Электродвигатели АИРП: полное техническое описание, конструкция и применение
Электродвигатели серии АИРП представляют собой асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, разработанные для работы в условиях повышенного содержания взрывоопасной пыли в окружающей среде. Аббревиатура АИРП расшифровывается следующим образом: А – асинхронный, И – по интернациональным стандартам (габариты и установочные размеры соответствуют стандарту IEC), Р – с повышенной защитой от внешних воздействий, П – для пыльных помещений. Данные двигатели относятся к классу взрывозащиты «пылезащищенное исполнение» и предназначены для установки в помещениях и наружных установках, где возможно образование взрывоопасных концентраций пыли (категория II по ГОСТ Р 51330.0).
Конструктивные особенности и принцип действия
Конструктивно двигатели АИРП базируются на классической схеме асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, но с существенными доработками в части защиты от проникновения пыли. Основные узлы: статор, ротор, подшипниковые щиты, вентилятор в кожухе, клеммная коробка. Отличия от общепромышленных моделей АИР заключаются в следующем:
- Уплотнения: Применены лабиринтные и щелевые уплотнения в местах выхода вала из корпуса (на подшипниковых щитах). Эти уплотнения создают многоступенчатый барьер, затрудняющий проникновение мелкодисперсной пыли внутрь двигателя к подшипниковым узлам и обмотке.
- Кожух вентилятора: Выполнен таким образом, чтобы исключить выброс продуктов износа щеток (если двигатель с фазным ротором, что редко для этой серии) и предотвратить налипание пыли на ребра охлаждения.
- Корпус и оребрение: Ребра охлаждения имеют особую форму, облегчающую самоочистку и уменьшающую задержку пыли. Материал корпуса – чугун, обеспечивающий необходимую механическую прочность и теплоотвод.
- Клеммная коробка: Имеет усиленное уплотнение по периметру крышки и вводам кабеля. Конструкция обеспечивает степень защиты не ниже IP54 по ГОСТ 17494-87, что означает защиту от попадания пыли в количестве, нарушающем работу двигателя, и от брызг воды со всех направлений.
- Система охлаждения: Как правило, двигатели АИРП имеют систему охлаждения IC0141 (самовентиляция с наружным обдувом ребристого корпуса). Вентилятор закрыт защитным кожухом.
- АИРП – серия двигателя (пылезащищенное исполнение).
- 180 – высота оси вращения в мм (габарит).
- М – установочный размер по длине станины (S, M, L).
- 4 – число полюсов (2 – 3000 об/мин, 4 – 1500 об/мин, 6 – 1000 об/мин, 8 – 750 об/мин).
- Угольная промышленность: конвейеры, углесосы, вентиляторы главного проветривания.
- Зерноперерабатывающая и комбикормовая промышленность: нории, транспортеры, дробилки, элеваторы.
- Деревообрабатывающая промышленность: системы аспирации, пневмотранспорт стружки и опилок.
- Химическая и нефтехимическая промышленность: производство и транспортировка пылевидных продуктов.
- Цементная промышленность: дробильные установки, мельницы, силосы.
- Установка: На ровную, жесткую фундаментную плиту или раму. Обязательная центровка с приводимым механизмом с помощью лазерного или индикаторного прибора. Неправильная центровка приводит к повышенной вибрации и износу подшипников.
- Подключение: Перед подключением проверить состояние и сопротивление изоляции мегаомметром (не менее 1 МОм для напряжений до 660В). Схема соединения обмоток («звезда» или «треугольник») должна соответствовать напряжению питающей сети. Клеммная коробка после присоединения кабелей должна быть герметично закрыта.
- Эксплуатационное обслуживание: Включает регулярный контроль:
- Тока нагрузки (не должен превышать номинальный).
- Температуры подшипников и корпуса (на ощупь или пирометром).
- Уровня вибрации.
- Состояния уплотнений и чистоты ребер охлаждения. Очистка от пыли должна проводиться регулярно, так как толстый слой пыли ухудшает теплоотвод и может привести к перегреву.
- Смазка подшипников: Производится по графику, указанному в паспорте. Используется консистентная смазка (например, Литол-24). Важно не переполнить полость подшипникового узла (заполнять не более 2/3 объема).
