Электродвигатели АИС 90 S4

Электродвигатели АИС 90 S4: полный технический анализ

Электродвигатель АИС 90 S4 представляет собой асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором, соответствующий современному международному стандарту IEC 60034. Данная модель относится к категории маломощных двигателей, предназначенных для привода механизмов с низкими и средними нагрузками. Расшифровка обозначения по ГОСТ Р МЭК 60034-1-2014 и IEC 60034-1 следующая: «АИС» – Асинхронный Исполнения Согласно международным стандартам, «90» – высота оси вращения вала в миллиметрах, «S» – установочный размер по длине станины (короткая), «4» – число полюсов, определяющее синхронную частоту вращения 1500 об/мин при частоте сети 50 Гц.

Конструктивные особенности и исполнение

Двигатель АИС 90 S4 построен по классической схеме. Статор состоит из шихтованного магнитопровода, набранного из изолированных листов электротехнической стали, в пазы которого уложена трехфазная обмотка из медного провода с теплостойкой изоляцией класса F. Ротор – короткозамкнутый, типа «беличья клетка», выполненный методом литья под давлением из алюминиевого сплава. Корпус двигателя – чугунный, что обеспечивает высокую механическую прочность, виброустойчивость и эффективный отвод тепла. Двигатель имеет лапы для монтажа (исполнение IM 1001 по IEC 60034-5). Основные конструктивные узлы:

Корпус (станина): Чугунный, с ребрами охлаждения. Обеспечивает защиту от проникновения твердых тел и брызг воды, соответствующую степени защиты IP55 (полная защита от пыли и струй воды).
Статор: Неподвижная часть с трехфазной обмоткой. Клеммная коробка расположена сверху, допускает поворот на 180° для удобства подвода кабеля.
Ротор: Вал из конструкционной стали вращается на двух шарикоподшипниках качения (серии 6200 и 6200, или аналоги). Подшипниковые узлы имеют постоянную смазку.
Вентилятор и кожух: Вентилятор из пластика или алюминиевого сплава, закрытый защитным кожухом, обеспечивает независимое охлаждение (IC 411 по IEC 60034-6).

Основные технические параметры и характеристики

Номинальные параметры двигателя АИС 90 S4 определены для работы от трехфазной сети переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 230/400 В (схема соединения обмоток ∆/Y) или 400/690 В (∆/Y).

Параметр	Значение	Примечания / Стандарт
Мощность на валу, P_N	1,1 кВт	Номинальная, при 50 Гц
Синхронная частота вращения, n_s	1500 об/мин	Для 4 полюсов
Номинальная частота вращения, n_N	≈ 1365-1400 об/мин	Зависит от производителя и скольжения
Номинальный ток, I_N	2,7 А (при 400 В, ∆)	Указано ориентировочно
КПД, η	≈ 75-78%	Класс эффективности IE2 (Стандартный)
Коэффициент мощности, cos φ	≈ 0,76-0,78	При номинальной нагрузке
Пусковой ток, I_a/I_N	5,0 — 6,5	Отношение пускового тока к номинальному
Пусковой момент, M_a/M_N	2,0 — 2,3	Отношение пускового момента к номинальному
Максимальный момент, M_max/M_N	2,2 — 2,5	Перегрузочная способность
Масса	≈ 16-18 кг	В зависимости от производителя
Степень защиты	IP55	IEC 60034-5
Класс изоляции	F	Допустимый перегрев 105K (IEC 60034-1)
Класс нагревостойкости системы изоляции	F	Работа с температурой до 155°C
Режим работы	S1	Продолжительный номинальный режим

Механические и установочные размеры

Габариты двигателя строго стандартизированы, что обеспечивает взаимозаменяемость продукции разных производителей. Ключевые размеры по ГОСТ 2479 (соответствуют IEC 60072-1):

Высота оси вращения (h): 90 мм.
Установочные размеры по лапам:
- Расстояние между отверстиями в лапах по ширине (A): 100 мм.
- Расстояние между отверстиями в лапах по длине (B): 100 мм.
- Диаметр монтажных отверстий (d): 12 мм.
Размеры вала:
- Диаметр выходного конца вала (D): 24 мм.
- Длина цилиндрической части вала (E): 50 мм.
- Размер шпоночного паза: 6×3,2×20 мм (ширина x высота x длина).
Высота от центра вала до низа лап (H): 90 мм.

