Электродвигатели асинхронные УХЛ2
Электродвигатели асинхронные УХЛ2: конструкция, применение и особенности эксплуатации
Электродвигатели асинхронные с климатическим исполнением УХЛ2 представляют собой класс электрических машин, предназначенных для продолжительного режима работы (S1) в условиях умеренного и холодного климата. Исполнение УХЛ2, регламентированное ГОСТ 15150-69, определяет ключевые требования к конструкции, материалам и степени защиты для обеспечения надежной работы при отрицательных температурах. Данные двигатели являются основным приводным оборудованием в промышленности, энергетике, на транспорте и в сельском хозяйстве регионов с соответствующим климатом.
Расшифровка обозначения климатического исполнения УХЛ2
Маркировка УХЛ2 является обязательной частью обозначения двигателя и несет следующую информацию:
- У – категория размещения для умеренного климата.
- ХЛ – категория размещения для холодного климата.
- 2 – тип размещения оборудования: для эксплуатации в помещениях (закрытых объемах) с естественной вентиляцией, где колебания температуры и влажности несущественно отличаются от колебаний на открытом воздухе (например, в палатках, кузовах, металлических помещениях без термоизоляции, а также в подземных выработках). Отсутствие конденсации влаги и воздействия солнечной радиации, песка и пыли в значительных количествах.
- Морозостойкие консистентные смазки (например, ЦИАТИМ-201, Лита-24, их импортные аналоги), сохраняющие пластичность в диапазоне до -50°C и ниже.
- Специальные уплотнения подшипниковых щитов (лабиринтные, с войлочными или резиновыми манжетами из морозостойкой резины), предотвращающие вытекание смазки и попадание внутрь влаги и пыли.
- Конструкция подшипниковых узлов часто предусматривает возможность пополнения смазки через пресс-масленки без разборки двигателя.
- Промышленность: Привод станков, насосов, вентиляторов, компрессоров, дымососов, транспортеров, норий в неотапливаемых цехах или полуоткрытых помещениях.
- Энергетика: Привод механизмов собственных нужд на ТЭЦ и ГРЭС (дымососы, вентиляторы, насосы), расположенных в зданиях с естественной вентиляцией.
- Сельское хозяйство: Привод оборудования в животноводческих комплексах, зернохранилищах, кормоцехах, где зимой температура может опускаться ниже нуля.
- Транспорт и инфраструктура: Привод вентиляции тоннелей, противопожарных насосов, заслонок, оборудование ремонтных депо.
- Горнодобывающая отрасль: Привод конвейеров, вентиляторов местного проветривания в подземных выработках, где температура стабильно низкая.
- Повышенная вязкость смазки в подшипниках, что увеличивает момент сопротивления.
- Снижение эластичности уплотнений.
- Возможное наличие конденсата внутри.
- Смазка подшипников: Интервалы замены смазки сокращаются на 20-30% по сравнению с эксплуатацией в нормальных условиях. Необходимо использовать только смазки, указанные в паспорте (морозостойкие). Пересмазка должна проводиться при рабочей температуре двигателя.
- Контроль изоляции: Регулярный замер сопротивления изоляции ввиду повышенного риска конденсации влаги.
- Механическая часть: Проверка состояния крепежа, виброакустических характеристик, отсутствия обледенения на кожухе вентилятора.
- Очистка: Очистка корпуса от снега, наледи и пыли для обеспечения нормального охлаждения.
- У2, У3: Для умеренного климата. Используются стандартные смазки и материалы, не рассчитанные на длительную работу ниже -45°C. Стоимость ниже, чем у УХЛ2.
- ХЛ2: Только для холодного климата. Отличается от УХЛ2 материалами, рассчитанными на работу при преимущественно отрицательных температурах, но с более узким верхним температурным пределом.
- Т2, Т3: Для тропического климата. Акцент на защиту от плесневых грибов, повышенной влажности, солнечной радиации. Смазки и материалы не адаптированы к морозу.
- ОМ2, ОМ3: Для всех макроклиматических районов на суше (общепромышленное исполнение). Наиболее универсальны, но и наиболее дороги. Зачастую по факту представляют собой конструкцию, близкую к УХЛ2, но с более широким формальным температурным диапазоном.
Таким образом, двигатели УХЛ2 рассчитаны на работу при температуре окружающей среды от -60°C до +40°C. Основная эксплуатационная сложность, которую призвана решить данная конструкция, – работа при отрицательных температурах, влияющих на свойства материалов, смазок и электроизоляции.
Конструктивные особенности и материалы
Конструкция асинхронных двигателей УХЛ2 базируется на классической схеме, но с применением материалов и технических решений, адаптированных к холодовому воздействию.
