Электродвигатели 2,2 кВт 950 об/мин: технические характеристики, сферы применения и особенности выбора
Электродвигатели мощностью 2,2 кВт с синхронной частотой вращения 3000 об/мин и асинхронной (номинальной) около 950 об/мин представляют собой один из наиболее востребованных типов приводного оборудования в промышленности и сельском хозяйстве. Данная мощность и скорость вращения оптимальны для широкого спектра механизмов, требующих надежного и экономичного привода. В статье рассматриваются конструктивные особенности, параметры, схемы подключения и критерии подбора двигателей данного типоразмера.
Конструкция и принцип действия
Двигатели 2,2 кВт 950 об/мин — это трехфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором (тип АИР по ГОСТ, IM B3, B5, B14 и др.). Номинальная скорость вращения 950 об/мин соответствует 6 полюсам в обмотке статора. Синхронная скорость при частоте сети 50 Гц составляет 1000 об/мин, а скольжение (отставание ротора от магнитного поля статора) при номинальной нагрузке составляет примерно 5%, что и дает выход на 950 об/мин.
Основные узлы двигателя:
- Статор: Состоит из корпуса (чугунного или алюминиевого), сердечника из электротехнической стали и трехфазной обмотки. Для двигателей 2,2 кВт распространены корпуса из чугуна (серии АИР) как более надежные для интенсивной эксплуатации.
- Ротор: Короткозамкнутый, типа «беличья клетка». Изготавливается из алюминиевого или медного сплава.
- Подшипниковые щиты: Удерживают вал ротора на подшипниках качения (обычно шариковых).
- Клеммная коробка: Расположена на корпусе, содержит клеммник для подключения питающего кабеля.
- Охлаждение: Самовентилируемое, наружное (обозначение IC0141). Вентилятор закрыт защитным кожухом.
- «Звезда» (Y): Обмотки статора соединены в нейтральную точку. Напряжение на каждую обмотку подается фазное (220-230В), но двигатель рассчитан на такое подключение при сетевом 380В. Это основная схема для прямого пуска.
- «Треугольник» (Δ): Обмотки соединены последовательно в кольцо. Применяется для подключения двигателя к сети 220В через преобразователь частоты или в двухслойных обмотках для пуска «звезда-треугольник», но для двигателей 2,2 кВт при сетевом 380В эта схема не используется для работы, только для пуска.
- Прямой пуск: Через контактор или пускатель с тепловым реле. Номинальный ток двигателя ~5А, поэтому подходит пускатель на 9-12А (например, ПМЛ-1100).
- Частотный преобразователь (ЧП): Позволяет плавно регулировать скорость вниз от номинальной (950 об/мин), осуществлять мягкий пуск и торможение. Для двигателя 2,2 кВт выбирают ЧП номиналом 3-4 кВт.
- Устройства плавного пуска (УПП): Снижают пусковые токи и механические удары, продлевая срок службы привода и механизмов.
- Насосное оборудование: Центробежные насосы для воды, скважинные, циркуляционные насосы в системах водоснабжения и отопления.
- Вентиляционное оборудование: Радиальные и канальные вентиляторы среднего давления.
- Компрессорная техника: Поршневые компрессоры малой и средней производительности.
- Конвейеры и транспортеры: Ленточные, скребковые и цепные конвейеры с умеренной скоростью движения.
- Станки: Приводы сверлильных, фрезерных, деревообрабатывающих станков, точильных машин.
- Сельхозоборудование: Кормораздатчики, измельчители, смесители, нории.
- Подъемно-транспортное оборудование: Лебедки, тали, краны малой грузоподъемности.
- Класс энергоэффективности (IE): IE2 (стандартный), IE3 (повышенный), IE4 (премиум). Более высокий класс снижает эксплуатационные затраты на электроэнергию.
- Исполнение по способу монтажа (IM):
- IM 1081 (B3) — на лапах с цилиндрическим концом вала.
- IM 2081 (B5) — фланец на подшипниковом щите.
- IM 3081 (B14) — комбинированное (лапы + фланец).
- Климатическое исполнение и категория размещения: УХЛ3, У3 для умеренного климата внутри помещений; У1, УХЛ1 для работы на открытом воздухе.
- Наличие тормоза: Исполнение с электромагнитным тормозом (например, АИР 100L6 Б) для быстрой остановки и удержания вала.
- Тип нагрузки: Для вентиляторной нагрузки (насосы, вентиляторы) подходит стандартный двигатель. Для ударных нагрузок (дробилки, прессы) необходим двигатель с повышенным пусковым моментом.
- АИР — асинхронный двигатель интерэлектропроизводства (общепромышленный, соответствует старым сериям 4А).
- АИРЕ — двигатели с повышенным скольжением (для приводов с частыми пусками).
- АД — общее обозначение асинхронного двигателя.
- 5АИ — современная серия, соответствующая классу энергоэффективности IE2 и выше, с оптимизированными характеристиками.
