Электродвигатели крановые ДМТН

Электродвигатели крановые серии ДМТН: конструкция, параметры и область применения

Электродвигатели крановые серии ДМТН представляют собой асинхронные машины переменного тока с фазным ротором, предназначенные для продолжительного и повторно-кратковременного режимов работы в приводах механизмов передвижения и подъема мостовых, козловых, башенных и других типов кранов, а также металлургического оборудования. Данные двигатели разработаны для эксплуатации в условиях значительных механических перегрузок, частых пусков, остановок и реверсов. Основное исполнение – защищенное (IP23), что предполагает защиту от попадания внутрь твердых тел диаметром более 12 мм и капель воды, падающих вертикально или под углом до 60°.

Конструктивные особенности и принцип действия

Двигатели ДМТН являются трехфазными асинхронными электродвигателями с контактными кольцами. Их конструкция оптимизирована для тяжелых крановых режимов работы.

• Статор: Собирается из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга для снижения потерь на вихревые токи. В пазы статора уложена обмотка, выполненная из медного провода с теплостойкой изоляцией класса F или H, что обеспечивает надежность при температурных перегрузках.
• Ротор (фазный): Также имеет шихтованную сердечниковую конструкцию. В его пазы уложена трехфазная обмотка, соединенная в звезду. Выводы обмотки подключены к трем медным контактным кольцам, расположенным на валу. Через щеточный аппарат (графитовые или медно-графитовые щетки) и пуско-регулирующие резисторы в цепь ротора вводится дополнительное сопротивление. Это позволяет добиваться высокого пускового момента при относительно небольшом пусковом токе, а также осуществлять ступенчатое регулирование скорости в небольших пределах.
• Корпус и подшипниковые щиты: Выполнены из чугуна, обеспечивая высокую механическую прочность и жесткость. Подшипниковые узлы, как правило, используют роликовые подшипники качения, рассчитанные на восприятие значительных радиальных нагрузок, характерных для редукторных приводов.
• Система вентиляции: Самовентиляция, осуществляемая внешним вентилятором, расположенным на валу двигателя и закрытым защитным кожухом. Такая конструкция обеспечивает независимый воздушный поток для охлаждения, что критически важно при работе на низких скоростях.
• Клеммная коробка: Располагается сверху корпуса, имеет усиленную конструкцию. Ввод кабеля может быть как с верхней, так и с боковой стороны. Отдельная колодка предназначена для выводов обмотки ротора.

Основные технические характеристики и параметры

Двигатели серии ДМТН характеризуются рядом ключевых параметров, определяющих их применение. Номинальные данные указываются для продолжительного режима работы S1, однако основным для выбора является режим S3 (повторно-кратковременный) с стандартным значением относительной продолжительности включения (ПВ) – обычно 40%.

• Номинальное напряжение: 220/380 В, 380 В, 380/660 В, 500 В, 6000 В (для высоковольтных модификаций). Частота сети – 50 Гц.
• Номинальная мощность (P_н): Диапазон мощностей серии широк – от нескольких киловатт до сотен киловатт. Например, типичный ряд включает двигатели на 5,5; 11; 22; 45; 75; 110 кВт и более.
• Номинальная частота вращения (n_н): Синхронная скорость при 50 Гц: 750, 1000, 1500 об/мин. Соответственно, номинальная скорость с учетом скольжения составляет примерно 700, 950, 1450 об/мин.
• КПД и cos φ: Значения зависят от мощности и скорости. Для двигателей средней мощности КПД обычно находится в диапазоне 80-90%, cos φ – 0.70-0.85.
• Кратность пускового момента (M_п/M_н): Одна из важнейших характеристик для крановых двигателей. У ДМТН этот показатель высок и может достигать 2.5 – 3.2, что обеспечивает уверенный пуск механизма под нагрузкой.
• Кратность максимального момента (M_max/M_н): Находится в пределах 2.7 – 3.5, гарантируя устойчивую работу при кратковременных перегрузках.
• Кратность пускового тока (I_п/I_н): Обычно в пределах 2.5 – 3.0, что ниже, чем у асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, благодаря введению сопротивления в роторную цепь.
• Момент инерции ротора (J): Имеет повышенное значение, что способствует сглаживанию динамических ударов в приводе.
• Класс изоляции: Не ниже F, что соответствует предельно допустимой температуре 155°C.
• Режим работы: Основные – S3 (повторно-кратковременный) с ПВ=40%, S4-S5 (циклические режимы с пусками и торможениями).

