Электродвигатели АИР 71 А4

Электродвигатели АИР 71 А4: полное техническое описание и сфера применения

Электродвигатель АИР 71 А4 представляет собой асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, трехфазный, общепромышленного исполнения. Модель относится к серии АИР (Асинхронные, Единой серии, с привязкой мощностей к габаритам по ГОСТ), которая является современным аналогом ранее выпускавшейся серии АИ. Индекс «71» обозначает высоту оси вращения вала от лап (71 мм), а «А4» указывает на исполнение по способу монтажа: лапы с одним цилиндрическим концом вала (IM 1081 по ГОСТ 2479). Данный двигатель предназначен для продолжительного режима работы S1 от сети переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 380 В.

Конструктивные особенности и исполнение

Конструкция двигателя АИР 71 А4 соответствует требованиям международных стандартов (IEC 60034). Основные узлы включают в себя:

• Статор: Собирается из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга для снижения потерь на вихревые токи. В пазы укладывается трехфазная обмотка из медного провода с теплостойкой изоляцией класса F (до 155°C), что обеспечивает запас по перегреву при работе в номинальном режиме.
• Ротор: Короткозамкнутый, типа «беличья клетка». Изготавливается методом литья под давлением из алюминиевого сплава. Конструкция ротора отличается высокой механической прочностью и надежностью.
• Корпус и подшипниковые щиты: Корпус выполнен из алюминиевого сплава (для габаритов 71 и ниже), что обеспечивает хорошее охлаждение и снижение массы. Подшипниковые щиты отлиты из того же материала, в них установлены шарикоподшипники качения закрытого типа, не требующие пополнения смазки в течение всего срока службы.
• Охлаждение: Двигатель имеет наружное обдуваемое исполнение (IC 0141 по ГОСТ). Охлаждение осуществляется с помощью внешнего вентилятора, расположенного под защитным кожухом, который создает поток воздуха вдоль оребренной поверхности корпуса.
• Клеммная коробка: Расположена в верхней части корпуса. Ввод кабеля может осуществляться с различных сторон благодаря конструктивным возможностям коробки. Клеммы обеспечивают надежное соединение медных проводников.

Основные технические характеристики

Технические параметры двигателя АИР 71 А4 варьируются в зависимости от его номинальной мощности. Основные данные сведены в таблицу.

Мощность, кВт	Синхронная частота вращения, об/мин	Частота вращения при номинальной нагрузке, об/мин (прибл.)	КПД, η, %	Коэффициент мощности, cos φ	Пусковой ток, Iп/Iн	Пусковой момент, Мп/Мн	Максимальный момент, Мmax/Мн	Масса, кг (прибл.)
0.37	1500	1350	68.0	0.74	5.0	2.2	2.3	5.5
0.55	1500	1360	71.0	0.76	5.0	2.2	2.3	6.0
0.75	1500	1380	73.5	0.78	5.5	2.2	2.3	7.0
1.1	1500	1390	76.0	0.79	6.0	2.2	2.3	9.0
1.5	1500	1400	78.0	0.81	6.0	2.2	2.3	11.0

Примечание: Двигатели АИР 71 также выпускаются на синхронные частоты 3000 об/мин (2 полюса) и 1000 об/мин (6 полюсов), но наиболее распространенным и востребованным является исполнение на 1500 об/мин (4 полюса), обозначаемое как АИР 71 А4.

Условия эксплуатации и климатическое исполнение

Двигатели серии АИР 71 А4 рассчитаны на работу в определенных условиях, регламентированных стандартами:

• Режим работы: S1 – продолжительный номинальный режим.
• Класс изоляции: F. Система изоляции рассчитана на температуру 155°C. При этом, в соответствии с ГОСТ, установленный предел температуры нагрева обмоток для двигателей с классом изоляции F при способе охлаждения IC0141 составляет 105°C (с учетом запаса на горячую точку). Это обеспечивает высокий ресурс.
• Степень защиты: Стандартно IP54. Защита от попадания пыли и брызг воды с любого направления. Возможно изготовление в других степенях защиты (IP55, IP56).
• Климатическое исполнение: У3 и У2 для умеренного климата, ХЛ2 для холодного, Т2 для тропического. Категория размещения 1 (работа на открытом воздухе) или 2 (под навесом).
• Рабочая температура окружающей среды: От -40°C до +40°C (для исполнения У2, У3).
• Высота над уровнем моря: До 1000 м.

Способы монтажа и установка

Исполнение А4 (IM 1081) подразумевает крепление двигателя на лапах с одним цилиндрическим концом вала. Монтажные лапы имеют стандартизированные размеры и расположение крепежных отверстий, что позволяет устанавливать двигатель на типовые рамы и основания. При установке необходимо обеспечить:

• Ровную и жесткую монтажную поверхность.
• Правильную центровку с приводимым механизмом. Использование лазерного центровщика или щупов для соосности обязательно для предотвращения вибраций и преждевременного износа подшипников.
• Надежное заземление корпуса двигателя в соответствии с ПУЭ.
• Соблюдение требований по вводу кабеля через сальниковые уплотнения клеммной коробки.

Схемы подключения и управление

Обмотки статора двигателя АИР 71 А4 рассчитаны на номинальное напряжение 380 В при соединении в «звезду» для работы в сети 380/660 В. Схема соединения указывается на шильдике и внутри клеммной коробки. Для подключения к сети 220/380 В (при наличии такой сети и использовании частотного преобразователя) обмотки могут быть переключены в «треугольник», но это требует согласования с производителем, так как номинальные параметры двигателя изменятся.

