Электродвигатели DIN (CENELEC) 1,5 кВт

Электродвигатели переменного тока мощностью 1,5 кВт, соответствующие стандартам DIN (CENELEC): полный технический обзор

Электродвигатели мощностью 1,5 кВт, соответствующие стандартам CENELEC (Европейский комитет по стандартизации в области электротехники) и DIN (Немецкий институт стандартизации), представляют собой унифицированную серию асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Эти двигатели являются базовым элементом современной промышленной автоматизации, приводным оборудованием для насосов, вентиляторов, компрессоров, конвейеров и станков. Их ключевая особенность — полная взаимозаменяемость по установочным и присоединительным размерам между продукцией различных производителей, соблюдающих данные стандарты.

Стандартизация и основные серии

Стандартизация, в первую очередь, касается габаритных размеров. Для двигателей 1,5 кВт актуальны два основных ряда, определяемых высотой оси вращения вала и длиной корпуса.

• Стандарт DIN/IEC 60034-1, DIN 42673 (исторически): Определяет общие требования к вращающимся электрическим машинам, включая классы изоляции, режимы работы, условия охлаждения.
• Стандарт IEC 60072-1 (DIN 42677): Ключевой стандарт, устанавливающий габаритные, установочные и присоединительные размеры для двигателей с высотами оси вращения от 56 до 400 мм. Для 1,5 кВт наиболее характерны высоты оси вращения 90 мм и 100 мм.

Основные серии, представленные на рынке:

• Серия 80 (DIN 80): Устаревшая серия, но еще встречающаяся в эксплуатации. Двигатель 1,5 кВт в этой серии имел высоту оси вращения 80 мм.
• Серия 90L (DIN 90L): Наиболее распространенный типоразмер для мощности 1,5 кВт при 3000 об/мин (2-полюсные). Длина корпуса «L».
• Серия 100L (DIN 100L): Стандартный типоразмер для мощности 1,5 кВт при 1500 об/мин (4-полюсные). Также используется для двигателей с повышенным пусковым моментом или для 2-полюсных версий в усиленном исполнении.

Конструктивные особенности и технические характеристики

Конструктивно двигатель состоит из литого или сварного станины (корпуса), статора с трехфазной обмоткой, короткозамкнутого ротора типа «беличья клетка», двух подшипниковых щитов с подшипниками качения (чаще всего шариковыми), вала и клеммной коробки.

Таблица 1: Основные технические параметры электродвигателей 1,5 кВт (типовые значения)

Параметр	2-полюсный (~3000 об/мин)	4-полюсный (~1500 об/мин)	6-полюсный (~1000 об/мин)
Синхронная частота вращения, об/мин	3000	1500	1000
Номинальная частота вращения (тип.), об/мин	~2850	~1420	~950
Номинальный ток (400В, 50Гц), А	3.2 — 3.5	3.4 — 3.7	3.8 — 4.2
КПД (класс IE2), %	82 — 84	84 — 86	82 — 84
КПД (класс IE3), %	85 — 87	87 — 89	85 — 87
Коэффициент мощности (cos φ)	0.86 — 0.88	0.78 — 0.80	0.72 — 0.75
Пусковой ток (Ia/In)	6.5 — 8.0	6.0 — 7.5	5.5 — 6.5
Пусковой момент (Ma/Mn)	2.0 — 2.4	2.2 — 2.6	2.3 — 2.7
Максимальный момент (Mmax/Mn)	2.4 — 2.8	2.6 — 3.0	2.7 — 3.1
Уровень звуковой мощности, дБ(А)	65 — 70	60 — 65	58 — 63
Масса (тип.), кг	18 — 22	22 — 26	25 — 30

Классы энергоэффективности (IE)

Согласно директиве ЕС и международным стандартам IEC 60034-30-1, все двигатели мощностью от 0,12 кВт до 1000 кВт должны соответствовать минимальным классам энергоэффективности.

• IE1 (Standard Efficiency): Снят с производства для большинства применений.
• IE2 (High Efficiency): Минимально допустимый класс для ввода в обращение в ЕЭС. Для 1,5 кВт КПД составляет примерно 82-86%.

IE3 (Premium Efficiency): Обязательный класс для новых двигателей с 01.07.2021 (для 2, 4, 6-полюсных, 0.75-1000 кВт). КПД на 1-2% выше, чем у IE2. Достигается за счет использования большего количества активных материалов (медь, сталь), оптимизированных обмоток и уменьшенных воздушных зазоров.

• IE4 (Super Premium Efficiency): Добровольный высший класс. Для его достижения часто используются технологии синхронного реактивного сопротивления или постоянные магниты.

Исполнения по способу монтажа (IM)

Стандарт IEC 60034-7 определяет типы конструктивного исполнения. Для двигателей 1,5 кВт наиболее распространены:

• IM B3: Исполнение на лапах с подшипниковыми щитами. Наиболее распространенный тип.
• IM B5: Фланцевое исполнение с фланцем на подшипниковом щите. Фланец по DIN/ISO 9409-1.
• IM B14: Фланцевое исполнение с фланцем на противоположной от вала стороне.
• IM B35: Комбинированное исполнение: на лапах с фланцем на подшипниковом щите.

Классы изоляции и режимы работы

Класс изоляции определяет максимально допустимую температуру обмоток. Стандартом для современных двигателей является класс F (155°C). Однако, двигатель обычно работает с запасом по температуре, что соответствует классу B (130°C) по температурному rise, что значительно увеличивает срок службы изоляции.

