Электродвигатели ДАК
Электродвигатели ДАК: технические характеристики, конструкция и область применения
Электродвигатели серии ДАК представляют собой асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, фазным ротором (двигатели с контактными кольцами) и встроенным электромагнитным тормозом. Аббревиатура расшифровывается как «Двигатель Асинхронный с Контактными кольцами». Данные двигатели предназначены для электропривода механизмов, требующих быстрой остановки, удержания в заторможенном состоянии и частых пусков/остановок в повторно-кратковременном режиме работы. Они нашли широкое применение в грузоподъемных маших (краны, тельферы, лебедки), металлообрабатывающих станках, приводах ворот и других промышленных установках.
Конструктивные особенности и принцип действия
Конструктивно двигатель ДАК состоит из двух основных частей: собственно асинхронного двигателя и электромагнитного тормоза, размещенных в общем корпусе. Статор и ротор двигателя выполнены аналогично стандартным асинхронным машинам. Ротор может быть как короткозамкнутым (для модификаций с более простым управлением), так и фазным. Фазный ротор выводится на контактные кольца, что позволяет вводить в цепь ротора пускорегулирующие сопротивления для обеспечения плавного пуска и регулирования скорости в ограниченном диапазоне.
Электромагнитный тормоз, как правило, дискового типа, расположен на противоположной от приводного вала стороне (со стороны заднего подшипникового щита). Основные элементы тормоза:
- Якорь тормоза, жестко соединенный с валом двигателя.
- Тормозной диск (фрикционные накладки).
- Электромагнит (катушка тормоза).
- Пружинный механизм, обеспечивающий прижим якоря к тормозному диску в обесточенном состоянии.
- Регулировочный узел для выставления зазора и момента торможения.
- Напряжение питания: 220/380 В, 380 В, 380/660 В. Частота 50 Гц (для некоторых модификаций 60 Гц).
- Режим работы: ПВ (Повторно-кратковременный) с стандартной продолжительностью включения: 15%, 25%, 40%, 60%. Крайне важно выбирать двигатель с ПВ, соответствующим реальному рабочему циклу механизма, чтобы избежать перегрева. Для длительных режимов работы используются модификации с ПВ=100%.
- Степень защиты: В основном IP44 (защита от попадания твердых тел размером более 1 мм и брызг воды) и IP54 (защита от пыли и брызг).
- Климатическое исполнение: У3 (для умеренного климата в закрытых помещениях), У2, У1.
- Класс изоляции: F или H, что позволяет работать при повышенных температурах.
- Напряжение катушки тормоза: Может совпадать с напряжением двигателя (например, 380В) или быть пониженным (24В, 42В, 110В). Использование пониженного напряжения повышает безопасность.
- Момент торможения (Mторм, Нм): Номинальный момент, развиваемый тормозом. Обычно составляет 0.5-2.0 от номинального момента двигателя. Должен быть с запасом превышать статический момент нагрузки.
- Время отпускания/наложения: Обычно 0.05-0.15 с для отпускания и 0.1-0.3 с для наложения.
- Регулировка зазора: Наличие регулировки зазора между якорем и диском (обычно в пределах 0.2-0.5 мм) для компенсации износа накладок.
- Параллельное включение: Катушка тормоза подключается непосредственно к сети одновременно со статором двигателя через контакты пускателя. Простая схема, но при отключении возможно одновременное исчезновение момента на валу и наложение тормоза, что в некоторых случаях может привести к «просадке» груза.
- Последовательное включение (через выпрямитель): Катушка тормоза постоянного тока включается через селеновый или полупроводниковый выпрямительный блок, который питается от части витков статора двигателя. При такой схеме тормоз отпускается только тогда, когда на статоре появилось напряжение и двигатель готов создать момент. Это обеспечивает более согласованную работу.
- Грузоподъемные механизмы: Основная сфера. Мосты и тележки кранов, тельферы, лебедки. Тормоз удерживает груз при остановке и обеспечивает безопасность.
- Металлообрабатывающие станки: Приводы подач, шпиндели вспомогательных операций, где требуется быстрая остановка вращающихся элементов.
