Электродвигатели У3
Электродвигатели У3: полное техническое описание, классификация и область применения
Электродвигатели серии У3 представляют собой асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, предназначенные для эксплуатации в умеренном климате. Данная серия является одной из наиболее массовых и универсальных в истории советского и постсоветского электромашиностроения. Индекс «У3» расшифровывается как «Умеренный климат, третья категория размещения» в соответствии с ГОСТ 15150-69, что означает работу в условиях закрытых помещениях с искусственной вентиляцией или отоплением, где колебания температуры и влажности воздуха, а также воздействие песка, пыли, солнечной радиации, дождя и снега существенно меньше, чем на открытом воздухе.
Конструктивные особенности и устройство
Электродвигатели У3 имеют классическую конструкцию, состоящую из двух основных узлов: неподвижного статора и вращающегося ротора. Корпус и станина выполняются из чугуна, что обеспечивает высокую механическую прочность, виброустойчивость и эффективный отвод тепла. Статор собирается из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга для снижения потерь на вихревые токи. В пазы статора укладывается трехфазная обмотка, выполненная из медного провода с теплостойкой изоляцией класса В или F. Ротор – короткозамкнутый, типа «беличья клетка», изготавливается путем заливки расплавленного алюминия в пазы сердечника ротора, что формирует стержни, торцевые кольца и вентиляционные лопатки одновременно. Подшипниковые щиты, как правило, чугунные, закрытые с двух сторон лабиринтными уплотнениями и подшипниками качения (шариковыми или роликовыми). На валу со стороны противоположной приводу (задней) устанавливается вентилятор, закрытый защитным кожухом, обеспечивающий принудительное охлаждение двигателя.
Классификация и основные параметры
Двигатели У3 классифицируются по ряду ключевых параметров, которые определяют их выбор для конкретного применения.
По мощности и частоте вращения:
Серия охватывает широкий диапазон мощностей, от 0.12 кВт до 315 кВт и более. Частота вращения определяется количеством полюсов и стандартной частотой сети 50 Гц. Основные синхронные скорости:
- 3000 об/мин (2 полюса) – высокооборотные двигатели;
- 1500 об/мин (4 полюса) – наиболее распространенные и универсальные;
- 1000 об/мин (6 полюсов);
- 750 об/мин (8 полюсов) – тихоходные двигатели с высоким пусковым моментом.
- IM 1081 – на лапах с одним цилиндрическим концом вала;
- IM 2081 – на лапах с двумя цилиндрическими концами вала;
- IM 3081 – без лап, с фланцем на подшипниковом щите (фланцевое крепление).
- Повышенный класс энергоэффективности (не ниже IE2, чаще IE3).
- Использование изоляции обмоток класса F или H при нагреве по классу B, что повышает надежность.
- Улучшенные аэродинамические характеристики вентиляторов.
- Более точное соответствие международным габаритно-присоединительным размерам (IEC).
- Контроль вибрации и шума.
- Проверку состояния и подтяжку крепежных элементов.
- Контроль температуры подшипников (не должна превышать 95°C).
- Периодическую замену смазки в подшипниковых узлах (тип смазки – ЦИАТИМ-221, Литол-24 и аналоги).
- Очистку наружных поверхностей и вентиляционных каналов от пыли.
- Измерение сопротивления изоляции обмоток мегомметром (не менее 1 МОм для напряжений до 660 В).
- 4А – серия асинхронного двигателя (модификация).
- М – привязка мощности к габариту (установочный размер по ГОСТ).
- 132 – высота оси вращения (132 мм).
- М – длина сердечника (короткая, средняя, длинная).
- 2 – количество полюсов (2 полюса = ~3000 об/мин).
- У3 – климатическое исполнение и категория размещения.
По степени защиты IP:
Большинство двигателей У3 выпускалось со степенью защиты IP23 и IP44. IP23 предполагает защиту от проникновения твердых тел диаметром более 12.5 мм и от капель воды, падающих под углом до 60°. IP44 обеспечивает защиту от твердых тел размером более 1 мм и от брызг воды с любого направления. Двигатели с IP23 имеют открытые прорези для вентиляции, с IP44 – полностью закрытый обдуваемый корпус.
По способу монтажа:
Основные исполнения по ГОСТ 2479-79:
Габаритно-присоединительные размеры
Двигатели У3 стандартизированы по высоте оси вращения (габариту). Каждому габариту соответствует определенный диапазон мощностей. Соответствие габарита, мощности и частоты вращения частично представлено в таблице.
