Электродвигатели АИР 220 В

Электродвигатели АИР 220 В: конструкция, характеристики и область применения

Электродвигатели серии АИР, питающиеся от сети 220 В, представляют собой асинхронные машины с короткозамкнутым ротором, спроектированные для работы от однофазной сети переменного тока. Несмотря на широкое распространение трехфазных модификаций АИР, однофазные исполнения на 220 В остаются критически важными для объектов, где отсутствует трехфазная сеть: в бытовом секторе, малом бизнесе, сельском хозяйстве и на удаленных объектах. Данные двигатели изготавливаются в соответствии с межгосударственным стандартом ГОСТ IEC 60034-1-2014 (ранее ГОСТ Р 51689-2000) и являются современным развитием советской серии АОЛ, АО2.

Принцип действия и конструктивные особенности

Однофазный асинхронный двигатель АИР 220 В, в отличие от трехфазного, не имеет вращающегося магнитного поля при старте. Для создания начального пускового момента используется вторая обмотка (пусковая), смещенная относительно основной (рабочей) обмотки. Сдвиг фаз в ней достигается за счет включения в цепь пусковой обмотки фазосдвигающего элемента – обычно биметаллического пускового реле или конденсатора.

По способу пуска различают два основных типа однофазных двигателей АИР 220 В:

• С конденсаторным пуском (АИРС): Пусковая обмотка подключена через конденсатор, который отключается центробежным выключателем или реле после набора оборотов. Имеет высокий пусковой момент.
• С пусковым сопротивлением и расщепленными полюсами (реже): Встречается в маломощных исполнениях. Пусковая обмотка имеет высокое активное сопротивление для создания фазового сдвига.

Конструктивно двигатель состоит из следующих ключевых узлов:

• Статор: Собирается из листов электротехнической стали, в пазах которого уложены две обмотки – рабочая и пусковая. Имеет явно выраженные полюса.
• Ротор: Короткозамкнутый, типа «беличья клетка», выполненный из алюминиевого сплава или меди. Конструктивно идентичен ротору трехфазных двигателей.
• Корпус и подшипниковые щиты: Корпус изготавливается из алюминиевого сплава (для малых мощностей) или чугуна. Подшипниковые узлы обычно используют шарикоподшипники качения, смазываемые консистентной смазкой на весь срок службы (закрытого типа).
• Вентилятор и кожух: Обеспечивают самовентиляцию двигателя (охлаждение обозначается IC 0141 по ГОСТ).
• Клеммная коробка: Содержит выводы рабочей и пусковой обмоток, а также, часто, термозащиту.

Основные технические характеристики и параметры

Номинальные параметры двигателей АИР 220 В определяются их мощностью и синхронной частотой вращения. Мощностной ряд ограничен, так как использование в однофазной сети накладывает ограничения по потребляемому току. Типичный диапазон мощностей – от 0.12 до 3.0 кВт.

Основные параметры приведены в таблице:

Таблица 1. Основные параметры однофазных электродвигателей АИР 220В 50 Гц

Типоразмер (высота оси вращения, мм)	Мощность, кВт	Синхронная частота, об/мин	Номинальный ток, А (прибл.)	КПД, %	cos φ	Пусковой ток, Iп/Iн	Масса, кг (прибл.)
56	0.12 — 0.25	3000	0.9 — 1.8	64 — 68	0.78 — 0.82	5 — 6	3.5 — 5
63	0.18 — 0.37	3000	1.4 — 2.8	68 — 72	0.80 — 0.83	5 — 6	5 — 7
71	0.37 — 0.75	3000	2.8 — 5.4	72 — 75	0.82 — 0.84	5 — 6	8 — 12
80	0.75 — 1.5	3000	5.4 — 10.0	75 — 78	0.83 — 0.85	6 — 7	14 — 20
90	1.5 — 3.0	3000	10.0 — 18.0	78 — 82	0.84 — 0.86	6 — 7	22 — 35

Важное замечание: Для частот вращения 1500 об/мин (4 полюса) и ниже, при той же мощности, номинальный ток и масса двигателя будут выше, а КПД и cos φ могут незначительно отличаться.

Климатическое исполнение и степени защиты

Двигатели АИР 220 В производятся в различных климатических исполнениях, наиболее распространенные:

• У3, У2: Для умеренного климата (рабочая температура от -45°C до +40°C).
• УХЛ2, УХЛ4: Для холодного и умеренно-холодного климата.
• Т2, Т3: Для тропического климата.

Степень защиты от проникновения твердых тел и воды обозначается кодом IP. Стандартные исполнения:

• IP54: Защита от пыли (частичная) и брызг воды со всех направлений. Наиболее распространенный вариант для эксплуатации в условиях запыленности и влажности.
• IP55: Защита от пыли (полная) и струй воды. Рекомендуется для установок на открытом воздухе или в помещениях с мойкой.
• IP44: Защита от твердых тел >1 мм и брызг воды. Применяется в чистых, сухих помещениях.

Способы монтажа и установки (IM)

Однофазные двигатели АИР 220 В выпускаются в различных монтажных исполнениях по ГОСТ 2479 (IEC 60034-5):

• IM 1081: На лапах с фланцем на подшипниковом щите (комбинированное крепление).
• IM 2081: На лапах с фланцем на корпусе.
• IM 3081: Без лап, только с фланцем.

Наиболее распространенным является исполнение IM 1081, обеспечивающее универсальность установки.

