Электродвигатели 11 кВт У2

Электродвигатели 11 кВт У2: технические характеристики, конструкция и область применения

Электродвигатели асинхронные трехфазные серии У2 мощностью 11 кВт представляют собой электрические машины переменного тока, сконструированные для продолжительного режима работы S1. Данная серия, пришедшая на смену устаревшим двигателям серии А2 и АО2, была разработана в соответствии с ГОСТ 2479-79 и является классическим представителем советской и постсоветской электромеханики. Двигатели У2 11 кВт нашли широкое применение в различных отраслях промышленности благодаря своей надежности, ремонтопригодности и адаптации к умеренным климатическим условиям.

Расшифровка обозначения и общая классификация

Типовое обозначение двигателя: 5АМ200М2У2. Расшифровка:

5А – серия (асинхронный).
М – вариант длины сердечника статора (М – средняя, S – короткая, L – длинная).
200 – высота оси вращения вала в мм (габарит).
М – установочный размер по длине станины (S, M, L).
2 – число полюсов (2 – 3000 об/мин синхронных, 4 – 1500 об/мин, 6 – 1000 об/мин, 8 – 750 об/мин).
У2 – климатическое исполнение и категория размещения. У – для умеренного климата, 2 – для эксплуатации в помещениях, где колебания температуры и влажности несущественны (закрытые отапливаемые помещения).

Таким образом, двигатель 11 кВт У2 может иметь различные габариты и частоты вращения, что определяет его моментные характеристики и сферу применения.

Конструктивные особенности и материалы

Конструкция двигателя У2 является классической для асинхронных машин с короткозамкнутым ротором. Основные узлы:

Станина: выполнена из чугуна СЧ15, обеспечивает жесткость конструкции и эффективный отвод тепла. Имеет ребристую наружную поверхность для увеличения площади охлаждения.
Сердечник статора</strong: набран из изолированных листов электротехнической стали, запрессован в станину. Пазы сердечника содержат трехфазную обмотку из медного провода с теплостойкой изоляцией класса В или F.
Ротор</strong: короткозамкнутый, типа "беличья клетка". Сердечник ротора также шихтованный, залитый алюминиевым сплавом, формирующим стержни, торцевые кольца и вентиляционные лопатки.
Вал: изготовлен из углеродистой стали, вращается на подшипниках качения (обычно шариковых). Имеет цилиндрический или конический хвостовик для установки полумуфты или шкива.
Коробка выводов: чугунная, размещена в верхней части станины. Содержит клеммную панель для подключения питающего кабеля. Обмотка статора может соединяться «звездой» (Y) или «треугольником» (Δ) в зависимости от напряжения сети.
Вентиляционная система: самовентилируемая, защищенного исполнения (IP44). На валу со стороны, противоположной приводу, закреплен центробежный вентилятор, закрытый защитным кожухом. Воздух засасывается через торцевые щели, прогоняется вдоль ребер станины и выбрасывается радиально.

Основные технические характеристики для типовых исполнений 11 кВт

Параметры двигателя существенно зависят от числа полюсов. Ниже приведены усредненные данные для двигателей 11 кВт серии У2 (5А/АИР).

Таблица 1. Сводные технические параметры

Параметр	2 полюса (3000 об/мин)	4 полюса (1500 об/мин)	6 полюса (1000 об/мин)	8 полюсов (750 об/мин)
Типовое обозначение (пример)	5АМ180М2У2	5АМ200М4У2	5АМ225М6У2	5АМ250S8У2
Синхронная частота, об/мин	3000	1500	1000	750
Номинальная частота (при Sн), об/мин	~2920	~1460	~970	~730
Номинальный ток (380В), А	21.5	22.5	24.5	26.5
КПД, η, %	88.5	89.5	89.0	88.0
Коэффициент мощности, cos φ	0.90	0.88	0.85	0.80
Пусковой ток / Iном (Кi)	7.0	7.0	6.5	6.0
Пусковой момент / Mном (Кп)	1.3	1.3	1.2	1.1
Максимальный момент / Mном (Кmax)	2.4	2.4	2.1	2.0
Масса, кг (ориентировочно)	140-150	160-170	200-210	230-250

Условия эксплуатации и монтаж

Двигатели У2 предназначены для работы в следующих условиях:

Напряжение питания: 380 В, частота 50 Гц (допускается отклонение напряжения ±5%, частоты ±2.5%).
Режим работы: продолжительный (S1).
Класс изоляции: В или F, что соответствует предельно допустимой температуре 130°C или 155°C соответственно.
Степень защиты: IP44 (защита от попадания твердых тел размером более 1 мм и брызг воды со всех направлений).
Способ охлаждения: IC0141 (самовентиляция).
Установка: на горизонтальной плоскости с использованием лап станины. Допускается фланцевый монтаж (исполнение IM3081) при специальном заказе.
Окружающая среда: невзрывоопасная, без агрессивных паров и газов в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию.

