Электродвигатели 112 М2

Электродвигатели 112 М2: полный технический анализ и область применения

Электродвигатель асинхронный трехфазный серии АИР (или аналогичных серий) с обозначением 112 М2 представляет собой машину с высотой оси вращения 112 мм, длиной станины «М» (средняя) и числом полюсов 2. Данный типоразмер является одним из наиболее распространенных в диапазоне малых и средних мощностей, находя широкое применение в промышленном приводе. В данной статье детально рассмотрены конструктивные особенности, технические параметры, условия эксплуатации и критерии выбора данного электродвигателя.

Расшифровка условного обозначения и основные характеристики

Маркировка «112 М2» следует общепринятой системе обозначений, регламентированной ГОСТ Р 51689-2000 (стандарт МЭК 60034-1):

• 112 – Высота оси вращения вала над плоскостью установки (лапами). Измеряется в миллиметрах. Для двигателя 112 М2 это значение составляет 112 мм, что соответствует определенным габаритным размерам и моменту инерции.
• М – Установочный размер по длине станины. Существуют обозначения: S – короткая, M – средняя, L – длинная. Длина «М» указывает на определенную длину сердечника статора и, как следствие, на конкретную мощность в рамках данной высоты оси вращения.
• 2 – Количество полюсов. Определяет синхронную частоту вращения магнитного поля статора. Для 2-полюсного двигателя синхронная частота составляет 3000 об/мин при частоте сети 50 Гц. Реальная частота вращения вала (асинхронная) при номинальной нагрузке обычно находится в диапазоне 2800-2950 об/мин.

Конструктивное исполнение и монтаж

Двигатель 112 М2, как правило, изготавливается в исполнении IM 1081 (лапы на станине, конец вала цилиндрический) или IM 2081 (лапы на станине с фланцем на приводной стороне). Основные узлы:

• Статор: Собирается из листов электротехнической стали, имеет трехфазную обмотку, уложенную в пазы. Класс нагревостойкости изоляции обмотки – обычно F (155°C), что обеспечивает запас термостойкости при работе в режиме S1.
• Ротор: Короткозамкнутый, типа «беличья клетка». Изготавливается литьем под давлением из алюминиевого сплава или, реже, из меди.
• Подшипниковые щиты и подшипники: В двигателях данного типоразмера, как правило, применяются шарикоподшипники качения. Со стороны привода (DE) обычно устанавливается радиально-упорный подшипник, со стороны противопривода (NDE) – радиальный. Типоразмер подшипников стандартизирован для данного габарита.
• Охлаждение: Исполнение IC 0141 – самовентилируемое. На валу двигателя закреплена крыльчатка, которая нагнетает воздух через ребристую поверхность станины.
• Клеммная коробка: Расположена, как правило, в верхней части станины. Имеет возможность разворота на 90°, 180°, 270° для удобства подвода кабелей.

Основные технические параметры и рабочие характеристики

Номинальные параметры двигателя 112 М2 могут незначительно варьироваться у разных производителей, но находятся в строго определенных рамках. Основные данные для двигателя серии АИР (общепромышленного исполнения):

Таблица 1. Номинальные параметры и массогабаритные показатели

Параметр	Значение	Единица измерения	Примечание
Мощность на валу (P2N)	5.5	кВт	Номинальная полезная механическая мощность
Синхронная частота вращения	3000	об/мин	Частота вращения магнитного поля
Номинальная частота вращения (nN)	~2920	об/мин	Зависит от скольжения (2-4%)
Номинальное напряжение	380 / 660	В	Для подключения в сеть 380В (треугольник/звезда)
Номинальный ток (IN) при 380В	~11.2	А	Фактическое значение указывается на шильде
КПД (η)	87.5 — 88.5	%	Согласно классу IE2 (стандартный) или IE3 (высокоэффективный)
Коэффициент мощности (cos φ)	0.88 — 0.90	—	При номинальной нагрузке
Пусковой ток (Ia/IN)	7.0 — 8.0	IN	Кратность пускового тока
Пусковой момент (Ma/MN)	2.0 — 2.4	MN	Кратность пускового момента
Максимальный момент (Mmax/MN)	2.4 — 2.8	MN	Кратность максимального (критического) момента
Масса	48 — 55	кг	Зависит от производителя и материала станины (чугун/алюминий)
Степень защиты	IP54 / IP55	—	Наиболее распространенные исполнения
Класс изоляции	F	—	Рабочая температура до 155°C
Режим работы	S1	—	Продолжительный режим

