Модифікації електродвигунів за призначенням

Однофазні електродвигуни

Нижче наведені найбільш часто використовувані модифікації загальнопромислового використання призначені для роботи від однофазної мережі. Ці двигуни мають ряд модифікацій:

• З трифазною обмоткою на статорі: з робочим конденсатором -3Т; з робочим і пусковим конденсаторами 3УТ.
• З двофазною обмоткою на статорі, з робочим і пусковим конденсаторами -УТ.
• Однофазні двигуни спеціального призначення Е.

Однофазні електродвигуни мають на статорі дві обмотки: робочу і допоміжну, вмикати тільки для запуску двигуна. Ця остання має в своєму ланцюзі додатковий елемент, найчастіше конденсатор. Використання корисного обсягу в такому двигуні нижче, ніж в трифазному, тому, при однакових габаритах, його потужність зазвичай нижча трифазного варіанту.

При хорошому підборі параметрів обмоток і конденсатора можливе використання однофазного двигуна. Працює з конденсатором, на рівні приблизно 70% потужності аналогічного за габаритами трифазного двигуна.

Для конденсаторного двигуна небезпечне не тільки перевантаження, але і недовантаження, так як в останньому випадку зростає струм конденсаторної фази, це може призвести до небезпечного перегріву. Двигуни  однофазні допускають роботу на холостому ходу не більше 10 хв, з частотою включень не більше 6 пусків в годину.

Величину робочої ємності слід підбирати не тільки на основі номінальних даних двигуна, але і залежно від реального навантаження. При роботі двигуна з недовантаженням величину робочої ємності слід зменшити:

• При навантаженні дорівнює 50%, приблизно на 15%
• При навантаженні 30% - на 20%.

Такі двигуни називаються однофазними конденсаторними двигунами, на відміну від однофазних з пусковою обмоткою.

У всіх випадках робочі і пускові властивості однофазних двигунів гірші, ніж трифазних. Їх використовують за необхідності при відсутності трифазних мереж. При цьому однофазна мережа повинна допускати струмові навантаження, створювані двигуном в пусковому і робочому режимах.

Електродвигуни однофазні з підвищеним пусковим моментом

Ці двигуни призначені для приводу механізмів з важкими умовами пуску (центрифуги, мішалки, компресори, поршневі насоси, транспортери та ін). Номінальна потужність двигунів з підвищеним пусковим моментом така ж, як у базового двигуна. Початковий пусковий і мінімальний моменти цих двигунів приблизно в 1.6 рази вище, ніж у базових двигунів, максимальний момент та пусковий струм такі ж, як у базових двигунів. Енергетичні характеристики даної модифікації нижче, ніж у базовій модифікації: коефіцієнт потужності на 0.03-0.05, ККД приблизно на 0.5 %. Двигуни випускаються в діапазоні висот осі обертання 160 – 250 мм, на синхронні частоти обертання 1500, 1000 і 750 об/хв і відповідають ГОСТ 20818. Двигуни уніфіковані з основним виконанням; в позначенні мають додаткову букву «Р» після назви серії.

Електродвигуни з підвищеним ковзанням

Призначені для приводу механізмів з пульсуючим навантаженням, механізмів з великою інерційністю, а також механізмів, що працюють в повторно-короткочасному (S3) і переміжному (S6) режимах. Номінальна потужність відноситься до ПВ 40 %. Потужність для інших значень ПВ, а також для тривалого режиму S1 визначається по каталогу. Двигуни випускаються в діапазоні висот осі обертання 71 – 250 мм, на синхронні частоти обертання: 3000, 1500, 1000 і 750 об/хв. Двигуни уніфіковано з основним виконанням; в позначенні мають додаткову літеру «С» після назви серії.

Багатошвидкісні електродвигуни

Призначені для приводу механізмів, що вимагають ступінчастого регулювання частоти обертання. Схеми з'єднання обмоток в залежності від співвідношення швидкостей обертання наведені на кришці коробки висновків двигуна.

Габаритні, установчі та приєднувальні розміри відповідають одношвидкісним, на базі яких вони виконані. В позначенні багатошвидкісних двигунів приводять всі числа полюсів, на які перемикаються обмотки. Наприклад, чотиришвидкісний двигун з числами полюсів 12/8/6/4 позначається: АИР200М12/8/6/4У3.

