Электродвигатели переменного тока У1

Электродвигатели переменного тока У1: конструкция, исполнение, применение и технические характеристики

Электродвигатели серии У1 представляют собой асинхронные двигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором, разработанные в соответствии с ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 2479-79 (впоследствии замененными, но обозначение сохранилось). Буква «У» в маркировке указывает на климатическое исполнение для умеренного климата, а цифра «1» обозначает категорию размещения – для эксплуатации на открытом воздухе. Данные двигатели относятся к классу общепромышленных и долгое время являлись базовой серией для множества отраслей промышленности.

Конструктивные особенности и устройство

Конструктивно электродвигатели У1 выполнены в виде закрытого обдуваемого корпуса (исполнение IP23 по современной классификации). Охлаждение осуществляется внешним вентилятором, расположенным под защитным кожухом на валу двигателя, который нагнетает воздух через специальные каналы на ребристую поверхность станины. Основные узлы двигателя:

• Статор: Собирается из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга для снижения потерь на вихревые токи. В пазы статора уложена трехфазная обмотка, соединенная, как правило, «звездой» или «треугольником» в зависимости от напряжения питающей сети.
• Ротор: Короткозамкнутый, типа «беличья клетка». Изготавливается из листовой стали с залитыми в пазы алюминиевыми или медными стержнями, замкнутыми накоротко торцевыми кольцами.
• Корпус и щиты: Литая станина с продольными ребрами для увеличения поверхности охлаждения. Чугунные или алюминиевые подшипниковые щиты.
• Подшипниковый узел: Используются шарикоподшипники качения, смазка которых осуществляется консистентной смазкой (ЦИАТИМ, ЛИТОЛ). Существуют модификации с одним или двумя лабиринтными уплотнениями для защиты подшипниковой полости от попадания пыли и влаги.
• Коробка выводов (борно): Место подключения питающего кабеля. В зависимости от исполнения может иметь сальниковые вводы для герметизации.

Климатическое исполнение и категории размещения

Исполнение У1 является ключевой характеристикой серии. Согласно ГОСТ 15150-69, оно расшифровывается следующим образом:

• «У» – климат умеренный. Температура эксплуатации от -45°C до +40°C. Для двигателей с индексом «У1» нижний предел часто ограничен -40°C или -30°C в зависимости от типа смазки и материалов.
• «1» – категория размещения: эксплуатация на открытом воздухе. Это подразумевает воздействие солнечной радиации, атмосферных осадков (дождь, снег), ветра, обледенения.

Данное исполнение предполагает, что двигатель защищен от капель дождя, падающих под углом до 60°, и от попадания твердых тел размером более 12 мм. По современной классификации степень защиты соответствует IP23 (Ingress Protection). Для сравнения, более распространенные сегодня двигатели в исполнении IP54 (закрытые обдуваемые) или IP55 (закрытые) имеют более высокую защиту от пыли и воды, но и худший теплоотвод.

Основные технические параметры и габаритно-присоединительные размеры

Электродвигатели У1 выпускались на стандартные напряжения: 220/380 В, 380/660 В при частоте 50 Гц. Мощностной ряд охватывал диапазон от 0.25 кВт до 100 кВт и более, с числом полюсов 2, 4, 6, 8, что соответствует синхронным частотам вращения 3000, 1500, 1000, 750 об/мин соответственно. Важным параметром является коэффициент мощности (cos φ) и КПД, которые для двигателей У1, особенно старых выпусков, ниже, чем у современных серий (например, АИР).

Габаритно-присоединительные размеры регламентировались ГОСТ 2479-79 и включали:

• Высоту оси вращения (габарит): 56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 132, 160, 180, 200, 225, 250, 280 мм и далее.
• Установочные и присоединительные размеры: длина от опорной поверхности лап до конца вала, диаметр вала, размеры лап, расстояние между отверстиями в лапах.

Модификации и специализированные исполнения

На базе основной модели У1 выпускался ряд модификаций для различных условий работы:

• У2: Исполнение для работы в закрытых помещениях без регулирования температуры и влажности (категория размещения 2).
• У3: Исполнение для работы в закрытых помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями (например, отапливаемые цеха).
• УХЛ: Исполнение для холодного климата.
• Т1, Т2, Т3: Исполнение для тропического климата.
• Специальные исполнения: Повышенной точности, с фазным ротором (серия АК), многоскоростные, с повышенным скольжением, взрывозащищенные (серия ВА, ВР) и другие.

Область применения и современные аналоги

Благодаря своей надежности и адаптации к умеренному климату, двигатели У1 десятилетиями применялись практически во всех отраслях промышленности: в приводе насосов, вентиляторов, компрессоров, станков, конвейеров, бетономешалок, лебедок и другого оборудования, устанавливаемого под навесами или на открытых площадках. В настоящее время производство классических двигателей У1 в большинстве стран СНГ свернуто. Их прямыми современными аналогами являются двигатели серии АИР (Асинхронные Исполнения Р) или IM (по международной классификации) в исполнении IM 1001 (на лапах) с соответствующими климатическими исполнениями (У1, У2, УХЛ и т.д.) и степенью защиты IP23, IP54, IP55. Серия АИР имеет улучшенные энергетические показатели (повышенный КПД и cos φ).

