Электродвигатели АИР 12 кВт

Электродвигатели АИР 12 кВт: технические характеристики, конструкция и сфера применения

Электродвигатели серии АИР асинхронные, трехфазные, с короткозамкнутым ротором, являются наиболее распространенным типом электрических машин в промышленности. Модели мощностью 12 кВт занимают особое положение в линейке, представляя собой оптимальное сочетание мощности, массогабаритных показателей и стоимости для широкого спектра приводных задач. Данная статья представляет собой детальный технический анализ двигателей АИР 12 кВт, охватывающий их конструктивные особенности, параметры, варианты исполнения и критерии выбора.

Конструктивные особенности и стандартизация

Двигатели АИР 12 кВт изготавливаются в соответствии с межгосударственным стандартом ГОСТ IEC 60034-1 (ранее ГОСТ Р 51689-2000, унаследовавший габариты от советского ГОСТ 2479). Ключевым принципом является унификация установочных и присоединительных размеров по стандарту IEC 60072-1. Это обеспечивает полную взаимозаменяемость двигателей разных производителей при условии совпадения габарита (типоразмера). Конструктивно двигатель состоит из следующих основных узлов:

• Статор: Сердечник, набранный из изолированных листов электротехнической стали, запрессован в чугунный (реже алюминиевый) корпус. В пазы уложена трехфазная обмотка из медного провода с изоляцией класса нагревостойкости F (рассчитана на температуру 155°C), что обеспечивает запас по перегреву при работе в номинальном режиме по классу B (130°C).
• Ротор: Короткозамкнутый, типа «беличья клетка». Сердечник также шихтованный, с литыми алюминиевыми или реже медными стержнями, замкнутыми на торцевые кольца. Конструкция не имеет скользящих электрических контактов, что определяет высокую надежность.
• Корпус и подшипниковые щиты: Как правило, из чугуна. Обеспечивают жесткость конструкции и точное центрирование ротора. На корпусе присутствуют ребра охлаждения для увеличения площади теплоотдачи.
• Система вентиляции: Самовентилируемая, защищенного исполнения (IP54, IP55). На валу двигателя установлен центробежный вентилятор, закрытый защитным кожухом. Воздушный поток обдувает ребра корпуса.
• Подшипниковые узлы: Используются шарикоподшипники качения. Для вала 80 мм (габарит 180S) обычно применяются подшипники №6310 (со стороны привода) и №6310 или №6310 (со стороны противоприводной). Смазка – консистентная, закладывается на весь срок службы, но рекомендуется пополнять при ТО.

Основные технические характеристики и параметры

Двигатель 12 кВт представлен несколькими габаритами (типоразмерами), что связано с разным числом полюсов (синхронной частотой вращения). Основные параметры сведены в таблицу.

Таблица 1. Сводные параметры двигателей АИР 12 кВт

Параметр	АИР 180S4 (3000 об/мин)	АИР 180M4 (3000 об/мин)	АИР 160S6 (1000 об/мин)	АИР 160M6 (1000 об/мин)	АИР 180S8 (750 об/мин)
Мощность, кВт	12.0
Синхронная частота, об/мин	3000	3000	1000	1000	750
Номинальная частота (при скольжении), об/мин	~2920	~2920	~970	~970	~730
Номинальный ток (при 380В), А	24.7	24.7	25.4	25.4	27.5
КПД, η, %	88.0	89.0	88.0	89.5	86.5
Коэффициент мощности, cos φ	0.87	0.87	0.81	0.83	0.76
Пусковой ток / Iном	7.0	7.0	6.5	6.5	6.0
Пусковой момент / Mном	2.0	2.0	2.0	2.0	1.8
Максимальный момент / Mном	2.3	2.3	2.1	2.1	2.0
Масса, кг (примерно)	130	145	125	140	155

Климатическое и монтажное исполнение, степень защиты

Двигатели АИР 12 кВт производятся в стандартных исполнениях, определяемых маркировкой.