- Вентиляционные системы с обратным клапаном: Тормоз предотвращает раскрутку вентилятора обратной тягой.
- Приводы ворот, заслонок, поворотных механизмов: Фиксация в крайних положениях.
Принцип работы: при подаче напряжения на двигатель одновременно подается напряжение и на катушку электромагнитного тормоза. Электромагнит создает магнитный поток, который преодолевает усилие пружин и отводит якорь от тормозного диска, освобождая вал. После снятия напряжения катушка тормоза обесточивается, пружины прижимают якорь к диску, осуществляя механическое торможение и фиксацию вала. Время срабатывания тормоза (отпускания и наложения) составляет доли секунды, что обеспечивает быстрое останование механизма.
Основные технические характеристики и параметры
Двигатели ДАК классифицируются по ряду ключевых параметров, которые определяют их выбор для конкретного применения.
1. Номинальные параметры питания и режимы работы
2. Параметры электромагнитного тормоза
3. Габаритно-присоединительные размеры
Двигатели ДАК изготавливаются в соответствии с общепромышленными стандартами (госты на лапы и фланцы). Основные габариты: высота оси вращения (71, 80, 90, 100, 112 мм и т.д.), установочные размеры по лапам или фланцу.
Таблица: Примерный ряд двигателей ДАК и их ключевые параметры
| Модель (пример) | Мощность, кВт | Синхронная частота, об/мин | Напряжение, В | ПВ, % | Момент торможения, Нм | Напряжение тормоза, В |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ДАК 63 А4 | 0.12 | 1500 | 380 | 25 | 2.5 | 380 |
| ДАК 80 В4 | 0.55 | 1500 | 380 | 40 | 15 | 380/24 |
| ДАК 100 L4 | 3.0 | 1500 | 380 | 40 | 60 | 380 |
| ДАК 112 М6 | 4.0 | 1000 | 380 | 60 | 120 | 380/110 |
| ДАК 132 S8 | 5.5 | 750 | 380/660 | 60 | 250 | 380 |
Схемы подключения и управление
Подключение двигателя ДАК требует управления двумя цепями: силовой цепью статора и цепью катушки тормоза. Существует две основные схемы:
Для двигателей с фазным ротором в цепь ротора включается пускорегулирующий реостат или современный частотно-резисторный контроллер.
Области применения и выбор двигателя ДАК
Двигатели ДАК применяются там, где критичны точность останова, безопасность и работа в циклическом режиме.
Критерии выбора: 1) Мощность и скорость по нагрузке; 2) Режим работы (ПВ%); 3) Необходимый момент торможения; 4) Напряжение питающей сети и желаемое напряжение катушки тормоза; 5) Климатические условия и степень защиты; 6) Наличие фазного ротора (для тяжелых условий пуска).
Обслуживание, неисправности и их устранение
Регулярное ТО включает: контроль и регулировку зазора в тормозе, очистку от пыли и грязи (особенно тормозных поверхностей), проверку износа фрикционных накладок, контроль состояния контактных колец и щеток (для моделей с фазным ротором), подтяжку крепежных соединений, проверку состояния подшипников.
