Электродвигатели АИС IM1001 S1

Электродвигатели АИС IM1001 S1: полный технический анализ и область применения

Электродвигатели серии АИС (Асинхронные Исполнения Стандартизированного) с обозначением IM1001 и режимом работы S1 представляют собой трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, сконструированные в соответствии с международными стандартами IEC 60034 и IEC 60072. Код IM1001 (International Mounting) однозначно определяет конструктивное исполнение: двигатель с двумя лапами (опорами) на станине, с одним цилиндрическим концом вала. Режим работы S1 характеризуется как продолжительный номинальный режим, при котором двигатель работает под постоянной нагрузкой до достижения установившейся тепловой температуры всех частей. Данные двигатели являются базовыми силовыми агрегатами для широкого спектра промышленного оборудования.

Расшифровка обозначения и стандартизация

Полное обозначение двигателя, например, АИР160S2 У3 IM1001 S1, раскрывает его ключевые параметры:

• АИР (АИС) – Серия асинхронных двигателей (общепромышленное исполнение).
• 160 – Высота оси вращения вала в миллиметрах (габарит).
• S – Установочный размер по длине станины (S – короткий, M – средний, L – длинный).
• 2 – Количество полюсов (2 – 3000 об/мин при 50 Гц, 4 – 1500 об/мин, 6 – 1000 об/мин и т.д.).
• У3 – Климатическое исполнение и категория размещения (У – умеренный климат, 3 – для работы в закрытых помещениях без регулирования климата).
• IM1001 – Конструктивное исполнение по способу монтажа.
• S1 – Режим работы (продолжительный).

Исполнение IM1001 по ГОСТ 2479 (IEC 60072-1) определяется как: «Двигатель на лапах с подшипниковыми щитами, с одним цилиндрическим концом вала». Это наиболее распространенная конструкция, предполагающая монтаж двигателя на общей раме или фундаменте через монтажные лапы с горизонтальным расположением вала.

Конструктивные особенности исполнения IM1001

Конструкция двигателя IM1001 является классической и включает следующие ключевые узлы:

• Станина (Корпус): Литая, обычно из чугуна, реже из алюминиевого сплава. Предназначена для крепления активных частей и подшипниковых щитов, а также для отвода тепла. Имеет ребра охлаждения для увеличения площади теплообмена.
• Статор: Собирается из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга, для снижения потерь на вихревые токи. В пазах статора уложена трехфазная обмотка, выполненная из медного или алюминиевого провода с теплостойкой изоляцией (класс F или H).
• Ротор: Короткозамкнутый, типа «беличья клетка». Также набирается из листов электротехнической стали. Обмотка ротора представляет собой литые алюминиевые или медные стержни, замкнутые накоротко концевыми кольцами.
• Вал: Изготовлен из углеродистой или легированной стали. Имеет цилиндрический конец для установки полумуфты, шкива или зубчатого колеса. Крепление рабочего механизма осуществляется через шпоночное соединение и прижимную гайку.
• Подшипниковые узлы: Как правило, используются шариковые радиальные подшипники качения (для двигателей малой и средней мощности). Со стороны привода (D-конец) часто устанавливается подшипник, фиксирующий ротор в осевом направлении, а со стороны противопривода (N-конец) – плавающий.
• Подшипниковые щиты: Чугунные или алюминиевые литые детали, закрывающие торцы статора и несущие подшипниковые узлы.
• Коробка выводов (борно): Герметичная коробка для подключения питающего кабеля. Содержит клеммник для соединения обмоток статора по схеме «звезда» или «треугольник» в зависимости от напряжения сети.
• Вентилятор и кожух (для двигателей с самовентиляцией, IC 411): Вентилятор, установленный на валу со стороны, противоположной приводу, нагнетает воздух через оребрение станина, охлаждая его. Защищен металлическим кожухом.

Режим работы S1 и его влияние на конструкцию

Режим S1 – продолжительный режим работы. Двигатель может работать при номинальной мощности неограниченно долго, так как все его части успевают достичь установившейся температуры, не превышающей допустимую для класса изоляции. Это накладывает отпечаток на проектирование систем охлаждения и выбор материалов. Для двигателей IM1001 S1 стандартным является способ охлаждения IC 411 – самовентиляция с наружным обдувом ребристого корпуса. Данный режим является базовым для испытаний и определения номинальных параметров двигателя.

