Электродвигатели АИР 2720 об/мин

Электродвигатели АИР с частотой вращения 2720 об/мин: технические характеристики, конструкция и область применения

Электродвигатели асинхронные трехфазные с короткозамкнутым ротором серии АИР, имеющие синхронную частоту вращения 3000 об/мин и номинальную, в зависимости от скольжения, близкую к 2720-2730 об/мин, представляют собой наиболее распространенную группу электрических машин мощностью от 0,12 до 315 кВт. Данные двигатели, соответствующие ГОСТ Р 51689-2000 (а ранее ГОСТ 183-74), предназначены для работы от сети переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 380/660 В. Они являются базовым приводом для насосов, вентиляторов, компрессоров, станков, конвейеров и другого промышленного оборудования, требующего высокооборотного вращения.

Расшифровка обозначения и основные параметры

Типоразмер двигателя АИР, например, АИР180М4, содержит всю ключевую информацию:

• АИР – серия асинхронного двигателя (А – асинхронный, И – унифицированная серия, Р – вариант привязки мощности к установочным размерам по ГОСТ).
• 180 – высота оси вращения вала от плоскости установки в миллиметрах (габарит).
• М – установочный размер по длине станины (S – короткая, M – средняя, L – длинная).
• 4 – число полюсов. Для двигателей с номинальной частотой вращения ~2720 об/мин это значение всегда равно 4 (четыре полюса). Синхронная скорость при 50 Гц составляет 3000 об/мин, а номинальное скольжение обычно находится в диапазоне 2.0-3.5%, что дает фактическую скорость 2895-2940 об/мин. Однако в общепринятой практике двигатели с синхронной частотой 3000 об/мин часто именуют по их номинальной скорости, округленной до 2730 или 2720 об/мин.

Конструктивные особенности двигателей АИР на 2720 об/мин

Конструкция двигателей данной серии является классической для асинхронных машин с короткозамкнутым ротором. Основные узлы включают:

• Статор: Состоит из корпуса (станины), сердечника из электротехнической стали и трехфазной обмотки, уложенной в пазы. Корпус литой, из чугуна или алюминиевого сплава (для малых габаритов), с ребрами для улучшения теплоотвода. Обмотка изготавливается из медного или алюминиевого провода с теплостойкой изоляцией класса F или B.
• Ротор: Сердечник, насаженный на вал, с беличьей клеткой. Короткозамкнутая обмотка ротора выполняется путем заливки пазов расплавленным алюминием, что формирует стержни, торцевые кольца и вентиляционные лопатки одновременно.
• Система вентиляции: Используется самовентиляция. На валу со стороны, противоположной приводному концу, устанавливается центробежный вентилятор, закрытый защитным кожухом. Воздух засасывается через отверстия в торцевых щитах, прогоняется вдоль ребристых поверхностей станины и выбрасывается наружу.
• Подшипниковые узлы: Двигатели оснащаются шарикоподшипниками качения (радиальными и радиально-упорными). Тип и размер подшипника зависят от габарита и нагрузки на валу. Со стороны приводного конца обычно устанавливается подшипник, фиксирующий положение вала, с противоположной стороны – плавающий.
• Клеммная коробка: Расположена в верхней части станины. В большинстве исполнений допускает поворот на 180° для удобства подвода кабеля. Внутри расположена клеммная колодка для подключения питающих проводов по схеме «звезда» (Y) или «треугольник» (Δ) в зависимости от напряжения сети.

Габаритно-присоединительные размеры и монтаж

Двигатели АИР изготавливаются в основных монтажных исполнениях:

• IM 1081 – на лапах с двумя подшипниковыми щитами, с одним цилиндрическим концом вала.
• IM 2081 – на лапах с двумя подшипниковыми щитами, с фланцем на подшипниковом щите.
• IM 3081 – комбинированное исполнение: на лапах и с фланцем.

Габаритно-присоединительные размеры строго стандартизированы по ГОСТ 2479 (DIN 42673) и соответствуют высотам оси вращения: 56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 132, 160, 180, 200, 225, 250, 280, 315, 355 мм. Это обеспечивает полную взаимозаменяемость двигателей разных производителей.

Энергоэффективность: классы IE

Современные двигатели АИР производятся с учетом международных стандартов энергоэффективности IEC 60034-30-1. Выделяют следующие классы:

• IE1 – Стандартная эффективность (устаревший класс, соответствует старым АИР).
• IE2 – Повышенная эффективность (High Efficiency).
• IE3 – Премиальная эффективность (Premium Efficiency).
• IE4 – Сверхпремиальная эффективность (Super Premium Efficiency).

Повышение класса достигается за счет использования большего количества активных материалов (меди и стали), оптимизации магнитной системы и снижения потерь. Для двигателей на 2720 об/мин потери в общем случае ниже, чем у низкооборотных аналогов той же мощности, за счет меньших габаритов активной части.

