Электродвигатели 5АИ 180 М8

Электродвигатели 5АИ 180 М8: полный технический обзор и эксплуатационные характеристики

Электродвигатели серии 5АИ 180 М8 представляют собой асинхронные машины с короткозамкнутым ротором, трехфазного переменного тока, предназначенные для продолжительного режима работы S1. Модель 5АИ 180 М8 является ключевым представителем общепромышленных двигателей, соответствующих современным стандартам энергоэффективности (класс IE2 по ГОСТ Р МЭК 60034-30-1). Данная серия пришла на смену устаревшим модификациям АИР и разработана с учетом повышенных требований к надежности, экономичности и унификации.

Расшифровка условного обозначения

Маркировка 5АИ 180 М8 структурирована следующим образом:

• 5АИ – серия асинхронных интерэлектродвигателей, 5-я габаритная длина (по актуальному ряду РНД).
• 180 – высота оси вращения вала в миллиметрах (h). Для данной модели h = 180 мм.
• М8 – обозначение длины сердечника (посадочного размера) и числа полюсов. Буква «М» указывает на длину сердечника (3-я длина по ряду в данном габарите), а цифра «8» – на количество полюсов, что соответствует синхронной частоте вращения 750 об/мин при частоте сети 50 Гц.

Конструктивные особенности и техническое исполнение

Двигатели 5АИ 180 М8 изготавливаются в соответствии с ГОСТ Р 52776-2007 (МЭК 60034-1). Основные конструктивные узлы включают:

• Статор: Сердечник набран из изолированных листов электротехнической стали, запрессован в чугунный корпус (исполнение IM 1001) или стальной сварной кожух (IM 1002). Обмотка статора выполнена из медного провода с теплостойкой изоляцией класса F, что обеспечивает запас по перегреву при работе в номинальном режиме.
• Ротор: Короткозамкнутый, типа «беличья клетка». Литой алюминиевый сердечник с вентиляционными лопатками для улучшения охлаждения. Вал изготовлен из углеродистой стали, динамически отбалансирован.
• Система охлаждения: Самовентилируемая, с наружным вентилятором, закрытым защитным кожухом (IC 0141). Обеспечивает эффективный отвод тепла.
• Подшипниковые узлы: Как правило, используются шарикоподшипники качения. Со стороны привода (DE) – радиально-упорный подшипник, воспринимающий основную нагрузку. Со стороны, противоположной приводу (NDE) – радиальный подшипник. Типоразмер подшипников стандартизирован для данного габарита.
• Клеммная коробка: Расположена в верхней части корпуса. Имеет возможность разворота на 180° для удобства подвода кабелей. Степень защиты клеммной коробки – IP54, что исключает попадание внутрь пыли и брызг воды.

Основные технические параметры и характеристики

Номинальные данные двигателя 5АИ 180 М8 при питании от сети 380 В, 50 Гц, режиме работы S1 и классе изоляции F.

Параметр	Значение	Единица измерения	Примечание
Номинальная мощность (P2N)	18.5 — 22	кВт	Зависит от конкретного исполнения и длины сердечника
Синхронная частота вращения (ns)	750	об/мин	При 50 Гц
Номинальная частота вращения (nN)	~730	об/мин	Зависит от скольжения (примерно 730-735 об/мин)
Номинальный ток (IN)	~37 — 44	А	При 380 В, для мощности 22 кВт ~42А
Коэффициент полезного действия (η)	91.5 — 92.5	%	Соответствует классу энергоэффективности IE2
Коэффициент мощности (cos φ)	0.82 — 0.84	—	При номинальной нагрузке
Кратность пускового тока (Iп/IN)	6.5 — 7.5	—
Кратность пускового момента (Mп/MN)	1.6 — 1.8	—
Кратность максимального момента (Mmax/MN)	2.4 — 2.6	—
Масса (зависит от исполнения)	190 — 220	кг	Для чугунного корпуса
Степень защиты (IP)	IP54 / IP55	—	По заказу возможно IP56
Класс изоляции	F	—	Система изоляции рассчитана на нагрев до 155°C
Класс нагревостойкости	B	—	Допустимый перегрева обмотки 80K (по классу B)

Механические характеристики и установочные размеры

Двигатели 5АИ 180 М8 выпускаются в основном исполнении IM 1081 (лапы с одним цилиндрическим концом вала) по ГОСТ 2479. Ключевые монтажные размеры соответствуют международным нормам IEC.

