Электродвигатели 100S2

Электродвигатели 100S2: полное техническое описание и сфера применения

Электродвигатель 100S2 представляет собой асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, соответствующий международному стандарту IEC 60034 и российскому ГОСТ Р 51689-2000 (серия АИР). Обозначение «100S2» является частью системы условных обозначений, где «100» указывает на высоту оси вращения вала в миллиметрах, «S» обозначает установочный размер по длине станины (короткий), а цифра «2» указывает на количество полюсов. Таким образом, двигатель 100S2 – это двухполюсная машина с синхронной частотой вращения 3000 об/мин, предназначенная для продолжительного режима работы S1.

Конструктивные особенности и габаритные размеры

Двигатель выполнен в защищенном исполнении (IP54/IP55), что предполагает защиту от попадания внутрь пыли и водяных струй. Конструктивно он состоит из литого чугунного станины и коробки выводов, статора с трехфазной обмоткой из медного провода, залитого в сердечник, короткозамкнутого алюминиевого ротора типа «беличья клетка», и шарикоподшипниковых щитов. Вал двигателя выполнен из стали, имеет цилиндрическое исполнение. Система охлаждения – самовентилируемая (IC 411).

Габаритные, установочные и присоединительные размеры двигателя 100S2 строго соответствуют стандарту IEC. Ключевые размеры:

Высота оси вращения (h): 100 мм
Установочный размер по длине станины (L): Короткий (S)
Длина от конца вала до середины монтажного фланца (A): 160 мм
Высота от плоскости основания до центра вала (H): 100 мм
Расстояние между отверстиями в лапах по ширине (B): 140 мм
Расстояние между отверстиями в лапах по длине (C): 56 мм
Диаметр выходного конца вала (D): 28 мм
Длина выходного конца вала (E): 60 мм

Основные электрические и механические параметры

Номинальные параметры двигателя 100S2 определены для работы от трехфазной сети переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 230/400 В (схема соединения обмоток Δ/Y) или 400/690 В (Δ/Y). Основные характеристики приведены в таблице.

Таблица 1. Технические характеристики электродвигателя АИР 100S2

Параметр	Значение	Единица измерения	Примечание
Номинальная мощность (P₂)	3.0	кВт	На валу при S1
Синхронная частота вращения (n_s)	3000	об/мин	Для 2 полюсов (50 Гц)
Номинальная частота вращения (n_ном)	~2870	об/мин	Зависит от скольжения
Номинальный ток (I_ном)	6.4 / 3.7	А	Для напряжений 220/380 В (Δ/Y) соответственно
Коэффициент полезного действия (η)	84.5	%	При номинальной нагрузке
Коэффициент мощности (cos φ)	0.88	—	При номинальной нагрузке
Кратность пускового тока (I_п/I_ном)	7.0	—
Кратность пускового момента (M_п/M_ном)	2.2	—
Кратность максимального момента (M_max/M_ном)	2.4	—
Масса	~27	кг	Зависит от производителя
Степень защиты	IP54 / IP55	—	Стандартное исполнение
Класс изоляции	F	—	Допускает нагрев до 155°C

Механическая характеристика и скольжение

Двигатель 100S2 имеет жесткую механическую характеристику, типичную для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Номинальное скольжение при полной нагрузке составляет примерно 4.3% ((3000-2870)/3000*100%). Это обеспечивает стабильную скорость вращения при изменении нагрузки в широком диапазоне. Высокая кратность максимального момента (2.4) гарантирует устойчивую работу при кратковременных перегрузках.

Способы монтажа и варианты исполнения

Базовое исполнение двигателя – IM 1081 (на лапах с одним цилиндрическим концом вала). Однако данный типоразмер часто доступен и в других монтажных исполнениях, что расширяет его применение:

IM 1081 (IM B3): Горизонтальное исполнение на лапах с подшипниковыми щитами.
IM 1083 (IM B5): Исполнение без лап, с фланцем на подшипниковом щите.
IM 1085 (IM B35): Комбинированное исполнение с лапами и фланцем.