Режимы работы (S1-S10) по IEC 60034-1. Основные:

• S1 (Продолжительный режим): Двигатель работает под постоянной нагрузкой до достижения установившейся температуры. Самый распространенный режим.
• S2 (Кратковременный режим): Работа под нагрузкой в течение заданного времени, после которого двигатель отключается до полного охлаждения.
• S3 (Периодический повторно-кратковременный режим): Последовательность идентичных рабочих циклов, включающих время работы под нагрузкой и время паузы.

Управление и пуск

Прямой пуск от сети остается самым распространенным для двигателей 1,5 кВт благодаря умеренным пусковым токам. Однако для снижения механических и электрических нагрузок применяются:

• Прямой пуск (DOL): Просто, дешево, но высокий пусковой ток.
• Пуск по схеме «звезда-треугольник»: Эффективен для двигателей, рассчитанных на работу в треугольнике. Снижает пусковой ток в 3 раза, но и пусковой момент также падает в 3 раза.
• Частотный преобразователь (ЧП): Наиболее технологичное решение. Обеспечивает плавный пуск, регулирование скорости в широком диапазоне, энергосбережение. Для двигателей 1,5 кВт необходимо выбирать ЧП с номинальным током не менее 4-5 А.
• Устройства плавного пуска (софтстартер): Обеспечивают плавный разгон и останов, снижая пусковые токи.

Области применения и критерии выбора

Двигатели 1,5 кВт применяются практически во всех отраслях промышленности и ЖКХ. Критерии выбора:

1. Скорость и момент: Выбор числа полюсов в зависимости от требуемой скорости механизма. Для насосов и вентиляторов часто используют 2- или 4-полюсные; для конвейеров и смесителей — 4- или 6-полюсные.
2. Класс энергоэффективности: IE3 — обязательный минимум. Выбор IE4 оправдан при круглосуточной работе для быстрой окупаемости.
3. Исполнение по способу монтажа (IM): Определяется конструкцией приводимой машины.
4. Климатическое исполнение и степень защиты (IP):
   • IP55: Стандарт для промышленности. Защита от пыщи и струй воды.
   • IP54: Защита от брызг и пыщи.
   • IP65: Пыленепроницаемое исполнение, защита от струй воды. Для агрессивных сред.
5. Класс изоляции: Рекомендуется класс F.
6. Производитель и наличие сертификатов: ATEX (взрывозащищенное исполнение), морское исполнение и т.д.

Тенденции и развитие

Основные тенденции на рынке двигателей 1,5 кВт: повсеместный переход на класс IE3 и выше, рост доли двигателей, изначально предназначенных для работы с частотными преобразователями (с усиленной изоляцией обмоток, установленными датчиками температуры), увеличение использования алюминия в корпусах для снижения массы, развитие синхронных реактивных двигателей (SynRM) для достижения класса IE4 и IE5 без использования редкоземельных магнитов.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается двигатель DIN 90L 1,5 кВт от двигателя DIN 100L 1,5 кВт?

Основное отличие — в габаритных размерах и, как следствие, в тепловых и механических запасах. Двигатель 100L при той же мощности имеет больший корпус, что обычно означает лучший теплоотвод, несколько более высокий КПД, меньший нагрев и, часто, больший срок службы подшипников. 90L — более компактное и легкое решение, обычно для 2-полюсных версий. Для 4-полюсных 1,5 кВт стандартом де-факто является 100L.

Можно ли заменить двигатель старой серии 80 (1,5 кВт) на современный 90L или 100L?

Прямая механическая замена невозможна из-за разных установочных размеров лап и высоты оси вращения. Необходимо либо изменить крепление на приводном механизме, либо использовать переходные плиты. Электрические параметры (напряжение, схема соединения обмоток) должны быть проверены и совместимы.

Какой класс энергоэффективности IE является обязательным для двигателя 1,5 кВт в Евразийском экономическом союзе (ЕАЭС)?

Согласно техническому регламенту ТР ЕАЭС 048/2019 «О требованиях к энергетической эффективности устройств, потребляющих энергию», с 1 января 2023 года для асинхронных двигателей мощностью от 0,12 до 1000 кВт с 2, 4, 6 полюсами минимально допустимый класс энергетической эффективности — IE3. Исключение: двигатели для работы исключительно с преобразователями частоты могут соответствовать классу IE2.

Как правильно подобрать частотный преобразователь для двигателя 1,5 кВт?

Номинальный выходной ток ЧП должен быть равен или превышать номинальный ток двигателя (см. Таблицу 1). Для 4-полюсного двигателя 1,5 кВт (~3.7А) подойдет ЧП с номинальным током 4-5 А. Рекомендуется выбирать ЧП с «шагом» выше — на 2,2 кВт, если предполагаются тяжелые условия пуска или длительная работа на низких скоростях. Обязательно необходимо выполнить настройку параметров ЧП (номинальный ток, напряжение, скорость) в соответствии с данными на шильдике двигателя.

Что означает маркировка, например, «1LA5 123-4AA…»?

Это типовая маркировка по системе Siemens, принятая и другими производителями.

• 1LA5 — серия машины (асинхронный двигатель стандартного исполнения).
• 123 — габарит (условный код, соответствующий высоте оси вращения и длине станины).
• 4 — число полюсов (4-полюсный, ~1500 об/мин).
• AA — конструктивное исполнение (например, IM B3).

Полная расшифровка всегда приведена в каталоге производителя.

Почему двигатель 1,5 кВт при работе греется сильнее расчетного?

Возможные причины: напряжение питания, отличное от номинального (особенно перекос фаз), повышенная механическая нагрузка на валу, высокая частота пусков (режим S3-S6), плохое охлаждение (загрязнение ребер станины, высокая ambient температура), неисправность вентилятора обдува, износ подшипников, либо повреждение обмоток.