Электродвигатели 5АИ 250 М2: полный технический анализ и эксплуатационные характеристики
Электродвигатель 5АИ 250 М2 представляет собой асинхронный двигатель трехфазного тока с короткозамкнутым ротором, являющийся современным представителем серии 5АИ (общепромышленные двигатели) и преемником широко распространенной серии АИР. Индекс 250 обозначает высоту оси вращения (250 мм), а М2 указывает на модификацию крепления — на лапах с двумя торцевыми щитами. Данные двигатели предназначены для продолжительного режима работы (S1) и рассчитаны на эксплуатацию в условиях умеренного климата (категория размещения У2, У3).
Конструктивные особенности и исполнение
Конструкция двигателя 5АИ 250 М2 соответствует требованиям ГОСТ Р 51689-2000 (МЭК 60034-1) и обеспечивает высокую надежность. Основные узлы включают в себя: литой чугунный статор, алюминиевую короткозамкнутую обмотку ротора типа «беличья клетка», шарикоподшипниковые узлы качения, литые чугунные лапы и торцевые щиты. Изоляция обмотки статора относится к классу нагревостойкости F (до 155°C), что при номинальной нагрузке обеспечивает запас по температуре и повышенный ресурс. Степень защиты стандартно соответствует IP54, что означает защиту от попадания пыли в количестве, нарушающем работу, и от брызг воды со всех направлений. По заказу возможно изготовление с повышенной степенью защиты IP55.
Основные технические параметры и характеристики
Ключевые параметры двигателя 5АИ 250 М2 варьируются в зависимости от его номинальной мощности, которая для данной высоты оси вращения может составлять от 55 до 132 кВт при синхронной частоте вращения 3000 об/мин. Наиболее распространенным и сбалансированным по применению является исполнение на 75 кВт при 3000 об/мин (2-полюсное).
Таблица 1. Основные технические характеристики двигателей 5АИ 250 М2 (ряд мощностей)
| Номинальная мощность, Pн (кВт) | Синхронная частота, nс (об/мин) | Номинальный КПД, η (%) | Коэффициент мощности, cos φ | Номинальный ток, Iн (А)* | Кратность пускового тока, Iп/Iн | Кратность пускового момента, Mп/Mн | Кратность максимального момента, Mmax/Mн | Масса (кг), approx. |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 55 | 3000 | 92.5 | 0.89 | 103 | 7.0 | 1.3 | 2.5 | 480 |
| 75 | 3000 | 93.2 | 0.90 | 138 | 7.0 | 1.2 | 2.5 | 520 |
| 90 | 3000 | 93.6 | 0.91 | 164 | 7.0 | 1.2 | 2.5 | 580 |
| 110 | 3000 | 94.0 | 0.91 | 199 | 6.8 | 1.1 | 2.4 | 650 |
| 132 | 3000 | 94.4 | 0.92 | 237 | 6.8 | 1.1 | 2.4 | 720 |
*При напряжении 380 В, 50 Гц.
Механические характеристики и установочные размеры
Исполнение М2 подразумевает крепление на лапах с фланцевым подшипниковым щитом со стороны противоположной выходному концу вала (D-конец). Вал выполнен цилиндрическим. Для двигателей данной серии предусмотрена возможность монтажа дополнительного охлаждающего вентилятора (исполнение F01/F06 по МЭК 60034-6). Габаритные, установочные и присоединительные размеры строго стандартизированы по ГОСТ 2479 (МЭК 60072-1).
Таблица 2. Основные установочно-присоединительные размеры для 5АИ 250 М2 (пример для 75 кВт)
| Обозначение размера | Описание | Значение (мм) |
|---|---|---|
| h | Высота оси вращения | 250 |
| l1 | Длина от торца вала до первой монтажной лапы | 670 |
| l10 | Длина от торца вала до центра заднего подшипника | 190 |
| d1 | Диаметр вала | 65 |
| b1 | Ширина шпоночного паза на валу | 18 |
| h1 | Высота от оси до плоскости лап | 315 |
| AB | Межосевое расстояние монтажных отверстий в лапах (по длине) | 600 |
| BB | Межосевое расстояние монтажных отверстий в лапах (по ширине) | 520 |
Условия эксплуатации и требования к питающей сети
Двигатели серии 5АИ 250 М2 рассчитаны на работу от трехфазной сети переменного тока частотой 50 Гц. Допустимое отклонение напряжения ±5%, частоты ±2%. Совместное отклонение напряжения и частоты не должно превышать ±5%. Пуск двигателей рекомендуется осуществлять при номинальном напряжении. Для снижения пусковых токов мощных исполнений (от 90 кВт и выше) обязательным является применение устройств плавного пуска или частотных преобразователей. Двигатели допускают работу в продолжительном режиме S1 при температуре окружающей среды от -40°C до +40°C и высоте над уровнем моря до 1000 м. При более высоком расположении требуется учет коэффициента снижения мощности.
Области применения и типовые приводы
Благодаря высокой мощности и скорости, двигатели 5АИ 250 М2 находят широкое применение в различных отраслях промышленности для привода механизмов, не требующих регулирования скорости в процессе работы:
- Центробежные насосы и вентиляторы высокой производительности.
- Компрессорное оборудование (поршневые и винтовые компрессоры).
- Дробильное, мельничное и смесительное оборудование.
- Конвейерные линии большой длины и мощности.
