Электродвигатели 4 кВт Т2

Электродвигатели 4 кВт Т2: технические характеристики, конструкция и область применения

Электродвигатели асинхронные трехфазные серии Т2 мощностью 4 кВт представляют собой электромеханические преобразователи, относящиеся к классу низковольтных машин общего промышленного назначения. Исполнение Т2, регламентированное стандартами, подразумевает двигатель с чугунными станиной и щитами, защищенного исполнения (IP54) с самовентиляцией. Данные двигатели являются эволюционным развитием массовой серии АИР и соответствуют актуальным требованиям межгосударственных стандартов ГОСТ Р 51689-2000 (ГОСТ 51689-2000) и международных норм IEC 60034-1. Их основное назначение – привод стационарных механизмов в условиях нормальной окружающей среды: насосов, вентиляторов, компрессоров, станков, конвейеров, элеваторов и другого промышленного оборудования.

Конструктивные особенности и исполнения

Конструкция двигателя 4 кВт Т2 является классической для асинхронных машин с короткозамкнутым ротором. Основные узлы включают:

• Станина и сердечник статора: Изготавливаются из высококачественного чугуна, обеспечивающего высокую механическую прочность, виброустойчивость и эффективный отвод тепла. Сердечник статора набирается из изолированных листов электротехнической стали для снижения потерь на вихревые токи.
• Обмотка статора: Выполняется из медного обмоточного провода с теплостойкой изоляцией класса F (до 155°C), что при стандартном классе нагревостойкости В (до 130°C) обеспечивает повышенный запас по температурной надежности. Укладка обмотки и пропитка выполняются по современной вакуумно-нагнетательной технологии.
• Ротор: Короткозамкнутый, типа «беличья клетка». Сердечник ротора также шихтованный, а клетка изготавливается путем заливки алюминиевого сплава под давлением, что формирует стержни, торцевые кольца и вентиляционные лопатки одновременно.
• Щиты подшипниковые: Чугунные, закрытого типа. Внутри устанавливаются подшипники качения (шариковые радиальные) закрытого типа, не требующие пополнения смазки в течение всего срока службы. Наиболее распространены подшипники 6206 (со стороны вала) и 6205 (со стороны противоположной валу).
• Коробка выводов (борно): Герметичная, увеличенного объема для удобства монтажа. В ней расположены клеммы для подключения питающего кабеля. Обмотка статора может соединяться по схеме «звезда» (Y) или «треугольник» (Δ) в зависимости от номинального напряжения сети.
• Охлаждение: Самовентиляция осуществляется с помощью внешнего вентилятора, закрытого защитным кожухом (колпаком). Поток воздуха обдувает оребренную наружную поверхность станины.

Основные технические параметры и характеристики

Двигатель 4 кВт Т2 – не одно изделие, а группа модификаций, различающихся по частоте вращения, скольжению, КПД и моменту. Ключевые параметры приведены в таблицах.

Таблица 1. Габаритно-присоединительные размеры и масса

Для двигателей 4 кВт Т2 типоразмер (высота оси вращения) составляет, как правило, 112 мм (исполнение АИР112М). Конкретные размеры могут незначительно отличаться у разных производителей, но соответствуют стандарту.

• Установочные размеры по длине: L1=190 мм, L10=254 мм (для 112М2), L10=282 мм (для 112М4).
• Диаметр вала (d1): 32 мм.
• Размер лап: 190 x 140 мм.
• Высота от центра вала до основания лап (h): 112 мм.
• Масса: в зависимости от числа полюсов, варьируется от 45 до 55 кг.

Таблица 2. Электрические и механические параметры (типовые значения для 400 В, 50 Гц)

Параметры приведены для наиболее распространенных исполнений по числу полюсов.

• Мощность (P_2N): 4.0 кВт.
• Синхронная частота вращения (n₀): 3000 об/мин (2 полюса), 1500 об/мин (4 полюса), 1000 об/мин (6 полюсов).
• Номинальная частота вращения (n_N): ~2850 об/мин (2п), ~1430 об/мин (4п), ~950 об/мин (6п).

Номинальный ток (I_N):

• При 400 В, Δ/Y: ~8.2 А / ~4.7 А (для 2п и 4п).
• При 690 В, Y: ~4.7 А (для 4п).
• Коэффициент полезного действия (η): 85.5% — 88.5% (зависит от полюсности и производителя). Соответствует классу IE2 (Стандартная эффективность по IEC 60034-30-1).
• Коэффициент мощности (cos φ): 0.86 — 0.82 (снижается с увеличением числа полюсов).
• Кратность пускового тока (I_start/I_N): 6.5 — 8.0.
• Кратность пускового момента (M_start/M_N): 2.0 — 2.4.
• Кратность максимального момента (M_max/M_N): 2.4 — 3.0.
• Уровень шума: Не более 70-75 дБ(А) для 4-полюсного исполнения.

