Электродвигатели однофазные 1,1 кВт

Электродвигатели однофазные мощностью 1,1 кВт: конструкция, типы, применение и выбор

Однофазные асинхронные электродвигатели мощностью 1,1 кВт (1,5 л.с.) представляют собой широко распространенный класс электрических машин, предназначенных для эксплуатации в сетях переменного тока 220 В. Данная мощность является оптимальной для множества промышленных, коммерческих и бытовых применений, где отсутствует трехфазная сеть или ее подключение экономически нецелесообразно. Конструктивно двигатель состоит из неподвижного статора, на котором расположена однофазная обмотка, и вращающегося ротора, выполненного по типу «беличьей клетки». Основная техническая сложность заключается в создании вращающего магнитного поля от однофазной сети, что решается применением пусковых элементов.

Принцип действия и способы пуска

Однофазная обмотка статора создает не вращающееся, а пульсирующее магнитное поле. Для запуска требуется создание начального вращающего момента. Это достигается введением второй (пусковой) обмотки, смещенной в пространстве относительно основной. Цепь пусковой обмотки подключается через фазосдвигающий элемент, создавая сдвиг токов, имитирующий двухфазную систему. После разгона двигателя до 70-80% номинальной скорости пусковая обмотка отключается центробежным выключателем или реле времени. Основная классификация двигателей 1,1 кВт ведется по типу фазосдвигающего элемента.

Типы однофазных двигателей 1,1 кВт

1. С конденсаторным пуском (Capacitor Start Induction Run — CSIR)

В цепь пусковой обмотки последовательно включен электролитический конденсатор, рассчитанный на кратковременную работу. Он обеспечивает высокий пусковой момент (до 300% от номинального) при умеренном пусковом токе. После отключения пусковой обмотки двигатель работает только на основной. Это наиболее распространенный тип для приводов с тяжелым пуском.

• Преимущества: Высокий пусковой момент.
• Недостатки: Сложная конструкция с центробежным выключателем, снижение КПД и перегрузочной способности в рабочем режиме.
• Применение: Компрессоры, поршневые насосы, деревообрабатывающие станки.

2. С рабочим конденсатором (Permanent Split Capacitor — PSC)

В цепь вспомогательной обмотки постоянно включен бумажный или пленочный конденсатор. Пусковой момент низкий (50-100% от номинала), но двигатель имеет высокий КПД и низкий уровень шума в установившемся режиме. Центробежный выключатель отсутствует.

• Преимущества: Простая и надежная конструкция, хорошие рабочие характеристики.
• Недостатки: Низкий пусковой момент.
• Применение: Вентиляторы, циркуляционные насосы, конвейеры с легким пуском.

3. С конденсаторным пуском и работой (Capacitor Start Capacitor Run — CSCR)

Комбинированная схема, использующая два конденсатора: электролитический (пусковой) и бумажный (рабочий). Обеспечивает высокий пусковой момент и хорошие рабочие характеристики. После пуска пусковой конденсатор отключается, а вспомогательная обмотка продолжает работать через рабочий конденсатор.

• Преимущества: Оптимальные пусковые и рабочие параметры.
• Недостатки: Высокая стоимость и сложность конструкции.
• Применение: Скважинные насосы, оборудование с продолжительной работой под нагрузкой.

Основные технические характеристики и параметры

Для двигателей 1,1 кВт 220 В 50 Гц характерен следующий диапазон параметров:

Таблица 1. Типовые параметры однофазных двигателей 1,1 кВт

Параметр	Значение / Диапазон	Примечание
Номинальная мощность, PN	1,1 кВт	Соответствует ~1,5 л.с.
Напряжение питания	220-230 В, ±10%	Частота 50 Гц (реже 60 Гц)
Номинальный ток, IN	~5,5 — 7,5 А	Зависит от КПД и cos φ
Коэффициент полезного действия (КПД), η	70% — 78%	Для двигателей серии АИРЕ, АИСЕ. У моделей CSCR может достигать 80%.
Коэффициент мощности, cos φ	0,7 — 0,85	Ниже, чем у трехфазных аналогов.
Пусковой момент, Mп/MN	1,5 — 3,0	CSIR: 2,5-3,0; PSC: 0,5-1,0; CSCR: 2,0-2,5.
Кратность пускового тока, Iп/IN	5 — 9	Требует защиты автоматическим выключателем с характеристикой «D».
Синхронная частота вращения	3000 об/мин (2 полюса) 1500 об/мин (4 полюса) 1000 об/мин (6 полюсов)	Наиболее распространены 4-полюсные (1500 об/мин) и 2-полюсные (3000 об/мин) исполнения.
Класс изоляции	F или B	Допустимый перегрев 105°C (класс F) или 130°C (класс B).
Степень защиты (IP)	IP54, IP55, IP65	Защита от пыли и влаги в зависимости от условий эксплуатации.
Режим работы	S1 (продолжительный)	Возможны S3 (повторно-кратковременный) с указанием ПВ%.

Конструктивное исполнение и монтаж

Двигатели 1,1 кВт выпускаются в стандартных монтажных исполнениях по ГОСТ и IEC:

• IM 1081 (B3): Лапы с фланцем на станине. Наиболее распространенный тип.
• IM 2081 (B5): Фланец на подшипниковом щите без лап.
• IM 3081 (B35): Комбинированное крепление (лапы и фланец).

Вал двигателя обычно имеет диаметр 24 мм (для 3000 об/мин) или 28 мм (для 1500 об/мин) с одним или двумя пазами под шпонку. Система охлаждения – самовентилируемая (крыльчатка на валу). Для подключения используется клеммная коробка, содержащая минимум 3-4 клеммы для раздельного вывода концов основной и пусковой обмоток, что позволяет реверсировать направление вращения путем переключения концов одной из обмоток.

