Электродвигатели асинхронные 18,5 кВт

Электродвигатели асинхронные 18,5 кВт: технические характеристики, сферы применения и особенности выбора

Асинхронные электродвигатели мощностью 18,5 кВт представляют собой широко распространенный класс электрических машин, занимающий промежуточное положение между двигателями средней и высокой мощности. Данная мощность является одной из наиболее востребованных в промышленности благодаря оптимальному соотношению выходной механической энергии, габаритных размеров, массы и стоимости. Двигатели 18,5 кВт используются в трехфазных сетях переменного тока с напряжением 380/660 В (напряжение 220/380 В для некоторых специальных исполнений) частотой 50 Гц, а также в частотно-регулируемых приводах.

Конструктивное исполнение и способы монтажа (IM)

Конструкция двигателя 18,5 кВт соответствует общепромышленным стандартам: чугунный или алюминиевый корпус (станина), ротор с короткозамкнутой обмоткой типа «беличья клетка», статор с трехфазной обмоткой, уложенной в пазы. Критически важным параметром является способ монтажа, определяемый по международному коду IM (International Mounting).

• IM 1081: Наиболее распространенное исполнение. Двигатель с двумя лапами (фланцевый щит отсутствует), предназначен для горизонтального монтажа на фундамент или раму через монтажные лапы. Вал расположен горизонтально.
• IM 2081: Исполнение с фланцем на одном из щитов (обычно противоположном валу). Позволяет производить комбинированный монтаж: через лапы и через фланец для повышенной жесткости.
• IM 3081: Двигатель без лап, только с фланцем. Предназначен для вертикального или горизонтального монтажа непосредственно на ответный фланец механизма (например, насоса).
• IM 1081/IM 2081 с высотой оси вращения 160 мм: Для двигателя 18,5 кВт стандартной высотой оси вращения (расстояние от оси вала до плоскости основания лап) является 160 мм. Это значение определяет совместимость с редукторами и другими агрегатами.

Ключевые технические параметры и характеристики

Рабочие характеристики асинхронного двигателя 18,5 кВт определяются его паспортными данными, которые должны соответствовать ГОСТ Р 51689-2000 (МЭК 60034-1).

Таблица 1. Основные технические параметры двигателей 18,5 кВт (4АМ, АИР, 5АМ серии, 2p=4, 1500 об/мин, 50 Гц)

Параметр	Значение / Диапазон	Примечание
Номинальная мощность, Pн	18,5 кВт	Механическая мощность на валу
Номинальное напряжение, Uн	380 В (Δ/Y) / 660 В (Y)	Стандартное для сетей 380/660В
Номинальный ток, Iн	~36-38 А (при 380В, Δ)	Зависит от КПД и cos φ
КПД, η	90,5% — 92,5%	Для двигателей серии IE2 (стандартная эффективность)
Коэффициент мощности, cos φ	0,86 — 0,90	Для 4-полюсных исполнений
Номинальная частота вращения, nн	~1470 об/мин (2p=4)	Зависит от числа пар полюсов
Кратность пускового тока, Iп/Iн	6,0 — 8,0	~220-300 А для прямого пуска
Кратность пускового момента, Mп/Mн	1,8 — 2,2
Кратность максимального момента, Mmax/Mн	2,4 — 3,0
Масса	130 — 180 кг	Зависит от габарита (112-180) и материала корпуса

Классы энергоэффективности (IE)

Современные асинхронные двигатели 18,5 кВт классифицируются по международному стандарту МЭК 60034-30-1 по классам энергетической эффективности (IE). Это ключевой критерий при выборе, влияющий на эксплуатационные расходы.