Классы энергоэффективности и КПД

Согласно директиве IEC 60034-30-1, двигатели АИС 90 S4, выпускаемые в настоящее время, должны соответствовать минимальному классу энергоэффективности IE2. На рынке также представлены модели класса IE3 (Повышенная эффективность). КПД двигателя АИС 90 S4 класса IE2 составляет примерно 75-78%, в то время как у двигателя класса IE3 этот показатель может достигать 80-82%. Повышение КПД достигается за счет использования большего количества активных материалов (медь, сталь), оптимизации магнитной цепи и снижения паразитных потерь. Выбор между IE2 и IE3 определяется требованиями проекта и расчетом жизненного цикла оборудования.

Области применения и типовые приводы

Благодаря компактности, надежности и стандартизации, двигатель АИС 90 S4 нашел широкое применение в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Типичные области использования:

Вентиляционное оборудование: Привод вытяжных и приточных вентиляторов малой мощности.
Насосное оборудование: Циркуляционные, дренажные, скважинные насосы малой производительности.
Компрессорная техника: Малые поршневые и винтовые компрессоры.
Конвейеры и транспортеры: Привод легких ленточных и цепных конвейеров.
Станки: В качестве привода вспомогательных механизмов (насосы охлаждения, гидростанции) в металло- и деревообработке.
Упаковочное и пищевое оборудование: Приводы миксеров, дозаторов, слайсеров.

Схемы подключения и управление

Обмотки статора двигателя АИС 90 S4 имеют шесть выводов (U1, V1, W1; U2, V2, W2), что позволяет подключать его к сетям с разным линейным напряжением. Наиболее распространенная схема для сети 400 В – «звезда» (Y), при этом концы обмоток (U2, V2, W2) соединяются в нейтральную точку, а начала (U1, V1, W1) подключаются к фазам L1, L2, L3. Для прямого пуска от сети (DOL – Direct On Line) применяются электромагнитные пускатели с тепловым реле для защиты от перегрузки. Номинальный ток теплового расцепителя должен быть выбран равным номинальному току двигателя (≈2.7А). Для плавного пуска, снижения пусковых токов и регулирования скорости необходимо использование частотных преобразователей (ПЧ), рассчитанных на мощность не менее 1,5 кВт.

Техническое обслуживание и диагностика

Двигатели АИС 90 S4 не требуют постоянного обслуживания благодаря закрытым подшипникам с долговременной смазкой. Однако для обеспечения длительного ресурса рекомендуется проводить периодические проверки:

Визуальный осмотр: Отсутствие механических повреждений корпуса, кожуха вентилятора, чистоту ребер охлаждения.
Контроль вибрации: Уровень вибрации на подшипниковых щитах не должен превышать 2,8 мм/с для данного типоразмера (по ГОСТ ISO 10816-1).
Измерение сопротивления изоляции: Мегаомметром на напряжение 500 В. Сопротивление изоляции обмоток относительно корпуса и между фазами должно быть не менее 1 МОм при холодном двигателе, а в идеале – десятки МОм.
Контроль тока нагрузки: Фактический потребляемый ток не должен превышать номинальное значение, указанное на шильдике.
Чистка и замена подшипников: При появлении повышенного шума или люфта вала подшипники подлежат замене. Интервал замены зависит от условий эксплуатации (в среднем 20-30 тыс. часов).

Сравнение с другими типоразмерами и аналогами

В линейке двигателей с высотой оси вращения 90 мм существуют модификации с разным числом полюсов, определяющим скорость. Например, АИС 90 L2 (3000 об/мин, 1.5 кВт) имеет более высокую скорость и мощность, но меньший пусковой момент. АИС 90 L6 (1000 об/мин, 0.75 кВт) – более низкую скорость и мощность, но больший пусковой момент. Длина станины (S – короткая, L – длинная) влияет на массу, момент инерции и, незначительно, на мощность в пределах одной серии. Прямым аналогом по ГОСТ является двигатель 5АМ90L4, по европейским каталогам – двигатели серий M2AA (ABB), 1LE1 (Siemens), C90S4 (WEG) и другие.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Какое рабочее напряжение у двигателя АИС 90 S4?