Области применения

Двигатели мощностью 1,1 кВт находят применение в различных отраслях:

• Насосное оборудование: Циркуляционные, повысительные, дренажные, скважинные насосы.
• Вентиляция и кондиционирование: Приточные и вытяжные установки, крышные вентиляторы.
• Станкостроение: Заточные, сверлильные, деревообрабатывающие станки.
• Компрессорная техника: Поршневые компрессоры давлением до 10 бар.
• Подъемно-транспортное оборудование: Лебедки, тали, конвейеры с небольшой нагрузкой.
• Пищевая промышленность: Тестомесы, миксеры, измельчители.

Критерии выбора и схемы подключения

При выборе двигателя 1,1 кВт необходимо учитывать:

1. Характер нагрузки: Для механизмов с тяжелым пуском (компрессор) – CSIR или CSCR; для вентиляторов – PSC.
2. Частоту вращения: Определяется числом полюсов. Для насосов чаще 3000 об/мин, для конвейеров – 1500 об/мин.
3. Режим работы (ПВ%): Для продолжительной работы – S1, для периодической – S3 с указанным процентом включения.
4. Условия окружающей среды: При наличии влаги и пыли – IP55/IP65; для чистых помещений – IP54.
5. Класс изоляции: Для работы в условиях повышенной температуры – класс F или H.

Схема подключения является строго регламентированной. Для двигателя CSIR она включает прямое подключение основной обмотки к сети, а пусковой – через последовательно соединенные конденсатор и центробежный выключатель. Обязательным элементом цепи управления является магнитный пускатель с тепловым реле, настроенным на номинальный ток двигателя, и защитный автоматический выключатель.

Особенности эксплуатации и обслуживания

Эксплуатация требует соблюдения правил:

• Конденсаторы: Проверка емкости и состояния (вздутие, утечка). Емкость пускового конденсатора для двигателя 1,1 кВт составляет примерно 80-150 мкФ, рабочего – 20-40 мкФ.
• Подшипники: Регламентная замена смазки (при негерметичном исполнении) и контроль шума.
• Обмотки: Регулярное измерение сопротивления изоляции мегомметром (не менее 0,5 МОм).
• Центробежный выключатель: Очистка контактов от окисления и проверка срабатывания.
• Вентиляция: Обеспечение свободного притока воздуха для охлаждения.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Чем отличается однофазный двигатель 1,1 кВт от трехфазного аналогичной мощности?

Однофазный двигатель имеет более низкий КПД (на 5-10%), меньший cos φ, более сложную конструкцию с пусковыми элементами и худшие пусковые характеристики при равной мощности. Он используется только там, где трехфазная сеть недоступна.

2. Как определить необходимую емкость конденсатора для двигателя 1,1 кВт?

Емкость рабочего конденсатора можно приблизительно рассчитать по формуле: C_раб ≈ (66

• P_N) [мкФ], где P_N в кВт. Для 1,1 кВт получим ~73 мкФ. На практике используют стандартные значения 70-80 мкФ для схемы CSCR. Емкость пускового конденсатора обычно в 2-3 раза выше (150-200 мкФ). Точные значения указаны на шильдике двигателя или в его паспорте.

3. Можно ли регулировать скорость однофазного асинхронного двигателя 1,1 кВт?

Да, но с ограничениями. Наиболее эффективно регулирование с помощью частотного преобразователя (ЧП), специально предназначенного для однофазных двигателей (с однофазным входом 220В и трехфазным выходом 220В). Для двигателей типа PSC регулирование возможно с помощью автотрансформатора или тиристорного регулятора напряжения, но диапазон регулирования узок, а момент падает пропорционально квадрату напряжения.

4. Почему двигатель 1,1 кВт греется выше допустимой температуры даже при номинальной нагрузке?

Возможные причины: низкое напряжение в сети (< 198 В), неверно подобранный конденсатор (емкость ниже требуемой), повышенное напряжение (для схемы PSC), заклинивание подшипников, загрязнение системы охлаждения, работа в режиме S1 от двигателя, рассчитанного на S3, или нарушение класса изоляции.

5. Как осуществить реверс однофазного двигателя 1,1 кВт?

Для реверса необходимо поменять местами концы пусковой обмотки относительно основной. В клеммной коробке это реализуется переключением двух проводов, идущих от пусковой обмотки. Важно: реверс возможен только при остановленном двигателе.

6. Что делать, если двигатель гудит, но не вращается при пуске?

Это признак отсутствия пускового момента. Неисправности: обрыв в пусковой обмотке или ее цепи, неисправный конденсатор (потеря емкости), залипание или поломка центробежного выключателя. Необходима проверка целостности цепей и емкости конденсатора.

7. Каким автоматическим выключателем защищать двигатель 1,1 кВт?

Рекомендуется использовать автоматический выключатель с характеристикой срабатывания «D» (рассчитан на высокие пусковые токи). Номинальный ток автомата выбирается на 1-2 ступени выше номинального тока двигателя (например, для I_N = 6,5А подойдет автомат на 10А). Обязательно дублировать защиту тепловым реле в составе магнитного пускателя, настроенным точно на номинальный ток двигателя.

Заключение

Однофазные электродвигатели мощностью 1,1 кВт остаются критически важным элементом в системах электропривода, где использование трехфазной сети невозможно. Правильный выбор типа двигателя (CSIR, PSC, CSCR) в зависимости от характера нагрузки, точный подбор пусковых и рабочих элементов, а также соблюдение правил монтажа и эксплуатации обеспечивают их долговечную и надежную работу. Понимание принципов действия, характеристик и типовых неисправностей позволяет специалистам эффективно интегрировать данные двигатели в технологические процессы и оперативно решать возникающие проблемы.