При монтаже необходимо обеспечить соосность валов двигателя и рабочего механизма, надежное заземление корпуса, а также свободный доступ воздуха к вентиляционным отверстиям. Рекомендуется использовать гибкие муфты для компенсации возможных перекосов.

Схемы подключения и пуск

Обмотки статора двигателей У2 11 кВт, как правило, собраны на напряжение 380/660 В. Для работы в сети 380 В их необходимо соединить «треугольником» (Δ). Выводы обмоток маркированы: начала – С1, С2, С3; концы – С4, С5, С6. Схема подключения определяется по паспортной табличке и схеме в клеммной коробке.

Пуск двигателей данной мощности обычно осуществляется прямым включением в сеть (DOL), так как пусковые токи (в 6-7 раз выше номинального) для большинства сетей допустимы. Однако при слабых сетях или необходимости снижения механических ударов применяют:

Пуск «звезда-треугольник» (Y-Δ): применим только для двигателей, обмотки которых рассчитаны на работу в Δ при 380В. Снижает пусковой ток в 3 раза, но и пусковой момент также падает в 3 раза.
Пуск через устройство плавного пуска (УПП): позволяет плавно наращивать напряжение, ограничивая ток и момент.
Частотный преобразователь (ЧП): обеспечивает наиболее оптимальный пуск и широкое регулирование скорости.

Для защиты двигателя обязательна установка автоматического выключателя с характеристикой отключения, настроенной на номинальный ток двигателя, и теплового реле (или использование двигательного автомата с тепловой защитой).

Области применения и типовые приводы

Двигатели 11 кВт У2 являются универсальным приводом для широкого спектра промышленного оборудования:

Насосное оборудование: центробежные, поршневые, шестеренные насосы для воды и технологических жидкостей.
Вентиляционное и компрессорное оборудование: вентиляторы общепромышленные, дымососы, воздуходувки, поршневые и винтовые компрессоры.
Конвейеры и транспортеры: ленточные, скребковые, пластинчатые конвейеры.
Станки: деревообрабатывающие, металлорежущие (токарные, фрезерные, сверлильные), станки для обработки камня.
Подъемно-транспортное оборудование: лебедки, тали, кран-балки.
Прочие механизмы: смесители, дробилки, мельницы, экструдеры, испытательные стенды.

Выбор частоты вращения (2,4,6,8 полюсов) зависит от требуемой скорости ведомого механизма и необходимости использования редуктора.

Сравнение с современными аналогами (серии АИР, IE2, IE3)

Серия У2 исторически предшествовала серии АИР (единой серии по ГОСТ Р 51689-2000). Фактически, двигатели 5АМ…У2 и АИР…У2 конструктивно очень близки. Современный этап развития связан с внедрением стандартов энергоэффективности IEC 60034-30-1:

У2 / АИР (старая серия): Соответствуют классу энергоэффективности IE1 (Standard Efficiency).
АИР(Е) / АИР(Р) / АИР(С): Модернизированные серии с улучшенными обмоточными данными и сталью, соответствующие классам IE2 (High Efficiency) и IE3 (Premium Efficiency).

Основные отличия современных двигателей от У2: более высокий КПД (на 2-5%), меньшие потери, часто – использование алюминиевой станины в малых габаритах, а также соответствие международным стандартам (IEC). Однако двигатели У2 сохраняют преимущество в виде чугунной конструкции, большей ремонтопригодности и доступности запчастей.

Техническое обслуживание и диагностика

Плановое техническое обслуживание включает:

Внешний осмотр, очистку от пыли и загрязнений.
Контроль вибрации и шума.
Проверку состояния подшипников: замена смазки (при необходимости) через 10000-20000 часов работы. Используется термостойкая консистентная смазка (ЦИАТИМ-221, Литол-24 и аналоги).
Контроль температуры корпуса (не должна превышать 90°C для изоляции класса B).
Измерение сопротивления изоляции обмоток мегомметром (не менее 1 МОм при 20°C).
Подтяжку крепежных соединений и проверку состояния заземления.

