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.
Маркировка УХЛ2 является обязательной частью обозначения двигателя и несет следующую информацию:
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.
Конструкция асинхронных двигателей УХЛ2 базируется на классической схеме, но с применением материалов и технических решений, адаптированных к холодовому воздействию.
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.
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.
Один из наиболее критичных элементов. В двигателях УХЛ2 используются:
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.
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.
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.
| 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 |
| 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%. |
Двигатели УХЛ2 находят применение во всех отраслях, расположенных в умеренной и холодной климатических зонах:
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.
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.
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.
Для корректного выбора важно отличать УХЛ2 от других распространенных исполнений:
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.