Электродвигатели 5АИ 11 кВт

Электродвигатели 5АИ 11 кВт: технические характеристики, конструкция и область применения

Электродвигатели серии 5АИ мощностью 11 кВт представляют собой асинхронные трехфазные двигатели с короткозамкнутым ротором, соответствующие современным стандартам энергоэффективности (класс IE2, IE3). Данные двигатели являются эволюционным развитием широко распространенных серий АИР и АИ, адаптированным под актуальные требования международных норм по КПД, уровню шума и вибраций. Модели 5АИ 11 кВт находят применение в составе промышленного оборудования: насосных агрегатов, вентиляционных систем, компрессоров, конвейерных линий, дерево- и металлообрабатывающих станков.

Конструктивные особенности и исполнения

Двигатели 5АИ 11 кВт изготавливаются в соответствии с ГОСТ Р 51689-2000 (МЭК 60034-1). Основные конструктивные элементы включают в себя:

• Статор: Сердечник набран из изолированных листов электротехнической стали, запрессован в чугунный или алюминиевый корпус (зависит от габарита). Обмотка выполнена из медного провода с теплостойкой изоляцией класса F, что обеспечивает запас по перегреву при работе в номинальном режиме.
• Ротор: Короткозамкнутый, типа «беличья клетка». Сердечник ротора также шихтованный, беличья клетка выполнена из алюминиевого сплава методом литья под давлением. Конструкция ротора динамически отбалансирована.
• Подшипниковые щиты и узлы: Двигатели оснащены шарикоподшипниками качения с постоянной смазкой. Тип и размер подшипников (чаще всего 6210 и 6211) подбираются исходя из радиальных и осевых нагрузок, характерных для данной мощности.
• Охлаждение: Исполнение с самовентиляцией (IC 411). На валу двигателя закреплена крыльчатка, обеспечивающая поток воздуха через оребренную поверхность корпуса.
• Клеммная коробка: Расположена в верхней части корпуса. Стандартно допускает поворот на 180° для удобства подвода кабелей. Имеет уплотнения, обеспечивающие степень защиты IP54 или IP55.

Основные технические параметры и характеристики

Ключевые параметры для двигателей 5АИ 11 кВт варьируются в зависимости от синхронной частоты вращения (числа полюсов).

Таблица 1. Сводные технические данные для двигателей 5АИ 11 кВт

Параметр	5АИ 160S2 (3000 об/мин)	5АИ 160S4 (1500 об/мин)	5АИ 160M4 (1500 об/мин)	5АИ 180M6 (1000 об/мин)
Мощность на валу, P2 (кВт)	11.0	11.0	11.0	11.0
Синхронная частота, nс (об/мин)	3000	1500	1500	1000
Номинальная частота, nн (об/мин)	~2930	~1460	~1460	~970
Номинальный ток, Iн (А, при 380В)	21.5	22.6	22.6	24.8
Коэффициент мощности, cos φ	0.89	0.86	0.86	0.79
КПД, η (%, класс IE3)	90.5	91.0	91.0	90.0
Пусковой ток, Iп/Iн	7.5	7.5	7.5	6.5
Пусковой момент, Mп/Mн	2.2	2.2	2.2	2.0
Максимальный момент, Mmax/Mн	2.7	2.7	2.7	2.4
Масса, кг (примерно)	115	120	130	175
Уровень шума, дБ(А)	78	75	75	72

Классы энергоэффективности и монтажные исполнения

Современные двигатели 5АИ 11 кВт производятся в соответствии с требованиями к энергоэффективности IEC 60034-30-1. Стандартно предлагаются двигатели класса IE3 (Premium Efficiency), а также, по запросу, IE2 (High Efficiency). Переход на двигатели класса IE3 позволяет существенно снизить эксплуатационные затраты на электроэнергию, особенно при круглосуточной работе.

Основное монтажное исполнение – IM 1081 (лапы с фланцем). Однако доступны и другие варианты, определяемые по ГОСТ 2479:

• IM 1081: Двигатель на лапах с цилиндрическим концом вала.
• IM 2081: Двигатель на лапах с фланцем на подшипниковом щите (комбинированное исполнение).
• IM 3081: Двигатель только с фланцем (без лап).

Климатическое исполнение: У2, У3, УХЛ2 для умеренного и холодного климата. Степень защиты: IP54 (защита от брызг и пыли) или IP55 (защита от струй воды и пыли).

Выбор, монтаж и эксплуатация

При выборе двигателя 5АИ 11 кВт для замены или установки в новый привод необходимо учитывать:

• Скоростной режим: Соответствие частоты вращения требованиям механизма. Для насосов и вентиляторов часто выбирают 1500 об/мин, для высокооборотного оборудования – 3000 об/мин.
• Режим работы (S1-S10): Подавляющее большинство двигателей 5АИ рассчитаны на продолжительный режим работы S1 (номинальная мощность неограниченное время).
• Способ пуска: Прямой пуск, пуск со звезды на треугольник, использование частотного преобразователя (ПЧ). Двигатели 5АИ совместимы с ПЧ, но при длинных кабелях и высокой частоте коммутации рекомендуется установка выходных дросселей или синус-фильтров.
• Условия окружающей среды: При работе в запыленных или влажных условиях обязательна степень защиты IP55. Для агрессивных сред требуются двигатели в специальном исполнении (химстойкие покрытия).