1. Статор и электроизоляционная система
Сердечник статора набирается из изолированных листов электротехнической стали. Ключевое отличие – использование морозостойкой изоляции обмоточных проводов и пропиточных компаундов. Широко применяются изоляционные материалы класса нагревостойкости F (155°C) и H (180°C), сохраняющие эластичность и диэлектрические свойства при низких температурах. Система пропитки и запечки обмоток (методом «Пуховик», вакуумно-нагнетательной пропитки) обеспечивает монолитность, высокую теплопроводность и защиту от проникновения влаги, которая может конденсироваться при перепадах температур.
2. Ротор
Применяется преимущественно короткозамкнутый ротор типа «беличья клетка». Литые алюминиевые или медные стержни обладают хорошей стойкостью к термоциклированию. В двигателях повышенной мощности используется ротор с беличьей клеткой из меди.
3. Подшипниковые узлы
Один из наиболее критичных элементов. В двигателях УХЛ2 используются:
4. Корпус, кожух вентилятора и детали
Корпус, щиты и кожух вентилятора изготавливаются из чугуна или алюминиевых сплавов, устойчивых к хладноломкости. Лакокрасочное покрытие должно соответствовать климатическим условиям (обычно на основе эпоксидных или акриловых смол). Крепежные изделия могут иметь антикоррозионное покрытие.
5. Степень защиты IP
Наиболее распространенные степени защиты для двигателей УХЛ2 – IP54 и IP55. Это обеспечивает защиту от касания пальцами и инструментом, от проникновения пыли (в IP54 – в ограниченном количестве, в IP55 – пыленепроницаемы) и от водяных струй с любых направлений. Такая защита критична при возможной конденсации влаги и работе в неотапливаемых помещениях.
Основные технические характеристики и параметры
Двигатели УХЛ2 производятся в соответствии с ГОСТ Р 51689-2000 (на замену ГОСТ 183-74) и международным стандартом IEC 60034. Основные параметры представлены в таблицах.
Таблица 1. Основные параметры асинхронных двигателей серии АИР (основная серия) исполнения УХЛ2
| Типоразмер (высота оси вращения, мм) | Мощность, кВт (диапазон) | Синхронная частота вращения, об/мин | КПД, % (пример для 1500 об/мин) | cos φ (пример для 1500 об/мин) | Степень защиты | Класс изоляции |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 56 | 0,18 – 0,55 | 3000, 1500, 1000 | 64 – 70 | 0,73 – 0,71 | IP54/IP55 | F |
| 80 | 0,75 – 2,2 | 3000, 1500, 1000 | 75 – 80 | 0,82 – 0,79 | IP54/IP55 | F |
| 90 | 1,5 – 3,0 | 3000, 1500, 1000 | 79 – 82 | 0,83 – 0,79 | IP54/IP55 | F |
| 100 | 2,2 – 4,0 | 3000, 1500, 1000 | 81 – 83 | 0,84 – 0,81 | IP54/IP55 | F |
| 112 | 3,0 – 5,5 | 3000, 1500, 1000 | 83 – 85 | 0,86 – 0,82 | IP54/IP55 | F |
| 132 | 5,5 – 11 | 3000, 1500, 1000 | 86 – 87 | 0,87 – 0,84 | IP54/IP55 | F |
| 160 | 11 – 18,5 | 3000, 1500, 1000, 750 | 88 – 90 | 0,88 – 0,86 | IP54/IP55 | F |
| 180 | 15 – 30 | 3000, 1500, 1000, 750 | 89,5 – 91,5 | 0,89 – 0,87 | IP54/IP55 | F |
| 200 | 22 – 45 | 3000, 1500, 1000, 750 | 91 – 92,5 | 0,90 – 0,88 | IP54/IP55 | F |
| 225 | 30 – 55 | 3000, 1500, 1000, 750 | 92 – 93 | 0,90 – 0,89 | IP54/IP55 | F |
| 250 | 45 – 90 | 3000, 1500, 1000, 750 | 93 – 94 | 0,90 – 0,89 | IP54/IP55 | F |
| 280 | 55 – 132 | 3000, 1500, 1000, 750, 600 | 93,5 – 94,5 | 0,90 – 0,89 | IP54/IP55 | F |
| 315 | 75 – 200 | 3000, 1500, 1000, 750, 600 | 94 – 95 | 0,91 – 0,90 | IP54/IP55 | F |
Таблица 2. Допустимые условия эксплуатации для УХЛ2
| Параметр | Значение | Примечание |
|---|---|---|
| Температура окружающей среды | от -60°C до +40°C | Рабочая температура. При температуре ниже -40°C могут потребоваться специальные смазки и меры при пуске. |
| Высота над уровнем моря | до 1000 м | При установке выше 1000 м необходима корректировка мощности из-за разрежения воздуха и ухудшения охлаждения. |
| Относительная влажность воздуха | до 80% при +25°C | Допускается до 100% при +20°C и ниже без конденсации. Конструкция IP54/IP55 защищает от кратковременной конденсации. |
| Рабочее положение | Любое | Если иное не оговорено в паспорте. Для крупных двигателей возможно ограничение. |
| Напряжение питания | Отклонение ±5% от номинала | Частота: отклонение ±2% от 50 Гц. Совокупное отклонение напряжения и частоты не должно превышать ±5%. |
Области применения
Двигатели УХЛ2 находят применение во всех отраслях, расположенных в умеренной и холодной климатических зонах:
Особенности монтажа, пуска и технического обслуживания в условиях УХЛ2
1. Хранение и подготовка к монтажу
При длительном хранении при отрицательных температурах перед пуском необходимо выдержать двигатель в теплом помещении (не менее +10°C) в течение 24-48 часов для стабилизации влажности и восстановления свойств смазки. Необходимо проверить сопротивление изоляции обмоток мегаомметром на 1000 В. Для двигателей на напряжение 660 В и выше сопротивление изоляции должно быть не менее 1 МОм, но рекомендуется значительно больше. При сниженных значениях требуется сушка обмоток.
