Электродвигатели 2,2 кВт 1420 об/мин
Электродвигатели 2,2 кВт 1420 об/мин: полный технический обзор и сфера применения
Электродвигатели мощностью 2,2 кВт с синхронной частотой вращения 3000 об/мин и асинхронной (номинальной) 1420 об/мин представляют собой одну из наиболее востребованных групп в сегменте низковольтных машин общего промышленного назначения. Данные двигатели соответствуют стандартной мощности 3 л.с. и относятся к 2-полюсным асинхронным электродвигателям с короткозамкнутым ротором. Их распространенность обусловлена оптимальным соотношением мощности, крутящего момента, габаритов и стоимости, что делает их универсальным решением для широкого спектра промышленного оборудования.
Конструктивные особенности и основные стандарты
Двигатели 2,2 кВт 1420 об/мин изготавливаются в соответствии с международными стандартами, определяющими их габаритные и установочные размеры, характеристики и классы изоляции. Ключевыми стандартами являются IEC 60034 и IEC 60072. В российской практике исторически применяются серии, унаследованные от советского ГОСТ, такие как АИР, а также современные аналоги, соответствующие международным нормам.
Корпус двигателя, как правило, выполнен из алюминиевого сплава (для меньших габаритов) или чугуна (для повышенной механической прочности и лучшего теплоотвода). Статор набирается из изолированных листов электротехнической стали для снижения потерь на вихревые токи. Обмотка статора выполняется из медного или алюминиевого провода с классом нагревостойкости изоляции не ниже F (155°C), что позволяет работать при температуре окружающей среды до +40°C. Ротор – короткозамкнутый, типа «беличья клетка». Подшипниковые щиты оснащаются шарикоподшипниками качения, чаще всего серии 6206 и 6205 (или их аналоги), смазываемыми консистентной смазкой на весь срок службы (LLU) или с наличием пресс-масленок для периодического обслуживания.
Габаритные и установочные размеры
Для мощности 2,2 кВт и частоты 1420 об/мин стандартным является габарит по высоте оси вращения (высота лап) 90 мм. Это соответствует обозначению двигателя: АИР90L2. Буква «L» указывает на установочный размер по длине станины. Основные размеры согласно IEC:
| Параметр | Обозначение | Размер, мм (типовой) |
|---|---|---|
| Высота оси вращения | H | 90 |
| Монтажная длина | L | 375 (для серии АИР90L2) |
| Высота от лап до центра вала | H1 | 90 |
| Расстояние между отверстиями в лапах по длине | A | 140 |
| Расстояние между отверстиями в лапах по ширине | B | 125 |
| Диаметр выходного конца вала | D | 24 |
| Длина выходного конца вала | E | 50 |
| Высота от плоскости лап до центра вала | H | 56 |
Электрические характеристики и параметры
Номинальные параметры двигателя определяются для работы от трехфазной сети переменного тока частотой 50 Гц. Ключевые электрические и эксплуатационные показатели:
| Параметр | Значение (типовое) | Примечание |
|---|---|---|
| Мощность, P2 | 2,2 кВт | Полезная мощность на валу |
| Синхронная частота вращения, n0 | 3000 об/мин | При 50 Гц |
| Номинальная частота вращения, nн | ~1420 об/мин | Зависит от скольжения |
| Номинальное напряжение, Uн | 230/400 В или 400/690 В | Δ/Y |
| Номинальный ток, Iн | ~5,0 А (при 400В Δ) | Точное значение зависит от КПД и cos φ |
| Коэффициент полезного действия (КПД), η | 81-84% | Для серии IE2 (стандартная эффективность) |
| Коэффициент мощности, cos φ | 0,83-0,85 | При полной нагрузке |
| Критическое скольжение / Кратность максимального момента | ~2,2 / 2,2 | Mmax/Mн |
| Кратность пускового момента | 1,8-2,0 | Mп/Mн |
| Кратность пускового тока | 5,5-7,0 | Iп/Iн |
| Масса | 28-32 кг | Зависит от материала корпуса и исполнения |
| Степень защиты (IP) | IP54, IP55 | Наиболее распространенные |
| Класс изоляции | F | С рабочим перегревом по классу B (80K) |
Классы энергоэффективности
Согласно директиве IEC 60034-30-1, все двигатели мощностью от 0,12 кВт до 1000 кВт классифицируются по уровням эффективности. Для двигателя 2,2 кВт актуальны следующие классы:
- IE1 (Standard Efficiency): Устаревший класс, снят с производства во многих странах. КПД ~81%.
- IE2 (High Efficiency): Стандартный современный класс. КПД для 2,2 кВт 2-полюсного двигателя составляет 84,1% (минимальное значение по стандарту).
- IE3 (Premium Efficiency): Повышенная эффективность. Минимальный требуемый КПД – 86,0%. Достигается за счет использования большего количества активных материалов (медь, сталь) и оптимизированной конструкции.
- IE4 (Super Premium Efficiency): КПД от 87,5%. Часто требуют использования технологий синхронного реактивного сопротивления или постоянных магнитов.
- IM 1081: На лапах с двумя подшипниковыми щитами, с одним цилиндрическим концом вала. Наиболее распространенное (АИР90L2).
- IM 2081: На лапах с фланцем на подшипниковом щите (комбинированное крепление).
- IM 3081: Только с фланцем (фланцевое крепление).
- Насосное оборудование: центробежные насосы для водоснабжения, орошения, циркуляции жидкостей.
- Вентиляционное оборудование: вытяжные и приточные вентиляторы, дымососы средней производительности.
- Компрессорная техника: поршневые и винтовые компрессоры малой мощности.
- Станки: сверлильные, фрезерные, точильные, деревообрабатывающие станки.
