Как подобрать однофазный электродвигатель
Однофазные общепромышленные электродвигатели рассчитаны на работу с напряжением 220В, 230В (реже под другие напряжения) и являются модификацией общепромышленных трехфазных электродвигателей. Установочные размеры и монтажное по ГОСТ и по DIN/Cenelec отличаются между собой. Однофазные модели нашли свое применение в быту, сельскохозяйственных и производственных площадках, где отсутствует трехфазное напряжение.
- Серии общепромышленных однофазных электродвигателей
- Мощность однофазных электродвигателя
- Частота вращения и обороты однофазного электродвигателя
- Мощность и габарит по ГОСТ и DIN/Cenelec
- Монтажное исполнение или способ крепления электродвигателя
- Режим работы однофазного электродвигателя
- Климатическое исполнение однофазного электродвигателя
- Напряжение однофазных электродвигателей
- Степень защиты однофазного электродвигателя по IP
- Энергоэффективность однофазного электродвигателя
- Класс изоляции однофазного электродвигателя
- Высота оси вращения однофазного электродвигателя
- Рабочий вал электродвигателя
- Полюса однофазного электродвигателя
- Длина корпуса, (сердечника), установочный размер однофазного электродвигателя
- Датчики температурной защиты обмотки
Серии однофазных общепромышленных электродвигателей
Для работы от однофазной сети с напряжением 220 вольт применяются электромоторы с пристроенным рабочим конденсатором. Для привода с «тяжелыми» пусками или под нагрузкой используют электродвигатели с дополнительным вторым пусковым конденсатором, который отключается после выхода двигателем на номинальным обороты.
Применяются однофазные двигатели как в бытовых приборах, так и в промышленности. Встретить их можно в вентиляторах, компрессорах, деревообрабатывающих и металлообрабатывающих станках, пекарном, столовом и другом оборудовании
Наиболее распространенные серии в России: «АИРЕ», «АИР3Е», «5АИЕ», «АДМЕ», «АИСЕ» и другие серии.
Мощность однофазного электродвигателя
Мощность однофазных электродвигателей с напряжением 220 вольт ограничена значением 2.2 кВт, но в импортных модификациях встречаются модели с большим значением.
Значения мощности для однофазных моделей соответствуют значениям общепромышленных трехфазных электродвигателей.
Мощность электрических машин регламентирована ГОСТ 12139-84, наиболее используемые имеют следующие значения:
| Номинальная выходная мощность, кВт | ||
| 0.12 | 0.37 | 1.1 |
| 0.18 | 0.55 | 1.5 |
| 0.25 | 0.75 | 2.2 |
Электродвигатели, изготавливаемые по другим международным стандартам, имеют схожие значения характеристик мощности. По согласованию с производителем могут быть изготовлены электродвигатели на другие значения.
Частота вращения и обороты однофазного электродвигателя
У однофазных асинхронных двигателей номинальная скорость вращения вала ниже частоты вращения магнитного поля статора, поэтому номинальные значения на табличке (шильдике) двигателя будут отличаться в меньшую сторону.
Возможные значения частоты вращения рабочего вала см. в таблице
| Частота вращения магнитного поля статора, обороты/в мин | Количество пар полюсов |
| 3000 | 2 |
| 1500 | 4 |
Мощность и габарит по ГОСТ и DIN/Cenelec
Однофазные электродвигатели изготавливаются для отечественного оборудования под стандарт ГОСТ или изготавливаются (поступают в нашу страну) для импортного оборудования и соответствуют международному стандарту DIN/Cenelec. Габаритные и присоединительные размеры у двух стандартов могут отличаться, в зависимости от мощности и оборотов электродвигателя
Монтажное исполнение или способ крепления электродвигателя
Монтажное исполнение определяет каким образом осуществляется крепление электропривода к оборудованию. Способ крепления («народное» обозначение) указывает на элементы электрической машины, которые необходимо закрепить на оборудовании.
| Монтажное исполнение электродвигателя | Способ крепления электродвигателя |
| IM 1001, 1081 | лапы |
| IM 2001, 2081 | фланец с лапами (комбинированный) |
| IM 3001, 3081 | фланец |
| IM 2101, 2181 | малый фланец с лапами |
| IM 3601, 3681 | малый фланец |
Наглядная иллюстрация монтажных исполнений электродвигателей;
Режим работы однофазного электродвигателя
Наиболее часто встречаемый режим работы для общепромышленных однофазных электродвигателей – S1.
Режим работы (от S1 до S10) определяет время работы электрической машины без температурного перегрева и необходимого периода времени для его охлаждения за определенный период времени.
Можно выделить три основных режима, наиболее часто встречающиеся на практике S1, S2, S3, а остальные режимы (S4-S10) условно будем считать производными от режима работы S3.
Для начала введем еще одно понятие:
Продолжительность включения (ПВ) называется период возможной работы электрической машины, указываемый в % соотношении в цикле из 10 минут, если производителем не указано иное. Пример, ПВ-30% - электродвигатель может работать 3 минуты из 10 минут без каких либо температурных перегрузок.