Климатические исполнения и степень защиты

Стандартное исполнение двигателей Т2 – У2 или У3 по ГОСТ 15150 (для умеренного климата, категория размещения 2 или 3). Степень защиты по ГОСТ 14254 (IEC 60529) – IP54. Это означает:

• Цифра 5: Защита от проникновения пыли. Пыль может проникать внутрь в неопасном количестве, не нарушая работу двигателя.
• Цифра 4: Защита от брызг воды, падающих с любого направления.

Данная степень защиты позволяет эксплуатировать двигатель в условиях повышенной запыленности и влажности (цеха, наружные установки под навесом). Для работы под дождем или в условиях обильного обледенения требуется степень защиты IP56.

Варианты монтажного исполнения

Основное и наиболее распространенное исполнение – IM 1081 (по ГОСТ 2479, IEC 60034-5): двигатель на лапах с одним цилиндрическим концом вала. Также доступны другие варианты:

• IM 2081: На лапах с фланцем на подшипниковом щите (комбинированное крепление).
• IM 3681: На лапах с увеличенным концом вала (для монтажа муфт особой конструкции).
• IM 1071: Фланцевое исполнение без лап.

Выбор, монтаж и эксплуатация

При выборе двигателя 4 кВт Т2 для конкретного привода необходимо учитывать:

• Скоростной режим механизма: Выбор числа полюсов (2, 4, 6) определяет номинальную частоту вращения. Для насосов и вентиляторов часто используют 4-полюсные исполнения (~1500 об/мин), для высокооборотного инструмента – 2-полюсные (~3000 об/мин).
• Характер нагрузки: Для механизмов с тяжелыми условиями пуска (например, поршневые компрессоры) важна высокая кратность пускового момента. В таких случаях предпочтительны двигатели с повышенным скольжением или иные конструктивные решения.
• Напряжение питающей сети: Двигатели могут поставляться на одно или два номинальных напряжения (например, 230/400 В Δ/Y или 400/690 В Δ/Y). Схема соединения обмоток должна строго соответствовать напряжению сети.
• Режим работы (S1-S10 по IEC 60034-1): Стандартный режим – S1 (продолжительный). Для циклических режимов с частыми пусками/остановами необходимо проверять допустимое число включений в час.

Монтаж должен обеспечивать надежное крепление, соосность с приводимым механизмом и свободный доступ охлаждающего воздуха к вентиляционным жалюзи. Обязательно заземление корпуса. Эксплуатация требует периодического контроля вибрации, температуры подшипниковых узлов и состояния изоляции обмоток (сопротивление изоляции мегаомметром).

Способы управления и пуска

Прямой пуск от сети (Direct-On-Line, DOL) является наиболее простым и распространенным для двигателей 4 кВт благодаря умеренным пусковым токам (~50-60 А). Однако при необходимости снижения механических и электрических нагрузок применяют:

• Пуск «звезда-треугольник» (Y-Δ): Эффективен для двигателей, обмотки которых рассчитаны на работу в треугольнике при номинальном напряжении 400 В. Снижает пусковой ток в 3 раза, но и пусковой момент также падает в 3 раза.
• Частотные преобразователи (ЧП, VFD): Позволяют осуществлять плавный пуск, регулирование скорости в широком диапазоне и улучшение энергоэффективности. Для двигателей Т2 необходимо выбирать ЧП с выходным дросселем или синус-фильтром для снижения влияния высокочастотных гармоник на изоляцию обмотки.
• Устройства плавного пуска (УПП, Soft Starter): Обеспечивают плавный разгон за счет постепенного увеличения напряжения на статоре, ограничивая пусковой ток.

Тенденции рынка и аналоги

В настоящее время двигатели серии Т2 (IE2) постепенно вытесняются более энергоэффективными моделями классов IE3 (Повышенная эффективность) и IE4 (Сверхвысокая эффективность) в соответствии с директивами по энергосбережению. Однако благодаря надежности, отработанной конструкции и более низкой стоимости, двигатели 4 кВт Т2 остаются востребованными для модернизации существующих установок и применения в проектах, где не предъявляются строгие требования к энергоэффективности. Прямыми аналогами являются двигатели серий АИР (российского производства), Siemens 1LE0, WEG W22, ABB M3BP, и другие.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается двигатель Т2 от АИР?