| Габарит (высота оси, мм) | Мощность, кВт (при 1500 об/мин) | Мощность, кВт (при 3000 об/мин) | Установочно-присоединительные размеры по ГОСТ |
|---|---|---|---|
| 56 | 0.12 — 0.25 | 0.18 — 0.37 | РА56 (АИС56) |
| 63 | 0.37 — 0.55 | 0.55 — 0.75 | РА63 (АИС63) |
| 71 | 0.75 — 1.1 | 1.1 — 1.5 | РА71 (АИС71) |
| 80 | 1.5 — 2.2 | 2.2 — 3.0 | РА80 (АИС80) |
| 90 | 2.2 — 3.0 | 3.0 — 4.0 | РА90 (АИС90) |
| 100 | 3.0 — 4.0 | 4.0 — 5.5 | РА100 (АИС100) |
| 112 | 4.0 — 5.5 | 5.5 — 7.5 | РА112 (АИС112) |
| 132 | 5.5 — 11 | 7.5 — 15 | РА132 (АИС132) |
| 160 | 11 — 18.5 | 15 — 30 | РА160 (АИС160) |
| 180 | 18.5 — 30 | 30 — 45 | РА180 (АИС180) |
| 200 | 30 — 45 | 45 — 75 | РА200 (АИС200) |
| 225 | 45 — 55 | 55 — 90 | РА225 (АИС225) |
| 250 | 55 — 90 | 90 — 132 | РА250 (АИС250) |
| 280 | 75 — 110 | 110 — 160 | РА280 (АИС280) |
Электрические характеристики и режимы работы
Двигатели У3 рассчитаны на питание от трехфазной сети переменного тока напряжением 380 В частотой 50 Гц. Допускается работа в режиме S1 (продолжительный) по ГОСТ 183-74, то есть при постоянной нагрузке в течение неограниченного времени до достижения установившейся температуры всех частей. Пуск осуществляется прямым включением в сеть. Пусковые токи в 5-7 раз превышают номинальные, что необходимо учитывать при выборе аппаратуры защиты и управления. Коэффициент полезного действия (КПД) для двигателей У3 в зависимости от мощности и скорости вращения находится в диапазоне от 70% (для малых мощностей) до 94% (для двигателей мощностью свыше 100 кВт). Коэффициент мощности (cos φ) варьируется от 0.65 до 0.92, повышаясь с увеличением мощности и уменьшением скорости вращения.
Область применения и эксплуатационные ограничения
Благодаря своей надежности и универсальности, электродвигатели У3 нашли широкое применение в качестве привода различных промышленных механизмов: насосов, вентиляторов, компрессоров, станков, конвейеров, дымососов, мельниц, лебедок и других устройств. Однако их применение строго ограничено условиями климатического исполнения У3. Они не предназначены для работы на открытом воздухе, в неотапливаемых помещениях с высокой влажностью (свыше 80% при 25°C), в средах с агрессивными парами и газами, вызывающими коррозию, в пожаро- и взрывоопасных зонах. Максимальная высота над уровнем моря для нормальной работы – не более 1000 м. Окружающая температура должна быть в пределах от +1°C до +40°C.
Современные аналоги и замена
В настоящее время производство двигателей серии У3 в чистом виде практически прекращено. Им на смену пришли серии, соответствующие современным международным стандартам (IEC): АИР (российский аналог), АИС (единая серия СНГ), а также импортные двигатели. Основные отличия современных аналогов:
При замене вышедшего из строя двигателя У3 на современный необходимо учитывать не только габарит и мощность, но и режим работы, монтажное исполнение, тип нагрузки (вентиляторная, насосная, постоянный момент).
Техническое обслуживание и ремонт
Плановое техническое обслуживание двигателей У3 включает в себя:
Капитальный ремонт включает перемотку статора, замену подшипников, динамическую балансировку ротора и покраску.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается У3 от У2?
Двигатели У2 предназначены для работы в умеренном климате на открытом воздухе (категория размещения 1). Они имеют более высокую степень защиты (обычно IP54), усиленную изоляцию и антикоррозионное покрытие. У3 – для закрытых отапливаемых помещений (категория 3), их степень защиты обычно ниже (IP23, IP44).
Можно ли использовать двигатель У3 на улице под навесом?
Нет, категорически не рекомендуется. Даже под навесом двигатель подвергается воздействию колебаний температуры и влажности, конденсации влаги, что приводит к ускоренной деградации изоляции, коррозии и выходу из строя. Для таких условий требуется исполнение У1 или У2.
Как расшифровать полное обозначение двигателя, например, 4АМ132М2У3?
Какой пусковой ток у двигателя У3 мощностью 7.5 кВт?
Пусковой ток (Iпуск) для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором обычно в 5-7 раз превышает номинальный. Для двигателя 7.5 кВт/380В номинальный ток составляет примерно 15 А. Следовательно, пусковой ток может достигать 75-105 А. Точное значение указано в паспорте или на шильдике двигателя.
Чем смазывать подшипники двигателя У3?
Для двигателей с частотой вращения 3000 об/мин рекомендуется пластичная смазка ЦИАТИМ-221 или ее импортные аналоги (например, Mobil SHC 100). Для тихоходных двигателей (750-1500 об/мин) может применяться Литол-24. Объем заполнения подшипниковой камеры – не более 2/3, чтобы избежать перегрева от избыточного трения смазки.
Что означает надпись «допустимый длительный ток перегрузки 1.15»?
Это означает, что двигатель способен работать в продолжительном режиме (S1) с нагрузкой, превышающей его номинальную мощность на 15%, без превышения допустимой температуры изоляции. Однако при этом КПД и cos φ снижаются, а общий ресурс может сократиться.
Являются ли двигатели У3 энергоэффективными?
По современным меркам – нет. Большинство двигателей серии У3 соответствуют самому низкому классу энергоэффективности IE1 (или даже ниже). Их замена на современные двигатели классов IE3 или IE4 часто окупается за счет экономии электроэнергии за 1-3 года в условиях интенсивной эксплуатации.