- Валы генераторов, испытательные стенды.
- Стандартизация: 5АИ полностью соответствует международным стандартам МЭК, что упрощает замену импортных аналогов.
- Энергоэффективность: Серия 5АИ соответствует классу энергоэффективности IE2 (стандартный) по МЭК 60034-30-1. Для достижения классов IE3/IE4 требуется выбор специальных серий (5АИР, 5АМ и др.).
- Ремонтопригодность: Конструкция обеспечивает легкий доступ к узлам, унификация подшипниковых узлов и посадочных мест упрощает обслуживание.
- Наличие: Широкая распространенность серии на рынке гарантирует доступность запасных частей и сокращает сроки поставки.
- Вибрации (предельные значения по ГОСТ ИСО 10816-1).
- Температуры подшипников и статора (термосопротивления или термодатчики, встроенные в обмотку по заказу).
- Состояния смазки в подшипниковых узлах (регламентная замена смазки каждые 4000-10000 часов работы).
- Чистоты наружных поверхностей и эффективности системы охлаждения.
Сравнение с аналогами и выбор
При выборе между двигателями 5АИ 250 М2 и их аналогами (АИР 250 М2, импортные двигатели серий М3АА, 1LE1) необходимо учитывать следующие критерии:
Монтаж, подключение и техническое обслуживание
Монтаж двигателя должен производиться на ровное, жесткое основание с точной центровкой по полумуфте (радиальное и угловое биение не более 0.05 мм). Несоблюдение требования соосности приводит к повышенным вибрациям и преждевременному выходу подшипников из строя. Подключение к сети осуществляется через клеммную коробку, расположенную в верхней части станины. Схема соединения обмоток («звезда» или «треугольник») зависит от номинального напряжения двигателя (380В/660В). Техническое обслуживание включает в себя регулярный контроль:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается 5АИ 250 М2 от старого АИР 250 М2?
Двигатели серии 5АИ являются модернизированным вариантом серии АИР. Основные отличия: повышенный на 1-2% КПД за счет оптимизации магнитной системы и снижения потерь, использование изоляции класса F при работе по классу B, что увеличивает ресурс, полное соответствие нормам МЭК по габаритным и установочным размерам, а также по методам испытаний. Конструктивно двигатели взаимозаменяемы по посадочным местам.
Какой пусковой аппарат необходим для двигателя 5АИ 250 М2 на 75 кВт?
Для прямого пуска (DOL) необходим автоматический выключатель или контактор с тепловым реле, рассчитанный на номинальный ток двигателя (около 138А). Уставка защиты должна быть отстроена от пускового тока (около 966А). Для снижения пусковых токов и плавного разгона рекомендуется использовать устройство плавного пуска (УПП) или частотный преобразователь (ЧП). Сечение питающего кабеля выбирается по номинальному току с учетом условий прокладки.
Можно ли использовать этот двигатель с частотным преобразователем?
Да, двигатели серии 5АИ пригодны для работы с частотными преобразователями. Однако для продолжительной работы на низких скоростях (менее 20% от номинальной) может потребоваться независимое охлаждение (исполнение F06). При использовании с ЧП длинной кабельной линии более 50 метров рекомендуется установка выходного фильтра (дросселя) для подавления гармоник и защиты изоляции обмотки от перенапряжений.
Какие подшипники установлены в двигателе и как часто требуется их смазывать?
Для двигателей 5АИ 250 М2, как правило, используются шарикоподшипники качения (со стороны вала и противоположной стороны). Конкретные типоразмеры (например, 6313, 6314) указываются в паспорте. Смазка подшипниковых узлов — пластичная (консистентная). Интервал замены смазки зависит от условий эксплуатации и типа подшипникового узла (обычно 4000-10000 часов). Пересмазка должна производиться строго по регламенту, избыток смазки так же вреден, как и ее недостаток.
Что означает климатическое исполнение У2 и У3?
Исполнение У2 означает, что двигатель предназначен для эксплуатации в умеренном климате на открытом воздухе (защита от атмосферных осадков и солнечного излучения). Исполнение У3 — для работы в умеренном климате в закрытых помещениях без регулирования температурно-влажностных условий. Эти исполнения определяют диапазон рабочих температур и требования к влаго- и морозостойкости изоляционных материалов.
Как определить, что обмотка статора повреждена?
Основные признаки повреждения обмотки: резкое увеличение потребляемого тока при той же нагрузке, появление запаха гари, сильная неравномерная вибрация, снижение сопротивления изоляции (замеряется мегомметром на 1000 В; для двигателя на 380 В оно должно быть не менее 0.5 МОм в холодном состоянии, а рекомендуемое значение >10 МОм). Окончательный диагноз ставится после проверки сопротивления обмоток постоянному току (разброс между фазами не более 2%) и проведения испытания повышенным напряжением.
Заключение
Электродвигатель 5АИ 250 М2 представляет собой надежное, энергоэффективное и универсальное решение для привода мощных промышленных механизмов с постоянной скоростью. Его конструкция, соответствующая международным стандартам, обеспечивает простоту монтажа, обслуживания и взаимозаменяемости. Правильный выбор, основанный на анализе механической характеристики нагрузки, условий окружающей среды и параметров питающей сети, а также соблюдение регламентов технического обслуживания являются залогом длительной и безотказной работы агрегата на протяжении всего назначенного срока службы.