Асинхронные электродвигатели являются основным видом приводов для конвейерных систем любого типа и назначения. Их доля в общем количестве приводных механизмов конвейеров превышает 95%. Это обусловлено простотой конструкции, высокой надежностью, низкой стоимостью и простотой эксплуатации. В конвейерной технике применяются трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым (АДКЗ) и фазным ротором (АДФР), выбор которых определяется условиями пуска, режимом работы и требуемым диапазоном регулирования скорости.
Двигатели, предназначенные для работы в составе конвейерных установок, имеют ряд специфических особенностей, отличающих их от общепромышленных серий.
Тип и мощность двигателя напрямую зависят от вида конвейера, его длины, производительности и характеристик груза.
| Тип конвейера | Характер нагрузки | Требования к двигателю | Рекомендуемый тип двигателя |
|---|---|---|---|
| Ленточный стационарный (горизонтальный) | Постоянная, с плавным нарастанием при пуске. | Высокий пусковой момент, постоянная скорость. | АДКЗ с пуском прямым включением или через УПП. Для длинных конвейеров – АДФР или АДКЗ с ЧРП. |
| Ленточный наклонный/крутонаклонный | Переменная, зависит от степени загрузки и угла наклона. Возможен режим рекуперации. | Устойчивость к перегрузкам, возможность торможения. | АДКЗ с частотным преобразователем для контроля скорости и торможения. Возможен выбор мощности с запасом. |
| Скребковый, пластинчатый | Значительные пусковые моменты, неравномерность из-за шарнирных цепей. | Очень высокий пусковой момент, высокая перегрузочная способность. | АДФР с пусковыми резисторами для плавного разгона. Либо АДКЗ специального исполнения с усиленной механикой. |
| Винтовой (шнековый) | Пиковая нагрузка в момент пуска под загрузкой. | Максимальный пусковой момент. Запрещен пуск под полной нагрузкой. | АДКЗ с повышенным пусковым моментом, обязательное применение УПП или ЧРП для плавного пуска. |
| Рольганг (приводной роликовый) | Распределенная, множественные приводы. | Компактность, синхронность работы нескольких двигателей. | Специальные мотор-барабаны (конвейерные барабаны со встроенным АДКЗ) или малогабаритные АДКЗ с частотным синхронным управлением. |
Мощность электродвигателя для конвейера рассчитывается на основе тягового расчета. Основные определяющие факторы: производительность (массовая или объемная), длина и высота подъема конвейера, сопротивление движению ленты или тягового органа, КПД механической передачи (редуктора).
Упрощенная формула для ориентировочного расчета мощности (кВт) на валу двигателя для ленточного конвейера:
P = (C L V (Q H) / 367) + (k Q L
После расчета мощности на валу необходимо учесть КПД редуктора (ηред ≈ 0.94-0.97) и выбрать двигатель из стандартного ряда с номинальной мощностью Pном ≥ P / ηред. Обязательно вводится коэффициент запаса (Kз), который для конвейеров обычно составляет 1.1–1.25, а для тяжелых условий может достигать 1.5.
Выбор системы пуска критически важен для конвейерных приводов, так как определяет динамические нагрузки на механику и электрическую сеть.
Надежная работа конвейерного привода зависит от соблюдения регламентов технического обслуживания (ТО).
Распределенный привод (2, 3 или более двигателей на одну ленту) позволяет снизить натяжение ленты, особенно на длинных трассах, что дает возможность использовать менее прочную и дорогую ленту. Также снижаются требования к мощности каждого отдельного двигателя и редуктора. Однако такая система требует сложной системы синхронизации (чаще всего на базе ЧРП с общим задающим сигналом и обратными связями по току или скорости) для равномерного распределения нагрузки.
Возможные причины: ухудшение условий охлаждения (загрязнение ребер корпуса и вентиляционных каналов, отказ собственного вентилятора), повышенное напряжение питающей сети (рост потерь в стали), несимметрия фазных напряжений (перекос фаз), высокая окружающая температура, частые пуски/остановки, неправильная центровка с редуктором, износ подшипников.
Двигатели с чугунной станиной обладают большей массой, лучшим теплоотводом и повышенной виброустойчивостью. Рекомендуются для стационарных конвейеров, работающих в тяжелых режимах и условиях. Двигатели с алюминиевой станиной легче и дешевле, их часто используют в мобильных или модульных конвейерных установках, где важна масса, а также для приводов малой и средней мощности.
Двигатели с повышенным скольжением (например, серии АИРС) имеют более «мягкую» механическую характеристику. Они обеспечивают несколько меньшую скорость при нагрузке, но лучше переносят кратковременные перегрузки, так как при увеличении момента нагрузки их ротор «проседает» по скорости, а ток растет не так резко. Это может быть полезно для конвейеров с возможными кратковременными технологическими перегрузками (например, при подаче крупнокускового материала).
Для реверсивных конвейеров расчет мощности ведется аналогично, но с учетом работы в обоих направлениях. Особое внимание уделяется системе торможения, так как необходимо обеспечить остановку в заданной позиции. Чаще всего применяется ЧРП с заданием времени замедления или УПП с функцией торможения. Мощность двигателя выбирается по наихудшему режиму (подъем в одну из сторон).
Выбор и эксплуатация асинхронного электродвигателя для конвейерного привода – комплексная инженерная задача. Она требует учета механических характеристик конвейера, режимов его работы, условий окружающей среды и экономических факторов. Современный тренд – переход от простых схем прямого пуска и двигателей с фазным ротором к интеллектуальным системам на базе асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, управляемых частотными преобразователями или устройствами плавного пуска. Это обеспечивает не только надежный и плавный разгон, но и значительную энергоэффективность, диагностику состояния привода и интеграцию в системы автоматизированного управления технологическим процессом. Правильный расчет, монтаж и системное техническое обслуживание являются залогом многолетней бесперебойной работы конвейерного транспорта.