Электродвигатели крановые 900 об/мин
Электродвигатели крановые 900 об/мин: конструкция, применение и технические аспекты
Крановые электродвигатели с синхронной частотой вращения 900 об/мин (соответствующей 8-10 полюсам при питании 50 Гц) представляют собой специализированный класс машин, предназначенных для привода механизмов подъема и передвижения мостовых, козловых, консольных и прочих типов кранов. Их ключевая особенность – адаптация к повторно-кратковременному режиму работы S3 с частыми пусками, остановками, реверсами и механическими перегрузками. Номинальная скорость 900 об/мин является компромиссным решением, обеспечивающим достаточный момент при прямом подключении к сетям 50 Гц без использования частотного преобразователя и приемлемые динамические характеристики для многих крановых операций.
Конструктивные особенности и принцип действия
Крановые двигатели на 900 об/мин, как правило, выполняются асинхронными с фазным ротором (серии МТН, МТКН, 4MTK, 5MTK и аналоги) или, реже, с короткозамкнутым ротором (серии АИР, MTKF). Конструкция оптимизирована для тяжелых условий эксплуатации.
- Корпус и охлаждение: Выполняется литым из чугуна или сварным из стали. Охлаждение – независимое (IC 410) или принудительное (IC 411) с вентилятором на валу. Часто применяется закрытое обдуваемое исполнение (IP54, IP55) для защиты от пыли и брызг.
- Изоляция обмоток: Класс нагревостойкости F или H, что позволяет работать при температурах до 155°C или 180°C соответственно. Обмотки пропитываются составами, повышающими стойкость к вибрациям и влаге.
- Ротор: У двигателей с фазным ротором на валу крепится трехфазная обмотка, выведенная на контактные кольца. Это позволяет вводить в цепь ротора пускорегулирующие резисторы, обеспечивая высокий пусковой момент при сниженном пусковом токе и возможность регулирования скорости в небольших пределах.
- Подшипниковые узлы: Используются усиленные подшипники качения (чаще всего роликовые), рассчитанные на значительные радиальные нагрузки от поперечных усилий на валу.
- Тормозная система: Многие крановые двигатели поставляются в сборе с колодочным электромагнитным тормозом, установленным на противоположном от рабочего конца вала стороне (исполнение «со встроенным тормозом»).
- PN / nN. Прямо пропорционален мощности.
- Механизмы подъема (МП): Требуют высокого пускового момента для отрыва груза от земли и точности остановки. Предпочтение отдается двигателям с фазным ротором, позволяющим осуществлять многоступенчатый пуск и регулировку скорости за счет изменения сопротивления в роторной цепи. Важен высокий коэффициент перегрузки Mmax/MN.
- Механизмы передвижения тележки или крана (МПТ, МПК): Также часто используют двигатели с фазным ротором для плавного разгона и остановки, минимизации раскачивания груза. Требования к перегрузочной способности могут быть несколько ниже, чем для МП.
- Осуществлять плавное и точное регулирование скорости в широком диапазоне (0-1000 об/мин и выше).
- Значительно снизить эксплуатационные расходы за счет экономии электроэнергии и отсутствия изнашиваемых резисторов и контакторов.
- Повысить надежность за счет отсутствия контактных колец и щеточного аппарата, требующих обслуживания.
- Обеспечивать высокий момент на низких скоростях.
- √(ПВ1/ПВ2), где P1 – мощность при известном ПВ1, P2 – искомая мощность при новом ПВ2. Точный пересчет требует учета потерь и должен проводиться по данным завода-изготовителя.
- Ежесменное: проверка работы тормоза, отсутствия посторонних шумов.
- Ежемесячное: контроль состояния щеточного аппарата и контактных колец (замена изношенных щеток, зачистка колец), проверка затяжки крепежных болтов.
- Ежегодное или по наработке: замена смазки в подшипниках, контроль состояния изоляции обмоток (измерение сопротивления мегомметром), чистка внутренних полостей от пыли.
Основные технические характеристики и параметры
Выбор двигателя осуществляется по ряду ключевых параметров, определяемых режимом работы крана.