Серия Т2 является логическим продолжением и модернизацией массовой серии АИР. Отличия носят в основном конструктивный характер: усиленная конструкция чугунных щитов и станины, улучшенная система вентиляции, использование подшипников с консистентной смазкой, не требующей замены, увеличенная коробка выводов. Электрические параметры (КПД, cos φ, пусковые характеристики) соответствуют серии АИР аналогичных габаритов.

Как определить схему соединения обмоток (звезда/треугольник) для моего напряжения сети?

Схема указана на шильдике двигателя и в паспорте. Например, запись «Δ/Y 230/400V 50Hz» означает, что при напряжении сети 230 В обмотки должны быть соединены треугольником, а при 400 В – звездой. В трехфазной сети 400 В (между фазами) для такого двигателя применяется схема «звезда». Внутри борновой коробки обычно находится перемычка, которую необходимо установить в соответствующее положение (для «звезды» – три перемычки соединяют начала или концы обмоток в одной точке).

Можно ли использовать двигатель 4 кВт Т2 с частотным преобразователем?

Да, можно. Однако стандартные двигатели Т2 не имеют специализированной изоляции обмоток, рассчитанной на воздействие коротких фронтов импульсов (высоких dU/dt) от современных ШИМ-преобразователей. Для надежной длительной работы рекомендуется:

• Использовать ЧП с выходным синус-фильтром или дросселем.
• Ограничить длину кабеля между ЧП и двигателем (желательно не более 50 м).
• При длительной работе на низких скоростях (менее 20-30% от номинала) необходимо обеспечить дополнительное охлаждение, так как встроенный вентилятор двигателя снижает свою эффективность.

Что означает класс нагревостойкости изоляции F и почему рабочая температура обозначена как класс B?

Класс изоляции F (до 155°C) указывает на предельную температуру, которую может выдерживать изоляционный материал без необратимых изменений. Однако стандартный режим работы двигателя рассчитывается так, чтобы температура наиболее нагретой точки обмотки (по методу сопротивления) не превышала 120°C для класса В (130°C — предел для класса B). Использование материалов класса F в двигателе, работающем в классе B, создает значительный запас по термостойкости, что повышает надежность и ресурс изоляции, особенно в условиях неидеального питания или повышенной температуры окружающей среды.

Как правильно подобрать тепловую защиту (тепловое реле) для двигателя 4 кВт Т2?

Номинальный ток теплового реле (или уставка на магнитном пускателе) выбирается по номинальному току двигателя, указанному на шильдике для конкретного напряжения. Для двигателя 4 кВт ~1500 об/мин при 400 В ток составляет примерно 8.2 А. Следовательно, тепловое реле необходимо настроить на этот ток с учетом допустимого диапазона регулировки. Рекомендуется использовать реле с регулировкой в пределах 7.0 — 9.0 А. Также важно учитывать температуру окружающей среды, где установлено реле, и при необходимости применять температурную компенсацию.

Почему двигатель при работе сильно греется? Основные причины.

Превышение допустимой температуры корпуса (более 90°C) может быть вызвано:

• Механические причины: Перетяжка подшипников, несоосность с нагрузкой, повышенное трение в приводимом механизме.
• Электрические причины: Работа при пониженном или повышенном напряжении сети (выход за пределы ±5%), перекос фаз (разница напряжений между фазами более 2%), частые пуски.
• Внешние условия: Высокая температура окружающей среды (выше +40°C), загрязнение поверхности двигателя или вентиляционных решеток, препятствующее охлаждению.
• Неисправности: Замыкание витков в обмотке, износ подшипников.

Диагностику следует начинать с измерения токов по фазам и проверки условий охлаждения.

Заключение

Электродвигатели асинхронные трехфазные мощностью 4 кВт в исполнении Т2 представляют собой проверенное, надежное и универсальное решение для широкого спектра промышленных приводов. Их конструкция, соответствующая современным стандартам защиты и надежности, обеспечивает длительный срок службы в типовых условиях эксплуатации. При выборе и применении данных двигателей критически важно учитывать соответствие их параметров (напряжение, частота вращения, режим работы) характеристикам питающей сети и приводимого механизма. Несмотря на появление более эффективных моделей классов IE3 и IE4, двигатели серии Т2 в силу оптимального соотношения цена/надежность сохраняют устойчивые позиции на рынке электротехнической продукции для базовых инженерных задач.