Двигуни з вбудованим електромагнітним гальмом

Випускаються в діапазоні висот осі обертання 56 - 160 мм. Ці двигуни призначені для приводу механізмів, що вимагають фіксованої зупинки у регламентований час. Гальмівний пристрій розташовується з боку, протилежного виступаючого кінця вала, і здійснює швидке гальмування двигуна при відключенні живлення. При подачі напруги на двигун відбувається його розгальмовування.

Вбудовувані електродвигуни

Призначені для вбудовування в механізми і являють собою сердечник статора з обмоткою і залитий алюмінієм сердечник ротора без вала з вентилятором або без нього. Позначаються буквою (В) після назви серії.

З вбудованим температурним захистом

Призначені для роботи зі значними перевантаженнями, частими пусками і іншими важкими умовами експлуатації, позначаються додатковою літерою (Б) після позначення числа полюсів. Двигуни виготовляються з вбудованими в обмотку статора термочутливими датчиками - терморезисторами, які спільно з блоком управління температурного захисту дозволяють забезпечити захист двигуна від неприпустимого перегріву у всіх режимах роботи, а також використовувати перевантажувальну здатність двигуна при зниженні температури навколишнього середовища і обмежити її у разі підвищення цієї температури.

Температурний захист складається з блоку управління і вбудованих в двигун терморезисторів з позитивним температурним коефіцієнтом, який вкладається в лобові частини обмоток статора з боку вільного кінця валу. Два кінці ланцюга термодатчика виводяться в коробку висновків і приєднуються до колодки затискачів.

Для моноблочних насосів

Випускаються в діапазоні висот осі обертання 71-225 мм на синхронні швидкості обертання 3000, 1500 об/хв. Двигуни мають один подовжений кінець вала спеціальної конструкції, позначаються додатковою літерою (Ж) (або літерою Н для двигунів серії ДА) після позначення числа полюсів.

Для річкових і морських суден цивільного флоту

Позначаються додатковими літерами (ОМ2 по ГОСТ 15543) після позначення числа полюсів. Двигуни призначені для приводу механізмів суден морського і річкового цивільного флоту в наступних умовах:

Двигуни відрізняються матеріалами гальванічних і лакофарбових покриттів, матеріалами заземлюючого затиску на станині, покриттям обмотки статора, наявністю пружинних шайб в гвинтових з'єднаннях: станина-щит підшипниковий і блок затискачів-станина.

Підвищеної точності за установчими розмірами

Позначаються додатковою літерою (П) після позначення числа полюсів. Двигуни підвищеної точності виготовляють за технологією двигунів нормальної точності. Призначені для роботи в приводі високоточних металорізальних верстатів. Двигуни високої точності виготовляють за спеціальною технологією. Позначаються додатковою буквою (П) і цифрою 2 після позначення числа полюсів.

Двигуни виконані з допусками підвищеної точності на наступні відхилення:

У цій модифікації випускаються двигуни серії АГД з висотою осі обертання 100 мм. для приводу моталообробних верстатів.

Для приводу деревообробних верстатів

Тип АМХД, робочий інструмент в яких встановлюється безпосередньо на вал двигуна. Ступінь захисту ІР54. Осьове зміщення вала ротора не перевищує 0.05 мм. Можлива одночасна дія радіального навантаження і 30 % осьової. Двигуни випускаються з різною довжиною виступаючого кінця вала.

Ступінь захисту від впливу навколишнього середовища

Групи виконання двигунів по стійкості до впливу механічних зовнішніх факторів по ГОСТ 17516.1 встановлюють в нормативно технічну документацію на конкретні типи двигунів. За ГОСТ 14254 позначення виконання складається з латинських букв IP (International protection) та двох цифр, перша з яких характеризує ступінь захисту персоналу від зіткнення зі струмоведучими або обертовими частинами, які знаходяться всередині самої машини, а також ступінь захисту машини від попадання в неї твердих сторонніх тіл.

Найчастіше використовують як першу цифру:

2 - захист від можливості дотику пальців людини з струмоведучими або рухомими частинами усередині машини і захист від попадання всередину твердих предметів діаметром не менше 12.5 мм;

4 - захист від можливості дотику з струмоведучими або рухомими частинами усередині машини предметів діаметром 1 мм і захист від попадання всередину твердих предметів діаметром менше 1 мм;

5 - повний захист від зіткнення з струмоведучими і обертовими частинами і повний захист від шкідливих відкладень пилу всередині машини.

