Электродвигатели 5АИ 250
Электродвигатели 5АИ 250: полный технический обзор и сфера применения
Электродвигатели серии 5АИ 250 представляют собой асинхронные трехфазные двигатели с короткозамкнутым ротором, являющиеся современным развитием массовой серии АИР. Индекс «250» в обозначении указывает на высоту оси вращения, которая составляет 250 мм. Данные двигатели относятся к мощному тяговому оборудованию, предназначенному для продолжительного режима работы S1 в составе промышленных механизмов. Они изготавливаются в соответствии с межгосударственным стандартом ГОСТ Р МЭК 60034-1 (и его предшественником ГОСТ 183-74), а также учитывают требования международных стандартов IEC 60034. Конструкция двигателей 5АИ оптимизирована для снижения материалоемкости и повышения энергоэффективности по сравнению с предыдущими поколениями.
Конструктивные особенности и исполнения
Двигатели 5АИ 250 имеют литую алюминиевую станину и чугунные щиты подшипников, что обеспечивает оптимальное соотношение прочности, массы и теплоотдачи. Сердечник статора набирается из изолированных листов электротехнической стали, что минимизирует потери на вихревые токи. Короткозамкнутый ротор выполняется методом литья под давлением, обмотка «беличья клетка» изготавливается из алюминиевого сплава. Конструкция предусматривает различные варианты монтажного исполнения, определяемые по ГОСТ 2479.
- IM 1081: На лапах с одним цилиндрическим концом вала.
- IM 2081: На лапах с двумя цилиндрическими концами вала.
- IM 3081: На лапах с фланцем на подшипниковом щите (фланец большого диаметра).
- IM 3681: Комбинированное исполнение — на лапах и с фланцем.
- Устройства плавного пуска (УПП): Обеспечивают ограничение тока и управляемый рост момента.
- Частотные преобразователи (ЧП): Позволяют осуществлять плавный пуск, останов и широкое регулирование скорости вниз от номинальной. При длительной работе на пониженных скоростях с самовентиляцией необходимо предусмотреть независимое охлаждение.
- Пуск переключением «звезда-треугольник»: Применим только для двигателей, обмотки которых рассчитаны на работу в сети 380/660В при соединении «треугольник/звезда» соответственно. Момент при пуске снижается в 3 раза.
- Насосные и компрессорные станции (центробежные насосы, поршневые и винтовые компрессоры).
- Вентиляторные установки большой производительности (дымососы, главные вентиляторы шахт, вентиляторы градирен).
- Подъемно-транспортное оборудование (краны, конвейеры длинной протяженности, эскалаторы).
- Дробильное и мельничное оборудование (дробилки щековые, конусные, шаровые мельницы).
- Приводы технологических линий (бумагоделательные машины, экструдеры, миксеры).
- Визуальный контроль состояния корпуса, креплений, кабельных вводов.
- Измерение сопротивления изоляции обмоток мегомметром (не менее 1 МОм для напряжений до 1 кВ, нормы для ВН строже).
- Контроль вибрации на подшипниковых щитах. Допустимые значения виброскорости по ГОСТ ИСО 10816-1 для данного типоразмера обычно находятся в зоне A или B (до 2.8-4.5 мм/с).
- Контроль температуры подшипников и статора (термометрами или термопарами). Превышение температуры более 95°C для класса B указывает на проблемы.
- Периодическая пересмазка подшипников в соответствии с регламентом завода-изготовителя.
- Чистка вентиляционных каналов и поверхностей охлаждения.
- Механическая: Несоосность с нагрузкой, дисбаланс ротора, износ или повреждение подшипников, ослабление крепления лап или фундамента.
- Электрическая: Обрыв стержней «беличьей клетки» ротора, несимметрия питающего напряжения, межвитковое замыкание в обмотке статора, неправильная коммутация обмоток.
- Магнитная: Неравномерный воздушный зазор из-за износа подшипников или деформации вала.
Климатическое исполнение — У2, У3, УХЛ2, УХЛ3, ХЛ2, ХЛ3 по ГОСТ 15150 для работы в умеренном и холодном макроклиматических районах. Степень защиты по ГОСТ IEC 60034-5 стандартно — IP54 (защита от попадания пыли и брызг воды со всех направлений), по заказу возможно изготовление в IP55.
Основные технические характеристики и параметры
Мощностной ряд двигателей 5АИ 250 охватывает диапазон от 75 до 132 кВт при синхронной частоте вращения 3000 об/мин (2 полюса). Ключевые параметры варьируются в зависимости от числа полюсов (синхронной частоты вращения).
| Мощность, кВт | Синхронная частота, об/мин | КПД, %, ном. | cos φ, ном. | Пусковой ток / Iном | Мпуск / Мном | Мmax / Мном | Масса, кг, approx. |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 75 | 3000 | 93.6 | 0.89 | 7.0 | 1.3 | 2.5 | 580 |
| 90 | 3000 | 94.0 | 0.90 | 7.0 | 1.2 | 2.5 | 640 |
| 110 | 3000 | 94.5 | 0.90 | 7.0 | 1.2 | 2.5 | 720 |
| 132 | 3000 | 94.8 | 0.91 | 6.9 | 1.1 | 2.4 | 820 |
| 55 | 1500 | 93.0 | 0.87 | 7.2 | 1.4 | 2.3 | 580 |
| 75 | 1500 | 93.6 | 0.88 | 7.0 | 1.3 | 2.3 | 680 |
| 90 | 1500 | 94.0 | 0.89 | 7.0 | 1.2 | 2.3 | 750 |
| 110 | 1500 | 94.5 | 0.89 | 6.8 | 1.2 | 2.3 | 850 |
Двигатели также выпускаются на другие стандартные напряжения: 400 В, 660 В, 690 В, 6000 В, 10500 В. При повышенных напряжениях конструкция включает изоляцию, соответствующую классу нагревостойкости F или H, с запасом по температуре для обеспечения класса нагревостойкости B по ГОСТ.