Также могут быть предложены модификации с дополнительным тормозом, датчиком температуры (термисторами PTC или позисторами), встроенным термодатчиком, специальными уплотнениями вала, коррозионностойким покрытием или для работы от частотного преобразователя (с усиленной изоляцией и подшипниками с изоляцией).

Области применения

Благодаря высокой скорости вращения и мощности 3 кВт, двигатель 100S2 нашел широкое применение в различных отраслях промышленности для привода механизмов, не требующих регулирования скорости в процессе работы:

Насосное оборудование: Центробежные насосы для воды и других жидкостей.
Вентиляционное оборудование: Радиальные и канальные вентиляторы средней производительности.
Компрессорная техника: Поршневые и винтовые компрессоры малой мощности.
Конвейеры и транспортеры: Привод легких ленточных и скребковых конвейеров.
Станки: Приводы сверлильных, точильных, шлифовальных станков.
Прочее оборудование: Дробилки, смесители, генераторы, упаковочные машины.

Подбор и замена. Аналоги и аналогичные серии

При выборе или замене двигателя 100S2 необходимо учитывать не только габаритные размеры и мощность, но и режим работы (S1), степень защиты, климатическое исполнение. Прямыми аналогами по характеристикам и размерам являются:

Серия АИР 100S2 (отечественные производители).
Двигатели серий IE2, IE3 (повышенного КПД) от европейских и азиатских производителей (например, Siemens, ABB, WEG) с высотой оси вращения 100 мм и мощностью 3 кВт на 2 полюса.
Исторический аналог – серия 4А100S2 по старому ГОСТ.

Важно: при замене двигателя с классом энергоэффективности IE1 на двигатель IE2 или IE3 (что сейчас является требованием законодательства многих стран) номинальный ток может незначительно отличаться, что требует проверки настроек защитной аппаратуры.

Подключение и схемы управления

Для подключения к сети 380/660 В обмотки двигателя соединяются в «звезду» (Y). Для сети 220/380 В – в «треугольник» (Δ). Схема соединения указана на шильдике и внутри коробки выводов. Для управления и защиты двигателя мощностью 3 кВт применяются:

Пускатели магнитные: Типа ПМЛ, КМИ на номинальный ток 10-12 А с тепловым реле, настроенным на номинальный ток двигателя.
Автоматические выключатели: С характеристикой срабатывания D, рассчитанные на пусковые токи.
Частотные преобразователи: Мощностью 4-5.5 кВт для обеспечения плавного пуска и регулирования скорости. При этом необходимо учитывать, что длительная работа на низких скоростях требует независимого охлаждения двигателя.
Устройства плавного пуска: Для снижения пусковых токов и механических ударов.

Техническое обслуживание и диагностика

Обслуживание двигателя 100S2 включает в себя регулярный контроль:

Внешний осмотр и очистку: От пыли и грязи, препятствующих охлаждению.
Контроль вибрации: Допустимый уровень вибрации для данного типоразмера обычно не превышает 2.8 мм/с.
Контроль температуры: Превышение температуры корпуса над температурой окружающей среды не должно быть более 80°C (для класса F).
Проверку подшипников: Через 8-10 тыс. часов работы рекомендуется проверить состояние смазки и при необходимости добавить или заменить ее (количество смазки ~50-70 гр, тип – Liol, например).
Измерение сопротивления изоляции: Мегаомметром на 500 В. Сопротивление изоляции обмоток относительно корпуса и между фазами должно быть не менее 1 МОм при 25°C, а в идеале – десятки МОм.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Какое точное количество оборотов в минуту у двигателя 100S2 под нагрузкой?

Номинальная частота вращения при полной нагрузке составляет приблизительно 2870-2880 об/мин. Фактическое значение зависит от конкретной нагрузки и напряжения сети. На холостом ходу она будет близка к синхронной – 3000 об/мин.

2. Можно ли использовать этот двигатель для работы от однофазной сети 220В?