Друга цифра характеризує ступінь захисту від проникнення води всередину машини. Найчастіше використовують як другу цифру:

3 - захист від дощу, що падає на машину під кутом не більше 60°до вертикалі.

4 - захист від водяних бризок будь-якого напрямку.

Двигуни з висотами осі обертання 160 – 355 мм виготовляються зі ступенями захисту ІР 23 (захищене виконання).

Для двигунів з висотами осі обертання 50 – 355 мм по ГОСТ 17494 передбачено виконання ІР44 (закрите виконання), ІР54 (пилозахищене виконання). Для захисту від пилу в підшипникових гніздах щита встановлені повстяні кільця.

При цьому кожух зовнішнього вентилятора повинен забезпечувати ступінь захисту не менше ІР20 на вході повітря і захист від дотику пальців з обертовим вентилятором і попадання твердих сторонніх тіл діаметром більше 50 мм на виході.

За погодженням із замовником двигуни можуть виготовлятися і з іншими ступенями захисту за ГОСТ 17494.

У складі розглянутих серій є наступні модифікації за умовами навколишнього середовища:

• Модифікація У3 для помірного клімату. Двигуни виконуються зі ступенем захисту ІР23, ІР44 та ІР54
• Модифікація Т2 - для тропічного клімату. Двигуни виконуються зі ступенем захисту ІР44 та ІР54
• Модифікація ОМ2 для умов морського клімату. Двигуни виконуються зі ступенем захисту ІР54

Нижче наведено класифікацію кліматичних районів за ГОСТ 15543 та ГОСТ 15150:

• Райони з помірним кліматом, в яких середня з річних абсолютних максимумів температури повітря дорівнює або нижче 40 °С, а середня з річних абсолютних мінімумів температури дорівнює або вище - 45 °С;
• Райони з холодним кліматом, в яких середня з річних абсолютних мінімумів температур нижче - 45 °С; виконання позначаються буквою (ХЛ) після позначення числа полюсів, категорія розміщення 2;
• Райони з вологим тропічним кліматом, в яких температура рівна або більша 20 °С поєднується з відносною вологістю повітря рівною або більшою 80 % 12 год або більше в добу безперервно від 2 до 12 міс. у році, позначаються буквами (ТВ) після позначення числа полюсів, категорій розміщення 2 і 5;
• Райони з сухим тропічним кліматом, у яких середня з абсолютних річних максимумів температури повітря вище 40 °С і які не віднесені до районів з вологим тропічним кліматом позначаються літерами (МС) після позначення числа полюсів, категорій розміщення 2 і 5;

Двигуни спеціалізованих виконань за умовами навколишнього середовища відрізняються від базових ступенем захисту ІР54, що забезпечується відповідними ущільненнями по лінії валу, щитів і ввідного пристрою; ізоляційної системи класу нагрівостійкості F; захисними і гальванічними покриттями відповідно до умов експлуатації.

Номінальні значення кліматичних факторів зовнішнього середовища відповідають ГОСТ 15543.1 і ГОСТ 15150 при цьому:

1. висота над рівнем моря не більше 1000 м;
2. навколишнє середовище не містить струмопровідного пилу;
3. запиленість повітря не більше:

• для двигунів зі ступенем захисту ІР23-2 МГ/M3
• для двигунів зі ступенем захисту ІР44-10 МГ/М3

Двигуни повинні допускати роботу на висотах до 4300 м. Для двигунів, у яких номінальне значення висоти встановлено 1000 м, при їх експлуатації на висоті понад 1000 до 4300 м і температурі 313 К (40 °С) номінальні потужності знижуються у відповідності з таблицею 2.

Таблиця 2

Висота над рівнем моря, м	Номінальна потужність, %	Висота над рівнем моря, м	Номінальна потужність, %
1000	100	3000	88
1500	98	3500	84
2000	95	4000	80
2400	93	4300	74

У тих випадках, коли за особливостями установки температура газоподібного охолоджуючого середовища перевершує +40 °С, але не більше +50 °С, то на кожні 5 °С (повні або неповні) понад +40 °С граничні допустимі перевищення температури зменшуються для всіх класів ізоляційних матеріалів на 5 °С. В серійних асинхронних електродвигунах клас нагрівостійкості ізоляції вказується на табличці. Клас В з граничною нагрівостійкістю +130 °С і клас F з граничною нагрівостійкістю +155 °С.

При температурі охолоджуючого середовища вище + 50 °С допустимі перевищення температури встановлюються за погодженням з заводом-виробником.