Механические характеристики и выбор двигателя

Механическая характеристика двигателя 112 М2 – жесткая. При изменении нагрузки в рабочем диапазоне частота вращения изменяется незначительно (скольжение 2-4%). Выбор данного двигателя для привода механизма осуществляется на основе следующих расчетов:

• Мощность: P_расч ≥ P_мех / η_пер, где P_мех – мощность на рабочем валу механизма, η_пер – КПД передачи (редуктора, ремня). Необходим запас 10-15%.
• Частота вращения: Двигатель 112 М2 (3000 об/мин) выбирается для механизмов, требующих высоких скоростей (центробежные насосы, вентиляторы, компрессоры, быстроходные станки) или в паре с редуктором для получения требуемых оборотов на выходе.
• Пусковые условия: Проверяется условие M_a > M_с.пуск, где M_с.пуск – момент сопротивления механизма при пуске. Для тяжелого пуска (например, поршневые компрессоры) может потребоваться двигатель с повышенным пусковым моментом или использование частотного преобразователя.
• Режим работы (S1-S10): Двигатель 112 М2 в стандартном исполнении рассчитан на продолжительный режим S1. Для повторно-кратковременных режимов (S3, S4, S5) необходимо учитывать эквивалентную тепловую нагрузку и, возможно, выбирать двигатель на ступень мощнее.

Схемы подключения и управление

Трехфазный асинхронный двигатель 112 М2 имеет 6 выводов обмотки статора (U1-U2, V1-V2, W1-W2), что позволяет подключать его на два разных напряжения. Для сети 380/660В:

• Схема «Звезда» (Y): Напряжение питания – 660В. Концы обмоток (U2, V2, W2) соединяются в одной точке, начала (U1, V1, W1) подключаются к сети. В данной конфигурации фазное напряжение на обмотке составляет 380В.
• Схема «Треугольник» (Δ): Напряжение питания – 380В. Начало одной обмотки соединяется с концом другой. Фазное напряжение на обмотке равно линейному – 380В. Это основная схема подключения для сетей 380В 50 Гц.

Для прямого пуска двигателя 112 М2 мощностью 5.5 кВт применяются электромагнитные пускатели (контакторы) с номинальным током не менее 16-25А. Для снижения пусковых токов при необходимости могут использоваться схемы «звезда-треугольник» (для двигателей, допускающих работу в треугольнике при 380В), устройства плавного пуска или частотные преобразователи.

Области применения и типовые приводы

Высокая частота вращения и надежность определяют широкую сферу использования двигателей 112 М2:

• Насосное оборудование: Центробежные насосы для воды, химических жидкостей, систем отопления и водоснабжения.
• Вентиляционное оборудование: Радиальные и осевые вентиляторы средней производительности, дымососы.
• Компрессорная техника: Поршневые и винтовые компрессоры малой и средней мощности.
• Станкостроение: Приводы сверлильных, фрезерных, шлифовальных станков, быстроходные шпиндели.
• Конвейеры и транспортеры: Легкие и средние ленточные транспортеры, элеваторы.
• Прочее оборудование: Дробилки, смесители, генераторы, испытательные стенды.

Техническое обслуживание и диагностика

Плановое техническое обслуживание (ТО) двигателя 112 М2 включает:

• Внешний осмотр и очистку: Удаление пыли и грязи с ребер станины и вентиляционных каналов.
• Контроль вибрации: Уровень вибрации на подшипниковых щитах не должен превышать 2.8 мм/с для большинства применений.
• Контроль температуры: Мониторинг температуры подшипников и станины. Превышение температуры 90°C на станине (для класса F) указывает на перегрузку или неисправность.
• Контроль и замена подшипников: Проверка состояния смазки, замена через 10-15 тыс. часов работы. Используется термостойкая консистентная смазка (например, Литин-24).
• Измерение сопротивления изоляции: Мегаомметром на 500В. Сопротивление изоляции обмоток относительно корпуса и между фазами должно быть не менее 1 МОм при 25°C, а в идеале – более 10 МОм.
• Контроль затяжки крепежа: Проверка крепления лап двигателя, клеммной коробки, заземляющего болта.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Какая реальная мощность у двигателя 112 М2?