• IE1 (Standard Efficiency): Стандартный класс. В настоящее время производство двигателей этого класса мощностью выше 7,5 кВт в РФ и ЕС ограничено. КПД ~90%.
• IE2 (High Efficiency): Высокая эффективность. Базовый стандарт для новых двигателей. КПД для 18,5 кВт, 4-полюсных – не менее 91,5% (по ГОСТ).
• IE3 (Premium Efficiency): Премиальная эффективность. Требует использования улучшенных электротехнических сталей, оптимизированной конструкции. КПД ≥ 93,0%. Окупается при большом времени наработки.
• IE4 (Super Premium Efficiency): Сверхвысокая эффективность. Достигается за счет использования технологий типа «беличья клетка» с медными стержнями или гибридных конструкций. КПД ≥ 94,5%.

Способы пуска и системы управления

Пуск двигателя 18,5 кВт сопряжен с броском тока, что требует правильного выбора пусковой аппаратуры для защиты сети и механизма.

• Прямой пуск (DOL): Наиболее простой и дешевый способ. Контактор подает полное напряжение на обмотки статора. Применяется при наличии достаточной мощности питающей сети и при условии, что пусковой момент и ударные нагрузки допустимы для приводимого механизма (насосы, вентиляторы с задвижками в закрытом состоянии).
• Пуск «звезда-треугольник» (Star-Delta): Применяется для двигателей, обмотки которых рассчитаны на работу в схеме «треугольник» при номинальном напряжении 380В. В начальный момент обмотки включаются «звездой» (фазное напряжение снижается в √3 раз), что уменьшает пусковой ток в 3 раза, но и пусковой момент также падает в 3 раза. Через заданное время происходит переключение на «треугольник». Подходит для механизмов с вентиляторным моментом сопротивления.
• Частотный преобразователь (ЧП, VFD): Наиболее технологичный способ. Обеспечивает плавный пуск, широкое регулирование скорости, высокий КПД. Для двигателя 18,5 кВт необходим преобразователь с номинальным током не менее 38-40А. Рекомендуется использовать двигатели с изоляцией обмоток, усиленной для работы с ШИМ (индекс «Inverter Duty» или с указанием допустимой скорости нарастания напряжения dV/dt).
• Устройство плавного пуска (УПП, Soft Starter): Позволяет плавно наращивать напряжение на обмотках двигателя, ограничивая пусковой ток (обычно в 2,5-4 раза от номинального). Снижает механические ударные нагрузки. После разгона шунтируется байпасным контактором.

Области применения

Двигатели мощностью 18,5 кВт являются основой для широкого спектра промышленного оборудования:

• Насосное оборудование: Центробежные насосы водоснабжения, циркуляционные, дренажные, химические насосы.
• Вентиляционное и компрессорное оборудование: Приточные и вытяжные установки, центробежные вентиляторы среднего давления, винтовые и поршневые компрессоры.
• Подъемно-транспортное оборудование: Лебедки, краны, конвейеры (ленточные, цепные).
• Обрабатывающие станки: Приводы главного движения токарных, фрезерных, шлифовальных станков.
• Прочие механизмы: Дробилки, мельницы, смесители, экструдеры.

Климатическое исполнение и степень защиты (IP)

Выбор двигателя по условиям окружающей среды регламентируется ГОСТ 15150 и стандартом IP (Ingress Protection).

• IP54: Стандарт для большинства помещений. Защита от пыли (ограниченное проникновение) и брызг воды со всех направлений.
• IP55: Защита от струй воды. Рекомендуется для установок на улице под навесом или в условиях повышенной влажности и запыленности.
• IP65: Полная защита от пыли и струй воды под давлением. Для особо жестких условий.
• Климатическое исполнение: У1 – для умеренного климата (наиболее распространено), ХЛ1 – для холодного климата (до -60°С), Т2 – для тропического климата (высокая влажность и температура).

Особенности монтажа, эксплуатации и технического обслуживания

Монтаж двигателя 18,5 кВт требует соблюдения правил техники безопасности и нормативных документов (ПУЭ, ПТЭЭП).