S1 – продолжительный режим. Электрическая машина может работать без остановки т.е. отсутствует ограничение по времени работы. Наиболее распространенный режим работы общепромышленных серий электродвигателей.
S2 – кратковременный режим. Двигатель работает при постоянной нагрузке в течении определенного времени после которого электродвигатель останавливается на время, необходимое для его остывания. Если не оговорено иное, то периоды нагрузки выбираются из стандартного ряда 10, 30, 60 и 90 минут. В таком режиме могут работать электрические машины, приводящие в действие запорную арматуру, открывающие или закрывающие заслонки и пр.
S3 - повторно-кратковременный периодический режим. Последовательность рабочих циклов электропривода, каждый из которых включает в себя время работы при постоянной нагрузке и время покоя.
Зачастую, с режимом работы S3-S10 указывается продолжительность включения (ПВ) в цикле из 10 минут. Например, S3-40% - двигатель может включаться и выключаться неограниченное количество раз, если не указано иное, но период работы в цикле из 10 минут не должен превышать 4 минуты.
Производные режима S3:
- S4 - повторно-кратковременный периодический режим с длительными или «тяжелыми» пусками с ограниченной продолжительностью включения. Устанавливают на грузоподъемные механизмы, краны, тельфера и пр.;
- S5 - повторно-кратковременный периодический режим с электрическим торможением.
- S6 - непрерывный периодический режим с кратковременной нагрузкой;
- S7 - непрерывный периодический режим с электрическим торможением;
- S8 - непрерывный периодический режим с взаимозависимыми изменениями нагрузки и частоты вращения;
- S9 - режим с непериодическими изменениями нагрузки и частоты вращения;
- S10 - режим с дискретными постоянными нагрузками и частотами вращения
Климатическое исполнение однофазного электродвигателя
Наиболее часто встречаемое климатическое исполнение для общепромышленных однофазных электродвигателей – «У3».
Большая часть электродвигателей в России изготавливается с климатическим исполнением от «У» с температурным режимом от -45 до +40° С, но могут быть изготовлены и под другие климатические исполнения, указанные в таблице ниже.
После климатического исполнения указывается категория размещения оборудования со значением от «1» до «5».
| Климатическое исполнение | Категория размещения | ||
| У (умеренный) | -45…+40° С | 1 | На открытом воздухе; |
| ХЛ (холодный) | -60…+40° С | 2 | Под навесом или в помещении без попадания солнца и осадков; |
| УХЛ (умереннохолодный) | -60…+40° С | 3 | В закрытом помещении без искусственного регулирования климата; |
| Т (тропический) | +1…+50° С | 4 | В закрытом помещении с искусственным регулированием климата; |
| М (морской) | -40…+40° С | 5 | В помещениях с повышенной влажностью, без регулирования климата. |
| В (всеклиматический) | -60…+50° С | ― | ― |
| О (общеклиматический) | -60…+50° С | ― | ― |
| ОМ (общеклиматический морской) | -40…+45° С | ― | ― |
Напряжение однофазных электродвигателей
Основные рабочие напряжения для однофазных электродвигателей 220/230 вольт, при частоте сети 50 Гц, согласно ГОСТ ГОСТ 12139, МЭК 60038.
По согласованию с изготовителем возможно изготовление под другие напряжения питающей сети.
Степень защиты однофазного электродвигателя по IP
Степень защиты однофазного электродвигателя по IP указывается в табличке (шильдике) и состоит из двух цифр, первая обозначает защиту от инородных твердых тел, а вторая защиту от вредных воздействий проникающей воды. Наиболее часто применяются следующие значения IP 23, 54, 55. Расшифровка, согласно ГОСТ IEC 60034-5-2011 приведена в таблице.
| Первая цифра | Вторая цифра | ||
| 1 | исключено проникновение твердых тел диаметром более 50 мм; | 1 | вертикально падающие капли не должны оказывать вредного воздействия |
| 2 | исключено проникновение твердых тел диаметром более 12 мм | 2 | вертикально падающие капли не должны оказывать вредного воздействия, если машина наклонена под любым углом до 15° от нормального положения |
| 3 | исключено проникновение твердых тел диаметром более 2,5 мм | 3 | капли дождя, падающие под углом 60° к вертикали, не должны оказывать вредного воздействия |
| 4 | исключено проникновение твердых тел диаметром более 1 мм | 4 | вода, разбрызгиваемая на машину в любом направлении, не должна оказывать вредного воздействия |
| 5 | проникновение пыли полностью не исключено, однако пыль не может проникать в количестве, достаточном для нарушения удовлетворительной работы машины | 5 | струя воды, направленная из шланга с наконечником на машину с любого направления, не должна оказывать вредного воздействия |
| 6 | проникновение пыли полностью исключено | 6 | вода от морских волн или вода, выбрасываемая из мощного сопла, недолжна проникать внутрь машины в количестве, оказывающем вредное воздействие |
| ― | ― | 7 | вода в количестве, оказывающем вредное воздействие, не должна проникать в машину, погруженную в воду, при определенных значениях давления и времени |
| ― | ― | 8 | машина пригодна для продолжительного погружения в воду при условиях, определяемых изготовителем |
Энергоэффективность однофазного электродвигателя
Однофазные электродвигатели в стандартном исполнении изготавливаются с значением энергоэффективности IE1, т.е. нормальным. Энергоэффективные однофазные электродвигатели снижают энергозатраты без снижения нагрузочной мощности и имеют повышенный коэффициент полезного действия (далее КПД). В России наиболее распространен межгосударственный стандарт IEC, но на импортном оборудовании можно встретить значения для европейских CEMEP (Eff) и американских NEMA (EPACT) стандартов энергоэффективности.