• Высота оси вращения (h): 180 мм.
• Установочные размеры по лапам:
  • Расстояние между отверстиями в лапах вдоль двигателя (A): 279 мм.
  • Расстояние между отверстиями поперек двигателя (B): 241 мм.
  • Диаметр отверстия в лапах (d): 19 мм.
• Размеры вала:
  • Диаметр конца вала (d1): 55 мм.
  • Длина цилиндрической части вала (l1): 110 мм.
  • Размер шпоночного паза: 16×5 мм.

Сферы применения и типовые приводы

Благодаря высокой надежности и моменте на средних скоростях, двигатели 5АИ 180 М8 нашли широкое применение в различных отраслях промышленности для привода механизмов, не требующих регулирования скорости, либо с регулированием через частотный преобразователь. Основные области:

• Насосное оборудование: Центробежные, поршневые и шестеренные насосы в системах водоснабжения, водоотведения, теплоэнергетики.
• Вентиляционное и климатическое оборудование: Приточные и вытяжные вентиляторы, дымососы, градирни.
• Компрессорное оборудование: Поршневые и винтовые воздушные компрессоры.
• Конвейерные системы и транспортеры: Ленточные, цепные, скребковые конвейеры с постоянной скоростью движения.
• Подъемно-транспортное оборудование: Лебедки, крановые механизмы поворота и передвижения.
• Дробильное и смесительное оборудование: Щековые дробилки, смесители сухих сыпучих материалов, мешалки.

Выбор, монтаж и эксплуатация

При выборе двигателя 5АИ 180 М8 для конкретного применения необходимо учитывать:

• Совпадение механических характеристик: Проверка, что пусковой и максимальный момент двигателя превышают момент сопротивления механизма на всех этапах работы.
• Режим работы: Двигатель рассчитан на продолжительный режим S1. Для повторно-кратковременных (S3-S5) или иных режимов необходим пересчет мощности по методике ПВ% (продолжительности включения).
• Условия окружающей среды: Стандартное исполнение предназначено для работы при температуре от -40°C до +40°C и высоте до 1000 м над уровнем моря. Для агрессивных сред, взрывоопасных зон (исполнение В3G, Ex d) или тропического климата требуются специальные модификации.
• Пуск и защита: Высокая кратность пускового тока диктует необходимость применения соответствующих пусковых устройств (прямой пуск, пуск «звезда-треугольник», мягкие пускатели) и надежной токовой защиты (автоматические выключатели с характеристикой D, тепловые реле или цифровые защитные устройства).
• Обслуживание: Регламентное обслуживание включает периодический контроль вибрации, температуры подшипниковых узлов, затяжки болтовых соединений и состояния изоляции обмоток (мегомметром). Смазка подшипников проводится в соответствии с инструкцией завода-изготовителя.

Сравнение с аналогами и модернизация

Серия 5АИ является эволюционным развитием серии АИР. Ключевые улучшения:

• Повышенный КПД (класс IE2 против IE1 у старых АИР), что ведет к снижению эксплуатационных затрат.
• Улучшенные показатели вибрации и шума за счет оптимизации магнитной системы и балансировки.
• Усиленная конструкция подшипниковых щитов и корпуса.
• Большая унификация с международными типоразмерами (IEC).

