Электродвигатели 5АИ 280 S2

Электродвигатели 5АИ 280 S2: полное техническое описание и эксплуатационные характеристики

Электродвигатель 5АИ 280 S2 представляет собой асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором серии 5АИ, являющейся современным российским аналогом общепромышленных двигателей серии АИР. Индекс 280 указывает на высоту оси вращения (габарит) 280 мм, а S2 обозначает режим работы – кратковременный. Данные двигатели предназначены для привода механизмов, требующих высокой мощности и надежности в условиях кратковременной эксплуатации: испытательные стенды, задвижки, некоторые виды подъемно-транспортного оборудования, специальные технологические установки.

Конструктивные особенности и стандарты

Двигатели серии 5АИ разработаны и изготавливаются в соответствии с межгосударственными стандартами ГОСТ Р 51689-2000 (ГОСТ 51689-2000) и ГОСТ 2479-79, что обеспечивает их полную взаимозаменяемость с двигателями серии АИР. Конструкция является закрытой обдуваемой (IP54), что означает защиту от попадания пыли и брызг воды со всех направлений. Охлаждение осуществляется внешним вентилятором, расположенным под защитным кожухом. Основные конструктивные узлы:

• Станина и сердечник статора: Изготавливаются из высококачественной электротехнической стали, обеспечивая низкие магнитные потери. Станина имеет ребристую поверхность для улучшения теплоотвода.
• Короткозамкнутый ротор: Выполнен по технологии «беличьей клетки». Алюминиевая обмотка заливается под давлением, что гарантирует высокую механическую прочность и надежный контакт.
• Подшипниковые щиты и узлы: Используются подшипники качения (обычно роликовые радиально-упорные со стороны привода и шариковые радиальные со стороны противопривода), рассчитанные на длительный ресурс работы. Имеются устройства для добавления пластичной смазки (пресс-масленки).
• Клеммная коробка: Расположена в верхней части станины. Имеет увеличенные размеры для удобства монтажа. Возможно исполнение с расположением коробки сбоку (по заказу). Ввод кабеля может осуществляться с любой из четырех сторон.

Основные технические параметры двигателя 5АИ 280 S2

Ключевые характеристики данного двигателя определяются его габаритом, конструктивным исполнением и режимом работы S2. Номинальные параметры указываются для работы от сети 380 В, 50 Гц.

Таблица 1. Номинальные параметры и габариты двигателя 5АИ 280 S2

Параметр	Значение	Единица измерения	Примечание
Мощность, Pн	110	кВт	При S2, продолжительность цикла 10 мин.
Синхронная частота вращения	3000	об/мин	Соответствует 2 полюсам
Номинальная частота вращения, nн	≈ 2950	об/мин	Зависит от фактической нагрузки
Номинальный ток, Iн	≈ 205	А	При 380В, 50 Гц
Коэффициент полезного действия, η	93.5	%	При номинальной нагрузке
Коэффициент мощности, cos φ	0.90	—	При номинальной нагрузке
Кратность пускового тока, Iп/Iн	7.5	—
Кратность пускового момента, Mп/Mн	1.3	—
Кратность максимального момента, Mmax/Mн	2.4	—
Масса	≈ 780	кг	Зависит от производителя
Степень защиты	IP54	—	По ГОСТ 17494-87
Класс изоляции	F	—	Допускает нагрев до 155°C
Режим работы	S2	—	Кратковременный, 10 минут

Режим работы S2 и его практическая интерпретация

Режим S2 – кратковременный. Для двигателя 5АИ 280 S2 стандартная продолжительность работы составляет 10 минут. Это означает, что двигатель рассчитан на работу под номинальной нагрузкой в течение периода, не превышающего указанного, после чего он должен быть отключен до полного охлаждения (температура окружающей среды +20°C). Режим S2 позволяет использовать двигатель меньших габаритов для задач, не требующих непрерывной работы, что дает экономию материалов и места. Важно строго соблюдать временной цикл, так как работа сверх нормированного времени приводит к перегреву изоляции, резкому сокращению ее срока службы и выходу двигателя из строя.

Механические характеристики и монтажные исполнения

Двигатель 5АИ 280 S2 имеет жесткую механическую характеристику: при изменении нагрузки в широких пределах скорость вращения изменяется незначительно. Это важно для приводов, требующих постоянства скорости. Монтажные исполнения соответствуют ГОСТ 2479-79:

• ИМ1081: На лапах с двумя подшипниковыми щитами, с одним цилиндрическим концом вала.
• ИМ2081: На лапах с фланцем на подшипниковом щите (комбинированное исполнение).

Основные размеры (установочные и присоединительные) унифицированы. Диаметр вала для габарита 280 мм составляет 80 мм. Конструкция лап позволяет осуществлять как горизонтальный, так и вертикальный монтаж (при соответствующем исполнении подшипниковых узлов).

Пуск и управление

Высокая мощность (110 кВт) и значительный пусковой ток (порядка 1500 А) диктуют необходимость применения специальных устройств пуска и защиты. Прямой пуск от сети (DOL) возможен только при условии достаточной мощности питающей сети и если механизм допускает ударные нагрузки. В большинстве случаев рекомендуется:

• Пуск переключением «звезда-треугольник»: Применим только для двигателей, обмотки которых рассчитаны на работу в треугольнике при номинальном напряжении 380В. Снижает пусковой ток в 3 раза, но также снижает пусковой момент в 3 раза.
• Частотный преобразователь (ЧП): Наиболее современный и эффективный способ. Обеспечивает плавный пуск, регулирование скорости в широком диапазоне, высокий КПД и комплексную защиту двигателя.
• Устройство плавного пуска (УПП): Позволяет ограничить пусковой ток и обеспечить плавный разгон механизма.