Пуск двигателей данной мощности, как правило, осуществляется прямым подключением к сети (Direct-On-Line, DOL), так как пусковые токи (в 5-6 раз выше номинальных) не вызывают критических просадок напряжения в сетях достаточной мощности. Для плавного пуска и регулирования скорости в последнее время все чаще применяются частотные преобразователи (ЧП). При выборе ЧП для АИР 71 А4 необходимо учитывать его номинальный ток и мощность, а также возможность компенсации характеристик двигателя на низких частотах (скалярное или векторное управление).

Области применения

Благодаря своей надежности, стандартизированным габаритам и широкому диапазону мощностей, двигатели АИР 71 А4 нашли применение в различных отраслях промышленности:

• Вентиляторное и насосное оборудование (вытяжные вентиляторы, циркуляционные насосы систем отопления и водоснабжения).
• Станки и технологическое оборудование (сверлильные, заточные, деревообрабатывающие станки, конвейеры с малой нагрузкой).
• Компрессорная техника малой мощности.
• Подъемно-транспортные механизмы (лебедки, тали, шлагбаумы).
• Упаковочное и пищевое оборудование (дозаторы, смесители, транспортеры).

Техническое обслуживание и диагностика неисправностей

Техническое обслуживание двигателя АИР 71 А4 включает в себя регулярные плановые проверки:

• Внешний осмотр: Проверка целостности корпуса, кожуха вентилятора, состояния клеммной коробки.
• Контроль вибрации: Измерение виброскорости или виброускорения на подшипниковых узлах. Превышение допустимых значений (обычно более 2.8 мм/с) указывает на дисбаланс ротора, износ подшипников или нарушение центровки.
• Контроль температуры: Измерение температуры корпуса и подшипниковых щитов с помощью пирометра. Сильный нагрев может свидетельствовать о перегрузке, ухудшении условий охлаждения, износе подшипников или проблемах с обмоткой.
• Измерение сопротивления изоляции: Производится мегаомметром на напряжение 500 В. Сопротивление изоляции обмоток относительно корпуса и между фазами должно быть не менее 1 МОм для двигателей до 1000 В в холодном состоянии. На практике для исправного двигателя оно составляет десятки и сотни МОм.
• Контроль тока нагрузки: Измерение токов по фазам в рабочем режиме. Неравенство токов более 10% может указывать на несимметрию напряжения сети, межвитковое замыкание или плохой контакт.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается АИР 71 А4 от АИР 71 В4?

Буква «А» или «В» в обозначении исполнения по способу монтажа указывает на тип лап. А4 – лапы на станине. В4 – лапы на подшипниковых щитах. Для габарита 71 это различие не столь критично, но в целом исполнение «А» считается более классическим и распространенным.

Можно ли использовать двигатель АИР 71 А4 с частотным преобразователем?

Да, можно. Однако для продолжительной работы на низких частотах (менее 20 Гц) при стандартном самовентилируемом исполнении (IC 0141) возможен перегрев из-за ухудшения охлаждения. Рекомендуется использовать независимое охлаждение или выбирать двигатель со встроенным вентилятором принудительного охлаждения (IC 410). Также ЧП позволяет компенсировать падение момента на низких частотах за счет повышения напряжения (скалярное управление с коррекцией) или использовать векторное управление.

Что означает класс изоляции F и почему температура обмотки ограничена 105°C?

Класс изоляции F определяет термостойкость изоляционных материалов (до 155°C). Однако 155°C – это температура точки перегрева наиболее горячего участка обмотки («горячей точки»). Средняя же температура обмотки, измеренная по изменению сопротивления, для этого класса изоляции по стандарту ограничена 105°C (для систем охлаждения IC 01-IC 4). Это запас, обеспечивающий долговечность изоляции (обычно 20 000 часов работы при этой температуре).

Как правильно выбрать тепловую защиту для данного двигателя?

Защиту от перегрузки и токов короткого замыкания обеспечивают автоматические выключатели с комбинированным расцепителем (магнитным и тепловым) или связка «предохранитель + тепловое реле». Номинальный ток теплового элемента реле выбирается равным или близким к номинальному току двигателя, указанному на шильдике. Для двигателя 0.75 кВт/1500 об/мин номинальный ток составляет примерно 1.8 А. Автоматический выключатель выбирается с номинальным током, также соответствующим току двигателя, и характеристикой срабатывания, учитывающей пусковые токи (например, характеристика «D»).

Почему при измерении сопротивления изоляции мегаомметром на 1000 В может быть низкое значение, а на 500 В – нормальное?

Использование мегаомметра на более высокое напряжение (1000 В вместо 500 В) создает большее электрическое напряжение в изоляции. Если изоляция имеет локальные дефекты, загрязнения или увлажнена, при повышенном напряжении эти дефекты проявляются, и ток утечки возрастает, показывая низкое сопротивление. Для двигателей на напряжение 380 В стандартным является испытательное напряжение 500 В. Показания при 1000 В могут быть информативны для диагностики, но оценка должна проводиться относительно нормативов для данного испытательного напряжения.

Каков средний срок службы двигателя АИР 71 А4?

При соблюдении условий эксплуатации (номинальная нагрузка, чистая окружающая среда, нормальная температура, правильная центровка) срок службы до капитального ремонта (перемотки) двигателей серии АИР составляет 10-15 лет. Наиболее частой причиной выхода из строя является износ подшипников, что происходит в среднем через 20-30 тысяч часов работы. Ресурс подшипников сильно зависит от вибрации и соблюдения условий монтажа.