При перевищенні верхнього значення робочої температури навколишнього середовища (повітря), в порівнянні з зазначеними в стандартах, номінальна потужність двигунів знижується на 5% при підвищенні температури на 5 К (5 °С).

Для роботи двигунів на висотах понад 1000 до 4300 м середнє і верхнє значення температур встановлюють по ГОСТ 15150.

Вимоги щодо сейсмостійкості (інтенсивність землетрусу в балах і рівень установки над нульовою позначкою) при необхідності вказують в нормативно-технічній документації на конкретні типи двигунів.

Нагрівостійкість, способи охолодження

Клас нагрівостійкості системи ізоляції сучасних двигунів з висотами осі обертання 50 -355 мм F.

Для двигунів з висотами осі обертання 50 - 132 мм, випущеними раніше, клас В.

Ступінь захисту ІР23 (продуваючі електродвигуни) визначає безпосереднє охолодження внутрішніх частин машини повітрям, що надходить або з навколишнього середовища, або з іншого джерела через підвідну трубу або підвідний канал (при незалежній вентиляції). Система вентиляції радіальна.

При установці продуваючих електродвигунів в запилених приміщеннях слід забезпечити підведення чистого охолоджувального повітря ззовні або з суміжних приміщень з заслінкою для припинення його подачі після зупинки двигуна. Мінімальна температура підвідного повітря не нормується.

Ступінь захисту ІР 44 (ІР54) і вище для машин з самовентиляцією характеризує застосування зовнішнього обдування корпусу вентилятора з закритим кожухом, що направляє повітря уздовж ребер або гладкої поверхні станини.

ГОСТ 20459 встановив позначення способів охолодження електричних машин, яке складається з латинських букв ІС (International Cooling) і характеристики ланцюга охолодження: великої літери, що позначає вид холодоагенту (повітря А, вода W і т. д.) і двох цифр. Перша цифра умовно позначає пристрій ланцюга для циркуляції холодоагента, друга спосіб його переміщення. Якщо холодоагентом є повітря, то буква, що позначає його, опускається. Наприклад, ІС01 захищена машина з самовентиляцією. ІС0141 закрита машина, що обдувається зовнішнім вентилятором. Дві перші цифри характеризують зовнішній ланцюг охолодження, і дві другі внутрішню.

ГОСТ 183 встановлює гранично допустимі перевищення температури частин електричних машин (обмоток, серцевини тощо), таблиця 3 Клас нагрівостійкості системи ізоляції сучасних двигунів з висотами осі обертання 50 – 355 мм F.

Для двигунів з висотами осі обертання 50 - 132 мм, випущеними раніше, клас В.

Ступінь захисту ІР23 (продуваючі електродвигуни) визначає безпосереднє охолодження внутрішніх частин машини повітрям, що надходить або з навколишнього середовища, або з іншого джерела через подвідну трубу або підвідний канал (при незалежній вентиляції). Система вентиляції радіальна.

При установці продуваючих електродвигунів в запилених приміщеннях слід забезпечити підведення чистого охолоджувального повітря ззовні або з суміжних приміщень з заслінкою для припинення його подачі після зупинки двигуна. Мінімальна температура підвідного повітря не нормується.

Ступінь захисту ІР 44 (ІР54) і вище для машин з самовентиляцією характеризує застосування зовнішнього обдування корпусу вентилятора з закритим кожухом, що направляє повітря уздовж ребер або гладкої поверхні станини.

ГОСТ 20459 встановив позначення способів охолодження електричних машин, яке складається з латинських букв ІС (International Cooling) і характеристики ланцюга охолодження: великої літери, що позначає вид холодоагенту (повітря А, вода W і т. д.) і двох цифр. Перша цифра умовно позначає пристрій ланцюга для циркуляції холодоагента, друга спосіб його переміщення. Якщо холодоагентом є повітря, то буква, що позначає його, опускається. Наприклад, ІС01 захищена машина з самовентиляцією. ІС0141 закрита машина, що обдувається зовнішнім вентилятором. Дві перші цифри характеризують зовнішній ланцюг охолодження, і дві другі внутрішню.

ГОСТ 183 встановлює гранично допустимі перевищення температур частин електричних машин (обмоток, сердечника та ін.), таблиця 3.

