Электродвигатели 5АИ 355 S4
Электродвигатели 5АИ 355 S4: полное техническое описание и область применения
Электродвигатели серии 5АИ 355 S4 представляют собой асинхронные машины с короткозамкнутым ротором, трехфазного тока, общепромышленного исполнения. Модель 5АИ 355 S4 относится к габариту 355 по высоте оси вращения (355 мм) и имеет установочные размеры по ГОСТ и МЭК. Индекс S4 в обозначении указывает на режим работы – продолжительный (S1), что является стандартным для большинства промышленных применений. Данные двигатели предназначены для привода механизмов, не требующих регулирования частоты вращения: насосов, вентиляторов, компрессоров, дымососов, конвейеров, станков и другого оборудования.
Конструктивные особенности и исполнения
Двигатели 5АИ 355 изготавливаются в соответствии с ГОСТ Р 51689-2000 (аналогично МЭК 60034). Конструкция является закрытой, обдуваемой (IP23) или закрытой с внешним обдувом (IP54, IP55), что определяется конкретным заказом. Основные узлы включают в себя:
- Статор: Сердечник набирается из изолированных листов электротехнической стали, запрессовывается в оребренный чугунный или стальной корпус. Обмотка выполняется из медного провода с теплостойкой изоляцией класса F, что обеспечивает запас по нагревостойкости при работе с изоляцией класса B.
- Ротор: Короткозамкнутый, типа «беличья клетка». Сердечник ротора также шихтованный, алюминиевая обмотка заливается под давлением. Конструкция ротора динамически сбалансирована.
- Подшипниковые щиты: Изготавливаются из чугуна. В качестве опор используются роликовые и шариковые подшипники качения, обеспечивающие длительный срок службы. Тип и размер подшипников зависят от мощности и варианта исполнения.
- Охлаждение: Для исполнения IP23 используется самовентиляция посредством лопаток на роторе. Для исполнений IP54 и IP55 применяется внешний вентилятор, расположенный под защитным кожухом, что исключает попадание пыли и влаги в внутреннюю полость двигателя.
- Клеммная коробка: Располагается в верхней части корпуса, может быть повернута на 90°, 180° или 270° для удобства подвода кабелей. Ввод кабеля может быть как с левой, так и с правой стороны.
- IM 1001: На лапах с двумя подшипниковыми щитами, с одним цилиндрическим концом вала.
- IM 1002: На лапах с двумя подшипниковыми щитами, с двумя концами вала.
- IM 3001: Без лап (фланцевое) с двумя подшипниковыми щитами.
- IM 2001: Комбинированное (лапы + фланец).
- η). Для двигателя 315 кВт, 380 В ток составляет примерно 565 А.
- Прямой пуск: Допустим при достаточной мощности питающей сети, так как пусковые токи достигают 6-7 Iном. Требует проверки условий по падению напряжения и механическому ударному моменту на валу.
- Пуск переключением «звезда-треугольник»: Применим только для двигателей, обмотки которых рассчитаны на работу в треугольнике при сетевом напряжении. Снижает пусковой ток в 3 раза, но и пусковой момент также падает в 3 раза, что подходит для механизмов с вентиляторным моментом (насосы, вентиляторы).
- Пуск через устройство плавного пуска (УПП): Оптимальный способ для снижения пусковых токов и плавного разгона. Позволяет ограничить ток до 2.5-4 Iном и снизить износ механических частей привода.
- Частотное регулирование: Хотя двигатель 5АИ 355 S4 не является специализированным частотно-регулируемым (для этого существуют серии АИРС, А4 и др.), он может работать в составе частотно-регулируемого привода (ЧРП) с ограниченным диапазоном регулирования. При этом необходимо учитывать риск перегрева обмотки на низких скоростях и возможность возникновения перенапряжений в изоляции из-за формы выходного напряжения инвертора. Рекомендуется использование дросселей и фильтров, а также двигателей с усиленной изоляцией.
- Нефтегазовый комплекс: привод насосов (сырой нефти, воды, буровых растворов), газовых компрессоров.
- Энергетика: привод дутьевых вентиляторов, дымососов, циркуляционных и питательных насосов на ТЭЦ и котельных.