Основные технические характеристики (выборочно для габаритов 132-250)

Тип двигателя	Мощность, кВт	Ном. ток, А (380В, Δ/Y)	КПД, %, ном. (IE2/IE3)	cos φ	Момент инерции ротора, кг·м²	Масса, кг
АИР132М4	11.0	22.1/12.8	88.0 / 90.0	0.84	0.10	95
АИР160S4	15.0	29.4/17.0	89.0 / 91.0	0.86	0.16	130
АИР180М4	22.0	42.5/24.5	90.5 / 92.0	0.86	0.28	180
АИР200М4	37.0	69.8/40.3	91.5 / 93.0	0.87	0.55	260
АИР225М4	55.0	102.6/59.2	92.5 / 93.8	0.88	0.95	400
АИР250S4	75.0	137.7/79.5	93.0 / 94.2	0.88	1.40	500

Пусковые характеристики и способы управления

Двигатели АИР 2720 об/мин обладают высокими пусковыми токами, которые в 5-7 раз превышают номинальный. Пусковой момент обычно составляет 1.8-2.2 от номинального. Для снижения негативного воздействия на сеть и механизм применяют:

• Прямой пуск (DOL): Непосредственное подключение к полному сетевому напряжению. Применяется при достаточной мощности сети и нежестких требованиях к механическому удару.
• Пуск переключением «звезда-треугольник» (Star-Delta): Эффективен для двигателей, обмотки которых рассчитаны на работу в треугольнике при 380 В. Снижает пусковой ток и момент примерно в 3 раза.
• Пуск с помощью устройств плавного пуска (УПП): Позволяет плавно наращивать напряжение на обмотках, обеспечивая оптимальное ускорение и снижение пусковых токов.
• Частотное регулирование (ЧРП): Преобразователь частоты позволяет не только плавно запускать и останавливать двигатель, но и регулировать скорость в широком диапазоне, что для 4-полюсных двигателей является эффективным способом экономии энергии на насосно-вентиляторной нагрузке.

Области применения и выбор двигателя

Высокооборотные двигатели (2720 об/мин) оптимальны для привода механизмов, где требуется высокая производительность при минимальных габаритах двигателя:

• Центробежные насосы и вентиляторы.
• Компрессоры поршневые и винтовые.
• Станки: дерево- и металлообрабатывающие, шлифовальные.
• Дробилки, мельницы, смесители.
• Конвейеры и транспортеры.

При выборе двигателя необходимо учитывать: мощность и характер нагрузки (постоянная, переменная), режим работы (S1 – продолжительный, S3 – повторно-кратковременный и т.д.), климатические условия и класс защиты (IP54, IP55 – от пыли и брызг), необходимость регулирования скорости.

Техническое обслуживание и диагностика

Плановое техническое обслуживание включает:

• Внешний осмотр, очистку от загрязнений.
• Контроль вибрации и шума. Для двигателей на 2720 об/мин допустимый уровень вибрации по ГОСТ 20815-88 составляет 2.8-4.5 мм/с в зависимости от габарита.
• Контроль температуры подшипников и статора (термометрия, термография).
• Проверку состояния и подтяжку электрических соединений.
• Через 8-10 тыс. часов работы – замену смазки в подшипниках. Используются консистентные смазки типа Литол-24 или импортные аналог (Shell Gadus, Mobilith).
• Контроль воздушного зазора между статором и ротором (косвенно, через вибрацию).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается двигатель на 2720 об/мин от двигателя на 3000 об/мин?

В контексте серии АИР это, как правило, один и тот же двигатель. 3000 об/мин – это синхронная скорость магнитного поля (для 4 полюсов). Фактическая номинальная скорость ротора из-за скольжения всегда меньше и для большинства двигателей АИР4 лежит в диапазоне 2900-2940 об/мин. Округленное значение 2730 или 2720 об/мин используется в каталогах для удобства обозначения группы 4-полюсных двигателей.

Как правильно подключить двигатель АИР к сети 380В?

Если в клеммной коробке 6 выводов (U1, V1, W1; U2, V2, W2), то для сети 380В при условии, что номинальное напряжение двигателя 380/660В (что указано на шильдике), обмотки статора должны быть соединены в «треугольник» (Δ). Для этого необходимо установить перемычки между клеммами: U1-W2, V1-U2, W1-V2. На оставшиеся три клеммы (U1, V1, W1) подаются фазы L1, L2, L3 соответственно.

Почему двигатель греется выше допустимой температуры?

Превышение температуры может быть вызвано:

• Перегрузкой по току (механическая перегрузка, заклинивание).
• Несимметрией или понижением напряжения в сети.
• Проблемами системы охлаждения (загрязнение вентиляционных каналов, поломка вентилятора).
• Износом подшипников, приводящим к увеличению трения.
• Межвитковым замыканием в обмотке статора.

Необходимо контролировать ток по фазам, напряжение и температуру.

Каков ресурс двигателей АИР и от чего он зависит?

Средний расчетный ресурс двигателей АИР при работе в номинальном режиме S1 и правильном обслуживании составляет 15-20 лет или 40-60 тыс. часов. Ключевые факторы, сокращающие ресурс: частые пуски и остановки, работа с перегрузкой, вибрация от соосного оборудования, агрессивная или влажная среда без соответствующего исполнения (IP), некачественная смазка подшипников.

Можно ли использовать двигатель АИР с частотным преобразователем?

Да, большинство современных двигателей АИР пригодны для работы с ЧРП. Однако для длительной работы на низких скоростях (менее 20-25 Гц) при постоянном моменте может потребоваться независимое охлаждение (двигатель с принудительной вентиляцией, обозначение IM B5/B35 + IC416). Также при использовании длинных кабелей между ЧРП и двигателем (>50 м) рекомендуется установка выходного дросселя или синус-фильтра для защиты изоляции обмотки от перенапряжений, вызванных эффектом длинной линии.

Что означает климатическое исполнение У3 на двигателе?

Исполнение У3 по ГОСТ 15150-69 означает, что двигатель предназначен для эксплуатации в умеренном климате на открытом воздухе (категория размещения 3). Он рассчитан на работу при температуре окружающей среды от -45°С до +40°С и воздействии атмосферных факторов (дождь, снег, солнечная радиация, обледенение). Двигатели общего назначения чаще имеют исполнение У2 (для закрытых помещений) или У1.