Энергоэффективность по международному стандарту IEC:
- IE1 – нормальный;
- IE2 – повышенный;
- IE3 – премиум;
- IE4 – супер премиум.
Класс изоляции однофазного электродвигателя
В однофазных электродвигателях с питанием 220 вольт применяют изоляцию классов В и F, но можно встретить изоляция классом ниже.
Допустимый нагрев электрических двигателей зависит от класса изоляции обмоток. Нагревостойкость изоляции является основным требованием, определяющим надежность работы и срок службы электрической машины. Перегрев электродвигателя выше указанного значения сигнализирует об перегрузке электродвигателя.
Распределение термических классов:
| Y | 90 °C |
| A | 105 °C |
| E | 120 °C |
| B | 130 °C |
| F | 155 °C |
| H | 180 °C |
| N | 200 °C |
| R | 220 °C |
| — | 250+ °C |
Высота оси вращения крановых электродвигателей
Высота оси вращения — это расстояние от плоскости, на которой расположен электрический двигатель, до оси вращения вала ротора. Однофазные электродвигатели общепромышленного назначения могут принимать следующие значения в мм: 56, 63, 71, 80, 90, 100. Так же высоту оси вращения вала называют «габаритом электродвигателя».
Рабочий вал электродвигателя
Вал электродвигателя - это часть ротора, выведенная за пределы корпуса и которая непосредственно приводит в движение приводной механизм. Общепромышленные электродвигатели изготавливают с одним рабочим валом, цилиндрический формы и шпоночным пазом, со стандартным резьбовым отверстием в торце вала или без отверстия. Возможно изготовление специальных электродвигателей с двумя рабочими валами с разных сторон или нестандартной формы.
Диаметры рабочего вала однофазных общепромышленных электродвигатели, в зависимости от мощности и оборотов, могут иметь следующие значения: 11, 14, 19, 22, 24, 28мм.
Помните, что диаметры валов у электродвигателей по ГОСТ отличаются от импортных электродвигателей, изготовленных по DIN / Cenelec, например, электродвигатель 2.2 квт, 3000 об/мин по ГОСТ имеет диаметр вала 22мм, а по DIN / Cenelec 24мм.
Полюса крановых электродвигателей
Число пар полюсов однофазного асинхронного электродвигателя ограничено значениями 2 полюса и 4 полюса, которые определяет частоту вращения магнитного поля статора. По этому числу можно определить примерное количество оборотов, с которыми вращается рабочий вал электродвигателя. Чем больше полюсов, тем ниже скорость вращения электродвигателя.
Примерные значения для сетей с частотой f=50 Гц:
- 2 полюса – 3000 об/мин;
- 4 полюса – 1500 об/мин.
Длина корпуса, (сердечника), установочный размер однофазного электродвигателя
Для электродвигателей с высотой оси вращения (габаритом) 56, 63, 71, 80мм ведется учет внутреннему размеру статора, при неизменной длине станины (корпуса), который может иметь значения: «A» – короткий, «B» – средний и «C» – длинный.
Для электродвигателей с высотой оси вращения 90мм и более, вводится понятие «установочный размер» по длине станины (наружного корпуса) и имеет следующие значения: «S» – короткий (short), «М» – средний (middle), «L» – длинный (long). С изменением длины станины (корпуса) может меняться и расстояние по центрам крепежным отверстий лап.
Датчик температурной защиты обмотки
Датчики температурной защиты обмотки (позисторы) устанавливаются внутрь обмотки статора, при аварийном перегреве и превышении порогового температурного значения отключают питание электродвигателя. Выводные концы датчиков температуры расположены в клемной коробке и должны быть встроены в цепь управления электродвигателем
Виды перегрузок, на которые может реагировать датчик тепловой защиты:
- Износ подшипника и его посадочных мест;
- Превышение нагрузочной мощности на электродвигатель;
- Отсутствия вентилятора или охлаждения электродвигателя;
- Падения или скачки напряжения в электрической сети.
Помните, что в связи с инертностью, датчик температурной защиты не рассчитан на срабатывание при полной блокировке вала или его заклинивании, для защиты используйте автоматические выключатели!