Таблица: Частые неисправности двигателей ДАК
| Неисправность | Возможная причина | Способ устранения |
|---|---|---|
| Двигатель не запускается, тормоз не отпускается | 1. Обрыв в цепи катушки тормоза. 2. Залипание якоря из-за загрязнения или коррозии. 3. Слишком большой зазор или полный износ накладок. 4. Неисправность в цепи управления. | 1. Проверить целостность катушки, прозвонить цепь. 2. Очистить поверхности якоря и диска. 3. Отрегулировать зазор, заменить накладки. 4. Проверить контакты пускателя, предохранители. |
| Перегрев тормоза | 1. Неполное отпускание (затирание якоря). 2. Постоянное подтягивание катушки из-за неотключения. 3. Работа с превышением ПВ%. | 1. Отрегулировать зазор, проверить свободный ход якоря. 2. Проверить схему управления. 3. Подобрать двигатель с соответствующим режимом работы. |
| Слабый момент торможения, проскальзывание груза | 1. Износ или замасливание фрикционных накладок. 2. Ослабление пружин. 3. Недостаточное напряжение на катушке. | 1. Заменить накладки, очистить поверхности. 2. Заменить пружины или отрегулировать натяжение. 3. Проверить напряжение на клеммах катушки. |
| Повышенный шум и вибрация | 1. Износ подшипников. 2. Ослабление крепления двигателя. 3. Неравномерный зазор в тормозе. | 1. Заменить подшипники. 2. Подтянуть крепежные болты. 3. Отцентрировать и отрегулировать тормоз. |
Сравнение с другими типами тормозных двигателей
Помимо ДАК, существуют двигатели серий ДАО (аналогичны, но с однофазным питанием), ДСМ (двигатель со встроенным электромагнитным муфтой), а также решения с навесным тормозным модулем (например, Motox, Sew Eurodrive). Преимущество ДАК — классическая, отработанная конструкция, ремонтопригодность, наличие версий с фазным ротором для сложных пусков. Недостатки — большие габариты и масса по сравнению с современными моноблочными решениями, более низкое быстродействие тормоза в некоторых случаях.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается двигатель ДАК от обычного асинхронного двигателя?
ДАК имеет встроенный в единый корпус электромагнитный тормоз, который при отключении питания автоматически останавливает и фиксирует вал. Обычный асинхронный двигатель такой функции не имеет и продолжает вращаться по инерции после отключения.
Как правильно выбрать момент торможения для двигателя ДАК?
Номинальный момент торможения, указанный в каталоге, должен превышать статический момент нагрузки на валу с коэффициентом запаса не менее 1.5. Для подъемных механизмов расчет ведется с учетом максимального веса груза и КПД редуктора.
Можно ли отремонтировать электромагнитный тормоз двигателя ДАК?
Да, тормозной узел ремонтопригоден. Чаще всего заменяются изношенные фрикционные накладки, пружины, ремонтируется или заменяется катушка электромагнита. Регулировочный узел позволяет восстановить рабочий зазор.
Что означает ПВ=40% в характеристиках двигателя ДАК?
ПВ (Продолжительность включения) 40% означает, что двигатель рассчитан на работу в повторно-кратковременном режиме, где время работы под нагрузкой составляет 40% от длительности всего цикла (работа+пауза). Например, 4 минуты работы и 6 минут остановки. Работа с превышением указанного ПВ приводит к перегреву обмоток.
Почему может гудеть катушка тормоза после отключения двигателя?
Если катушка тормоза рассчитана на переменный ток, небольшой гул — это нормально. Однако усиленный гул может указывать на неплотное прилегание якоря к магниту (увеличенный зазор), частичный витковый замыкание в катушке или пониженное напряжение в сети. Для катушек постоянного тока гул не характерен.
Как подключить двигатель ДАК, если напряжение катушки тормоза (24В) отличается от напряжения двигателя (380В)?
Необходимо использовать отдельный источник постоянного или переменного тока (в зависимости от типа катушки) на требуемое напряжение (24В). Это может быть понижающий трансформатор с выпрямителем или отдельный блок питания. Цепь управления катушкой должна быть запитана от этого источника и включаться одновременно со статором через соответствующие контакты пускателя.
Каков средний ресурс фрикционных накладок тормоза ДАК?
Ресурс напрямую зависит от интенсивности работы (количества циклов «торможение-отпускание») и нагрузки. В среднем, при нормальной эксплуатации накладок хватает на несколько лет работы. Признак износа — увеличение зазора даже после регулировки и снижение момента торможения.
Заключение
Электродвигатели серии ДАК остаются надежным и проверенным решением для приводов, требующих быстрой остановки и фиксации. Их конструкция, сочетающая в себе асинхронный двигатель (в том числе с фазным ротором) и электромагнитный тормоз, обеспечивает высокую надежность и ремонтопригодность в условиях промышленной эксплуатации. Правильный выбор по мощности, режиму работы ПВ и моменту торможения, а также регулярное техническое обслуживание, в первую очередь тормозного узла, являются залогом длительной и безотказной работы этих электродвигателей в системах автоматики и грузоподъемных механизмах.