Обязательна установка аппаратов защиты: автоматических выключателей с комбинированным расцепителем или предохранителей в паре с тепловым реле (для защиты от перегрузки). Токовая защита должна быть отстроена от тока холостого хода и номинального тока двигателя.

Области применения и рекомендации по выбору

Двигатель 5АИ 280 S2 применяется в приводах, работающих в повторно-кратковременном или кратковременном режимах. Типичные применения:

• Испытательные стенды и нагрузочные устройства.
• Привод мощных насосов, работающих по сигналу (пожарные системы, аварийные сбросы).
• Открывание/закрывание шиберов, заслонок, ворот большого размера.
• Приводы специального технологического оборудования (прессы, ножницы) с цикличной работой.

При выборе необходимо убедиться, что время работы механизма в цикле не превышает 10 минут. Если требуется продолжительная работа, необходимо выбирать двигатель в исполнении S1 (продолжительный режим) того же габарита, но с соответствующей мощностью (например, 5АИ 280 М2, где мощность при S1 будет ниже). Также критически важно согласовать момент инерции приводимого механизма с данными двигателя для обеспечения приемлемого времени разгона.

Техническое обслуживание и диагностика

Плановое техническое обслуживание включает в себя:

• Контроль вибрации на подшипниковых узлах. Для габарита 280 мм допустимая вибрация по скорости не должна превышать 4.5 мм/с.
• Контроль температуры подшипников и станины. Перегрев может указывать на износ подшипников, нарушение центровки или проблемы со смазкой.
• Периодическая замена смазки в подшипниковых узлах (регламент зависит от типа смазки и числа оборотов).
• Очистка наружных поверхностей и вентиляционных каналов от пыли и грязи для сохранения эффективного охлаждения.
• Проверка состояния изоляции обмоток мегомметром (сопротивление изоляции должно быть не менее 1 МОм при 25°C).
• Контроль затяжки болтовых соединений, включая соединения в клеммной коробке и крепление к фундаменту.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается двигатель 5АИ 280 S2 от 5АИ 280 М2?

Основное отличие – режим работы. Индекс S2 указывает на кратковременный режим (10 минут), а М2 – на монтажное исполнение и длину корпуса (средняя). Как правило, двигатель с индексом М2 поставляется в режиме S1 (продолжительный). Мощность двигателя в режиме S1 будет существенно ниже, чем у того же габарита в режиме S2. Например, 5АИ 280 М2 в S1 имеет мощность около 90 кВт, в то время как 5АИ 280 S2 – 110 кВт.

Можно ли использовать двигатель S2 в продолжительном режиме (S1), снизив нагрузку?

Нет, это не рекомендуется. Конструктивное исполнение двигателя для режима S2 оптимизировано под кратковременный нагрев. Даже при сниженной нагрузке, но в течение длительного времени, тепловые процессы могут привести к недопустимому нагреву узлов и ускоренному старению изоляции. Для продолжительной работы необходимо выбирать двигатель, рассчитанный на режим S1.

Какой частотный преобразователь нужен для данного двигателя?

Номинальный ток двигателя ≈205А. Преобразователь частоты должен быть выбран с запасом по току, обычно 1.1-1.15 от номинального тока двигателя. Таким образом, необходим ЧП с выходным током не менее 225-235 А. Для данного диапазона мощности часто используются преобразователи на IGBT-транзисторах с векторным или скалярным управлением, рассчитанные на напряжение 380-400 В, трехфазные. Важно обеспечить адекватное охлаждение ЧП.

Каков порядок замены смазки в подшипниках?

1. Остановить и обесточить двигатель.
2. Очистить пресс-масленки и сливные пробки от загрязнений.
3. Удалить старую смазку через сливные отверстия, проворачивая вал вручную.
4. Заполнить подшипниковую полость новой смазкой на 1/2-2/3 объема (не полностью!). Тип смазки указан в паспорте (часто Лита-24, ЦИАТИМ-221 или аналоги).
5. Излишки смазки выйдут через сливное отверстие. После первого пуска дать двигателю поработать 15-20 минут, затем остановить и удалить выдавленные излишки.

Что означает класс изоляции F и какова допустимая температура?

Класс изоляции F по ГОСТ 8865-93 определяет предельно допустимую температуру стойкости изоляционных материалов. Для класса F это 155°C. Однако рабочая температура перегрева обмотки (превышение над температурой окружающей среды +40°C) для этого класса составляет 105°C. Таким образом, суммарная температура обмотки не должна превышать 145°C (40°C + 105°C). Эксплуатация на более высоких температурах сокращает срок службы изоляции в геометрической прогрессии.

Как правильно центровать двигатель с механизмом?

Центровку необходимо производить с использованием щупов и индикаторных скоб (или лазерного центровщика). Двигатель и механизм должны быть установлены на общей, жесткой фундаментной плите. Соединение через упругую муфту. Допустимое радиальное биение не должно превышать 0.05 мм, угловое – 0.05 мм на 100 мм длины. Неправильная центровка – основная причина вибрации и преждевременного выхода из строя подшипников.