Электродвигатели АИР 450 об/мин

Электродвигатели АИР с синхронной частотой вращения 450 об/мин: конструкция, параметры и применение

Электродвигатели серии АИР с синхронной частотой вращения 450 об/мин (6 полюсов) представляют собой асинхронные машины с короткозамкнутым ротором, предназначенные для привода механизмов, требующих низкой скорости вращения при высокой мощности на валу. Данные двигатели относятся к числу тихоходных и находят применение в промышленных установках, где прямое соединение с низкооборотным оборудованием позволяет исключить или упростить редукторную передачу, повысив общую надежность и КПД системы.

Конструктивные особенности и маркировка

Двигатели АИР 450 об/мин изготавливаются в соответствии с ГОСТ Р 51689-2000 (стандарт, гармонизированный с МЭК 60034-1). Основные конструктивные исполнения по способу монтажа: IM 1081 (лапы, фланец на подшипниковом щите), IM 2081 (лапы с фланцем), IM 3081 (лапы с приставными лапами и фланцем). Степень защиты стандартно составляет IP54, возможно исполнение IP55. Система охлаждения – IC 0141 (самовентиляция).

Маркировка двигателя, например, АИР200М2У3, расшифровывается следующим образом: АИР – серия асинхронного двигателя, 200 – высота оси вращения в мм, М – установочный размер по длине станины (S, M, L), 2 – число полюсов (для 450 об/мин – 6 полюсов, в маркировке указывается цифра 6), У3 – климатическое исполнение и категория размещения.

Основные технические характеристики и параметры

Номинальная частота вращения вала при питании от сети 50 Гц составляет примерно 970-980 об/мин для 6-полюсных двигателей (синхронная скорость – 1000 об/мин). Двигатели на 450 об/мин (синхронная скорость) являются 6-полюсными, их фактическая номинальная скорость при полной нагрузке находится в диапазоне 430-445 об/мин, что определяется величиной номинального скольжения (1.7-4.0%). Мощностной ряд данных двигателей широк и охватывает диапазон от 15 кВт до нескольких сотен киловатт.

Сферы применения и подключаемое оборудование

Низкая скорость вращения предопределяет использование этих электродвигателей для привода механизмов с высоким инерционным моментом и значительным крутящим моментом на валу.

• Насосное оборудование: Поршневые и плунжерные насосы, шнековые насосы, мощные центробежные насосы с большими рабочими колесами.
• Вентиляционное оборудование: Радиальные и осевые вентиляторы высокого давления, дымососы, мощные вытяжные системы с большими диаметрами крыльчаток.
• Подъемно-транспортное оборудование: Лебедки, краны, конвейеры с большими барабанами (например, ленточные конвейеры длинной протяженности).
• Дробильное и мельничное оборудование: Шаровые и стержневые мельницы, дробилки щековые и конусные.
• Компрессорное оборудование: Поршневые и винтовые компрессоры.
• Смесители и мешалки: Для тяжелых и вязких сред в химической, нефтегазовой и пищевой промышленности.

Выбор, монтаж и эксплуатация

При выборе двигателя АИР 450 об/мин необходимо учитывать следующие ключевые факторы:

• Мощность: Должна соответствовать или превышать мощность на валу рабочего механизма с учетом возможных перегрузок. Недостаточная мощность приводит к перегреву и выходу из строя.
• Режим работы (S1-S10): Для продолжительного режима работы S1 подходят стандартные двигатели. Для повторно-кратковременных или тяжелых пусковых режимов (S4, S5) требуется выбор двигателя с соответствующими характеристиками или запасом по мощности.
• Климатические условия и окружающая среда: При наличии агрессивных сред, взрывоопасных зон (двигатели ВА, ВАО) или высокой запыленности требуется выбор специализированного исполнения.
• Способ пуска: Прямой пуск, пуск с переключением «звезда-треугольник», использование устройств плавного пуска (УПП) или частотных преобразователей (ЧП). Для двигателей большой мощности прямой пуск может быть недопустим из-за высоких пусковых токов.

Требования к питающей сети и пусковой аппаратуре

Сечение питающего кабеля выбирается по номинальному току двигателя с учетом условий прокладки и метода пуска. Для защиты от токов короткого замыкания и перегрузки применяются автоматические выключатели с регулируемыми расцепителями или предохранители в сочетании с тепловыми реле (магнитными пускателями). Для двигателей мощностью свыше 100 кВт обязательна установка токоограничивающей или плавной пусковой аппаратуры для снижения негативного воздействия на сеть.