При замене устаревшего двигателя АИР180М8 на 5АИ 180 М8, как правило, не требуется изменять фундамент или привод, так как установочно-присоединительные размеры совпадают. Однако необходимо проверить соответствие электрических параметров и мощности.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Чем отличается 5АИ 180 М8 от старого АИР180М8?

Основные отличия: более высокий класс энергоэффективности (IE2 у 5АИ против IE1 у АИР), улучшенные массогабаритные показатели (при той же мощности 5АИ может быть легче), модернизированная конструкция обмотки и системы охлаждения, соответствие актуальным стандартам. Механические установочные размеры, как правило, взаимозаменяемы.

2. Можно ли использовать этот двигатель с частотным преобразователем (ЧП)?

Да, двигатели серии 5АИ пригодны для работы от частотного преобразователя. Однако для длительной работы на низких скоростях (менее 20-25% от номинала) может потребоваться независимое охлаждение (вентилятор с отдельным приводом). При подключении через ЧП необходимо использовать выходные дроссели или синус-фильтры для защиты изоляции обмотки от перенапряжений, вызванных длинными кабельными трассами или характеристиками ШИМ.

3. Какой автомат и сечение кабеля нужны для защиты двигателя 5АИ 180 М8 на 22 кВт?

Номинальный ток двигателя ~42А. Для защиты от токов короткого замыкания и перегрузки рекомендуется:

• Автоматический выключатель: Номинальный ток расцепителя выбирается с запасом: I_{ном.расц} = 1.1*I_дв ≈ 46-50А. Учитывая высокий пусковой ток, необходима характеристика срабатывания «D» (например, 50А, характеристика D).
• Тепловое реле (если используется пускатель): Уставка регулируется в диапазоне 42-45А.
• Сечение кабеля: Выбирается по току, условиям прокладки и допустимому падению напряжения. Для одиночного двигателя, при прокладке в воздухе (например, кабель ВВГнг), минимальное сечение составляет 10 мм² (допустимый ток ~55А). Рекомендуется сечение 16 мм² для обеспечения запаса и снижения потерь.

4. Каков ресурс подшипников и как часто требуется их смазывать?

Ресурс подшипников при правильной эксплуатации (соосность с нагрузкой, отсутствие вибраций) может превышать 40 000 часов. Периодичность смазки зависит от типа подшипникового узла (смазочные канавки или пресс-масленки), скорости вращения и условий работы. Для двигателя 750 об/мин в стандартных условиях интервал замены смазки обычно составляет 4000-5000 часов работы. Используется консистентная смазка для электродвигателей (например, Liol, Shell Alvania и аналоги). Важно не переполнять полость подшипника смазкой (не более 1/2-2/3 объема).

5. Что означает класс изоляции F и класс нагревостойкости B?

Это два разных, но связанных параметра. Класс изоляции F указывает на то, что изоляционные материалы обмотки рассчитаны на максимальную рабочую температуру 155°C. Класс нагревостойкости B означает, что в номинальном режиме работы перегрев обмотки (превышение ее температуры над температурой охлаждающей среды) не превышает 80К (градусов Кельвина). Таким образом, при температуре окружающего воздуха +40°C, температура обмотки не превысит 120°C, что обеспечивает значительный запас надежности для изоляции класса F.

6. Как правильно проверить мегомметром сопротивление изоляции обмоток?

Перед проверкой двигатель должен быть отключен от сети и заземлен для снятия остаточного заряда. Измерения проводятся мегомметром на напряжение 1000 В (для двигателей до 1000 В). Проверяется:

• Сопротивление изоляции каждой обмотки относительно корпуса (R_из фаза-корпус).
• Сопротивление изоляции между обмотками (R_из фаза-фаза).

Нормативное значение для нагретой обмотки согласно ПТЭЭП: не менее 1 МОм. Для холодной обмотки (температура окружающей среды) оно должно быть существенно выше (десятки-сотни МОм). Падение сопротивления изоляции ниже нормы указывает на ее увлажнение или повреждение и требует сушки или ремонта.