Основные технические характеристики и габариты
Типовые параметры для двигателей АИР 100L6 (2,2 кВт, 950 об/мин) по ГОСТ и IEC:
| Параметр | Значение / Обозначение | Примечание |
|---|---|---|
| Номинальная мощность, PN | 2,2 кВт | 3 л.с. (лошадиные силы) |
| Номинальная частота вращения, nN | 950 об/мин | При номинальной нагрузке |
| Синхронная частота вращения | 1000 об/мин | Для 6-полюсных машин |
| Напряжение питания | 400 В (380 В) | 3~, 50 Гц |
| Способ соединения обмоток | «Звезда» (Y) | Для напряжения 400 В |
| Номинальный ток, IN | ~5,0 А | При 400 В, КПД ~84% |
| Коэффициент мощности, cos φ | 0,78 — 0,82 | |
| КПД, η | 83% — 85% | Для серий АИР, IE2 |
| Класс энергоэффективности | IE2, IE3 | Стандарт IEC 60034-30-1 |
| Критический момент (перегрузочная способность) | 2,2 — 2,5 x MN | |
| Пусковой момент | 1,8 — 2,2 x MN | |
| Пусковой ток, Ia/IN | 5,5 — 7,0 | Зависит от конструкции ротора |
| Степень защиты | IP55 (стандарт) | Защита от пыщи и струй воды |
| Класс изоляции | F (155°C) | Рабочая температура изоляции 120°C |
| Масса | 32 — 38 кг | Зависит от производителя и исполнения |
| Габарит (высота оси вращения) | 100 мм | Обозначение «100L» |
Схемы подключения и управление
Трехфазные двигатели 2,2 кВт 950 об/мин подключаются к сети переменного тока 380/400 В 50 Гц. Основные схемы:
Для управления и защиты применяются:
Сферы применения
Двигатели 2,2 кВт на 950 об/мин, обладающие высоким крутящим моментом при относительно невысокой скорости, применяются для привода оборудования, требующего значительного усилия:
Критерии выбора и монтажа
При выборе электродвигателя 2,2 кВт 950 об/мин необходимо учитывать следующие параметры:
При монтаже необходимо обеспечить соосность, надежное заземление, защиту от перегрузок и короткого замыкания. Рекомендуется использовать гибкие соединения (муфты) для компенсации misalignment.
Сравнение с двигателями других скоростей на ту же мощность
| Параметр | 2,2 кВт, 950 об/мин (6 полюсов) | 2,2 кВт, 2850 об/мин (2 полюса) | 2,2 кВт, 1420 об/мин (4 полюса) |
|---|---|---|---|
| Номинальный крутящий момент | ~22 Н·м | ~7,4 Н·м | ~14,8 Н·м |
| Габариты и масса | Больше и тяжелее | Меньше и легче | Средние |
| Пусковой момент | Высокий | Средний | Выше среднего |
| Применение | Для тихоходных механизмов с высоким моментом | Для высокоскоростных механизмов (вентиляторы, центрифуги) | Универсальное, наиболее распространенное |
| Уровень шума | Ниже | Выше | Средний |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается двигатель на 950 об/мин от двигателя на 1000 об/мин?
Это, как правило, один и тот же двигатель. 1000 об/мин — это синхронная скорость (для 6 полюсов). Реальная номинальная скорость при нагрузке всегда ниже из-за скольжения и указывается на шильдике (обычно 930-960 об/мин). Таким образом, 950 об/мин — это рабочая (асинхронная) скорость.
Можно ли подключить двигатель 2,2 кВт/950 об/мин в однофазную сеть 220В?
Да, но с потерей мощности (до 30-50%) и только через фазосдвигающий элемент — рабочий конденсатор. Для этого обмотки двигателя должны быть переключены на схему «треугольник» для работы от 220В. Пусковой момент при таком подключении будет низким, поэтому метод применим только для механизмов с легким пуском (вентиляторы, насосы). Рекомендуется использовать преобразователь частоты с однофазным входом 220В и трехфазным выходом 220В.
Какой кабель нужен для подключения двигателя 2,2 кВт к сети 380В?
При номинальном токе ~5А достаточно кабеля с сечением жил 1,5 мм² (например, ВВГнг 3х1,5 или КГ 3х1,5+1,0 для подвижного присоединения). Однако, согласно ПУЭ и для обеспечения механической прочности, часто выбирают сечение 2,5 мм². Автоматический выключатель выбирается на номинальный ток 10А (характеристика С или D для двигательных нагрузок), тепловое реле настраивается на 5-5,5А.
Что означает класс изоляции F и почему рабочая температура 120°C?
Класс изоляции F определяет стойкость изоляционных материалов к температуре. Материалы класса F выдерживают температуру до 155°C без разрушения. Однако рабочая температура двигателя (температура самой горячей точки обмотки, обычно измеряемая сопротивлением) ограничена 120°C для обеспечения запаса и длительного срока службы изоляции. Это стандартное значение для большинства двигателей общего назначения.
Как увеличить или уменьшить скорость вращения такого двигателя?
Единственный эффективный способ плавного регулирования скорости в обе стороны — использование частотного преобразователя (ЧП). Механическое изменение скорости возможно через редуктор, ременную передачу или цепную передачу. Увеличение скорости выше номинальной (950 об/мин) с помощью ЧП возможно, но ограничено механической прочностью ротора и снижением доступного крутящего момента (режим ослабления поля).
Почему двигатель греется выше допустимого даже без нагрузки?
Возможные причины: неправильное подключение (например, «треугольник» вместо «звезды» на 380В), межвитковое замыкание в обмотке, повышенное напряжение или его несимметрия в сети, задевание ротора за статор (износ подшипников), некачественная сборка после ремонта, слишком высокая частота включений (интенсивный режим S6). Необходима диагностика: замер токов по фазам, проверка сопротивления изоляции и сопротивлений обмоток.
В чем разница между двигателями серий АИР, АИРЕ, АД, 5АИ?
Это обозначения разных стандартов и поколений:
Заключение
Электродвигатели мощностью 2,2 кВт с номинальной частотой вращения 950 об/мин являются универсальным и надежным решением для привода тихоходных механизмов с высоким крутящим моментом. Правильный выбор по классу энергоэффективности, монтажного исполнения и схемы управления определяет их долговечность и экономичность в работе. При эксплуатации необходимо строго соблюдать требования по защите от перегрузок, обеспечению качества питающего напряжения и проведению регулярного технического обслуживания (контроль вибрации, температуры, состояния подшипников).