Номинальная мощность на валу составляет 5.5 кВт. Потребляемая электрическая мощность из сети будет выше и рассчитывается как P₁ = P₂ / η. При КПД 88% и полной нагрузке потребляемая мощность составит примерно 6.25 кВт.

2. Можно ли использовать двигатель 112 М2 в однофазной сети 220В?

Нет, в штатном исполнении – нельзя. Для работы от однофазной сети требуется использование пусковых и рабочих конденсаторов, что приводит к значительному снижению мощности (до 60-70%), перегреву обмоток и не гарантирует стабильной работы. Рекомендуется применять специальные двигатели, предназначенные для однофазных сетей, или использовать частотный преобразователь с однофазным входом.

3. Какой автомат и кабель выбрать для подключения двигателя 112 М2?

Номинальный ток двигателя ~11.2А. Для защиты от токов короткого замыкания и перегрузки выбирают автоматический выключатель с характеристикой срабатывания «D» (для двигателей) или «C», с номинальным током 16А или 20А. Сечение медного кабеля (например, ВВГнг) при прокладке в воздухе – не менее 2.5 мм² (допустимый длительный ток ~25А). Обязательно наличие рабочего заземления.

4. Чем отличается двигатель 112 М2 от 112 М4?

Основное отличие – количество полюсов. Двигатель 112 М4 является 4-полюсным, его синхронная частота вращения – 1500 об/мин, номинальная – около 1430 об/мин. При той же высоте оси вращения (112 мм) и длине станины (М) его мощность будет ниже, примерно 4.0 кВт. Выбор между М2 и М4 определяется требуемой частотой вращения приводимого механизма.

5. Что означают классы энергоэффективности IE2, IE3 и какой у двигателя 112 М2?

Классы IE (International Efficiency) определяют КПД двигателя. IE2 – стандартный (High Efficiency), IE3 – повышенный (Premium Efficiency). Для двигателя 5.5 кВт 3000 об/мин минимальные значения КПД: IE2 = 88.1%, IE3 = 89.5%. Современные двигатели 112 М2, как правило, соответствуют классу IE3 в соответствии с действующими директивами.

6. Как определить, что подшипники двигателя требуют замены?

Основные признаки: повышенный шум (гул, скрежет), увеличенная вибрация, нагрев подшипникового узла сверх допустимого, люфт вала при покачивании. Для точной диагностики рекомендуется проводить виброакустический анализ.

7. Каков срок службы двигателя 112 М2?

При соблюдении номинальных условий эксплуатации, своевременном ТО и отсутствии перегрузок расчетный срок службы двигателя составляет 15-20 лет. Наиболее часто выходящими из строя элементами являются подшипники качения (срок службы 10-15 тыс. ч) и обмотка статора (при термическом старении изоляции или перегрузках).

8. Можно ли реверсировать двигатель 112 М2?

Да. Для изменения направления вращения (реверса) необходимо поменять местами любые две фазы питающего напряжения на клеммах двигателя. Это осуществляется с помощью двух контакторов в схеме управления, исключающих их одновременное включение.

Заключение

Электродвигатель 112 М2 представляет собой сбалансированное, надежное и высокооборотное решение для широкого спектра промышленных задач. Его характеристики, такие как мощность 5.5 кВт и частота вращения ~2900 об/мин, оптимальны для привода насосов, вентиляторов и станков. Правильный выбор, монтаж и систематическое техническое обслуживание в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя и нормативной документации обеспечивают длительный и безотказный ресурс работы данного электротехнического оборудования. При проектировании новых систем рекомендуется отдавать предпочтение двигателям с классом энергоэффективности не ниже IE3, что обеспечивает снижение эксплуатационных затрат на электроэнергию.