- Специализированная защита от пыли, обеспечивающая надежную работу в сложных условиях.
- Полная унификация по установочным и присоединительным размерам с общепромышленными двигателями АИР, что упрощает замену и модернизацию.
- Относительно более низкая стоимость по сравнению с двигателями во взрывонепроницаемом исполнении (ВР).
- Высокая надежность и продолжительный срок службы при соблюдении условий эксплуатации.
- Наличие различных вариантов климатического исполнения (У, ХЛ, Т).
- Ограниченная сфера применения (только для пылевых сред, не для газов).
- Большая масса и габариты по сравнению с общепромышленными двигателями той же мощности из-за усиленной конструкции.
- Необходимость регулярной очистки наружных поверхностей от пыли для сохранения эффективности охлаждения.
- Более высокая стоимость, чем у базовых моделей АИР.
- При снижении частоты вращения падает эффективность самовентиляции двигателя. Для длительной работы на низких оборотах может потребоваться двигатель с независимым вентилятором (IC416) или снижение момента нагрузки.
- Длинные кабели между ЧП и двигателем могут вызывать перенапряжения на обмотках. Рекомендуется использовать выходные дроссели или синус-фильтры.
- Класс изоляции обмотки двигателя АИРП (F или H) обычно хорошо подходит для работы с ЧП.
- У2 – для эксплуатации в умеренном климате на открытом воздухе (под навесом).
- У3 – для эксплуатации в умеренном климате в закрытых помещениях без регулирования климата с естественной вентиляцией.
- Исполнение «У2» предполагает более стойкое лакокрасочное покрытие и защиту от атмосферных осадков.
Принцип действия стандартен для асинхронных машин: при подаче трехфазного напряжения на обмотку статора создается вращающееся магнитное поле, которое, пересекая проводники короткозамкнутой обмотки ротора, наводит в них ЭДС и вызывает ток. Взаимодействие тока ротора с магнитным полем статора создает электромагнитный момент, приводящий ротор во вращение.
Классификация, маркировка и технические характеристики
Маркировка двигателей АИРП содержит всю необходимую информацию о его основных параметрах. Пример: АИРП180М4У2.
У2 – климатическое исполнение (У – умеренный климат) и категория размещения (2 – для работы на открытом воздухе).
Основные технические параметры (на примере серии с высотами оси вращения 160-250 мм)
| Модель | Мощность, кВт | Синхронная частота, об/мин | КПД, % | cos φ | Пусковой ток / Номинальный ток | Масса, кг |
|---|---|---|---|---|---|---|
| АИРП160S2 | 15 | 3000 | 88.5 | 0.88 | 7.0 | 150 |
| АИРП160S4 | 15 | 1500 | 89.5 | 0.85 | 7.0 | 155 |
| АИРП180M4 | 30 | 1500 | 91.0 | 0.87 | 7.0 | 215 |
| АИРП200M4 | 45 | 1500 | 92.0 | 0.87 | 7.0 | 300 |
| АИРП225M4 | 55 | 1500 | 92.5 | 0.88 | 7.0 | 400 |
| АИРП250S4 | 75 | 1500 | 93.0 | 0.88 | 7.0 | 520 |
Сфера применения и условия эксплуатации
Двигатели АИРП предназначены для привода механизмов, работающих в запыленных условиях с взрывоопасной пылью. Основные области применения:
Условия эксплуатации регламентируются стандартами. Двигатели рассчитаны на работу от сети переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 380/660 В или 660/1140 В (для больших мощностей). Допустимые отклонения напряжения ±5%, частоты ±2.5%. Режим работы – продолжительный (S1). Класс нагревостойкости изоляции – F или H, что позволяет работать при температуре охлаждающей среды до +40°C (для исполнения У2, У3) и выше при соответствующем снижении нагрузки.