• Климатическое исполнение: У1 (для умеренного климата), У3, УХЛ (для холодного), Т2 (для тропического). Наиболее распространено У3.
• Категория размещения: 1 (работа на открытом воздухе), 2 (под навесом), 3 (в закрытых неотапливаемых помещениях), 4 (в отапливаемых помещениях), 5 (в сырых помещениях). Чаще всего – категория 2 или 3.
• Степень защиты IP:
  • IP54: Стандартное. Защита от пыли (попадание пыли не нарушает работу) и брызг воды со всех направлений.
  • IP55: Рекомендуется для установок вне помещений или в условиях повышенной влажности и запыленности. Защита от струй воды.
• Монтажное исполнение (по IEC):
  • IM 1081: На лапах с одним цилиндрическим концом вала (наиболее распространенное).
  • IM 2081: На лапах с фланцем на подшипниковом щите.
  • IM 3081: С фланцем без лап.
  • IM 3681: Комбинированное (лапы + фланец).

Способы пуска и управления

Выбор схемы пуска для двигателя 12 кВт определяется требованиями сети (допустимый бросок тока) и механизма (необходимый пусковой момент).

• Прямой пуск: Наиболее простой и распространенный способ. Двигатель подключается на полное напряжение сети через контактор. Пусковой ток составляет 150-180А (6-7.5*I_ном). Применяется при достаточной мощности питающего трансформатора (как правило, если мощность трансформатора более 150 кВА) и для механизмов с вентиляторной нагрузкой, не требующих большого пускового момента (насосы, вентиляторы).
• Пуск «звезда-треугольник»: Актуален для двигателей, обмотки которых рассчитаны на работу в схеме «треугольник» при напряжении 380В. При пуске обмотки коммутируются в «звезду», что снижает фазное напряжение в √3 раз и пусковой ток в 3 раза (до ~50-60А). Пусковой момент также падает в 3 раза, что ограничивает применение для механизмов с тяжелым пуском (мельницы, дробилки, конвейеры под нагрузкой).
• Частотный преобразователь (ЧП): Оптимальный, но более дорогой способ. Позволяет плавно разгонять двигатель с ограничением тока (обычно до 1.5*I_ном), регулировать скорость в широком диапазоне и повышать энергоэффективность. Для двигателя 12 кВт необходим ЧП номинальным током не менее 27-30А (с запасом 15-20%).
• Устройство плавного пуска (УПП): Позволяет снизить пусковой ток в 2-4 раза за счет плавного нарастания напряжения на обмотках. Сохраняет высокий пусковой момент. Подходит для механизмов с тяжелым пуском, где не требуется регулирование скорости в процессе работы.

Области применения

Двигатели 12 кВт широко используются в качестве привода для:

• Центробежных и поршневых насосов водоснабжения, ирригации, систем отопления.
• Вентиляторов и дымососов котельных, систем вентиляции и кондиционирования.
• Компрессоров винтовых и поршневых.
• Станков: токарных, фрезерных, сверлильных, деревообрабатывающих.
• Конвейерных линий и транспортеров.
• Смесителей, дробилок, мельниц (при условии выбора соответствующего способа пуска).
• Подъемно-транспортного оборудования (лебедки, тельферы).

Критерии выбора и особенности эксплуатации

При выборе двигателя АИР 12 кВт необходимо учитывать следующие факторы:

• Частота вращения: Определяется требованиями приводимого механизма и наличием редуктора. Двигатели на 3000 об/мин более компактны и имеют лучшие массогабаритные показатели, но создают большую нагрузку на подшипники. Двигатели на 750-1000 об/мин имеют больший пусковой момент при меньшем пусковом токе, но крупнее и тяжелее.
• Исполнение по степени защиты: Для чистых цехов достаточно IP54. Для улицы, пищевой, химической промышленности, животноводческих комплексов – IP55.
• Класс энергоэффективности: Современные двигатели выпускаются по классам IE2 (стандартная), IE3 (повышенная) и IE4 (премиальная). Переход на более высокий класс снижает эксплуатационные затраты на электроэнергию.
• Условия окружающей среды: При работе в средах с взрывоопасной пылью или газом (мельницы, окрасочные цеха) необходимо выбирать взрывозащищенное исполнение (например, ВА, ВЕ, Ex d).
• Эксплуатация: Требуется периодический контроль вибрации, температуры подшипниковых узлов (не должна превышать 95°C), состояния изоляции обмоток (сопротивление мегомметром). Перегрузка не должна превышать 10% от номинала при условии, что температура обмоток не выходит за пределы класса нагревостойкости.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается двигатель АИР 180S4 от АИР 180M4 на 12 кВт и 3000 об/мин?

Буква «S» (Short) обозначает двигатель с короткой длиной сердечника и станины, а «M» (Medium) – со средней. При одинаковой мощности и частоте АИР 180M4 имеет несколько больший КПД (на 1-1.5%), больший момент инерции ротора и, как следствие, немного лучшие пусковые характеристики. Габарит по длине у версии «M» больше, масса также выше. Установочные размеры по лапам (ширина и межосевое расстояние) идентичны, отличается только длина станины.

Можно ли подключить двигатель 12 кВт к однофазной сети 220В?

Прямое подключение трехфазного двигателя к однофазной сети невозможно. Для этого требуется применение частотного преобразователя с однофазным входом 220В и трехфазным выходом 220/380В (так называемый «частотник 1->3»). При этом двигатель, обмотки которого рассчитаны на соединение «звезда» при 380В, должен быть переключен в «треугольник» для работы с фазным напряжением 220В. Мощность на валу при таком подключении, как правило, снижается на 20-30%.

Какой кабель необходим для подключения двигателя 12 кВт к сети 380В?

Номинальный ток двигателя составляет примерно 25А. Для кабеля с медными жилами и ПВХ изоляцией, проложенного в воздухе (лоток, кабельный канал), сечение выбирается по допустимому току. Для 25А достаточно сечения 4 мм² (допустимый ток ~35А). Однако обязательным условием является проверка по условию срабатывания защиты от КЗ и перегрузки. С учетом пусковых токов и настройки защитного автомата (обычно 32-40А) рекомендуется сечение 6 мм². При прокладке в земле или группе сечение может потребовать увеличения. Точный расчет должен проводиться по ПУЭ гл. 1.3 и 3.1.

Почему двигатель 12 кВт на 750 об/мин тяжелее, чем на 3000 об/мин?

Для получения одинаковой мощности при меньшей частоте вращения необходим больший вращающий момент (M = P/ω). Увеличение момента достигается за счет большего магнитного потока, что требует увеличения габаритов магнитопровода (статора и ротора) и количества меди в обмотках. Это приводит к увеличению массы и габаритов двигателя.

Как определить, что подшипники двигателя требуют замены?

Основные признаки износа подшипников качения:

• Повышенный равномерный шум (гул) или неравномерный (скрежет, стук).
• Повышенная вибрация корпуса, измеряемая виброметром.
• Нагрев подшипникового узла сверх нормы (более +80…+95°C при работе под нагрузкой).
• Люфт вала при его покачивании (проверяется после отключения и остановки).

Регламентная замена подшипников рекомендуется после 15-20 тыс. часов работы в зависимости от условий (нагрузка, запыленность).

Что означает маркировка «АИР 180S4 У3 IP55»?

Расшифровка: АИР – серия асинхронного двигателя, 180 – высота оси вращения вала в мм (180 мм), S – установочный размер по длине (короткая станина), 4 – число полюсов (4 полюса = синхронная частота 1500 об/мин, но в обозначении часто указывают фактическую серию, например, 4-полюсный 1500 об/мин может иметь индекс 4, но в таблице выше для 12 кВт это 180S4 на 3000 об/мин – важно сверяться с каталогом), У3 – климатическое исполнение для умеренного климата на открытом воздухе, IP55 – степень защиты от пыли и струй воды.