Основные технические характеристики и параметры

Технические характеристики двигателей АИС IM1001 S1 варьируются в зависимости от габарита (высоты оси вращения) и числа полюсов. Ниже представлена сводная таблица примерных параметров для серии АИР (аналог АИС) с высотами оси вращения от 71 до 355 мм.

Таблица 1. Примерный диапазон параметров двигателей АИС IM1001 S1 (на основе серии АИР)

Высота оси вращения, мм	Мощность, кВт (диапазон)	Синхронная частота вращения, об/мин (50 Гц)	Номинальный КПД, η, % (пример для 1500 об/мин)	Коэффициент мощности, cos φ (пример для 1500 об/мин)	Пусковой ток, Iп/Iн (кратность)	Масса, кг (пример для 1500 об/мин)
71-90	0.18 — 1.5	3000, 1500, 1000	71 — 78	0.76 — 0.82	5.0 — 6.5	4 — 15
100-112	2.2 — 5.5	3000, 1500, 1000	81 — 84	0.83 — 0.85	6.5 — 7.5	20 — 45
132-160	7.5 — 18.5	3000, 1500, 1000, 750	86 — 89	0.86 — 0.88	7.0 — 8.0	55 — 130
180-225	22 — 90	3000, 1500, 1000, 750	90 — 92.5	0.88 — 0.90	6.5 — 7.5	150 — 450
250-355	110 — 355	1500, 1000, 750, 600	93 — 95	0.88 — 0.91	6.0 — 7.0	500 — 2000+

Область применения и типовые приводы

Благодаря универсальности, надежности и стандартизации, двигатели АИС IM1001 S1 находят применение практически во всех отраслях промышленности:

• Насосное оборудование: Центробежные, поршневые, шестеренные насосы для воды, химических жидкостей, нефтепродуктов.
• Вентиляторное и компрессорное оборудование: Осевые и радиальные вентиляторы, дымососы, воздуходувки, поршневые и винтовые компрессоры.
• Конвейерные системы: Ленточные, цепные, винтовые конвейеры, элеваторы.
• Станки и технологическое оборудование: Металлорежущие и деревообрабатывающие станки, дробилки, мельницы, смесители, экструдеры.
• Подъемно-транспортное оборудование: Лебедки, краны (в качестве механизмов передвижения или подъема, часто в режиме S3).

Выбор конкретного двигателя для привода осуществляется на основе расчета требуемой мощности, частоты вращения, момента на валу, условий пуска и окружающей среды.

Условия эксплуатации и требования к монтажу

Для обеспечения заявленного ресурса (не менее 20 000 часов для двигателей общего назначения) необходимо соблюдать условия эксплуатации:

• Температура окружающей среды: От -40°C до +40°C (для исполнения У2, У3). Допускается работа при температуре до +60°C со снижением мощности.
• Высота над уровнем моря: До 1000 м. При большей высоте требуется снижение мощности из-за ухудшения условий охлаждения.
• Режим питания: Напряжение и частота в соответствии с паспортными данными. Допустимое отклонение напряжения ±5%, частоты ±2%.
• Монтаж: Двигатель должен быть установлен на ровное, жесткое, выверенное по горизонтали основание. Крепление осуществляется болтами через отверстия в лапах. Обязательна центровка вала двигателя с валом рабочей машины с высокой точностью (несоосность не более 0.05 мм для гибких муфт). Неправильная центровка – основная причина вибрации и выхода из строя подшипников.
• Защита: Обязательно использование соответствующих номиналу двигателя аппаратов защиты: автоматических выключателей с комбинированным расцепителем или тепловых реле в сочетании с магнитными пускателями для защиты от короткого замыкания, перегрузки и обрыва фазы.

Сравнение с другими исполнениями и режимами

Исполнение IM1001 часто сравнивают с IM1003 (фланцевое исполнение) и IM3001 (комбинированное лапы+фланец). IM1001 проще в монтаже на общую раму, но требует отдельной центровки. Фланцевое исполнение обеспечивает более точную и быструю соосную установку на ответный фланец редуктора или насоса.

Режим S1 является базовым. В отличие от него, режимы S2 (кратковременный), S3 (повторно-кратковременный), S4-S5 (с влиянием пусковых процессов) предполагают работу с перерывами или частыми пусками. Для таких режимов выбираются двигатели с соответствующими характеристиками по нагреву и пусковому моменту, а также, возможно, с принудительным охлаждением (IC 416).

