Электродвигатели 0,12 кВт

Электродвигатели мощностью 0,12 кВт: конструкция, параметры, сферы применения и особенности выбора

Электродвигатели мощностью 0,12 кВт (120 Вт) представляют собой компактные асинхронные машины, широко используемые в качестве приводного оборудования в системах автоматики, вентиляции, малой механизации и бытовой технике. Данный типоразмер находится на нижней границе мощности промышленных трехфазных двигателей и является распространенным для однофазных исполнений. Основное конструктивное исполнение – асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, как наиболее надежное, не требующее обслуживания и обладающее стабильными характеристиками.

Конструктивные особенности и типы двигателей 0,12 кВт

Двигатели данной мощности выпускаются в нескольких основных вариантах, определяемых условиями эксплуатации и требованиями к питающей сети.

• По типу питания и пуска:
  • Трехфазные асинхронные двигатели (АИР). Классическое исполнение на напряжение 380/660 В или 220/380 В. Обладают высоким КПД, способны запускаться прямым подключением к сети, не имеют пусковых конденсаторов. Вращающееся магнитное поле создается естественным образом тремя фазами.
  • Однофазные двигатели с пусковым конденсатором (АИРЕ). Предназначены для работы от сети 220 В. Имеют две обмотки: рабочую и пусковую, подключенную через конденсатор, который создает фазовый сдвиг для образования вращающегося поля. Пусковая обмотка отключается центробежным выключателем после набора оборотов.
  • Однофазные двигатели с рабочим конденсатором (АИРС). Также работают от 220 В. Конденсатор постоянно включен в цепь вспомогательной обмотки, что улучшает рабочие характеристики, но снижает пусковой момент. Применяются для устройств, не требующих тяжелого пуска.
  • Электродвигатели постоянного тока. Встречаются реже, используются в системах с требованиями к плавному регулированию скорости в широком диапазоне (например, в некоторых моделях приводов станков или транспортных средств).
• По способу монтажа (исполнение по IM):
  • IM 1081: На лапах с одним цилиндрическим концом вала.
  • IM 2081: На лапах с фланцем на подшипниковом щите.

  IM 3081: Без лап, только с фланцем.

• По степени защиты (IP):
  • IP54: Наиболее распространенный вариант. Защита от попадания пыли и брызг воды со всех направлений. Для большинства промышленных условий внутри помещений.
  • IP55: Защита от струй воды. Для более влажных или пыльных сред.
  • IP65: Полная защита от пыли и струй воды. Для пищевой, химической промышленности, мойки.
• По классу изоляции: Как правило, класс F (до 155°C) или B (до 130°C), что обеспечивает запас термостойкости.

Основные технические характеристики и параметры

Номинальные параметры двигателя 0,12 кВт определяются стандартами ГОСТ и IEC. Ключевые из них:

• Мощность (P_2N): 0,12 кВт (120 Вт) – полезная механическая мощность на валу.
• Синхронная частота вращения (n_s): 3000, 1500, 1000, 750 об/мин (соответственно 2, 4, 6, 8 полюсов). Наиболее распространены двигатели на 1500 об/мин (4 полюса).
• Номинальное скольжение (s): 5-10%, поэтому фактическая частота вращения при 1500 об/мин синхронных составит примерно 1350-1425 об/мин.
• КПД (η): Для двигателей такой малой мощности КПД относительно невысок и находится в диапазоне 55-70%. Это обусловлено преобладанием постоянных потерь над переменными.
• Коэффициент мощности (cos φ): Обычно в пределах 0,65-0,8. У однофазных двигателей cos φ ниже, чем у трехфазных.
• Номинальный ток (I_N):
  • Для трехфазного двигателя 380В: ~0,35 А.
  • Для однофазного двигателя 220В: ~0,9-1,1 А.
• Пусковой ток (I_п/I_N): В 3-6 раз превышает номинальный.
• Пусковой момент (M_п/M_N): 1,8-2,2 для трехфазных; 1,5-2,0 для конденсаторных.
• Максимальный момент (M_max/M_N): 2,0-2,5.

