Электродвигатели 90 кВт У2
Электродвигатели 90 кВт серии У2: конструкция, параметры и область применения
Электродвигатели асинхронные трехфазные серии У2 мощностью 90 кВт представляют собой электрические машины общего промышленного назначения, разработанные для длительной эксплуатации в различных отраслях. Данная серия пришла на смену устаревшим двигателям серии А2 и АО2 и характеризуется унификацией, улучшенными массогабаритными показателями и соответствием стандартам ГОСТ 2479-79 (двигатели на напряжение до 1000 В). Двигатели У2 90 кВт предназначены для привода стационарных механизмов: насосов, вентиляторов, компрессоров, станков, конвейеров, дробилок и другого оборудования, не требующего регулирования частоты вращения.
Конструктивные особенности и исполнения
Двигатели серии У2 90 кВт являются асинхронными машинами с короткозамкнутым ротором. Основные узлы: статор (неподвижная часть с трехфазной обмоткой), ротор (вращающаяся часть с беличьей клеткой), чугунные подшипниковые щиты, вентилятор и вентиляционный кожух, коробка выводов. Корпус и щиты изготавливаются из чугуна, что обеспечивает высокую механическую прочность и снижение вибраций.
Ключевой особенностью серии является климатическое исполнение и категория размещения. Двигатели У2 выпускаются в следующих основных исполнениях:
- У2 – для умеренного климата (категория размещения 1, 2, 3).
- У2-Т – для тропического климата.
- У2-ХЛ – для холодного климата.
- У2-ОМ – для очень холодного (морского) климата.
- IM 1081 – на лапах с одним цилиндрическим концом вала.
- IM 2081 – на лапах с фланцем на щите.
- IM 3081 – без лап, с фланцем на щите.
- Кратность пускового тока: 5.5 – 7.0.
- Кратность пускового момента: 1.1 – 1.3.
- Кратность максимального момента: 2.0 – 2.5.
- АИР (АИРС, 5АИ) – российские общепромышленные двигатели, соответствующие ГОСТ Р 51689-2000. Для мощности 90 кВт актуальны габариты АИР315.
- RA, BA (WEG), M2BA (ABB) – импортные и отечественные двигатели по стандарту IEC.
По степени защиты от воздействия окружающей среды двигатели 90 кВт чаще всего выпускаются в исполнении IP44 (защита от попадания твердых тел размером более 1 мм и брызг воды со всех направлений) и IP54 (полная защита от пыли и брызг воды). По способу монтажа основными являются исполнения:
Основные технические характеристики и параметры
Номинальная мощность двигателя – 90 кВт. Рабочее напряжение и схема соединения обмоток статора: 380 В при соединении «звезда» (Y) или 220 В при соединении «треугольник» (Δ) для двигателей, выпущенных по старым стандартам. Современные аналоги, как правило, рассчитаны на напряжение 400/690 В (Δ/Y). Частота питающей сети – 50 Гц. Класс изоляции обмоток статора – B или F, что позволяет использовать систему нагревостойкости F для повышения надежности при классе изоляции B.
Двигатели 90 кВт серии У2 выпускаются с различным числом пар полюсов, определяющим синхронную частоту вращения:
| Количество полюсов (2p) | Синхронная частота, об/мин | Номинальная частота (при скольжении ~1.5-3%), об/мин | Типовые области применения |
|---|---|---|---|
| 2 | 3000 | ~2920-2970 | Быстроходные насосы, вентиляторы, компрессоры |
| 4 | 1500 | ~1470-1480 | Приводы станков, генераторов, центробежных насосов |
| 6 | 1000 | ~980-990 | Приводы элеваторов, дробилок, мешалок |
| 8 | 750 | ~730-740 | Приводы мощных вентиляторов, мельниц, конвейеров |
Важнейшими энергетическими показателями являются коэффициент полезного действия (КПД) и коэффициент мощности (cos φ). Для двигателей 90 кВт эти параметры имеют высокие значения:
| Число полюсов | КПД, η (%) | cos φ |
|---|---|---|
| 2 | 91.5 — 92.5 | 0.90 — 0.91 |
| 4 | 92.5 — 93.5 | 0.88 — 0.89 |
| 6 | 92.0 — 93.0 | 0.86 — 0.87 |
| 8 | 91.5 — 92.5 | 0.81 — 0.82 |
Пусковые характеристики определяются кратностью пускового тока (Iп/Iн) и пускового момента (Мп/Мн). Для двигателей с короткозамкнутым ротором серии У2 90 кВт типичны следующие значения:
Высокая кратность пускового тока требует применения соответствующих аппаратов пуска и защиты (пускателей, автоматических выключателей, устройств плавного пуска).
Система охлаждения и режимы работы
Двигатели 90 кВт серии У2 имеют самовентилируемую систему охлаждения IC 0141 (по ГОСТ 20459). Вентилятор, расположенный на валу ротора, нагнетает воздух через наружные ребра корпуса. Для двигателей исполнения IP44 и выше вентилятор закрыт защитным кожухом. Данная система обеспечивает эффективный отвод тепла при работе в продолжительном режиме S1 по ГОСТ 183-74 (МЭК 60034-1). В этом режиме двигатель работает под постоянной нагрузкой до достижения установившейся температуры. Также возможна работа в других режимах, например, S2 (кратковременный) или S3 (повторно-кратковременный), но это требует проверки по каталогу или специального расчета на нагрев.
