Электродвигатели 5АИ 250 S4

Электродвигатели 5АИ 250 S4: технические характеристики, конструкция и область применения

Электродвигатель 5АИ 250 S4 представляет собой асинхронный двигатель трехфазного тока с короткозамкнутым ротором, соответствующий серии АИ. Данная серия является современным аналогом широко распространенных двигателей серии АИР, изготавливаемым по ГОСТ Р 51689-2000 (МЭК 60034-1). Индекс «5АИ» указывает на принадлежность к пятой серии по высоте оси вращения, «250» — высота оси вращения в миллиметрах, а «S4» — обозначение монтажного исполнения (фланцевое крепление).

Расшифровка обозначения и основные параметры

Полное обозначение двигателя, например, 5АИ250S4У3, содержит следующую информацию:

• 5АИ: Серия, пятый габарит по высоте оси вращения.
• 250: Высота оси вращения (расстояние от оси вала до плоскости установки) — 250 мм.
• S: Установочный размер по длине станины (в данном случае «S» — короткий). Также встречаются варианты «M» и «L».
• 4: Число полюсов. Для двигателя 5АИ 250 S4 это 4 полюса, что соответствует синхронной частоте вращения 1500 об/мин при частоте сети 50 Гц.
• У3: Климатическое исполнение (умеренный климат) и категория размещения (для работы в закрытых помещениях).

Конструктивные особенности

Двигатели серии 5АИ имеют закрытое обдуваемое исполнение (IP54 или IP55 по умолчанию). Конструкция включает:

• Статор: Сердечник, набранный из изолированных листов электротехнической стали, с уложенной в пазах трехфазной обмоткой. Класс нагревостойкости изоляции обмотки — F (155°C), с рабочим перегревом по классу B (130°C), что обеспечивает повышенный запас по термостойкости и увеличенный срок службы.
• Ротор: Короткозамкнутый, типа «беличья клетка». Изготавливается методом литья под давлением из алюминиевого сплава. Конструкция пазов ротора оптимизирована для обеспечения требуемых пусковых характеристик.
• Корпус и подшипниковые щиты: Литые, из чугуна. Обеспечивают высокую механическую прочность и виброустойчивость. На корпусе расположены ребра охлаждения, а на валу установлен вентилятор, закрытый защитным кожухом.
• Подшипниковые узлы: Используются шарикоподшипники качения. Для вала диаметром 65 мм (типично для данного габарита) со стороны привода обычно устанавливается подшипник средней серии, а со стороны противопривода — легкой серии. Существуют модификации с уплотнениями вала для работы в запыленных условиях.

Основные технические характеристики

Типовые параметры для двигателя 5АИ250S4 при питании 380 В, 50 Гц:

Параметр	Значение	Единица измерения
Номинальная мощность (P2N)	75	кВт
Синхронная частота вращения	1500	об/мин
Номинальная частота вращения (при полной нагрузке)	≈1475	об/мин
Номинальный ток (при 380В)	≈140	А
КПД (η)	93.6 — 94.5	%
Коэффициент мощности (cos φ)	0.88 — 0.89	—
Пусковой ток (Iп/Iн)	6.5 — 7.5	крат
Пусковой момент (Мп/Мн)	1.2 — 1.4	крат
Максимальный момент (Мmax/Мн)	2.2 — 2.5	крат
Масса (зависит от производителя)	480 — 520	кг
Степень защиты	IP54 / IP55	—
Класс изоляции	F (с рабочим перегревом по классу B)	—

Энергоэффективность

Двигатели серии 5АИ соответствуют классу энергоэффективности IE2 (стандартный) согласно международному стандарту IEC 60034-30-1. В настоящее время доступны модификации с повышенным КПД, соответствующие классу IE3. Высокий КПД (более 93.5%) достигается за счет использования качественных электротехнических сталей, оптимизированной геометрии магнитопровода и воздушного зазора, а также снижения механических потерь.

Монтажные исполнения и способы крепления

Исполнение S4, указанное в маркировке, означает фланцевое крепление. Однако двигатели габарита 250 мм производятся в различных монтажных исполнениях по ГОСТ 2479 (IEC 60034-7):

• IM1081 (S4): Фланец на станине с цилиндрическим посадочным местом и отверстиями для крепления на стороне, противоположной приводу.
• IM1081 (S4): Фланец на станине с цилиндрическим посадочным местом и отверстиями для крепления на стороне, противоположной приводу.
• IM2081 (S4): Фланец на подшипниковом щите с цилиндрическим посадочным местом.
• IM2181 (S4): Фланец на подшипниковом щите с коническим посадочным местом.
• IM1001 (B3): Лапы для монтажа на горизонтальной поверхности.
• IM1002 (B35): Комбинированное крепление на лапах и фланце.

Концевой вал двигателя, как правило, имеет один цилиндрический исполнение, но возможны варианты с двумя концами вала (удлиненный вал) для монтажа датчиков или второго механизма.