Типовые неисправности: износ подшипников (повышенный шум, нагрев), нарушение изоляции обмоток (пробой на корпус, межвитковое замыкание), ослабление крепления, загрязнение вентиляционных каналов.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается двигатель У2 от АИР?

Серия АИР является эволюционным развитием серии У2 (и 5А) в соответствии с более поздними ГОСТ. Конструктивно они очень схожи. Часто под маркировкой «АИР» понимают двигатель, соответствующий международным габаритам (IEC), а «У2» – советскому ГОСТ. В современном контексте АИР чаще соответствует более высоким классам энергоэффективности (IE2, IE3).

Как правильно выбрать схему подключения (звезда или треугольник) для двигателя 11 кВт У2 на 380В?

Необходимо изучить шильдик (паспортную табличку) двигателя. Если указано напряжение 380/660 В, то для сети 380 В обмотки соединяются в «треугольник». Если указано только 660/380 В и есть схема, следуйте ей. Ошибочное соединение «звездой» при сетевом напряжении 380В для обмоток, рассчитанных на «треугольник», приведет к снижению мощности в 3 раза и перегреву двигателя под нагрузкой.

Какой пускатель и кабель нужны для двигателя 11 кВт?

Номинальный ток двигателя 11 кВт при 380В составляет примерно 22-26 А (см. таблицу по полюсам). Магнитный пускатель (контактор) следует выбирать с номинальным током не менее 32 А (например, ПМЛ-3200). Тепловое реле настраивается на номинальный ток двигателя. Сечение медного кабеля при прокладке в воздухе – не менее 4-6 мм² (например, ВВГ 4х4 или 4х6), что обеспечивает длительно допустимый ток 35-40А. Окончательный выбор кабеля делается по расчету с учетом условий прокладки и способа защиты.

Можно ли использовать двигатель У2 на частотном преобразователе?

Да, но с ограничениями. Стандартные двигатели У2 с классом изоляции В не оптимизированы для работы с ЧП. При длительной работе на низких скоростях ухудшается охлаждение (самовентиляция). При питании от ЧП возможны перенапряжения на обмотках из-за формы ШИМ-сигнала. Рекомендуется:

Использовать ЧП с синус-фильтром или дросселем на выходе.
Ограничить минимальную частоту (обычно 20-25 Гц) или обеспечить принудительное охлаждение.
Контролировать нагрев корпуса.
Для постоянной работы на ЧП предпочтительны специализированные двигатели с изоляцией класса F и независимым вентилятором.

Как часто нужно менять смазку в подшипниках двигателя 11 кВт У2?

Периодичность замены смазки зависит от условий эксплуатации (температура, запыленность). Общая рекомендация: через каждые 10000-20000 часов работы. При работе в тяжелых условиях интервал сокращается. Необходимо использовать смазку, указанную в паспорте (обычно пластичная, термостойкая). Важно не перегружать подшипниковый узел смазкой – заполнять не более 2/3 свободного объема полости, чтобы избежать перегрева от внутреннего трения.

Что означает цифра «2» в У2?

Цифра «2» обозначает категорию размещения по ГОСТ 15150-69. «2» – для эксплуатации в закрытых помещениях с естественной вентиляцией, где колебания температуры и влажности воздуха несущественны (например, отапливаемые цеха, КРУ). Это отличает от исполнения У1 (для работы на открытом воздухе) и У3 (для работы в неотапливаемых закрытых помещениях).

Заключение

Электродвигатели 11 кВт серии У2 остаются востребованным оборудованием в промышленном секторе благодаря своей проверенной надежности, простоте конструкции и обслуживания. Несмотря на появление более энергоэффективных моделей классов IE2 и IE3, парк двигателей У2 продолжает эксплуатироваться, а их производство и ремонт поддерживаются многими предприятиями. Правильный выбор исполнения по частоте вращения, грамотный монтаж, своевременное техническое обслуживание и адекватная защита обеспечивают многолетнюю бесперебойную работу этих электродвигателей в составе различных механизмов.

Электродвигатели 11 кВт У2