Электродвигатели АИР с синхронной частотой вращения 1500 об/мин (фактическая ~1440 об/мин)
Электродвигатели серии АИР с синхронной частотой вращения 1500 об/мин, имеющие при номинальной нагрузке фактическую скорость около 1440 об/мин, являются одной из наиболее востребованных групп асинхронных двигателей в промышленности. Данные двигатели относятся к 4-полюсным машинам (2p=4) и занимают оптимальное положение по соотношению крутящего момента, скорости и габаритов, что обусловило их широкое применение для привода насосов, вентиляторов, компрессоров, станков, конвейеров и другого оборудования общего назначения. В статье рассматриваются конструктивные особенности, технические характеристики, маркировка, области применения и вопросы выбора двигателей АИР на 1440 об/мин.
Конструктивное исполнение и стандарты
Электродвигатели АИР производятся в соответствии с межгосударственным стандартом ГОСТ IEC 60034-1-2014 (а также более ранним ГОСТ Р 51689-2000) и сопутствующими нормативными документами. Конструктивно они представляют собой асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором (тип АИР). Основные узлы: статор (собранный из листов электротехнической стали с трехфазной обмоткой), ротор (литой короткозамкнутый «беличьей клеткой»), чугунные или алюминиевые подшипниковые щиты, вентилятор с кожухом, клеммная коробка. Исполнение по способу монтажа преимущественно IM 1081 (лапы, фланец отсутствует) и IM 2081 (лапы с фланцем). Степень защиты стандартная – IP54, возможны варианты IP55. Способ охлаждения – IC0141 (самовентиляция).
Принцип формирования частоты вращения и скольжение
Синхронная частота вращения магнитного поля статора (n1) определяется по формуле: n1 = 60 f / p, где f – частота сети (50 Гц), p – число пар полюсов. Для 4-полюсного двигателя (p=2): n1 = 60 50 / 2 = 1500 об/мин. Фактическая частота вращения вала (n2) при нагрузке всегда меньше синхронной из-за явления скольжения (s). Номинальное скольжение для двигателей АИР 4-й габаритной серии обычно составляет 2.5-4%. Таким образом, номинальная скорость: n2 = n1 (1 — s) = 1500 (1 — 0.03) ≈ 1455 об/мин. Типовой паспортный показатель – 1440-1470 об/мин, что соответствует скольжению 2-4%.
Габаритно-присоединительные размеры и мощность
Мощность двигателей АИР с частотой вращения ~1440 об/мин варьируется от 0.12 кВт (габарит 56) до 400 кВт (габарит 355). Основные габариты (высота оси вращения) для данной полюсности: 56, 63, 71, 80, 90S, 90L, 100S, 100L, 112M, 132S, 132M, 160S, 160M, 160L, 180M, 180L, 200M, 200L, 225M, 250S, 250M, 280S, 280M, 315S, 315M, 355S, 355M. Буквы S, M, L в рамках одного габарита обозначают установочные размеры по длине (короткая, средняя, длинная).
Таблица 1. Основные параметры двигателей АИР 1440 об/мин (выборочно)
| Типоразмер (АИР) | Мощность, кВт | Ном. ток, А (380В) | КПД, η, % | cos φ | Мпуск/Мном | Iпуск/Iном | Масса, кг |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| АИР80А4 | 1.1 | 2.6 | 78.0 | 0.81 | 2.2 | 5.5 | 17 |
| АИР100S4 | 3.0 | 6.8 | 84.0 | 0.84 | 2.3 | 7.0 | 38 |
| АИР132М4 | 11.0 | 22.5 | 88.0 | 0.84 | 2.2 | 7.5 | 79 |
| АИР160S4 | 15.0 | 30.3 | 89.0 | 0.86 | 2.2 | 7.5 | 116 |
| АИР180М4 | 30.0 | 57.6 | 90.5 | 0.87 | 2.2 | 7.5 | 200 |
| АИР250S4 | 75.0 | 140 | 92.5 | 0.88 | 1.4 | 7.0 | 430 |
| АИР315S4 | 160.0 | 292 | 94.0 | 0.88 | 1.2 | 7.0 | 780 |
Энергоэффективность. Классы IE
Современные двигатели АИР производятся с учетом классов энергоэффективности по ГОСТ IEC 60034-30-1 (IE1, IE2, IE3, IE4). Двигатели старого образца соответствовали классу IE1. С 2021 года в РФ обязательным является класс не ниже IE3 для мощностей 0.75-375 кВт. Повышение класса достигается за счет использования большего количества активных материалов (медь, сталь), оптимизации магнитной системы и снижения потерь. Двигатели 1440 об/мин класса IE3 имеют КПД на 2-4% выше, чем аналоги класса IE1.
Таблица 2. Сравнение классов энергоэффективности для двигателей 15 кВт, 1500 об/мин
| Класс IE | Минимальный КПД, % | Приблизительные потери, кВт | Годовой перерасход электроэнергии* |
|---|---|---|---|
| IE1 (Стандартный) | 89.0 | 1.85 | Базовый уровень |
| IE2 (Повышенный) | 90.5 | 1.57 | На ~245 кВт*ч меньше, чем IE1 |
| IE3 (Высокий) | 91.8 | 1.34 | На ~445 кВт*ч меньше, чем IE1 |
- Расчет для режима работы 4000 часов/год.