- Горнодобывающая промышленность: привод ленточных конвейеров, вентиляторов главного проветривания, дробилок.
- Металлургия: привод вентиляторов и насосов систем охлаждения, рольгангов.
- Водоснабжение и водоотведение: привод мощных насосов на станциях первого и второго подъема, насосных станциях перекачки.
- Совпадение номинальной мощности двигателя с мощностью, потребляемой механизмом, с учетом запаса 10-15%.
- Совпадение частоты вращения или возможность ее коррекции через редуктор/ременную передачу.
- Соответствие монтажного исполнения (IM…) и степени защиты (IP) условиям окружающей среды (запыленность, влажность, возможность попадания брызг).
- Климатическое исполнение (У, УХЛ, Т для тропиков) и категорию размещения.
- Класс нагревостойкости изоляции. Класс F является стандартом для данных двигателей.
- Ежесменный контроль: Визуальный осмотр, проверка температуры корпуса подшипниковых узлов и статора на слух и ощупь, контроль вибрации.
- Ежеквартальное ТО: Проверка и подтяжка крепежных соединений, контроль состояния клеммной коробки, очистка наружных поверхностей от пыли (особенно важно для двигателей IP23 и с внешним обдувом IP54).
- Ежегодное ТО: Измерение сопротивления изоляции обмоток мегомметром (норма не менее 1 МОм на 1 кВ номинального напряжения, но не ниже 0.5 МОм для сетей до 660 В). Проверка воздушного зазора между статором и ротором. Контроль состояния и замена смазки в подшипниках качения. Тип смазки и периодичность замены указываются в паспорте двигателя.
- Диагностика: Регулярный виброконтроль для выявления дисбаланса, ослабления креплений или дефектов подшипников. Тепловизионный контроль соединений и обмоток. Анализ тока для выявления электрических несимметрий и механических перегрузок.
Основные технические характеристики и параметры
Ключевые параметры двигателя 5АИ 355 S4 определяются его модификацией по мощности. Номинальные данные указываются для работы от сети 380 В, 50 Гц.
| Мощность, кВт | Синхронная частота, об/мин | Номинальная частота, об/мин | КПД, %, не менее | cos φ | Пусковой ток / Iном | Пусковой момент / Mном | Макс. момент / Mном | Масса, кг (прибл.) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 315 | 1500 | 1485 | 95.5 | 0.89 | 6.5 | 1.2 | 2.2 | 2200 |
| 250 | 1500 | 1480 | 95.0 | 0.88 | 6.8 | 1.1 | 2.1 | 1850 |
| 200 | 1500 | 1475 | 94.5 | 0.87 | 7.0 | 1.1 | 2.0 | 1550 |
| 160 | 1500 | 1470 | 94.0 | 0.86 | 7.2 | 1.0 | 2.0 | 1300 |
Помимо стандартного напряжения 380 В/50 Гц, двигатели могут изготавливаться на другие напряжения (например, 660 В, 6000 В, 10000 В) и частоты (60 Гц). При работе на 60 Гц номинальная частота вращения увеличивается пропорционально (до ~1780 об/мин), а мощность обычно остается неизменной или корректируется согласно проекту.
Механические характеристики и монтаж
Двигатели габарита 355 имеют несколько вариантов монтажного исполнения согласно ГОСТ 2479:
Размеры установочных и присоединительных размеров строго стандартизированы. Для исполнения на лапах ключевыми являются межосевые расстояния отверстий в лапах, высота оси вращения, диаметр и длина конца вала, а также размеры паза для шпонки. Для фланцевого исполнения критичны диаметр фланца, размеры и расположение крепежных отверстий.