• Выравнивание и центровка с рабочим механизмом (через муфту или ременную передачу) должна проводиться с высокой точностью (несоосность обычно не более 0,05 мм) для исключения вибраций и перегрузки подшипников.
• Защита: Обязательна установка аппаратов защиты от токов короткого замыкания (предохранители, автоматические выключатели) и от перегрузки (тепловые реле, электронные защитные реле). Для двигателя 18,5 кВт номинальный ток теплового реле выбирается равным номинальному току двигателя с учетом поправки на температуру окружающей среды.
• Техническое обслуживание включает периодический контроль вибрации, температуры подшипниковых узлов (не должна превышать +95°С для подшипников качения), состояние изоляции обмоток (сопротивление изоляции мегаомметром на 1000В должно быть не менее 1 МОм при 25°С). Через каждые 8-10 тыс. часов работы необходимо пополнять или заменять смазку в подшипниках (тип смазки указан на табличке двигателя).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Как определить необходимую мощность двигателя для замены вышедшего из строя?

Мощность заменяемого двигателя должна быть не менее мощности старого. Критически важно учитывать не только установленную мощность, но и режим работы (S1 – продолжительный, S2 – кратковременный и т.д.), а также характер нагрузки. Для механизмов с тяжелыми условиями пуска (дробилки) может потребоваться двигатель с повышенным пусковым моментом или большей мощностью.

Можно ли подключить двигатель 380/660В к сети 220В?

Нет, для работы в сети 220В трехфазного тока необходим специальный двигатель с номинальным напряжением обмотки 220В (схема «треугольник»). Двигатель 380/660В при подключении к 220В не разовьет номинального момента, будет работать с перегрузкой по току и быстро выйдет из строя. Возможна работа через частотный преобразователь с функцией повышения напряжения.

Что означает маркировка «4АМ180S4У3» на табличке?

• 4АМ: Серия двигателя (асинхронный мотор).
• 180: Высота оси вращения (180 мм).
• S: Установочный размер по длине станины (S – короткий, M – средний, L – длинный).
• 4: Число полюсов (4 полюса, синхронная частота 1500 об/мин).
• У3: Климатическое исполнение (У – умеренный климат, категория размещения 3 – в закрытых помещениях без регулирования климата).

Какой способ пуска лучше выбрать для центробежного насоса мощностью 18,5 кВт?

Для центробежного насоса, не имеющего жестких требований к плавности пуска и если сеть позволяет броски тока, допустим прямой пуск. Для снижения нагрузок на водяную систему и сеть оптимальным является использование устройства плавного пуска (УПП). Частотный преобразователь (ЧП) является наилучшим решением, если требуется также регулирование производительности насоса, так как позволяет существенно экономить электроэнергию.

Чем отличается двигатель с алюминиевым корпусом от чугунного?

Двигатель с алюминиевым корпусом легче (на 20-30%), обладает лучшим теплоотводом, но менее устойчив к механическим воздействиям и вибрациям. Чугунный корпус тяжелее, прочнее, обладает большей инерционностью и лучше гасит вибрации. Для стационарных промышленных установок, как правило, выбирают двигатели с чугунным корпусом.

Как часто нужно проводить замену смазки в подшипниках?

Периодичность замены смазки указана в паспорте двигателя и зависит от типа подшипников, скорости вращения и условий эксплуатации. В среднем, для двигателей 18,5 кВт на подшипниках качения при работе в нормальных условиях (S1) интервал составляет 8 000 – 10 000 часов работы. При работе в условиях высокой температуры или запыленности интервал сокращается. Пересмазка так же вредна, как и недостаток смазки – избыток приводит к перегреву подшипника.

Что делать, если измеренное сопротивление изоляции обмоток ниже нормы (менее 1 МОм)?

Низкое сопротивление изоляции указывает на ее увлажнение или старение. Необходима сушка двигателя. Для этого применяют внешний нагрев (термокамеры, тепловые пушки) или метод пропускания номинального тока через обмотки при заторможенном роторе (требует точного контроля температуры). После сушки сопротивление изоляции должно быть восстановлено. Если этого не произошло, двигатель требует перемотки.