Области применения и типовые приводы

Однофазные двигатели АИР 220 В применяются там, где нет доступа к трехфазной сети 380 В, но требуется надежный асинхронный привод. Основные сферы применения:

• Оборудование для малого бизнеса и сельского хозяйства: Станки (сверлильные, заточные, деревообрабатывающие), компрессоры, вентиляторы, насосы для водоснабжения и полива, кормораздатчики.
• Бытовое и коммунальное оборудование: Приводы ворот, бетономешалки, системы вентиляции и отопления.
• Промышленность (вспомогательные механизмы): Вытяжные зонты, транспортеры малой мощности, упаковочное оборудование, работающее от обычной розетки.

Подключение и схемы управления

Подключение однофазного двигателя требует внимания к идентификации обмоток. Обычно в клеммной коробке присутствуют 3 или 4 вывода:

• С1, С2 – концы рабочей обмотки.
• В1, В2 – концы пусковой обмотки.

Стандартная схема подключения с пусковым реле: Сеть 220 В подается на начало рабочей обмотцы (С1) и через реле на начало пусковой обмотки (В1). Концы обмоток (С2 и В2) соединяются вместе и подключаются ко второму сетевому проводу. Пусковое реле размыкает цепь пусковой обмотки после разгона ротора. При использовании конденсатора (в конденсаторных двигателях) он включается постоянно в цепь пусковой обмотки.

Преимущества и недостатки по сравнению с трехфазными аналогами

Преимущества:

• Возможность работы от бытовой однофазной сети 220 В.
• Простота конструкции и, как следствие, высокая надежность и ремонтопригодность.
• Относительно низкая стоимость.
• Стандартизированные габариты и установочные размеры.

Недостатки:

• Более низкий КПД и cos φ по сравнению с трехфазными двигателями аналогичной мощности.
• Ограниченный диапазон мощностей (как правило, до 3 кВт).
• Более высокий пусковой ток относительно номинального.
• Наличие пусковых элементов (реле, конденсаторы), которые могут выходить из строя.
• Сложность регулирования частоты вращения.

Выбор и эксплуатационные рекомендации

При выборе двигателя АИР 220 В необходимо учитывать:

1. Мощность: Должна соответствовать мощности приводимого механизма с запасом 10-15%.
2. Частота вращения: Определяется требованиями к оборудованию. Двигатели на 3000 об/мин подходят для насосов, вентиляторов; на 1500 об/мин – для транспортеров, смесителей.
3. Режим работы (S1 — продолжительный, S3 — повторно-кратковременный): Большинство двигателей АИР рассчитаны на режим S1.
4. Степень защиты IP: Выбирается в зависимости от условий окружающей среды.
5. Наличие встроенной тепловой защиты (PTC-термисторы или биметаллическое реле): Критически важно для оборудования, работающего без постоянного наблюдения.

При эксплуатации необходимо следить за температурой корпуса, состоянием подшипников (уровень шума и вибрации), чистотой вентиляционных каналов. Запрещается длительная работа в режиме перегрузки.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается двигатель АИР 220В от АИР 380В?

Основное отличие – конструкция обмотки статора. В трехфазном двигателе (380В) обмотка состоит из трех одинаковых фаз, соединенных «звездой» или «треугольником». В однофазном (220В) – из двух обмоток (рабочей и пусковой), рассчитанных на напряжение 220В. Габариты, ротор и система охлаждения могут быть идентичными для аналогичных мощностей.

Можно ли подключить трехфазный двигатель АИР на 380/220В к сети 220В?

Да, но только по схеме «треугольник» с использованием пускового и рабочего конденсаторов. Такой режим является нештатным: двигатель теряет примерно 30% номинальной мощности, КПД снижается, а пусковые характеристики ухудшаются. Рекомендуется использовать только в крайних случаях и при отсутствии штатного однофазного двигателя.

Почему двигатель гудит, но не вращается, или запускается только после раскрутки ротора вручную?

Наиболее вероятная причина – неисправность в цепи пусковой обмотки: обрыв, межвитковое замыкание, неисправность пускового конденсатора или пускового реле. Необходима проверка целостности и сопротивления обмоток, емкости конденсатора и контактов реле.

Какой конденсатор нужен для пуска однофазного двигателя АИР?

Для конденсаторных двигателей тип и емкость конденсатора указаны на шильдике двигателя или в паспорте. Ориентировочно, рабочая емкость (в микрофарадах) выбирается из расчета 6-7 мкФ на 100 Вт мощности для рабочего конденсатора и в 2-3 раза больше для пускового. Напряжение конденсатора должно быть не менее 400-450 В переменного тока. Применяются только специальные пусковые (неполярные электролитические) и рабочие (пленочные) конденсаторы для двигателей.

Как изменить направление вращения вала однофазного двигателя АИР?

Для изменения направления вращения необходимо поменять местами выводы пусковой обмотки относительно рабочей. То есть, изменить фазировку на одной из обмоток. Это делается переключением проводов в клеммной коробке согласно схеме, приведенной в паспорте.

Что означает маркировка, например, АИР 80В2У3?

• АИР: Серия асинхронного двигателя (А – асинхронный, И – по интернациональным стандартам, Р – привязка мощности к установочным размерам по ГОСТ).
• 80: Высота оси вращения вала от опорной поверхности лап (в мм).
• В: Установочный размер по длине станины (короткая, средняя, длинная).
• 2: Количество полюсов (2 – 3000 об/мин, 4 – 1500 об/мин, 6 – 1000 об/мин).
• У3: Климатическое исполнение (У – умеренный климат, категория размещения 3 – в помещениях без регулирования условий).

Каков средний срок службы двигателей АИР 220В?

При соблюдении условий эксплуатации (номинальная нагрузка, чистая окружающая среда, температура в допустимых пределах) срок службы двигателей АИР составляет 10-15 лет. Наиболее уязвимые элементы – подшипники (требуют замены через 20-40 тыс. часов работы) и пусковые конденсаторы/реле.