Нет, двигатель 100S2 является трехфазным. Для работы от однофазной сети требуется использование фазосдвигающих конденсаторов (емкостной пуск), однако это приведет к значительной потере мощности (до 30%), перегреву и не является штатным режимом работы. Рекомендуется применять специальные однофазные двигатели или частотный преобразователь с однофазным входом.

3. Какой автомат и кабель выбрать для защиты и подключения двигателя 100S2 на 380В?

Номинальный ток при соединении в «звезду» на 380В – около 3.7А. Пусковой ток – до 26А. Рекомендуется:

Автоматический выключатель: Характеристики «C» или «D», номинальный ток 6.3А или 10А.
Кабель: Медный, сечением не менее 1.5 мм² (например, ВВГнг 3х1.5). При длинных трассах или прокладке в условиях повышенного нагрева сечение следует увеличить.
Тепловое реле в пускателе: Настраивается на номинальный ток двигателя (3.7А).

4. В чем разница между исполнениями 100S2 и 100L2?

Буква «S» и «L» в обозначении указывают на длину станины. Двигатель 100L2 имеет более длинную станину («L» – long) по сравнению с 100S2 («S» – short). При одинаковой высоте оси вращения (100 мм) и числе полюсов (2), двигатель 100L2, как правило, имеет большую мощность – обычно 4.0 кВт. Он тяжелее и обладает несколько лучшими показателями теплоотдачи.

5. Какой класс энергоэффективности у стандартного двигателя АИР 100S2 и какие есть альтернативы?

Традиционные двигатели серии АИР 100S2 обычно соответствуют классу энергоэффективности IE1 (стандартный). В соответствии с современными требованиями все чаще используются двигатели классов IE2 (повышенный КПД) и IE3 (премиальный КПД). Замена на двигатель более высокого класса (например, АИР3 100S2) позволяет снизить энергопотребление на 1-4%, но такой двигатель может иметь несколько большие габариты, массу и стоимость.

6. Что делать, если двигатель сильно греется?

Последовательность диагностики:

Проверить нагрузку: не превышает ли она номинальную (3 кВт).
Проверить напряжение сети: несимметрия и отклонение от 380В более чем на ±5% критичны.
Проверить схему соединения обмоток: ошибочное соединение в «треугольник» на 380В вызовет перегрев и выход из строя.
Очистить ребра охлаждения и обеспечить свободную циркуляцию воздуха.
Проверить подшипники: заклинивание увеличивает механические потери.
Измерить токи по фазам: они должны быть равны и близки к номинальному.

7. Можно ли использовать двигатель 100S2 с частотным преобразователем?

Да, стандартный двигатель может работать от частотного преобразователя. Однако для длительной работы на низких скоростях (менее 20-25 Гц) требуется двигатель с независимым вентилятором. Для увеличения срока службы при работе с ПЧ рекомендуется использовать двигатели специального исполнения: с усиленной изоляцией обмоток, с подшипниками, защищенными от токов Фуко, и со стойкой к высокочастотным перенапряжениям изоляцией.

8. Какой крутящий момент развивает двигатель 100S2?

Номинальный момент на валу рассчитывается по формуле: M_ном = 9550

P_ном / n_ном. Для P_ном = 3 кВт и n_ном = 2870 об/мин, M_ном ≈ 10 Н·м. Пусковой момент составляет около 22 Н·м, а максимальный (критический) – около 24 Н·м.

Заключение

Электродвигатель 100S2 представляет собой надежную, стандартизированную и широко распространенную машину мощностью 3 кВт с высокой скоростью вращения. Его конструкция, основанная на международных нормах, обеспечивает взаимозаменяемость и простоту интеграции в различные промышленные системы. Понимание его точных технических параметров, условий монтажа, эксплуатации и обслуживания является ключом к долгой и безотказной работе приводного оборудования. При выборе современного аналога следует уделять внимание не только габаритным соответствиям, но и классу энергоэффективности, что в долгосрочной перспективе приводит к значительной экономии энергоресурсов.