспорте:
Обслуживание включает регулярный контроль вибрации, температуры подшипников, состояния изоляции обмоток (сопротивление изоляции мегаомметром) и периодическую замену смазки в подшипниковых узлах (тип и периодичность – по инструкции завода-изготовителя).
Типовые области применения и выбор аппаратуры управления
Двигатель 5АИ 160 S6 с частотой вращения ~950 об/мин оптимален для приводов, требующих средних скоростей и значительного крутящего момента. Основные области применения:
Для управления и защиты двигателя применяется следующая аппаратура:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается двигатель 5АИ 160 S6 от АИР 160 S6?
По своим основным техническим характеристикам, габаритным и установочным размерам эти двигатели идентичны и являются взаимозаменяемыми. «5АИ» и «АИР» – это обозначения одной и той же серии, стандартизированной по ГОСТ. Разница может заключаться в наименовании, принятом на конкретном заводе-изготовителе.
Какой реальный ток потребления у этого двигателя при номинальной нагрузке?
При номинальной мощности 7.5 кВт, напряжении 380 В и КПД 87.5% номинальный ток рассчитывается по формуле: IN = PN / (√3 U η
Можно ли подключить этот двигатель в однофазную сеть 220В?
Прямое подключение трехфазного двигателя 380/660В в однофазную сеть 220В невозможно. Для этого требуется использование фазосдвигающих элементов – конденсаторов. Однако такая схема (конденсаторный двигатель) приводит к значительной потере мощности (до 30-50%), перегреву обмоток при неправильном подборе емкости и используется только для маломощных двигателей в исключительных случаях. Для двигателя 7.5 кВт такой способ подключения не рекомендуется и является технически нецелесообразным.
Что означает «скольжение» и какое оно у данной модели?
Скольжение (s) – это относительная разность между синхронной (ns=1000 об/мин) и фактической частотой вращения ротора (n). Выражается в процентах. s = ((ns — n) / ns) 100%. Для 5АИ 160 S6 при номинальной нагрузке n ≈ 950 об/мин, следовательно, номинальное скольжение sN ≈ ((1000-950)/1000)100% = 5%. Это нормальное значение для двигателей с 6 полюсами.
Как правильно выбрать тепловое реле для защиты данного двигателя?
Номинальный ток уставки теплового реле (или соответствующей функции в электронном реле) должен быть равен номинальному току двигателя, указанному на его шильдике (около 16-16.5 А). Реле настраивается на этот ток. Важно, чтобы реле имело корректную времятоковую характеристику, позволяющую выдерживать пусковой ток без ложного срабатывания.
Двигатель гудит и сильно нагревается. В чем возможные причины?
Перегрев и повышенный шум могут быть вызваны множеством факторов:
Требуется диагностика: измерение токов по фазам, проверка сопротивления изоляции и целостности обмоток, контроль вибрации.
Каков средний срок службы этого двигателя?
При соблюдении условий эксплуатации, номинальной нагрузки и своевременном техническом обслуживании (в первую очередь, замене подшипниковой смазки) ресурс двигателя 5АИ 160 S6 составляет 15-20 лет и более. Ключевым фактором является температура перегрева обмоток: каждые 10°C сверх нормы сокращают срок службы изоляции примерно вдвое.