Область применения

Электродвигатели 5АИ 250 S4 мощностью 75 кВт находят широкое применение в промышленности для привода механизмов, не требующих регулирования скорости в процессе работы:

• Привод центробежных и поршневых насосов в ЖКХ, нефтегазовой и химической отраслях.
• Вентиляторы и дымососы большой производительности.
• Компрессоры воздушные и холодильные.
• Конвейерные линии, элеваторы, нории.
• Дробильное, мельничное и смесительное оборудование.
• Приводы станков (токарных, фрезерных, деревообрабатывающих).

Выбор, монтаж и эксплуатация

При выборе двигателя 5АИ 250 S4 необходимо учитывать:

• Режим работы (S1 — продолжительный): Двигатель рассчитан на длительную работу при номинальной нагрузке.
• Способ пуска: Прямой пуск возможен при соответствии мощности сети пусковым токам. В противном случае применяют устройства плавного пуска или частотные преобразователи.
• Условия окружающей среды: При наличии пыли, влаги или химически активных веществ необходимо выбирать соответствующее исполнение (IP55, IP56) или использовать дополнительные защитные кожухи.
• Нагрузочная характеристика: Пусковой и максимальный момент двигателя должны превышать момент сопротивления механизма.

Монтаж должен производиться на ровное, жесткое основание с точной центровкой с рабочим механизмом. Несоосность более 0.05 мм может привести к повышенной вибрации, перегреву подшипников и выходу из строя. Обслуживание включает регулярный контроль вибрации, температуры подшипниковых узлов, периодическую замену смазки (для подшипников с консистентной смазкой) и очистку наружных поверхностей от загрязнений.

Сравнение с аналогами и модернизация

Двигатель 5АИ является эволюционным развитием серии АИР. Основные отличия — повышенный КПД, унификация с международными стандартами (IEC), улучшенная система охлаждения. Прямыми зарубежными аналогами являются двигатели серий Siemens 1LA/1LG, WEG W22, ABB M3BP. При замене устаревших двигателей на 5АИ необходимо проверять соответствие установочных и присоединительных размеров, особенно при фланцевом исполнении S4.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается исполнение S4 от B3?

Исполнение B3 — это крепление двигателя на лапах к горизонтальной фундаментной плите. Исполнение S4 — фланцевое крепление, где двигатель монтируется через фланец на корпусе или подшипниковом щите к ответному фланцу приводимого механизма. Это компактное решение, часто используемое для насосов и вентиляторов.

Можно ли использовать двигатель 5АИ 250 S4 с частотным преобразователем?

Да, можно. Однако для продолжительной работы на низких скоростях (менее 20-25% от номинальной) может потребоваться независимое охлаждение (двигатель с принудительной вентиляцией, обозначается часто как «IC416»). Также рекомендуется использовать фильтры dU/dt или синус-фильтры для защиты изоляции обмотки от перенапряжений, вызванных длинными кабельными трассами между ПЧ и двигателем.

Какой реальный ток потребления будет при неполной нагрузке?

Ток потребления линейно зависит от нагрузки на валу. При 50% нагрузке ток будет примерно 50-60% от номинального (≈70-85 А). Коэффициент мощности и КПД при частичных нагрузках снижаются.

Как часто нужно смазывать подшипники?

Периодичность смазки зависит от типа подшипников, скорости вращения и условий работы. Для двигателей 5АИ 250 S4 с двухрядными шарикоподшипниками и консистентной смазкой типичный интервал составляет 4000-5000 рабочих часов. Точные рекомендации указаны в паспорте двигателя конкретного производителя.

Что означает класс изоляции F с нагревом по классу B?

Это означает, что изоляционные материалы обмотки рассчитаны на температуру 155°C (класс F), но двигатель спроектирован так, чтобы температура перегрева обмотки при номинальной нагрузке не превышала 80°C (над температурой окружающей среды +40°C), что соответствует классу B (130°C максимально допустимая температура). Это обеспечивает значительный запас по термостойкости и увеличивает реальный срок службы изоляции.

Каков порядок действий при повышенной вибрации двигателя?

1. Проверить и отрегулировать соосность с рабочим механизмом.
2. Проверить балансировку ротора приводного механизма и муфты.
3. Осмотреть и при необходимости заменить подшипники.
4. Проверить крепление двигателя и механизма на фундаменте.
5. Исключить электрические причины (обрыв стержней ротора, несимметрию фаз питания).

Существуют ли взрывозащищенные исполнения двигателей 5АИ 250?

Да, многие производители выпускают модификации с маркировкой взрывозащиты, например, 5АИ250S4В (для рудничного оборудования) или исполнения по стандарту ATEX/IECEx для различных взрывоопасных зон (Ex d, Ex e, Ex nA и т.д.). Конструктивно они отличаются усиленными уплотнениями, коррозионностойким покрытием и материалами, искробезопасным исполнением.