Электродвигатели 4 кВт У1

Электродвигатели 4 кВт У1: конструкция, параметры и область применения

Электродвигатели асинхронные трехфазные с короткозамкнутым ротором мощностью 4 кВт, исполнения У1, представляют собой серийную продукцию, широко применяемую в промышленном приводе. Данные двигатели соответствуют ГОСТ 51689-2000 (ГОСТ Р 51689-2000) и являются современным аналогом ранее выпускавшихся серий АИР. Климатическое исполнение У1 обозначает, что двигатель предназначен для эксплуатации в умеренном макроклиматическом районе на открытом воздухе (категория размещения 1).

Расшифровка обозначения и основные стандарты

Типовое обозначение двигателя: АИР 132 M6 У1. Расшифровка:

• АИР — серия асинхронных двигателей (общепромышленные, Interelectro).
• 132 — высота оси вращения вала от установочной поверхности, мм (132 мм).
• M — установочный размер по длине станины (S, M, L).
• 6 — количество полюсов (синхронная частота вращения 1000 об/мин, рабочая ~935-970 об/мин).
• У1 — климатическое исполнение (умеренный климат) и категория размещения (открытое исполнение).

Двигатели исполнения У1 рассчитаны на работу при температуре окружающей среды от -45°C до +40°C. Степень защиты IP54 или IP55 является стандартной для данной мощности и исполнения, что обеспечивает защиту от попадания пыли и водяных струй.

Конструктивные особенности и материалы

Конструкция двигателя 4 кВт У1 является классической для асинхронных машин. Станина и подшипниковые щиты изготавливаются из чугуна, что обеспечивает высокую механическую прочность, виброустойчивость и улучшенный теплоотвод. Активная часть состоит из шихтованного магнитопровода статора, набранного из листов электротехнической стали, и обмотки из медного провода с теплостойкой изоляцией класса F (до 155°C), что позволяет работать с перегрузками. Ротор — короткозамкнутый, типа «беличья клетка», выполнен из алюминиевого сплава или меди, залитой в пазы магнитопровода. Вал — из конструкционной стали, вращается на подшипниках качения (обычно шариковых). На двигателях мощностью 4 кВт, как правило, установлены подшипники №306 или аналоги.

Основные технические характеристики

Для двигателей 4 кВт ключевые параметры варьируются в зависимости от числа полюсов (синхронной частоты вращения).

Сводная таблица параметров электродвигателей 4 кВт У1 (на примере серии АИР)

Параметр	2 полюса (3000 об/мин)	4 полюса (1500 об/мин)	6 полюсов (1000 об/мин)	8 полюсов (750 об/мин)
Типоразмер (пример)	АИР 112 M2 У1	АИР 132 S4 У1	АИР 132 M6 У1	АИР 160 S8 У1
Синхронная частота, об/мин	3000	1500	1000	750
Номинальная частота (при нагрузке), об/мин	~2850-2930	~1410-1470	~935-970	~700-730
Номинальный ток (380В), А	~8.2	~8.6	~9.5	~10.5
КПД, η, %	85.5 — 87.5	87.5 — 89.5	86.0 — 88.0	84.0 — 86.0
Коэффициент мощности, cos φ	0.88 — 0.90	0.83 — 0.85	0.77 — 0.79	0.71 — 0.73
Пусковой ток / Iном	6.5 — 7.5	6.5 — 7.5	6.0 — 6.5	5.5 — 6.0
Пусковой момент / Mном	2.0 — 2.3	2.0 — 2.3	1.8 — 2.0	1.6 — 1.8
Максимальный момент / Mном	2.3 — 2.5	2.3 — 2.5	2.0 — 2.2	1.9 — 2.1
Масса, кг	45 — 50	55 — 60	65 — 70	95 — 105

Способы монтажа и крепления

Двигатели 4 кВт У1 производятся в различных монтажных исполнениях, определяемых по ГОСТ 2479 (IEC 60034-7). Наиболее распространенные:

• IM 1081 — на лапах с двумя подшипниковыми щитами, с одним цилиндрическим концом вала.
• IM 2081 — на лапах с фланцем на подшипниковом щите (комбинированное крепление).
• IM 3081 — с фланцевым креплением (без лап).

Габаритные, установочные и присоединительные размеры строго стандартизированы, что обеспечивает взаимозаменяемость двигателей разных производителей. Например, для двигателя 4 кВт на 1500 об/мин (типоразмер 132S) межосевое расстояние лап составляет 216 мм, диаметр вала — 38 мм, диаметр фланца для исполнения IM 2081 — 300 мм.

Области применения и выбор двигателя

Двигатели мощностью 4 кВт являются одними из самых востребованных в промышленности. Их применяют для привода:

• Насосов центробежных и поршневых.
• Вентиляторов и дымососов.
• Компрессоров.
• Станков (токарных, фрезерных, сверлильных).
• Конвейеров и транспортеров.
• Смесителей и мешалок.
• Прочего технологического оборудования.