Таблица 1. Примерные параметры двигателей ДМТН (номинальный режим S3, ПВ=40%)

Типоразмер (пример)	Мощность, кВт	Скорость, об/мин	Напряжение, В	Пусковой момент, кратный	Макс. момент, кратный
ДМТН 21-8	5.5	~700	380	2.8	3.0
ДМТН 31-8	11	~700	380	2.9	3.1
ДМТН 41-8	22	~700	380	3.0	3.2
ДМТН 52-8	45	~700	380	3.1	3.3
ДМТН 62-8	75	~700	380/660	3.2	3.4

Модификации и климатические исполнения

Серия ДМТН имеет ряд модификаций, адаптированных для различных условий:

• ДМТН с фланцевым креплением: Обозначаются дополнительной буквой «Ф» (например, ДМТНФ). Предназначены для непосредственной стыковки с редуктором или тормозом.
• ДМТН с встроенным тормозом: Модификация «Б» (например, ДМТНБ). Комплектуется электромагнитным колодочным или дисковым тормозом постоянного или переменного тока, что упрощает конструкцию привода механизма.
• Исполнения по климату: У1 – для умеренного климата, Т1 – для тропического, ХЛ1 – для холодного. Возможно исполнение для работы в химически агрессивных средах (химостойкое исполнение).
• Высоковольтные исполнения: Двигатели на напряжение 6000 В для непосредственного подключения к высоковольтной сети, что снижает токи в питающих линиях для мощных кранов.

Схемы управления и пуска

Управление двигателями ДМТН осуществляется через системы роторных контроллеров или контакторных панелей с резисторами. Типовая схема включает:

• Линейный контактор: Обеспечивает подачу напряжения на статорную обмотку.
• Реверсор: Два контактора (вперед/назад) для изменения чередования фаз на статоре и, соответственно, направления вращения.
• Пуско-регулирующий резистор в цепи ротора: Набор ступеней сопротивления, выводимых последовательно контакторами ускорения. При пуске в цепь ротора вводится максимальное сопротивление, которое затем ступенчато выводится, разгоняя двигатель до рабочей характеристики.
• Схема динамического торможения: Часто применяется для точной остановки. После отключения статора от сети переменного тока на две его обмотки подается постоянный ток, создающий неподвижное магнитное поле, в котором вращающийся ротор индуцирует токи, создающие тормозной момент.

Области применения и выбор двигателя

Основная сфера применения – крановые электроприводы:

• Механизмы подъема (главный и вспомогательный подъем) мостовых и козловых кранов.
• Механизмы передвижения крановых тележек и мостов.
• Приводы поворота башенных кранов.
• Приводы задвижек и шлюзов.
• Вспомогательные механизмы в металлургии (управление летками, кантователи).

Выбор двигателя ДМТН для конкретного механизма производится на основе расчета по методикам, учитывающим:

• Режим работы механизма (график нагрузки).
• Требуемую мощность на валу с учетом КПД редуктора.
• Необходимую скорость.
• Число включений в час (частота пусков).
• Требуемый пусковой момент и момент статического сопротивления.
• Климатические условия и класс защиты.

Расчет ведется на эквивалентную мощность с проверкой по пусковому и максимальному моменту, а также по допустимому числу включений.

Техническое обслуживание и типовые неисправности

Регламентное обслуживание двигателей ДМТН включает:

• Ежесменный контроль: Внешний осмотр, проверка креплений, проверка работы тормоза (если есть), контроль температуры подшипниковых узлов и корпуса на ощупь или пирометром.
• Периодическое ТО (раз в месяц-квартал): Очистка от пыли и грязи, проверка состояния щеточного аппарата (износ щеток, давление на контактные кольца, отсутствие подгаров), проверка состояния контактных колец (чистота, отсутствие глубоких рисок), подтяжка электрических соединений в клеммной коробке, проверка виброакустических характеристик.
• Капитальное ТО (раз в 1-2 года): Полная разборка, замена или очистка подшипников с заменой смазки, проточка и шлифовка контактных колец при необходимости, проверка состояния изоляции мегомметром (сопротивление изоляции должно быть не менее 1 МОм при 25°C), сушка обмоток при снижении сопротивления.