Монтаж, подключение и эксплуатация
Монтаж двигателя должен производиться на ровное, жесткое основание с точной центровкой с рабочим механизмом. Использование эластичных муфт рекомендуется для компенсации незначительных смещений. Подшипниковые узлы, как правило, заполнены консистентной смазкой на весь срок службы, но при длительной эксплуатации в тяжелых условиях требуется периодическая регламентная замена смазки.
Подключение осуществляется через коробку выводов (борно), которая имеет шесть выводов обмоток статора (С1-С6). Это позволяет, изменяя схему соединения («звезда» или «треугольник»), адаптировать двигатель к двум разным номинальным напряжениям сети. Для сети 380/400 В применяется схема «звезда». Обязательным условием безопасной эксплуатации является надежное заземление корпуса двигателя в соответствии с ПУЭ.
Современные аналоги и тенденции замены
Серия У2 в настоящее время считается морально устаревшей и снята с производства. Ее современными преемниками являются двигатели серий:
Сравнительные характеристики двигателя У2 90 кВт 1500 об/мин и его аналога АИР315S4:
| Параметр | У2-315S-4 (90 кВт) | АИР315S4 (90 кВт) |
|---|---|---|
| КПД, % | 92.5 | 94.5 (класс IE2) |
| cos φ | 0.88 | 0.88 |
| Масса, кг | ~620 | ~540 |
| Уровень шума, дБ | ~85 | ~82 |
Современные аналоги имеют более высокий КПД (соответствие классам энергоэффективности IE2, IE3), меньшую массу и улучшенные экплуатационные показатели.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Вопрос: Какое сечение кабеля необходимо для подключения двигателя У2 90 кВт к сети 380 В?
Ответ: Номинальный ток двигателя 90 кВт при 380 В, 1500 об/мин составляет примерно 165-170 А. Для выбора кабеля необходимо учитывать способ прокладки, материал жилы и температуру окружающей среды. При прокладке медным кабелем в воздухе (например, ВВГ) ориентировочно требуется сечение 70-95 мм². Точный расчет должен проводиться по ПУЭ, глава 1.3, с учетом коэффициентов коррекции и условий пуска.
Вопрос: Как определить, по какой схеме подключен двигатель У2 90 кВт, если отсутствует шильдик?
Ответ: Необходимо вскрыть коробку выводов и визуально определить состояние перемычек. Схема «звезда» характеризуется соединением трех выводов (С4, С5, С6) в одну точку, а на клеммы С1, С2, С3 подаются три фазы. В схеме «треугольник» перемычки установлены между клеммами: С1-С6, С2-С4, С3-С5, а фазы подаются на С1, С2, С3. Также можно измерить сопротивление между выводами. При соединении «звездой» сопротивление между любыми двумя фазными выводами будет равно удвоенному сопротивлению одной фазы. При «треугольнике» сопротивление между двумя выводами будет равно 2/3 сопротивления одной фазы.
Вопрос: Можно ли использовать двигатель У2 90 кВт с частотным преобразователем?
Ответ: Да, но с существенными оговорками. Двигатели У2 не имеют специализированной изоляции обмоток, рассчитанной на высокие скорости нарастания напряжения (du/dt) от современных ШИМ-преобразователей. Для безопасной работы на длинной линии между ПЧ и двигателем необходимо устанавливать выходные дроссели или синус-фильтры. Также необходимо ограничить минимальную частоту вращения из-за ухудшения самовентиляции и снизить несущую частоту ШИМ для уменьшения нагрева. Рекомендуется проконсультироваться с производителем ПЧ.
Вопрос: Какие подшипники используются в двигателях У2 90 кВт и как часто требуется их обслуживание?
Ответ: На валу, как правило, устанавливается подшипник качения радиально-упорный (например, 46312), на противоположном щите – радиальный (например, 312). В стандартном исполнении подшипники заполнены смазкой Литол-24 или ее аналогами. При работе в нормальных условиях (S1, чистая среда, температура до +40°C) замена смазки проводится через 8000-10000 часов работы. В условиях запыленности, высокой температуры или влажности интервал обслуживания сокращается до 3000-5000 часов. При замене смазки необходимо удалить старую и заполнить полость подшипника не более чем на 2/3.
Вопрос: Чем отличается исполнение У2 от У2-Т и У2-ХЛ?
Ответ: Отличия заключаются в материалах и покрытиях, обеспечивающих стойкость к различным климатическим условиям. В исполнении У2-Т (тропическом) применяются влагостойкие материалы изоляции, коррозионностойкие покрытия (лаки, краски, гальванические покрытия), устойчивые к плесневым грибам. В исполнении У2-ХЛ (холодостойком) используются морозостойкие материалы, смазки, сохраняющие работоспособность при низких температурах (до -60°C для ХЛ и -70°C для ОМ), а также специальные стали и покрытия.
Заключение
Электродвигатели 90 кВт серии У2, несмотря на снятие с производства, остаются в эксплуатации на многих промышленных предприятиях благодаря своей надежности и ремонтопригодности. Их технические характеристики, хотя и уступают современным аналогам по энергоэффективности, полностью соответствуют требованиям для привода большинства стационарных механизмов. При обслуживании и замене данных двигателей необходимо учитывать их конструктивные особенности, правильно выбирать аппараты защиты и контролировать состояние изоляции и подшипниковых узлов. Замена на двигатели серии АИР или аналогичные импортные позволяет получить экономический эффект за счет более высокого КПД и снижения эксплуатационных затратов.