Энергоэффективность и классы IE
Серия 5АИ соответствует современным требованиям по энергосбережению. Большинство двигателей данного типоразмера относятся к классу энергоэффективности IE2 (стандартный) или IE3 (повышенный) в соответствии с ГОСТ Р МЭК 60034-30-1 (IEC 60034-30-1). Двигатели на высшее напряжение 6 и 10 кВ, как правило, классифицируются как IE2. Выбор класса IE влияет на стоимость и эксплуатационные расходы: двигатели IE3 имеют меньшие потери в меди и стали, что приводит к более высокому КПД, особенно в режимах частичной нагрузки.
Системы охлаждения и монтаж
Для двигателей 5АИ 250 стандартной системой охлаждения является IC 0141 (по ГОСТ Р МЭК 60034-6) — наружное самовентилируемое охлаждение с вентилятором на валу двигателя под защитным кожухом. Для специальных применений, например, в взрывоопасных зонах или для частотного регулирования на низких скоростях, может применяться независимая вентиляция (IC 0441) с принудительным обдувом от внешнего вентилятора. Монтаж требует надежного фундамента, выверенного по уровню. Соосность с приводимым механизмом должна быть тщательно отрегулирована, использование гибких муфт обязательно. Несоосность более допустимой (обычно не более 0.05 мм) приводит к повышенной вибрации, износу подшипников и выходу из строя.
Подшипниковые узлы и смазка
В двигателях 5АИ 250 применяются роликовые подшипники качения. Со стороны привода (D-конец) обычно устанавливается сдвоенный радиально-упорный роликовый подшипник, воспринимающий радиальные и осевые нагрузки. Со стороны противопривода (N-конец) — одинарный радиальный роликовый подшипник. Типоразмер подшипников зависит от мощности. Смазка — пластичная (консистентная), типа Литол-24 или аналог. Пересмазка осуществляется через пресс-масленки в процессе технического обслуживания. Критически важно не допускать перегрева подшипниковых узлов и попадания в них абразивных частиц.
Управление, пуск и регулирование скорости
Прямой пуск двигателей 5АИ 250 сопровождается высокими пусковыми токами (в 6-7.5 раз выше номинального), что требует проверки возможностей питающей сети и коммутационной аппаратуры. Для снижения пусковых токов и плавного разгона применяются:
Для двигателей на 6 и 10 кВ используются высоковольтные УПП или ЧП, либо пуск через реакторы.
Области применения
Электродвигатели 5АИ 250 находят применение в качестве привода для промышленного оборудования, требующего высокой мощности и надежности:
Техническое обслуживание и диагностика
Плановое ТО включает в себя:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается 5АИ 250 от старой серии АИР 250?
Серия 5АИ является модернизацией АИР. Основные отличия: оптимизированная геометрия магнитопровода и обмоток для повышения КПД и соответствия классам IE2/IE3, использование современных изоляционных материалов класса F с запасом для работы по классу B, унификация и снижение массы при сохранении или улучшении выходных параметров.
Можно ли использовать двигатель 380/660В в сети 380В с соединением «звезда» для длительной работы?
Нет. Двигатель с паспортными данными 380/660В предназначен для работы при номинальной мощности только при соединении обмоток в «треугольник» на напряжение 380В. Соединение в «звезду» на 380В снизит фазное напряжение, приведет к падению момента в 3 раза и не позволит развить номинальную мощность. Двигатель будет работать с перегрузкой по току и перегреется.
Какой частотный преобразователь выбрать для двигателя 5АИ 250 на 110 кВт?
Необходим ЧП с номинальным выходным током не менее номинального тока двигателя (около 200А для 380В). Рекомендуется запас по мощности ЧП в 10-15%. Для двигателей на 6/10 кВ требуются специальные высоковольтные преобразователи. Ключевое внимание — правильная настройка защит (перегрузка по току, перегрев) и алгоритма разгона/торможения.
Что делать, если сопротивление изоляции упало ниже нормы?
Необходима сушка обмоток статора. Для двигателей до 1 кВ применяется сушка инфракрасными лампами, токами от внешнего источника (понижающий трансформатор) или методом короткозамкнутой обмотки (пропускание номинального тока от пониженного напряжения). Для высоковольтных двигателей сушка проводится только по специальным инструкциям, часто с привлечением специалистов. После сушки сопротивление изоляции должно восстановиться.
Как часто нужно проводить пересмазку подшипников?
Интервал пересмазки зависит от условий эксплуатации (температура, запыленность, режим работы) и типа подшипникового узла. Типовой интервал для двигателей 5АИ 250 при работе в нормальных условиях составляет 4000-5000 моточасов. Точные данные указаны в руководстве по эксплуатации на конкретный двигатель. Важно не превышать рекомендуемый объем смазки, так как ее избыток приводит к перегреву и выдавливанию сальников.
Каковы основные причины повышенной вибрации двигателя?
Диагностика требует проведения виброанализа и электрических измерений.