| Параметр | Обозначение | Значение, мм |
|---|---|---|
| Высота оси вращения | H | 355 |
| Длина от лапы до конца вала | L | ~1900-2100 (зависит от мощности) |
| Межосевое расстояние отверстий в лапах (продольное) | 2A | 1400 |
| Межосевое расстояние отверстий в лапах (поперечное) | 2B | 1120 |
| Диаметр конца вала | D | 110 |
| Длина конца вала | E | 280 |
Управление, защита и пуск
Для управления и защиты двигателей 5АИ 355 S4 применяются комплектные устройства: автоматические выключатели (АВ), контакторы, тепловые реле или современные цифровые защитные устройства (микропроцессорные реле). Выбор аппаратуры определяется номинальным током двигателя, который можно рассчитать по формуле: Iном = Pном / (√3 Uном cos φ
Основные виды пуска:
Области применения и выбор
Двигатели данного габарита и мощности применяются в тяжелой промышленности:
При выборе конкретной модели необходимо учитывать:
Техническое обслуживание и диагностика
Плановое техническое обслуживание (ТО) включает в себя:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается исполнение IP23 от IP54/IP55 для двигателей 5АИ 355?
IP23 – защита от попадания твердых тел диаметром более 12.5 мм и от капель воды, падающих под углом до 60°. Это открытое, обдуваемое исполнение, более дешевое и лучше охлаждаемое, но предназначенное для чистых и сухих помещений (машинные залы). IP54 – защита от пыли (попадание пыли не исключено полностью, но она не мешает работе) и от брызг воды с любого направления. IP55 – защита от пыли и от струй воды. Исполнения IP54/IP55 имеют закрытый корпус с внешним вентилятором и применяются в условиях повышенной запыленности и влажности.
Можно ли использовать двигатель 5АИ 355 S4 с частотным преобразователем?
Да, можно, но с оговорками. Стандартный двигатель не оптимизирован для работы с ШИМ-сигналом ЧРП. Рекомендуется: 1) Использовать выходной дроссель или синус-фильтр ЧРП для снижения гармоник и перенапряжений. 2) Обеспечить принудительное охлаждение (независимый вентилятор) при длительной работе на скоростях ниже 30-40% от номинальной. 3) Выбирать двигатель с изоляцией класса F или выше. Для интенсивного регулирования предпочтительны специализированные двигатели.
Как определить необходимую мощность двигателя для замены вышедшего из строя?
Наиболее точно – по паспортным данным заменяемого агрегата. Если данные утеряны, можно ориентироваться на ток потребления, измеренный клещами на работавшем двигателе при нормальной нагрузке, и использовать формулу для приблизительного расчета мощности. Также необходимо учитывать механические характеристики нагрузки (пусковой момент, момент инерции). Завышение мощности ведет к неоправданным затратам и снижению cos φ сети, занижение – к перегрузке и выходу из строя нового двигателя.
Каковы нормы сопротивления изоляции и как его правильно измерить?
Для двигателей на напряжение 380 В сопротивление изоляции обмоток относительно корпуса и между обмотками, измеренное мегомметром на 1000 В, должно быть не менее 0.5 МОм при холодном состоянии. На практике для исправных сухих обмоток оно составляет десятки и сотни МОм. Измерение проводят на отключенном и заземленном двигателе после снятия остаточного заряда. Сопротивление изоляции сильно зависит от температуры и влажности. При низких значениях требуется сушка обмоток.
Что означает индекс «S4» в обозначении и можно ли использовать этот двигатель в повторно-кратковременном режиме?
Индекс S4 – это ошибочное указание в вопросе. Для двигателей 5АИ 355 стандартным является режим S1 – продолжительный, при котором двигатель работает под постоянной нагрузкой до достижения установившейся температуры. Использование в повторно-кратковременных режимах (S3, S4, S5) возможно, но требует специального расчета по эквивалентному току/моменту и тепловому режиму. Серийный двигатель S1 при работе в режиме S3 может быть перегружен по току, так как не успевает охлаждаться в паузах. Для таких задач выбирают двигатели с соответствующим номинальным режимом.
Как правильно выбрать аппарат защиты для данного двигателя?
Для защиты от токов короткого замыкания (КЗ) выбирают автоматический выключатель с номинальным током расцепителя, равным или немного превышающим номинальный ток двигателя (Iном). Характеристика срабатывания должна быть типа «D» или «K» для обеспечения срабатывания при пусковых токах (6-12 Iном). Для защиты от перегрузки по току используют тепловое реле, настроенное на ток Iном, или цифровое реле перегрузки, в котором можно задать точную время-токовую характеристику. Также обязательна защита от обрыва фазы.