Монтаж должен производиться на ровное, жесткое основание. Обязательна центровка вала двигателя и рабочего механизма с использованием соответствующих инструментов (например, лазерного центровщика). Неправильная центровка – основная причина преждевременного выхода из строя подшипников.

Схемы подключения и защита

Для двигателей 5АИ 11 кВт номинальным током ~22-25А стандартно применяется подключение через магнитный пускатель или контактор соответствующего номинала. Защита обеспечивается автоматическим выключателем с характеристикой отключения «D» или тепловым реле (в составе пускателя), настроенным на номинальный ток двигателя. Рекомендуется использование реле контроля фаз для защиты от перекоса и обрыва фазы.

Схемы обмоток статора: «звезда» (Y) для напряжения 380В или «треугольник» (Δ) для напряжения 220В (в отечественной сети 380/220В стандартно используется «звезда»). В клеммной коробке двигателя имеется 6 выводов (U1, V1, W1; U2, V2, W2), что позволяет гибко конфигурировать схему соединения.

Техническое обслуживание и диагностика

Плановое ТО включает в себя:

• Визуальный контроль, очистку от загрязнений.
• Контроль вибрации (норма для данного габарита обычно не более 2.8 мм/с).
• Контроль температуры подшипниковых узлов (термометром или тепловизором). Превышение температуры окружающей среды более чем на 70°C – признак неисправности.
• Через 8-10 тыс. часов работы – проверку и замену смазки в подшипниках. Используется термостойкая консистентная смазка (например, Лита-24, EFELE UNI-M).
• Измерение сопротивления изоляции обмоток мегомметром (напряжение 1000В). Нормативное значение – не менее 1 МОм для двигателей на напряжение до 660В.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается 5АИ от старой серии АИР?

Двигатели 5АИ имеют более высокий класс энергоэффективности (IE3 против IE1 у старых АИР), улучшенные показатели вибрации и шума, унифицированы с международными габаритами (IEC). Конструктивно усилены подшипниковые узлы, использованы более совершенные материалы изоляции.

Можно ли заменить двигатель АИР 112М4 11 кВт на 5АИ 160S4 11 кВт?

По мощности – да, это прямая замена. Однако необходимо проверить монтажные и присоединительные размеры. Габаритная рама 160S4 может отличаться от рамы 112М4 (она крупнее). Требуется свериться с каталогом установочных размеров, проверить диаметр вала, высоту центров, межосевые расстояния лап, возможность сочленения с существующей муфтой или рабочим органом.

Какой кабель выбрать для подключения двигателя 5АИ 11 кВт?

Для одиночного двигателя с прямым пуском при прокладке в воздухе (кабель-канал) подходит медный кабель ВВГнг или АВВГ сечением 6 мм² (допустимый длительный ток 40А). При групповой прокладке или повышенной температуре окружающей среды сечение необходимо увеличивать. Для питания от частотного преобразователя рекомендуется использовать экранированный кабель, например, ВВГнг-LS 3×6+1×4 или КГВВнг 4×6.

Как определить, что подшипник двигателя требует замены?

Основные признаки: повышенный шум (гул, скрежет), увеличенная вибрация, нагрев подшипникового щита. Для подтверждения необходимо провести вибродиагностику. Аксиальный люфт вала более 1.5-2 мм также указывает на износ подшипников.

Допускается ли работа двигателя 5АИ 11 кВт от частотного преобразователя?

Да, стандартные двигатели 5АИ полностью совместимы с работой от ПЧ. Однако для обеспечения надежности при длинных кабелях (>50м) и высоких частотах ШИМ (более 4 кГц) рекомендуется установка выходного фильтра (дросселя) ПЧ. Это защитит изоляцию обмоток от перенапряжений.

Что означает маркировка, например, 5АИ 160 М4 У3?

• 5АИ – серия асинхронного двигателя.
• 160 – высота оси вращения вала (160 мм).
• М – установочный размер по длине корпуса (средний). Бывает S (короткий), L (длинный).
• 4 – число полюсов (для синхронной частоты 1500 об/мин).
• У3 – климатическое исполнение для умеренного климата, категория размещения 3 (вне помещений).

Какой номинал автоматического выключателя выбрать для защиты?

Для двигателя 11 кВт с номинальным током ~22.6А (для 1500 об/мин) рекомендуется автоматический выключатель с номинальным током 32А и характеристикой срабатывания «D» (например, ВА47-29 D32). Это обеспечит защиту от токов короткого замыкания и позволит избежать ложных отключений при пусковых токах, которые могут достигать 170А.

Заключение

Электродвигатели 5АИ 11 кВт являются надежным и энергоэффективным приводом для широкого спектра промышленного оборудования. Их выбор, основанный на точном учете технических параметров (частота вращения, КПД, монтажное исполнение), условий эксплуатации и правильной организации пускозащитной аппаратуры, обеспечивает длительный и безотказный ресурс работы. Регулярное техническое обслуживание с акцентом на контроль вибрации и состояния подшипниковых узлов является ключевым фактором для минимизации простоев и снижения затрат на ремонт.