Тенденции развития и энергоэффективность

Современные двигатели серии АИС производятся в соответствии с классами энергоэффективности IEC 60034-30-1:

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

Новые двигатели АИС IM1001 S1, как правило, соответствуют классам IE2 и IE3. Повышение КПД достигается за счет использования более качественных электротехнических сталей, оптимизации магнитной системы, уменьшения воздушного зазора, применения медных обмоток статора и улучшенной системы охлаждения. Использование двигателей более высокого класса окупается за счет снижения потерь электроэнергии в течение всего срока службы.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается АИР от АИС?

АИР – это обозначение общепромышленных асинхронных двигателей по российским каталогам (например, завода «ВЭМЗ», «Сибэлектромотор»). АИС – это более общее международное/европейское обозначение (Асинхронный Исполнения Стандартизированного), часто используемое в технической документации и стандартах. По сути, это аналогичные двигатели, соответствующие одним и тем же стандартам. В современном профессиональном обороте термин «АИС» используется чаще как родовой.

Можно ли использовать двигатель IM1001 S1 в режиме с частыми пусками (например, для крана)?

Прямое использование в повторно-кратковременном режиме S3 или S4 не рекомендуется без проверки по каталогу. Двигатель S1 рассчитан на установившийся тепловой режим. Частые пуски приводят к дополнительному нагреву обмоток от пусковых токов, что может вызвать перегрев и преждевременный выход из строя изоляции. Для таких задач существуют двигатели, специально спроектированные для режимов S3-S5, часто с повышенным скольжением, усиленной изоляцией и принудительным охлаждением.

Как правильно выбрать схему соединения обмоток «звезда» или «треугольник»?

Схема соединения определяется напряжением питающей сети, на которое рассчитана каждая фаза обмотки статора. На шильдике двигателя указаны два напряжения, например, 230/400Δ/Y или 400/690Δ/Y. Это означает, что если линейное напряжение сети 400 В, то обмотки должны быть соединены «звездой» (Y). Если линейное напряжение 230 В (редко) или 690 В, то обмотки соединяются «треугольником» (Δ). В РФ стандартное промышленное напряжение 380/400 В, поэтому для большинства современных двигателей с маркировкой 400/690Δ/Y применяется схема «звезда». Пуск «звезда-треугольник» используется для снижения пускового тока.

Что означает класс изоляции F и почему температура на шильдике указана 80°C?

Класс изоляции F определяет термостойкость изоляционных материалов обмотки. Он допускает максимальную рабочую температуру 155°C. Указанная на шильдике температура 80°C (или 60°C, 90°C) – это температура окружающей среды, при которой двигатель может длительно работать с номинальной мощностью, а его обмотка при этом нагреется до 155°C (с учетом запаса на «горячую точку»). Таким образом, это не температура двигателя, а условие окружающей среды.

Как часто и чем необходимо смазывать подшипники двигателя IM1001?

Периодичность и тип смазки зависят от исполнения подшипниковых узлов. Для двигателей с защищенными подшипниками (с одной или двумя защитными шайбами – «2Z») часто предусмотрена одноразовая закладка консистентной смазки на весь срок службы (L10). Для двигателей с сальниковыми уплотнениями или для работы в тяжелых условиях требуется периодическая перезакладка. Интервал (обычно 2000-10000 часов) и тип смазки (например, Liolit, Shell Alvania) строго указаны в инструкции по эксплуатации двигателя. Пересмазка должна производиться дозатором в строго указанном количестве, избыток смазки вреден.

Каков порядок действий при длительном хранении двигателя?

При консервации на срок более 6 месяцев необходимо: очистить двигатель от пыли и грязи; покрыть незащищенные металлические поверхности (вал, крепеж) консервационной смазкой; обеспечить хранение в сухом отапливаемом помещении при температуре выше +5°C и влажности не более 70%. Перед вводом в эксплуатацию после длительного хранения обязательна проверка сопротивления изоляции обмоток мегомметром (не менее 1 МОм на 1 кВ номинального напряжения, но не ниже 0.5 МОм для напряжений до 660 В). При снижении сопротивления изоляции требуется сушка обмоток.