Преимущества и недостатки по сравнению с высокооборотными двигателями в паре с редуктором

• Преимущества:
  • Более высокий общий КПД системы за счет отсутствия потерь в редукторе.
  • Повышенная надежность и снижение затрат на обслуживание (отсутствие изнашиваемых деталей редуктора).
  • Отсутствие необходимости в смазочных материалах для редуктора.
  • Меньший уровень шума и вибраций (при условии качественной балансировки ротора).
  • Компактность монтажа (в большинстве случаев).
• Недостатки:
  • Более высокая удельная масса и стоимость на единицу мощности по сравнению с высокооборотными двигателями.
  • Большие габаритные размеры, особенно по диаметру.
  • Ограниченность регулирования скорости без применения дорогостоящего частотного преобразователя.
  • Более высокий пусковой момент инерции.

Техническое обслуживание и диагностика

Плановое техническое обслуживание включает в себя:

• Контроль вибрации подшипниковых узлов (виброметрия). Допустимые значения вибрации нормируются ГОСТ Р 56676-2015.
• Измерение температуры подшипников и статора (термометрия, тепловизионный контроль). Превышение температуры указывает на износ подшипников, нарушение центровки или ухудшение условий охлаждения.
• Контроль состояния изоляции обмоток статора (измерение сопротивления изоляции мегомметром на 1000 В или 2500 В). Значение должно быть не менее 1 МОм на 1 кВ номинального напряжения, но не ниже 0.5 МОм для двигателей до 660 В.
• Проверка и подтяжка контактных соединений в клеммной коробке.
• Чистка корпуса и ребер охлаждения от загрязнений, обеспечение свободного притока воздуха.
• Через 15-20 тыс. часов работы – замена смазки в подшипниках качения в соответствии с инструкцией завода-изготовителя.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается двигатель на 450 об/мин от двигателя на 3000 об/мин такой же мощности?

Двигатель на 450 об/мин (6 полюсов) будет иметь значительно большие габариты, массу и момент инерции ротора. При той же мощности он развивает больший крутящий момент на валу (M = 9550

• P / n). Конструктивно у него больше полюсов, что влечет за собой увеличение диаметра статора и ротора или их длины для обеспечения необходимого магнитного потока и мощности.

Можно ли получить 450 об/мин от стандартного 1500-оборотного двигателя (4 полюса) без редуктора?

Нет, номинальная частота вращения асинхронного двигателя без частотного преобразователя жестко определяется частотой сети и числом полюсов. Для получения 450 об/мин от сети 50 Гц необходим именно 6-полюсный двигатель. Альтернатива – использование частотного преобразователя, понижающего частоту питающего напряжения до ~22.5 Гц для 4-полюсного двигателя, но это экономически и технически оправдано только для задач регулирования скорости.

Как правильно выбрать схему подключения обмоток (звезда/треугольник) для такого двигателя?

Схема подключения определяется номинальным напряжением двигателя, указанным на шильдике. Для распространенного исполнения 380/660 В: при питании от сети 380 В обмотки соединяются в «треугольник», при питании от сети 660 В – в «звезду». Подключение в «звезду» на 380 В приведет к недогрузке двигателя по моменту в 1.73 раза, а подключение в «треугольник» на 660 В – к мгновенному выходу из строя.

Каковы типичные причины повышенной вибрации у тихоходных двигателей АИР?

Основные причины: нарушение центровки с рабочим механизмом, дисбаланс ротора, износ или повреждение подшипников качения, ослабление крепления двигателя на фундаменте, механический резонанс конструкции, повреждение обмотки статора (обрыв стержня, межвитковое замыкание). Для диагностики необходим виброанализ.

Эффективно ли использовать частотный преобразователь с двигателем АИР 450 об/мин?

Да, эффективно, особенно для задач плавного пуска и регулирования скорости в диапазоне +/- 20-30% от номинала. ЧП позволяет снизить пусковые токи, осуществить энергосбережение на насосно-вентиляционной нагрузке. Важно выбирать ЧП с запасом по току (на 1-2 ступени выше номинала двигателя) и учитывать необходимость принудительного охлаждения двигателя при длительной работе на низких скоростях.

Какой класс изоляции используется в современных двигателях АИР и какова допустимая температура нагрева?

Современные двигатели АИР, как правило, имеют класс нагревостойкости изоляции обмоток статора F (155 °C) или H (180 °C). Однако, в соответствии со стандартами, температура перегрева обмотки (превышение над температурой охлаждающей среды) для большинства двигателей при классе изоляции F ограничивается на 105 °C (для резисторов методом). Это обеспечивает запас надежности и увеличенный срок службы изоляции.