Таблица 1. Сводные параметры типовых асинхронных двигателей 0,12 кВт

Параметр	АИР 56 А2 (3000 об/мин)	АИР 56 В4 (1500 об/мин)	АИР 63 А6 (1000 об/мин)	АИРЕ 56 С4 (220В, 1500 об/мин)
Мощность, кВт	0,12	0,12	0,12	0,12
Синхронная частота, об/мин	3000	1500	1000	1500
Номинальная частота, об/мин	~2760	~1370	~900	~1370
Номинальный ток, А (380В/220В)	0,36 / 0,62	0,37 / 0,64	0,45 / 0,78	1,0 (220В)
КПД, %	58	60	52	55
cos φ	0,84	0,70	0,60	0,70
Пусковой момент, Mп/MN	2,2	2,1	1,8	1,7
Масса, кг	~3,5	~4,0	~5,5	~4,2

Сферы применения двигателей 0,12 кВт

Благодаря компактности, надежности и низкому энергопотреблению, данные двигатели нашли применение в разнообразных областях:

• Вентиляция и климатическая техника: Привод вытяжных вентиляторов малой производительности, вентиляторов кондиционеров и воздушных завес, рекуператоров.
• Насосное оборудование: Циркуляционные насосы систем отопления и ГВС, маломощные дренажные и повысительные насосы.
• Станкостроение и автоматизация: Приводы подач в малогабаритных станках (сверлильных, гравировальных), позиционирующие устройства, конвейеры легких изделий, рольганги.
• Пищевая и упаковочная промышленность: Приводы дозаторов, транспортеров для легких продуктов, мешалок для малых объемов, упаковочных автоматов.
• Бытовая техника и коммерческое оборудование: Швейные машины промышленные, измельчители, приводы жалюзи и ворот, кофемолки, миксеры.
• Измерительные и регулирующие устройства: Приводы заслонок, клапанов, потенциометров.

Особенности выбора, монтажа и эксплуатации

При подборе двигателя 0,12 кВт для конкретной задачи необходимо учитывать ряд критических факторов.

Критерии выбора:

• Напряжение и тип сети: Наличие трехфазной или однофазной сети является определяющим. Трехфазный двигатель предпочтительнее при наличии сети 380В.
• Частота вращения: Выбирается исходя из требуемых оборотов рабочего механизма. Для насосов и вентиляторов часто используют 1500 и 3000 об/мин, для медленных конвейеров – 1000 об/мин и ниже.
• Режим работы (S1-S10): Подавляющее большинство двигателей 0,12 кВт рассчитаны на продолжительный режим работы S1. Для циклических режимов необходим проверка по тепловому расчету.
• Монтажное исполнение и высота оси вращения: Для двигателя 0,12 кВт это, как правило, 56 или 63 мм.
• Климатические условия и среда: Определяют степень защиты IP. Для агрессивных сред требуются двигатели в коррозионностойком исполнении (химстойкие).

Схемы подключения и защита:

• Трехфазные двигатели: Подключаются по схеме «звезда» (Y) для 380В или «треугольник» (Δ) для 220В (редко). Обязательна защита автоматическим выключателем с характеристикой срабатывания, стойкой к пусковым токам (например, «C»), или предохранителями. Для реверса необходимо менять местами две любые фазы.
• Однофазные конденсаторные двигатели: Требуют правильного подбора емкости рабочего и/или пускового конденсатора (обычно в диапазоне 5-20 мкФ на напряжение 400-450В). Защита осуществляется одно- или двухполюсным автоматом.

Эксплуатационные нюансы:

• Охлаждение: Двигатели такой мощности чаще всего имеют самовентилируемое исполнение (крыльчатка на валу). Необходимо обеспечить свободный приток воздуха к вентиляционным жалюзям.
• Смазка подшипников: Подшипники качения, как правило, закрытого типа, заполнены консистентной смазкой на весь срок службы. Дополнительное обслуживание не требуется.
• Вибрация и шум: Неправильная центровка или дисбаланс рабочего органа могут привести к повышенному износу подшипников даже у маломощного двигателя.

Способы регулирования скорости

Для изменения частоты вращения двигателей 0,12 кВт применяются следующие методы:

• Частотное регулирование (ЧРП): Наиболее эффективный и современный способ для трехфазных двигателей. Позволяет плавно регулировать скорость в широком диапазоне с поддержанием момента. Для двигателя 0,12 кВт требуются малогабаритные частотные преобразователи с соответствующим выходным током (0,5-1 А).
• Регулирование переключением полюсов: Для специальных двух- или трехскоростных двигателей (например, 1500/3000 об/мин). Встречается редко из-за усложнения конструкции.
• Тиристорные регуляторы напряжения (для однофазных двигателей): Позволяют снижать скорость, но приводят к значительному падению момента и перегреву обмоток из-за несинусоидальной формы тока. Применимы только для вентиляторных нагрузок.
• Механические вариаторы и редукторы: Наиболее надежный способ получения стабильных низких оборотов с высоким моментом. Двигатель 0,12 кВт часто используется как привод для червячных или планетарных мотор-редукторов.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Можно ли подключить трехфазный двигатель 0,12 кВт в однофазную сеть 220В?