Наиболее распространенное исполнение – напряжение 400/690 В ∆/Y. Это означает, что для работы в сети 400 В обмотки должны быть соединены в «звезду» (Y). Для сети 690 В – в «треугольник» (∆). Также встречаются двигатели на напряжение 230/400 В ∆/Y, предназначенные для сетей 230 В (треугольник) или 400 В (звезда). Необходимо всегда сверяться с данными на шильдике конкретного двигателя.

2. Как правильно подобрать тепловое реле для защиты двигателя?

Номинальный ток уставки теплового расцепителя (I_уст) должен быть равен или очень близок к номинальному току двигателя, указанному на шильдике (I_N). Для АИС 90 S4 при 400В это примерно 2.7А. Реле настраивается на этот ток. Для надежного отключения при перегрузке используется диапазон 1.05-1.2*I_N. Также необходимо учитывать температурную компенсацию реле.

3. Можно ли использовать этот двигатель с частотным преобразователем?

Да, двигатели серии АИС полностью пригодны для работы от частотного преобразователя (ПЧ). Для обеспечения надежной работы рекомендуется:

Использовать ПЧ с выходным фильтром (дросселем) для снижения гармоник и защиты изоляции обмоток.
При длительной работе на низких скородах (менее 20 Гц) с полной нагрузкой необходимо обеспечить независимое охлаждение двигателя, так как собственный вентилятор теряет эффективность.
Мощность ПЧ следует выбирать на одну ступень выше мощности двигателя (например, ПЧ на 1.5 кВт для двигателя 1.1 кВт).

4. Что означает класс изоляции F и почему рабочая температура обмотки ниже?

Класс изоляции F определяет термостойкость изоляционных материалов, используемых в обмотке. Эти материалы могут выдерживать температуру 155°C. Однако рабочая температура перегрева обмотки (превышение над температурой окружающей среды) для этого класса ограничена 105K по IEC 60034-1. Таким образом, при температуре окружающей среды +40°C, максимально допустимая температура обмотки составит 40+105=145°C. Этот запас обеспечивает надежность и увеличенный срок службы изоляции.

5. Как определить, что подшипники двигателя требуют замены?

Основные признаки износа подшипников:

Повышенный равномерный гул или вой при работе.
Появление прерывистого стука или скрежета.
Повышенная вибрация двигателя, измеряемая виброметром.
Нагрев подшипникового узла сверх обычного (более 70-80°C).
Наличие осевого или радиального люфта вала (проверяется покачиванием).

При появлении этих симптомов необходимо планировать замену подшипников.

6. В чем разница между исполнениями S и L в обозначении АИС 90 S4?

Буквы S (Short) и L (Long) обозначают длину сердечника статора и, соответственно, длину корпуса. Двигатель с индексом L (например, АИС 90 L4) при той же высоте оси вращения (90 мм) и числе полюсов (4) имеет более длинный магнитопровод, что обычно позволяет получить несколько большую мощность (например, 1.5 кВт вместо 1.1 кВт) за счет увеличения активных материалов. Также двигатель с длинной станиной имеет больший момент инерции ротора и, как правило, лучший теплоотвод.

Заключение

Электродвигатель АИС 90 S4 является универсальным, надежным и стандартизированным решением для широкого спектра промышленных приводов малой мощности. Его конструкция, соответствующая международным нормам IEC, обеспечивает взаимозаменяемость, простоту монтажа и обслуживания. Понимание его технических характеристик, таких как номинальные параметры, классы энергоэффективности, схемы подключения и особенности эксплуатации, позволяет проектировщикам и сервисным инженерам оптимально интегрировать данный двигатель в технологические процессы, обеспечивая долговечную и экономичную работу оборудования. При выборе следует уделять внимание не только базовым параметрам (мощность, скорость), но и классу КПД (IE2/IE3), условиям окружающей среды и типу управляющего устройства (прямой пуск, ЧП).

Электродвигатели АИС 90 S4