- Конвейерные системы: легкие и средние транспортеры, элеваторы.
- Прочее оборудование: смесители, дробилки малой мощности, генераторы.
- Режим работы (S1-S10): Для двигателей 2,2 кВт наиболее типичен продолжительный режим S1. Для циклических нагрузок (S3-S6) необходим расчет эквивалентной мощности и термической стойкости.
- Способ пуска: Прямой пуск (DOL) допустим при достаточной мощности сети, так как пусковой ток достигает 30-35А. При ограничениях по току применяют пускатели «звезда-треугольник», частотные преобразователи (ЧП) или устройства плавного пуска (УПП).
- Управление скоростью: Для регулирования скорости в широком диапазоне обязательна установка частотного преобразователя. При этом для двигателей, не предназначенных для работы с ЧП, требуется установка дополнительного внешнего вентилятора, так как собственное охлаждение ухудшается на низких оборотах.
- Защита: Обязательна установка аппаратов защиты от токов короткого замыкания (автоматические выключатели) и от перегрузки по току (тепловые реле или электронные защитные реле). Для двигателя 2,2 кВт номинальный ток теплового реле обычно устанавливается в диапазоне 4,8-5,2А.
- Обслуживание: Регулярный контроль вибрации, температуры подшипниковых узлов (не должна превышать 95°C), состояния изоляции обмоток (сопротивление изоляции мегомметром на 500В должно быть не менее 1 МОм).
- P / n), но большую скорость. Двигатель 2800 об/мин (4-полюсный) имеет синхронную скорость 1500 об/мин, больший крутящий момент, но меньшую частоту вращения. Выбор зависит от требуемых оборотов и момента приводимого механизма.
- Iн). Автоматический выключатель с характеристикой срабатывания «D» (для двигателей) выбирается с номинальным током, также учитывающим пусковые токи. Для 2,2 кВт часто используют автомат на 10А с характеристикой D10. Точный расчет должен учитывать условия пуска и конкретные данные с шильдика двигателя.
- 100% = 5,3%. Это нормальная конструктивная особенность асинхронных двигателей.
Выбор класса IE влияет на капитальные затраты и эксплуатационные расходы. Двигатель IE3 при круглосуточной работе окупает свою повышенную стоимость за счет экономии электроэнергии за 1-3 года.
Способы монтажа и исполнения
Наиболее распространенные исполнения по способу монтажа (IM – International Mounting):
Также двигатели различаются по климатическому исполнению (У, УХЛ для умеренного и холодного климата) и категории размещения (1, 2, 3 – для работы на открытом воздухе, в помещениях без регулирования климата и т.д.).
Области применения
Двигатели 2,2 кВт 1420 об/мин находят применение в качестве привода для оборудования, требующего средней мощности и высоких оборотов:
Выбор и эксплуатация: ключевые аспекты
При выборе и эксплуатации двигателя 2,2 кВт 1420 об/мин необходимо учитывать:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается двигатель 1420 об/мин от 2800 об/мин при той же мощности 2,2 кВт?
Двигатель 1420 об/мин (2-полюсный) имеет более высокую синхронную скорость (3000 об/мин) и меньшее скольжение. Он развивает меньший крутящий момент на валу (M = 9550
Как правильно подключить двигатель 2,2 кВт к трехфазной сети 380В?
Если на шильдике указано напряжение 230/400В Δ/Y, то для сети 380В (фактически 400В) необходимо выбрать схему «звезда» (Y). Клеммы обмоток (U1, V1, W1) соединяются в нейтральную точку, а на начала обмоток (U2, V2, W2) подаются три фазы. Если указано 400/690В, то для сети 380В применяется схема «треугольник» (Δ).
Можно ли использовать этот двигатель с частотным преобразователем?
Да, большинство современных асинхронных двигателей серий АИР или IE2/IE3 совместимы с ЧП. Однако для длительной работы на низких оборотах (менее 20 Гц) рекомендуется двигатель с независимым вентилятором (система охлаждения IC 416) или установка внешнего обдува. Также при использовании длинных кабелей между ЧП и двигателем (>25м) необходимо установить выходной дроссель или синус-фильтр для защиты изоляции обмоток от перенапряжений.
Как рассчитать ток защиты (номинал автоматического выключателя и теплового реле) для данного двигателя?
Номинальный ток двигателя при 400В – примерно 5,0А. Тепловое реле настраивается на этот номинал с небольшим допуском (обычно 1,05-1,2
Почему фактическая частота вращения (1420 об/мин) меньше синхронной (3000 об/мин)?
Эта разница называется скольжением (s). Скольжение необходимо для создания вращающегося магнитного поля, которое индуцирует ток в роторе и, следовательно, момент. Номинальное скольжение для данного двигателя составляет примерно: s = (3000 — 1420) / 3000
Что означает степень защиты IP55?
IP55 расшифровывается как: защита от проникновения пыщи (первая цифра 5 – пылезащищенное исполнение, пыль может проникать внутрь в незначительных количествах, но это не нарушает работу) и защита от струй воды (вторая цифра 5 – защита от водяных струй с любого направления). Это делает двигатель пригодным для работы в условиях повышенной запыленности и влажности, вне прямого воздействия дождя или мойки под высоким давлением.
Какой аналог у двигателя АИР90L2 в старых сериях (4А, АО2)?
Ближайшими аналогами по мощности и оборотам являются двигатели старых серий: АО2-31-2, 4АМ90L2, 5АМ90L2. Габаритные и установочные размеры, как правило, взаимозаменяемы, но перед установкой необходимо сверить все размеры по паспорту, особенно диаметр и длину вала, а также расположение лап.