Да, это возможно через фазосдвигающий конденсатор по схеме «треугольник». Однако мощность двигателя на валу упадет на 20-30%, пусковой момент будет низким. Емкость рабочего конденсатора (C_раб) рассчитывается приблизительно по формуле: C_раб (мкФ) = 66 P_ном (кВт) = 66 0,12 ≈ 8 мкФ. Пусковой конденсатор, если нужен, берут в 2-3 раза больше. Такой режим считается нештатным и рекомендуется только при отсутствии альтернатив.

2. Какой автомат защиты выбрать для трехфазного двигателя 0,12 кВт на 380В?

Номинальный ток двигателя ~0,36А. Пусковой ток составит около 0,36

• 5 = 1,8А. Рекомендуется использовать трехполюсный автоматический выключатель с характеристикой «C» и номинальным током 1,6 или 2 А (например, 2А). Это обеспечит защиту от КЗ и допустит пусковые броски тока.

3. Почему у двигателя такой низкий КПД (около 60%)?

Для маломощных двигателей потери в стали, механические и вентиляционные потери составляют значительную долю от общей мощности. Эти потери практически не зависят от нагрузки. Поэтому при снижении мощности двигателя относительная доля постоянных потерь растет, а КПД падает. У двигателей от 7,5 кВт КПД достигает 90% и выше.

4. Что означает маркировка АИР 56 В4?

• АИР: Асинхронный двигатель с приставкой «Р» (единая серия).
• 56: Высота оси вращения вала от лап (56 мм).
• В: Установочный размер по длине (короткий/длинный статор).
• 4: Число полюсов (4 полюса = синхронная частота 1500 об/мин).

5. Двигатель гудит, но не вращается. В чем причина?

Возможные причины, отсортированные по частоте:

1. Механическая заклинивание привода или подшипника.
2. Для однофазных: Неисправность конденсатора (потеря емкости) или центробежного выключателя пусковой обмотки.
3. Для трехфазных: Обрыв одной из фаз (двигатель работает на двух фазах).
4. Внутренний обрыв в одной из обмоток статора.

Необходима диагностика: проверка сопротивления обмоток, емкости конденсатора, свободного вращения ротора вручную.

6. Нужен ли для такого двигателя тепловой реле (РТТ) или защитный термостат?

Стандартные двигатели 0,12 кВт редко оснащаются встроенными термоконтактами (PTC). Защиту от перегрузки в продолжительном режиме может обеспечить правильно подобранный автоматический выключатель с характеристикой «C» или «B». Однако для ответственных применений или при работе в условиях плохого охлаждения установка малогабаритного теплового реле на соответствующий ток (0,4-0,6А) или мониторинг тока является хорошей практикой.

7. Как подобрать мотор-редуктор на базе двигателя 0,12 кВт?

Необходимо определить требуемые выходные параметры: скорость вращения выходного вала (n_вых, об/мин) и крутящий момент (M_вых, Нм). Исходя из частоты вращения двигателя (n_дв), рассчитывается необходимое передаточное число редуктора: i = n_дв / n_вых. Проверяется, чтобы выходной момент редуктора (номинальный и максимальный) превышал требуемый M_вых. Важно учитывать, что полезная мощность на выходе редуктора будет меньше 0,12 кВт на величину КПД редуктора (0,85-0,95 для одной ступени).

Заключение

Электродвигатели мощностью 0,12 кВт являются важным элементом в системах малой механизации и автоматизации. Их выбор требует тщательного учета параметров сети, режима работы, условий окружающей среды и характеристик приводимого механизма. Несмотря на кажущуюся простоту, корректный подбор, монтаж и защита данных двигателей напрямую влияют на надежность и энергоэффективность всего устройства. Понимание их технических особенностей, таких как относительно низкий КПД и специфика пуска в однофазных сетях, позволяет инженерам и технологам проектировать устойчивые и долговечные системы.