- Пуск «звезда-треугольник» (Y-Δ): эффективен для двигателей, рассчитанных на работу в Δ. Пусковой ток снижается в 3 раза, но пусковой момент также падает в 3 раза.
- Частотные преобразователи (ЧП): обеспечивают плавный пуск, точное регулирование скорости и момента, значительную экономию энергии на насосно-вентиляторной нагрузке.
- Устройства плавного пуска (УПП): обеспечивают ограничение тока и плавный разгон без регулирования скорости в установившемся режиме.
- Насосное оборудование: центробежные насосы водоснабжения, циркуляционные, дренажные.
- Вентиляционное оборудование: радиальные и осевые вентиляторы, дымососы.
- Компрессорное оборудование: поршневые и винтовые компрессоры.
- Конвейеры и транспортеры: ленточные, цепные, скребковые.
- Станки: металлорежущие, деревообрабатывающие.
- Прочие механизмы: смесители, дробилки, лебедки.
- АИР – Асинхронный двигатель Интерэлектро РА (общепромышленная серия).
- 180 – Высота оси вращения (габарит) в мм (180 мм).
- M – Установочный размер по длине (M – средний).
- 4 – Число полюсов (4-полюсный, ~1500 об/мин).
Пусковые характеристики и способы управления
Для двигателей АИР 1440 об/мин характерны высокие пусковые токи (Iпуск/Iном = 5.5-7.5) и умеренные пусковые моменты (Мпуск/Мном = 1.2-2.3). Это требует правильного выбора аппаратуры управления и защиты. Для прямого пуска (DOL) используются электромагнитные пускатели или контакторы с тепловыми реле или электронными защитными устройствами. Для снижения пусковых токов при тяжелых условиях пуска или ограниченной мощности сети применяются:
Области применения и подбор двигателя
Двигатели 1440 об/мин универсальны. Ключевые области:
При подборе необходимо учитывать: мощность на валу механизма, режим работы (S1 – продолжительный, S2 – кратковременный и т.д.), условия окружающей среды (температура, влажность, запыленность), необходимость регулирования скорости, требования к энергоэффективности.
Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание
Монтаж осуществляется на жесткой выверенной фундаментной плите. Обязательна центровка валов двигателя и рабочей машины с использованием щупов или лазерного инструмента. Допустимое биение – не более 0.05 мм. Неправильная центровка – основная причина вибрации и выхода из строя подшипников. Эксплуатация при номинальном напряжении с отклонением не более ±5%. Техническое обслуживание включает периодический контроль: вибрации, температуры подшипниковых узлов (не выше 95°C), состояния изоляции обмоток (сопротивление мегомметром), затяжки крепежных и клеммных соединений. Смазка подшипников – по регламенту производителя, исключая пересмазку.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается двигатель 1500 об/мин от 1440 об/мин в обозначении?
В паспорте и на шильдике всегда указывается синхронная частота (1500 об/мин). Фактическая номинальная скорость (~1440 об/мин) является следствием скольжения и указывается в технических данных как «частота вращения при номинальной нагрузке». Это один и тот же двигатель.
Как определить необходимую мощность двигателя для замены вышедшего из строя?
Необходимо определить мощность по шильдику старого двигателя, а также замерить фактический потребляемый ток в рабочем режиме. Новый двигатель должен иметь мощность не менее указанной. Рекомендуется выбирать двигатель того же или более высокого класса энергоэффективности (IE). Важно учитывать габаритные и присоединительные размеры (лапы, фланец, диаметр и длина вала).
Почему двигатель греется выше нормы?
Возможные причины: перегруз по току (механическая перегрузка, заклинивание), несимметрия или отклонение напряжения сети, нарушение условий охлаждения (загрязнение ребер станины и вентилятора), проблемы с подшипниками (износ, пересмазка), межвитковое замыкание в обмотке. Необходимо проверить ток по фазам, вибрацию, сопротивление изоляции.
Можно ли использовать двигатель 1440 об/мин с частотным преобразователем?
Да, большинство современных двигателей АИР пригодны для работы с ЧП. Для длительной работы на низких скоростях (ниже 20 Гц) при постоянном моменте требуется двигатель с независимой вентиляцией. При выборе ЧП его номинальный ток должен быть не меньше номинального тока двигателя. Для компенсации высших гармоник рекомендуется использовать дроссели на входе и выходе ЧП.
Что означает обозначение АИР180M4?
Какой двигатель экономичнее: на 1440 об/мин или на 2900 об/мин при одинаковой мощности?
Двигатели на 2900 об/мин (2 полюса) обычно имеют несколько более низкий КПД и cos φ, чем аналогичной мощности на 1440 об/мин (4 полюса), из-за больших потерь в роторе и механических потерь. Однако конечная экономичность определяется типом рабочей машины. Для центробежных насосов и вентиляторов использование более тихоходного двигателя часто требует редуктора, что снижает общий КПД системы. Прямое сравнение корректно только для конкретного механизма с учетом его характеристик.
Заключение
Электродвигатели АИР с частотой вращения 1440 об/мин представляют собой отработанную, надежную и универсальную серию для промышленного привода. Правильный выбор, основанный на анализе мощности, режима работы, требований энергоэффективности и условий эксплуатации, обеспечивает их долговечную и экономичную работу. Современный тренд – переход на двигатели классов IE3 и IE4, а также интеграция с системами частотного регулирования, что позволяет значительно снизить эксплуатационные расходы. При монтаже и обслуживании критическое внимание следует уделять механической центровке и состоянию подшипниковых узлов.