Таблиця 3

Частини електричних машин	Ізоляційний матеріал за ГОСТ 8865*
	E	F	B	H
Обмотки змінного струму машин потужність 5000 КВА або довжиною сердечника менше 1м.	75	80	100	125
Сердечники та інші сталеві частини, не дотичні з обмотками	Перевищення температури цих частин не повинно досягати значень, які створювали б небезпеку пошкодження ізоляційних або інших суміжних матеріалів.
Сердечники та інші сталеві частини, дотичні з обмотками	75	80	100	125

Основним методом вимірювання перевищення температури обмоток є метод опору: r_t = r_o [1+α(t – t_o)], , де r_o – опір обмотки в холодному стані при температурі навколишнього середовища; r_t – опір обмотки в робочому стані визначається при температурі; α = 0,004 – (для міді) температурний коефіцієнт матеріалу провідника.

У тих випадках, коли за умовами установки температура газоподібного охолоджуючого середовища може перевищувати +40 °С, але не більше +50 °С, то на кожні 5 °С (повні або неповні понад +40 °С гранично допустимі перевищення температури зменшуються для всіх класів ізоляційних матеріалів на 5 °С). При температурі охолоджуючого середовища вище +50 °С допустимі перевищення температури встановлюються по узгодженню із заводом-виробником. Особливе положення займають підшипники, гранична їх температура не повинна перевищувати 100 °С.

Спосіб монтажу

В серіях передбачено ряд форм виконання за способом монтажу в відповідності з ГОСТ 2479 (СТ СЭВ 246-76). При зв'язуванні двигуна з механізмом за допомогою ремінної передачі повинно застосовуватися монтажне виконання ІМ1. При виконанні ІМ2 несучим є двигун, а механізм приєднується до двигуна, кріпленням двигуна і приводного механізму до фундаменту здійснюється з допомогою лап двигуна. При виконанні ІМ3 двигун приєднується фланцевим щитом до механізму і несучим вже є механізм. Якщо навантаження на фланець двигуна перевищує допустиме значення, необхідно передбачити додаткову опору. При монтажі слід мати на увазі, що радіальні і осьові навантаження на підшипник і відповідно його довговічність залежить від кута нахилу вала двигуна до горизонтальної площини. Застосовувані способи монтажу для різних висот осі обертання наведені в табл. 4

Таблиця 4

Висота осі обертання, мм	Ступінь захисту	Виконання двигуна за способом монтажу
50-250	ІР44, ІР54	ІМ1081	ІМ1082	ІМ2081	ІМ2082
280-355	ІР44	ІМ1001	ІМ1002	ІМ2001	ІМ2002
50-180	ІР44, ІР54	ІМ3081
200-250	ІР44, ІР54	ІМ2181	ІМ3031	ІМ2182	ІМ3032
280	ІР44	ІМ3011	ІМ3031	ІМ3012	ІМ3032
50-100	ІР44, ІР54	ІМ3681		ІМ3682
160-355	ІР23	ІМ1081	ІМ1082	ІМ2081	ІМ2082

 , де

 

 

1. літерна частина позначення – International Mounting
2. цифрове позначення групи конструктивного виконання (одна цифра від 1 до 9, в серійних АТ від 1 до 3)

1 – машина на лапах з підшипниковими щитами

• 2 – машина на лапах з підшипниковими щитами, з фланцем на підшипниковому щиті
• 3 – машина без лап з підшипниковими щитами з фланцем на одному щиті

3. цифрове позначення способу монтажу (дві цифри) відповідає наведеним в таблиці у вигляді умовних графічних позначень монтажних частин, виділені чорним кольором.

Цифра 8 позначає, що машина може працювати при будь-якому напрямку кінця вала

4. цифрове позначення кінця вала (одна цифра від 1 до 8). Цифри 5-9 в АД загального призначення не застосовуються.

• 1 – з одним циліндричним
• 2 – з двома циліндричними
• 3 – з одним конічним
• 4 – з двома конічними

Габаритні, установчі і приєднувальні розміри двигунів в стандарті ГОСТ.

На рис.1 наведені ескізи серійних асинхронних електродвигунів основних конструктивних виконань, а в таблиці 5 вказані габаритні, установчі і приєднувальні їх розміри.

Рис. 1 Виконання IM1081, IM2081	Рис. 2. Виконання IM3081

 Таблиця 5. Розміри двигунів виконання IM1081, IM2081, IM3081

 

Автор
Цвілій Сергій Леонтійович - директор ТОВ «Кабель-Інвест»