| Параметр | Обозначение/Ед. изм. | Описание и типовые значения |
|---|---|---|
| Номинальная мощность | PN, кВт | Определяется механизмом. Диапазон для серийных двигателей: от ~2.2 кВт до ~200 кВт. |
| Номинальная частота вращения | nN, об/мин | ~900 об/мин при 50 Гц (синхронная скорость для 8 полюсов – 750 об/мин, для 10 – 600 об/мин; 900 – рабочая в номинальном режиме). |
| Номинальный момент | MN, Н·м | MN = 9550 |
| Пусковой момент | Mп / MN | Отношение пускового момента к номинальному. Для двигателей с фазным ротором: 2.5 – 3.2. Обеспечивает уверенный старт под нагрузкой. |
| Максимальный момент | Mmax / MN | Коэффициент перегрузочной способности. Обычно не менее 2.7 – 3.0. Критичен для преодоления пиковых нагрузок. |
| Режим работы | ПВ (%) | Продолжительность включения в повторно-кратковременном режиме S3. Стандартные значения: 15%, 25%, 40%, 60%. Мощность двигателя указывается для конкретного ПВ. |
| Степень защиты | IP | Обычно IP54 (защита от пыли и брызг) или IP55 (защита от струй воды). |
| Класс изоляции | — | F (155°C) или H (180°C) – стандарт для современных двигателей. |
Области применения и выбор для конкретных механизмов
Двигатели 900 об/мин применяются в двух основных крановых механизмах:
| Грузоподъемность крана, т | Типовая мощность двигателя, кВт | Пример серии двигателя | Ключевые требования |
|---|---|---|---|
| 5 – 10 | 11 – 22 | 4MTK 225, 5MTK 225 | Наличие тормоза, Mп/MN > 2.8 |
| 16 – 20 | 30 – 45 | 4MTK 250, 5MTK 280 | Высокий Mmax, класс изоляции H |
| 32 – 50 | 55 – 100 | 4MTK 355, 5MTK 355 | Принудительное охлаждение, фазный ротор |
Схемы управления и пуска
Управление крановыми двигателями с фазным ротором осуществляется через магнитный контроллер (командо-контроллер) или систему с тиристорными преобразователями. Основной элемент – ступенчатый пусковой реостат в цепи ротора (пускорегулирующий резистор). При пуске сопротивление в цепи ротора максимально, что ограничивает ток и увеличивает момент. По мере разгона сопротивление ступенчато уменьшается, пока роторная цепь не замыкается накоротко. Регулирование скорости в рабочем диапазоне возможно только за счет изменения активного сопротивления, что связано со значительными потерями энергии. Для точного и экономичного регулирования в современных системах применяются частотные преобразователи, работающие в паре с двигателями с короткозамкнутым ротором, специально предназначенными для ЧРП.
Тенденции и современные аналоги
Традиционные двигатели с фазным ротором постепенно вытесняются системами на основе асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором (например, серии MTKF) и векторных частотных преобразователей. Это позволяет:
Однако, классические крановые двигатели 900 об/мин с фазным ротором остаются востребованными благодаря своей простоте, ремонтопригодности и более низкой капитальной стоимости системы управления, особенно для кранов с нерегулируемым или редко изменяемым циклом работы.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем крановый двигатель на 900 об/мин принципиально отличается от общепромышленного с такой же скоростью?
Крановый двигатель рассчитан на режим S3 (повторно-кратковременный) с высоким числом включений в час (до 600-700), имеет повышенную механическую прочность (усиленные подшипники, корпус), класс изоляции F/H, часто комплектуется тормозом. Общепромышленный двигатель предназначен для длительного режима работы S1 и не выдержит крановых циклов.
Как пересчитать мощность двигателя при отличном от паспортного значении ПВ?
Приближенный пересчет мощности для двигателей в режиме S3 производится по формуле: P2 ≈ P1
Что важнее при выборе для механизма подъема: высокий пусковой момент или высокий максимальный момент?
Оба параметра критичны. Высокий пусковой момент (Mп) обеспечивает уверенный отрыв груза без проскальзывания тормоза. Максимальный момент (Mmax) гарантирует, что двигатель не опрокинется при случайных перегрузках (например, при отрыве примерзшего или зацепившегося груза). Для МП минимально допустимые коэффициенты обычно регламентированы нормами (например, F.E.M. или ГОСТ).
Можно ли заменить двигатель с фазным ротором на двигатель с короткозамкнутым ротором той же мощности и скорости?
Прямая замена без изменения системы управления невозможна. Двигатель с короткозамкнутым ротором при прямом пуске от сети имеет очень высокий пусковой ток (в 5-7 раз выше номинала) и низкий пусковой момент, что неприемлемо для крана. Такая замена допустима только в комплекте с частотным преобразователем, соответствующим по мощности и настроенным на крановый цикл.
Как часто и какие виды обслуживания требуются крановому двигателю 900 об/мин?
Требуется регулярное техническое обслуживание:
Заключение
Крановые электродвигатели с рабочей частотой вращения 900 об/мин остаются важным компонентом в грузоподъемной технике, особенно в системах с реостатным управлением. Их конструкция, оптимизированная для тяжелых условий повторно-кратковременного режима с высокими динамическими нагрузками, обеспечивает надежность и долговечность. Правильный выбор такого двигателя требует учета не только номинальных параметров (мощности, скорости), но и режимных характеристик (ПВ, число включений), а также величин пускового и максимального момента. Современный тренд – переход на частотно-регулируемый электропривод – не отменяет необходимости глубокого понимания классических крановых машин, которые еще долго будут эксплуатироваться и модернизироваться в действующем парке подъемно-транспортного оборудования.