Электродвигатели 5АИ IM1081 S4

Электродвигатели 5АИ IM1081 S4: технические характеристики, конструкция и область применения

Электродвигатели серии 5АИ с обозначением IM1081 и режимом работы S4 представляют собой асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, спроектированные для эксплуатации в повторно-кратковременном режиме. Маркировка «5АИ» указывает на принадлежность к общепромышленной серии асинхронных двигателей (АИ) пятой серии по ГОСТ, «IM1081» определяет конструктивное исполнение по способу монтажа, а «S4» – режим работы по МЭК 60034-1. Данные двигатели находят применение в приводах механизмов с частыми пусками и остановками, таких как крановое оборудование, металлообрабатывающие станки, приводы рольгангов и другие технологические установки циклического действия.

Расшифровка обозначения и классификация

Полное обозначение двигателя, например, 5АИ200M4 IM1081 S4, содержит всю необходимую информацию для его идентификации:

5АИ: Серия общепромышленного асинхронного двигателя.
200: Высота оси вращения в миллиметрах (200 мм).
M: Установочный размер по длине станины (короткая, средняя или длинная).
4: Количество полюсов (4 полюса, что соответствует синхронной частоте вращения 1500 об/мин при частоте сети 50 Гц).
IM1081: Конструктивное исполнение по способу монтажа. IM (International Mounting) – международный код. Цифра 1081 расшифровывается:
- Первая цифра (1): Конструкция по способу монтажа – на лапах.
- Вторая и третья цифры (08): Исполнение конца вала – с одним цилиндрическим концом вала.
- Четвертая цифра (1): Исполнение по способу крепления – без фланца.
Таким образом, IM1081 – это двигатель на лапах с одним цилиндрическим концом вала.
S4: Режим работы – повторно-кратковременный с влиянием пусковых процессов. Характеризуется последовательностью идентичных рабочих циклов, каждый из которых включает время пуска, время работы с постоянной нагрузкой, время электрического торможения и время паузы, в течение которого двигатель остановлен и обесточен.

Конструктивные особенности исполнения IM1081

Исполнение IM1081 определяет механическую конструкцию двигателя, критически важную для его интеграции в привод. Ключевые элементы:

Станина: Литая, из чугуна, с крепежными лапами, имеющими продольные пазы или резьбовые отверстия для фиксации на фундаменте или раме.
Корпус: Защищенное исполнение (IP54 или IP55 по ГОСТ 17494-87), предотвращающее попадание внутрь пыли и водяных струй. Охлаждение – самостоятельное вентиляционное (IC411).
Вал: Один цилиндрический конец вала, предназначенный для установки полумуфты, шкива или зубчатой передачи. На валу предусмотрена шпоночная канавка и резьбовое отверстие на торце для фиксации детали отжимным винтом.
Подшипниковые узлы: Два подшипниковых щита с установленными шариковыми или роликовыми подшипниками качения. Тип подшипников зависит от мощности и габарита двигателя (например, 6312, 6314). Со стороны привода обычно устанавливается фиксирующий подшипник, со стороны противоположной – плавающий для компенсации теплового расширения вала.
Клеммная коробка: Расположена, как правило, в верхней части корпуса. Может быть поворотной на 180° для удобства подвода кабелей. Ввод кабеля – через сальниковые вводы или резьбовую муфту.

Режим работы S4: особенности и расчетные параметры

Режим S4 – повторно-кратковременный с влиянием пусковых процессов. Это ключевое отличие двигателей 5АИ IM1081 S4 от двигателей для продолжительного режима (S1). В данном режиме нагрев двигателя не успевает достичь установившегося значения за время работы, а за время паузы не успевает полностью остыть. Допустимая нагрузка в таком режиме выше, чем в S1 при тех же габаритах, но строго нормируется.