Типовые неисправности:

• Износ щеток и подгары на контактных кольцах: Приводит к искрению, нарушению контакта, перегреву. Устраняется заменой щеток, зачисткой и шлифовкой колец.
• Ослабление креплений: Вызывает повышенную вибрацию, может привести к разрушению подшипников или обмоток.
• Пробой или старение изоляции: Проявляется в снижении сопротивления изоляции, замыканиях на корпус или между витками. Требует ремонта обмотки.
• Износ подшипников: Приводит к повышенному шуму, нагреву, биению вала. Необходима замена подшипников.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем двигатель ДМТН принципиально отличается от общепромышленного двигателя типа АИР?

ДМТН имеет фазный ротор, что позволяет вводить в его цепь сопротивление для управления пусковыми и рабочими характеристиками. Он рассчитан на многократные пуски и реверсы, имеет повышенный момент инерции ротора, более высокие кратности пускового и максимального моментов, а также усиленную механическую конструкцию и изоляцию обмоток, рассчитанную на перегревы в тяжелых режимах. Общепромышленные двигатели АИР с короткозамкнутым ротором для таких условий не предназначены.

Можно ли использовать двигатель ДМТН без резисторов в цепи ротора?

Нет, это недопустимо. Пуск двигателя ДМТН с замкнутой накоротко обмоткой ротора (аналогично двигателю с КЗ-ротором) приведет к возникновению чрезмерно высокого пускового тока (в 5-7 раз выше номинального) при недостаточном пусковом моменте. Это вызовет срабатывание защит, перегрев обмоток и может привести к аварии. Рабочие характеристики двигателя формируются именно внешними резисторами.

Как определить необходимую мощность двигателя для механизма передвижения крановой тележки?

Мощность выбирается исходя из преодоления сил сопротивления движению (трение в ходовых колесах, сопротивление от уклона, ветровая нагрузка) на заданной скорости передвижения. Расчетная мощность P = (W v) / (1000 η), где W – суммарное сопротивление движению (Н), v – скорость передвижения (м/с), η – КПД механической передачи. Полученное значение увеличивается на коэффициент запаса (обычно 1.1-1.2) и выбирается ближайший больший стандартный двигатель из ряда ДМТН. Обязательна проверка по пусковому условию: момент двигателя должен превышать момент статического сопротивления с учетом инерции разгоняемых масс.

Что означает в обозначении, например, ДМТН 62-8?

• Д – двигатель.
• МТ – модернизированный, крановый с фазным ротором (устаревшая трактовка: «М» – модернизированный, «Т» – с фазным ротором).
• Н – защищенного исполнения (с ребрами охлаждения).
• 6 – габарит (условный размер сердечника и корпуса).
• 2 – длина сердечника (номер длины).
• 8 – число полюсов (8 полюсов соответствует синхронной скорости 750 об/мин).

Каковы современные аналоги двигателей серии ДМТН?

Современными аналогами, выпускаемыми в соответствии с актуальными стандартами (МЭК, ТР ТС), являются крановые электродвигатели серий:

• MTF / MTH (отечественные): С улучшенными энергетическими показателями, классом изоляции F/H, унифицированные по установочным размерам с зарубежными аналогами.
• Серии от зарубежных производителей: Например, Siemens (1LA8, 1PQ8), ABB (MXR), WEG (W22), которые часто предлагают встраиваемые датчики температуры и другие опции.

При замене устаревшего ДМТН на современный аналог необходим тщательный пересчет по моментам, мощности, частоте вращения и монтажным размерам.

Как правильно организовать систему динамического торможения для ДМТН?

Для этого требуется отдельный источник постоянного тока (выпрямитель) и схема управления. После команды на остановку, контакторы реверсора отключают статор от сети переменного тока, и специальный контактор подключает две фазы статора к источнику постоянного тока. Величина постоянного тока настраивается (обычно 1.5-2.0 I_н) и определяет интенсивность торможения. Торможение продолжается до низкой скорости, после чего срабатывает механический тормоз. Важно правильно рассчитать и отрегулировать время подачи постоянного тока, чтобы избежать перегрева обмоток статора.