Отличия от других типов взрывозащищенных двигателей (ВР, В, 3В)
Важно понимать разницу между пылезащищенным исполнением (АИРП) и другими классами взрывозащиты:
| Тип двигателя | Класс взрывозащиты (по ГОСТ) | Принцип защиты | Среда применения |
|---|---|---|---|
| АИРП | «Пылезащищенное исполнение» (Ex tD) | Защита оболочкой. Предотвращение проникновения пыли внутрь и перегрева поверхности. | Взрывоопасные пылевоздушные смеси (зона 21, 22). |
| ВР, В (взрывонепроницаемая оболочка) | «Взрывонепроницаемая оболочка» (Ex d) | Прочная оболочка, выдерживающая внутренний взрыв и не передающая его наружу. | Взрывоопасные газовоздушные смеси (зона 1, 2). |
| 3В (общепромышленный с защитой от искрения) | «Искробезопасная цепь» (Ex i) или другие для частей | Ограничение энергии в электрических цепях до уровня, недостаточного для воспламенения. | Обычно для аппаратуры управления, реже для силовых двигателей. |
Двигатели АИРП не предназначены для работы в средах с взрывоопасными газами и парами. Их основная задача – предотвратить попадание пыли внутрь и обеспечить отвод тепла с поверхности, чтобы температура корпуса не достигла значения, способного воспламенить отложившуюся пыль.
Монтаж, подключение и техническое обслуживание
Монтаж двигателей АИРП должен производиться в соответствии с ПУЭ и инструкцией завода-изготовителя. Основные требования:
Преимущества и недостатки двигателей АИРП
Преимущества:
Недостатки:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем двигатель АИРП отличается от обычного АИР?
Основное отличие – в конструкции уплотнений вала и клеммной коробки, а также в форме ребер охлаждения. АИРП имеет лабиринтные уплотнения, предотвращающие попадание пыли внутрь двигателя, и степень защиты оболочки не ниже IP54. Обычный АИР имеет степень защиты IP54 или IP55 только от брызг, но его уплотнения не рассчитаны на длительную работу в условиях обильной проводящей или взрывоопасной пыли.
Можно ли заменить двигатель АИР на АИРП в пыльном цехе?
Да, такая замена не только возможна, но и часто является необходимой мерой для повышения надежности и безопасности. Поскольку габаритные и присоединительные размеры у этих серий идентичны (за исключением возможных небольших отклонений в длине), замена производится напрямую. Однако необходимо убедиться, что мощность, частота вращения и напряжение нового двигателя АИРП соответствуют параметрам заменяемого.
Какой уровень взрывозащиты у двигателей АИРП и в каких зонах их можно применять?
Двигатели АИРП имеют маркировку взрывозащиты по современным стандартам как «Ex tD A21 IP66 T130°C» (пример). Это означает: защита оболочкой (t), пылезащищенное исполнение (D), пригодность для зоны 21 (A21), степень защиты оболочки IP66, максимальная температура поверхности 130°C. Таким образом, они применяются в зонах 21 и 22 (места, где образование взрывоопасной пылевоздушной смеси возможно при нормальной работе или только при неисправностях).
Требуется ли для двигателей АИРП специальная пуско-защитная аппаратура?
Для силовой части – нет. Двигатели АИРП подключаются через стандартные пускатели или частотные преобразователи, подобранные по номинальному току и мощности. Однако вся аппаратура управления (кнопки, датчики, щиты), установленная в той же взрывоопасной пылевой зоне, также должна иметь соответствующий уровень защиты (обычно пылевлагозащищенное исполнение с высокой степенью IP).
Как часто нужно чистить двигатель АИРП от пыли?
Периодичность очистки зависит от интенсивности запыленности. В условиях сильного пылеобразования (например, у дробилки) очистку поверхности ребер охлаждения и кожуха вентилятора необходимо проводить не реже одного раза в неделю. В менее тяжелых условиях – ежемесячно. Процедура должна быть прописана в регламенте технического обслуживания. Очистка производится сжатым воздухом низкого давления или щеткой, не допуская повреждения обмотки и уплотнений.
Можно ли использовать частотный преобразователь для управления двигателем АИРП?
Да, использование частотного преобразователя (ЧП) допустимо и часто применяется для регулирования производительности механизмов. При этом необходимо учитывать:
Что означает индекс «У2» или «У3» в конце маркировки?
Это климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69.