Основные параметры режима S4:

Продолжительность включения (ПВ): Выражается в процентах и рассчитывается по формуле: ПВ = [ (Время работы под нагрузкой) / (Время цикла) ]
100%. Время цикла включает работу, торможение и паузу. Стандартные значения ПВ: 15%, 25%, 40%, 60%.
Частота включений в час (C/h): Количество полных рабочих циклов в час. Высокая частота включений приводит к дополнительному нагреву от пусковых токов и повышенному износу контактной системы пусковой аппаратуры и механических частей.
Момент инерции нагрузки (J_нагр): Влияет на время и нагрев при пуске и торможении. Каталоги обычно указывают допустимый маховый момент нагрузки на валу двигателя.

Выбор двигателя для режима S4 требует учета всех этих факторов. Производитель предоставляет каталожные данные (мощность, момент) для конкретных значений ПВ и частоты включений.

Основные технические характеристики (на примере типовых габаритов)

Технические параметры двигателей 5АИ IM1081 S4 варьируются в зависимости от высоты оси вращения и длины сердечника. В таблице приведены примерные данные для двигателей с 4 полюсами (1500 об/мин) при ПВ=40%.

Типоразмер	Номинальная мощность, кВт	Номинальный ток, А (~380В)	Номинальный КПД, %	cos φ	Пусковой ток / Ном. ток (I_п/I_н)	Пусковой момент / Ном. момент (M_п/M_н)	Макс. момент / Ном. момент (M_max/M_н)	Масса, кг (прибл.)
5АИ160S4 IM1081 S4	7.5	16.5	87.5	0.85	7.0	2.2	2.8	110
5АИ180M4 IM1081 S4	15.0	30.5	89.5	0.87	7.0	2.2	2.8	160
5АИ200M4 IM1081 S4	22.0	43.5	90.5	0.88	7.0	2.2	2.8	220
5АИ225M4 IM1081 S4	37.0	71.0	92.0	0.89	7.0	2.2	2.8	320

Примечание: Точные значения необходимо уточнять по каталожным листам завода-изготовителя для конкретных условий (ПВ, частота включений, напряжение сети).

Область применения и рекомендации по выбору

Двигатели 5АИ IM1081 S4 применяются в приводах, работающих в циклическом режиме с частыми пусками и остановами:

Подъемно-транспортное оборудование: Приводы механизмов подъема, передвижения и поворота кранов (мостовых, козловых, консольных), тельферов, лебедок.
Металлообрабатывающие станки: Приводы главного движения, подач, механизмов зажима и перемещения в станках с ЧПУ, прессах, гильотинных ножницах.
Промышленные манипуляторы и роботы: Приводы вращения и линейного перемещения.
Конвейеры и рольганги: Линии с поштучной подачей изделий, где приводы включаются только при подходе изделия.
Испытательные стенды: Для циклического нагружения.

Критерии выбора:

Определение режима работы механизма: построение диаграммы нагрузки (M(t) или P(t)), определение времени пуска, работы с нагрузкой, торможения и паузы.
Расчет продолжительности включения (ПВ) и частоты включений в час.
Определение требуемой мощности и момента на валу с учетом динамических нагрузок и момента инерции приводимого механизма.
Выбор по каталогу двигателя, у которого каталожные значения мощности и момента для заданных ПВ и частоты включений равны или превышают расчетные.
Проверка по условиям пуска: допустимый маховый момент нагрузки и величина пускового момента должны обеспечивать разгон механизма за приемлемое время.
Проверка соответствия установочных размеров (IM1081) и конструкции вала требованиям механизма.

Особенности монтажа, эксплуатации и технического обслуживания

Монтаж двигателя исполнения IM1081 осуществляется на жесткое, выверенное по горизонтали основание через лапы. Крепежные болты должны быть затянуты с моментом, указанным в инструкции. Несоосность валов двигателя и рабочей машины не должна превышать допустимых значений (по ГОСТ или ТУ изготовителя) во избежание вибраций и перегрузки подшипников.