2. Монтаж и центровка
Монтаж должен производиться при положительных температурах или в утепленных условиях. Особое внимание уделяется центровке соосности с рабочей машиной. Жесткие основания (фундаменты) обязательны. Неправильная центровка при низких температурах усугубляется из-за повышенной хрупкости некоторых материалов и приводит к ускоренному износу подшипников.
3. Пуск при низких температурах
Основные сложности при пуске:
Рекомендации: Для двигателей мощностью свыше 50 кВт рекомендуется предпусковой прогрев подшипниковых узлов и обмоток током холостого хода (периодическое включение на короткое время) или внешними нагревателями. Первый пуск после длительного простоя следует проводить на холостом ходу или с минимальной нагрузкой.
4. Техническое обслуживание
Отличия от других климатических исполнений
Для корректного выбора важно отличать УХЛ2 от других распространенных исполнений:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. Можно ли использовать двигатель У2 вместо УХЛ2 при условии его работы в отапливаемом помещении?
Да, можно. Если температура в помещении, где установлен двигатель, гарантированно не опускается ниже -45°C (фактически обычно ниже -10°C), и отсутствуют значительные перепады, приводящие к конденсации, то двигатель У2 будет работать корректно. Однако при проектировании для регионов, отнесенных к холодному климату, нормирующие документы часто предписывают применение именно УХЛ исполнения для всего устанавливаемого оборудования.
2. Что произойдет, если запустить двигатель УХЛ2 сразу с мороза под полной нагрузкой?
Возможны следующие негативные последствия: повышенный пусковой ток из-за загустевшей смазки, механический износ или заклинивание подшипников, растрескивание изоляции обмоток из-за температурных напряжений, повреждение уплотнений. В большинстве случаев это приведет к преждевременному отказу оборудования.
3. Как часто нужно менять смазку в подшипниках двигателя УХЛ2 при круглогодичной работе на улице?
Интервал замены смазки, указанный в паспорте (обычно 4000-10000 моточасов), необходимо сократить на 25-30%. Например, если паспортный интервал 8000 часов, то при эксплуатации на открытом воздухе в условиях УХЛ менять смазку следует каждые 5600-6000 часов. Конкретный интервал зависит от запыленности и цикличности работы.
4. Чем отличается степень защиты IP54 от IP55 для условий УХЛ2?
IP54 защищает от попадания пыли в количестве, не нарушающем работу, и от брызг воды с любого направления. IP55 обеспечивает полную защиту от пыли и от струй воды с любого направления. Для условий, где возможно прямое попадание снега или наметание снежной пыли, а также при мойке помещений, предпочтительнее IP55. Для большинства закрытых неотапливаемых помещений достаточно IP54.
5. Можно ли получить двигатель УХЛ2 с повышенным скольжением (например, АИРС) или в многоскоростном исполнении?
Да, практически все модификации асинхронных двигателей (с фазным ротором, повышенным скольжением, многоскоростные, взрывозащищенные) могут быть изготовлены в климатическом исполнении УХЛ2. Это отражается в полном обозначении двигателя, например, АИРС160М4 УХЛ2.
6. Каков реальный срок службы двигателя УХЛ2 по сравнению с У2?
При правильной эксплуатации в предназначенных для него условиях срок службы двигателя УХЛ2 сопоставим со сроком службы двигателя У2 в умеренном климате и составляет 15-20 лет (до капитального ремонта). При использовании двигателя У2 в условиях УХЛ без дополнительных мер его ресурс может сократиться в 1.5-2 раза из-за ускоренного старения изоляции и износа подшипников.
7. Требуется ли для двигателей УХЛ2 специальная пусковая и защитная аппаратура?
Нет, стандартные пускатели, частотные преобразователи и устройства защиты (тепловые реле, автоматы) применяются те же. Однако настройки защит, особенно от перегрузки, должны учитывать возможное увеличение пускового времени и тока при низких температурах. Рекомендуется использовать устройства плавного пуска или частотные преобразователи для снижения механических и электрических нагрузок при пуске.