Выбор конкретного двигателя (числа полюсов) определяется требуемой частотой вращения рабочего механизма и условиями пуска. Двигатели на 3000 об/мин используются для высокооборотных механизмов, но имеют большие пусковые токи. Двигатели на 1500 об/мин — наиболее сбалансированный и распространенный вариант. Исполнения на 1000 и 750 об/мин применяются для тихоходных механизмов, часто с высоким моментом сопротивления на валу.

Схемы подключения и пуск

Трехфазные двигатели 4 кВт на напряжение 380/660 В могут подключаться по двум основным схемам:

• «Звезда» (Y) — для работы на номинальном напряжении 380 В. Фазное напряжение на обмотке составляет 220 В. Пусковой ток и момент умеренные.
• «Треугольник» (Δ) — для работы на номинальном напряжении 220 В (в сетях 380 В используется редко для данной мощности, требует специальных условий). При подключении в «треугольник» к сети 380В двигатель сгорит.

Для двигателей 4 кВт прямой пуск от сети (DOL) является стандартным, так как пусковые токи (порядка 55-70А) обычно допустимы для большинства сетей и коммутационной аппаратуры. Для снижения пусковых токов и плавного разгона могут применяться устройства плавного пуска (УПП) или частотные преобразователи (ЧП). ЧП также позволяют осуществлять регулирование скорости в широком диапазоне.

Эксплуатация, техническое обслуживание и ремонт

Эксплуатация двигателей У1 в условиях умеренного климата не требует специальных мер. Основные процедуры ТО включают:

• Периодический контроль вибрации и шума.
• Мониторинг температуры подшипниковых узлов (нагрев не должен превышать +95°C).
• Чистку наружных поверхностей для сохранения эффективного охлаждения.
• Через 8-10 тыс. часов работы — проверку и замену смазки в подшипниках. Для большинства двигателей 4 кВт используются пластичные смазки типа Литол-24 или их импортные аналоги.
• Контроль состояния изоляции обмоток мегомметром (сопротивление изоляции должно быть не менее 1 МОм при 25°C).

Ремонтопригодность данных двигателей высокая. Типовые неисправности: износ подшипников, ослабление креплений, повреждение обмоток от перегрева или межвитковое замыкание. Перемотка статора является стандартной услугой ремонтных предприятий.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается исполнение У1 от У3 или УХЛ?

Исполнение У1 предназначено для умеренного климата на открытом воздухе. У3 — для умеренного климата в закрытых помещениях без регулирования температуры. УХЛ — для холодного климата. Отличия заключаются в применяемых материалах (морозостойкость резин, смазок), а также в условиях проведения приемо-сдаточных испытаний.

Можно ли использовать двигатель 4 кВт У1 в сети 220 В?

Непосредственно — нет. Для работы от однофазной сети 220 В требуется использование частотного преобразователя с однофазным входом или пусковых конденсаторов (для схем «треугольник» с конденсаторами). Однако конденсаторный пуск приводит к значительной потере мощности (до 30%) и перегреву, поэтому рекомендуется только для маломощных двигателей. Для 4 кВт предпочтительнее использование частотного преобразователя.

Как определить, что подшипники двигателя требуют замены?

Основные признаки: повышенный равномерный шум или гул, вибрация, нагрев подшипникового щита выше нормы, люфт вала при покачивании. Для точной диагностики рекомендуется вибродиагностика.

Какой класс изоляции у двигателей У1 и какова его реальная перегрузочная способность?

Стандартный класс изоляции — F (до 155°C). Однако система охлаждения и температурный запас рассчитаны на работу при классе нагревостойкости B (до 130°C) по температуре обмотки. Это обеспечивает запас надежности. Кратковременная перегрузка, как правило, не должна превышать 1.15 от номинальной мощности при условии, что частота пусков ограничена.

Что означает маркировка «S1» на шильдике?

S1 — это режим работы (продолжительный). Двигатель рассчитан на работу при номинальной нагрузке неограниченно долгое время до достижения установившейся температуры всех частей. Для циклических режимов (например, S3 — повторно-кратковременный) требуются специальные двигатели или выбор мощности с запасом.

Как правильно выбрать кабель для подключения двигателя 4 кВт?

Исходя из номинального тока (см. таблицу, для 1500 об/мин ~8.6А) и условий прокладки. Для одиночного двигателя, проложенного в воздухе, подходит кабель ВВГнг 3х1.5 мм² (длительно допустимый ток ~19А). Однако необходимо учитывать пусковые токи, длину линии и требования к защите. На практике часто используют сечение 2.5 мм². Защитный автомат выбирается с характеристикой «D» (например, 16А) для уверенного отключения при КЗ и стойкости к пусковым токам.

Заключение

Электродвигатели асинхронные трехфазные мощностью 4 кВт климатического исполнения У1 представляют собой надежный, стандартизированный и универсальный привод для широкого спектра промышленного оборудования. Понимание их технических характеристик, условий монтажа и эксплуатации, заложенных в конструкцию, позволяет правильно интегрировать их в технологические процессы, обеспечивая долгий срок службы и энергоэффективность. При выборе конкретной модели необходимо уделять внимание не только мощности, но и частоте вращения, способу монтажа, степени защиты и классу энергоэффективности (IE2, IE3), что становится критически важным в условиях требований современного рынка.