Эксплуатация в режиме S4 предъявляет повышенные требования к системам управления и защиты:

Пуско-защитная аппаратура: Контакторы и тепловые реле должны быть выбраны с учетом повышенной частоты коммутаций и пусковых токов. Для частых пусков рекомендуется использование реле с компенсацией окружающей температуры или электронных защит.
Защита: Обязательна защита от короткого замыкания (автоматические выключатели с характеристикой D или предохранители), защита от перегрузки (тепловые реле), защита от обрыва фазы.
Техническое обслуживание (ТО): Ввиду тяжелого режима работы, ТО должно проводиться чаще, чем для двигателей в S1.
- Ежедневный контроль: визуальный осмотр, проверка на отсутствие постороннего шума и вибрации.
- Периодическое ТО (раз в 1-3 месяца в зависимости от интенсивности работы): контроль состояния подшипников (шум, нагрев), проверка и подтяжка крепежных соединений, очистка наружных поверхностей от пыли для обеспечения охлаждения.
- Капитальное ТО (по наработке или результатам диагностики): замена подшипниковой смазки (тип и объем – по паспорту), проверка воздушного зазора, измерение сопротивления изоляции обмоток мегаомметром.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем двигатель для режима S4 принципиально отличается от двигателя для режима S1 той же мощности?

Конструктивно двигатели могут быть идентичны. Основное отличие – в расчетных данных и каталожных значениях. Двигатель, предназначенный для S4, рассчитан на работу с повышенной нагрузкой в течение части цикла, но с условием последующей паузы для охлаждения. В его каталоге указана мощность для конкретного значения ПВ (например, 22 кВт при ПВ=40%). Этот же двигатель в режиме S1 может иметь номинальную мощность всего 15-18 кВт. Использование двигателя S1 в режиме S4 с той же нагрузкой приведет к его перегреву и выходу из строя.

Можно ли использовать двигатель 5АИ IM1081 S4 в продолжительном режиме (S1)?

Да, но только при условии снижения нагрузки. Мощность, которую двигатель может развивать в режиме S1, необходимо определить по каталожным кривым нагрузочной способности или запросить у производителя. Как правило, она на 20-40% ниже, чем мощность, указанная для S4 при ПВ=40-60%. Эксплуатация на мощности, указанной для S4, в режиме S1 недопустима.

Как пересчитать параметры двигателя при изменении продолжительности включения (ПВ)?

Приближенно мощность двигателя в повторно-кратковременном режиме обратно пропорциональна квадратному корню из ПВ. Формула для пересчета между разными ПВ: P₂ = P₁

sqrt(ПВ₁ / ПВ₂), где P₁ – известная мощность при ПВ₁. Однако данный пересчет справедлив только при постоянной частоте включений и идентичном характере цикла. Для точного выбора необходимо пользоваться каталожными данными или консультироваться с производителем.

Что важнее при выборе для S4: высокая частота включений или высокое значение ПВ?

Оба параметра критичны, но влияют на разные аспекты. Высокое значение ПВ (близкое к 60-80%) приближает режим к продолжительному и определяет средний нагрев обмоток. Высокая частота включений (более 300-400 в час) определяет тепловую нагрузку от пусковых токов и механический износ. Производители часто приводят диаграммы зависимости допустимой мощности от частоты включений для разных ПВ. Выбор должен осуществляться по худшему из условий.

Какие системы торможения совместимы с данными двигателями в режиме S4?

Для сокращения времени цикла часто применяется электрическое торможение. С двигателями 5АИ IM1081 S4 совместимы:

Торможение противовключением: Наиболее простое, но приводит к большому выделению тепла в роторе и статоре. Требует учета этого тепла при выборе двигателя для режима S4.
Динамическое торможение (постоянным током): Менее энергоемкое, требует блока подачи постоянного тока в обмотки статора.
Торможение конденсаторное или самовозбуждением.

Наличие и параметры тормозного режима должны быть указаны в технических условиях на конкретный двигатель.

Какой класс изоляции обычно используется в двигателях 5АИ S4 и почему?

В большинстве современных двигателей серии 5АИ, включая исполнения для режима S4, применяется система изоляции обмоток с классом нагревостойкости F (155°C). Это позволяет двигателю выдерживать кратковременные перегревы, характерные для повторно-кратковременного режима с частыми пусками. При этом температура обмоток нормируется для класса B (130°C) по методу сопротивления, что создает запас надежности и увеличивает срок службы изоляции.

Электродвигатели 5АИ IM1081 S4