Сравнительная таблица: У1 (IP23) vs. АИР (IP54/55)

Параметр	Электродвигатель У1 (IP23)	Электродвигатель АИР (IP54/55)
Степень защиты (IP)	IP23. Защита от твердых тел >12 мм и капель воды под углом до 60°.	IP54 (защита от пыли и брызг) или IP55 (защита от пыли и струй воды).
Конструкция охлаждения	Закрытое обдуваемое. Хороший теплоотвод за счет открытой ребристой поверхности.	Закрытое обдуваемое. Поверхность гладкая или ребристая под защитным кожухом.
Условия эксплуатации	Открытый воздух (под навесом), запыленные цеха без агрессивных сред.	Помещения с высокой влажностью, запыленностью, возможностью попадания струй воды; открытый воздух.
Габариты и масса	Меньшие габариты и масса при одинаковой мощности из-за лучшего охлаждения.	Большие габариты и масса из-за дополнительной защиты.
Техническое обслуживание	Требуется более частое обслуживание из-за открытой конструкции (очистка ребер, проверка состояния обмотки).	Меньшая частота обслуживания, высокая защищенность внутренней полости.
Энергоэффективность (КПД)	Стандартный (ниже, чем у АИР аналогичного года выпуска).	Повышенный (классы IE1, IE2, IE3 по ГОСТ Р МЭК 60034-30-1).
Стоимость	Как правило, ниже при прочих равных, но новое производство ограничено.	Выше, но широкий выбор и доступность на рынке.

Таблица выбора двигателя У1 по мощности и частоте вращения (фрагмент)

Мощность, кВт	Синхронная частота, об/мин (число полюсов)	Примерная высота оси вращения, мм	КПД, % (ориентировочно)	cos φ (ориентировочно)
1.1	3000 (2)	90	78.0	0.85
1.1	1500 (4)	90	78.5	0.79
5.5	1500 (4)	112	85.5	0.86
5.5	1000 (6)	132	84.0	0.78
15.0	1500 (4)	160	89.0	0.88
15.0	750 (8)	180	88.0	0.76

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается исполнение У1 от У2 и У3?

Отличие заключается исключительно в категории размещения. У1 – для работы на открытом воздухе. У2 – для закрытых неотапливаемых помещений с естественной вентиляцией (где возможно попадание пыли, но нет осадков и прямого солнечного излучения). У3 – для закрытых отапливаемых и вентилируемых помещений с малыми перепадами температуры и влажности (например, машинные залы). Конструктивно двигатели идентичны.

Можно ли заменить двигатель У1 на современный АИР с IP54?

Да, в большинстве случаев такая замена возможна и целесообразна. Необходимо обеспечить соответствие по основным параметрам: мощность, частота вращения, напряжение, способ монтажа (лапы/фланец), габаритно-присоединительные размеры (особенно высота оси вращения и длина от лап до конца вала). Следует учитывать, что двигатель с IP54 может иметь большие массо-габаритные показатели и требует проверки условий охлаждения в кожухе или закрытом пространстве.

Как расшифровать полную маркировку двигателя, например, 4АМУ1-132М2У3?

• 4А – серия асинхронного двигателя (четвертая модификация).
• М – модернизированный.
• У1 – климатическое исполнение для умеренного климата, категория размещения 1.
• 132 – высота оси вращения (132 мм).
• М – установочный размер по длине станины (средний).
• 2 – число полюсов (2, т.е. ~3000 об/мин).
• У3 – Внимание: здесь возможна путаница. Часто последние буквы (У3, У2, ХЛ и т.д.) указывают на климатическое исполнение всего изделия, что может переопределять исполнение в середине маркировки. В данном случае, вероятно, двигатель имеет исполнение У3, а не У1. Требуется сверка с паспортом.

Каковы основные причины выхода из строя двигателей У1?

• Износ подшипников: Наиболее частая причина. Приводит к увеличению зазора, перекосу ротора, задеванию об статор, перегреву.
• Загрязнение и ухудшение охлаждения: Забивание межреберного пространства грязью, пылью, листьями приводит к перегреву обмотки и снижению срока ее службы.
• Попадание влаги: Несмотря на защиту IP23, длительное воздействие обильных осадков или конденсат могут привести к ухудшению изоляции и межвитковому замыканию.
• Работа в недопустимых режимах: Частые пуски, перегрузки, несимметрия или провалы напряжения.

Существуют ли двигатели У1 с повышенной энергоэффективностью?

Оригинальные двигатели серии У1, выпускавшиеся в советский период, соответствовали нормам своего времени и не относились к классам повышенной эффективности по современным стандартам (IE2, IE3). Современные аналоги в габаритах У1, выпускаемые некоторыми производителями, могут иметь улучшенные обмотки и конструкцию, что повышает КПД. При выборе замены следует искать двигатели серии АИР (или аналоги) классов IE2 или IE3.

Заключение

Электродвигатели переменного тока исполнения У1 сыграли значительную роль в развитии промышленности стран СНГ, доказав свою надежность в условиях умеренного климата на открытом воздухе. Их конструкция, ориентированная на эффективное воздушное охлаждение при степени защиты IP23, стала классической. В настоящее время на смену им пришли более современные и энергоэффективные серии (АИР, АИРЕ и др.) с различными степенями защиты. Однако понимание особенностей, маркировки и технических характеристик двигателей У1 остается актуальным для специалистов, занимающихся эксплуатацией, ремонтом и модернизацией старого парка оборудования, а также для корректного подбора современных аналогов.