Электродвигатели МТКН 22 кВт

Электродвигатели МТКН 22 кВт: технические характеристики, конструкция и область применения

Электродвигатели серии МТКН мощностью 22 кВт представляют собой асинхронные машины переменного тока с короткозамкнутым ротором, выполненные в многофазном (трехфазном) исполнении. Аббревиатура МТКН расшифровывается как: М – модернизированная серия, Т – с фазным ротором (в данном контексте – «трехфазный» общепромышленный), К – с короткозамкнутым ротором, Н – в защищенном исполнении (IP23). Данные двигатели предназначены для продолжительного режима работы S1 по ГОСТ и рассчитаны на питание от сети переменного тока частотой 50 Гц с напряжением 380/660 В или 660/1140 В в зависимости от модификации. Они находят применение в качестве привода механизмов, не требующих регулирования частоты вращения в широком диапазоне: насосы, вентиляторы, компрессоры, дымососы, мельницы, дробилки, конвейеры, лесозаготовительные машины и другие установки в горнодобывающей, металлургической, энергетической и общей промышленности.

Конструктивные особенности и система защиты

Конструкция двигателя МТКН 22 кВт является классической для асинхронных машин защищенного исполнения. Основные узлы: статор, ротор, подшипниковые щиты, вентилятор, кожух вентилятора и коробка выводов. Отличительной чертой исполнения Н (IP23) является отсутствие сплошного защитного кожуха. Статор и ротор имеют открытые пазы, что обеспечивает эффективный отвод тепла, но одновременно требует защиты от попадания внутрь капель воды и твердых тел размером более 12 мм. Это достигается за счет использования жалюзийных или сетчатых отверстий в корпусе, расположенных под определенным углом, и специальных уплотнений на валу. Такая конструкция предъявляет повышенные требования к условиям окружающей среды: монтаж двигателя допустим в помещениях с повышенной влажностью и запыленностью, но исключается его установка в местах с прямым воздействием струй воды или в агрессивных средах, разрушающих изоляцию и металл.

Система вентиляции двигателя – самовентилируемая, наружная. Осевой вентилятор, расположенный на валу со стороны, противоположной выходному концу вала, нагнетает воздух через направляющие корпуса, обдувая активные части (обмотки статора и ротора). Это обеспечивает эффективное охлаждение при продолжительной работе под нагрузкой. Для смазки подшипников качения (обычно роликовых со стороны привода и шариковых со стороны противопривода) используются консистентные смазки. Конструкция предусматривает наличие маслосборных камер и лабиринтных уплотнений для предотвращения вытекания смазки и попадания загрязнений в подшипниковый узел.

Основные технические параметры и характеристики

Двигатели МТКН 22 кВт выпускаются с различным числом пар полюсов, что определяет их синхронную частоту вращения. Основные параметры сведены в таблицу.

Схемы соединения обмоток и номинальные токи

Обмотки статора двигателя МТКН 22 кВт могут быть соединены по схеме «звезда» (Y) или «треугольник» (Δ). Выбор схемы зависит от номинального напряжения питающей сети. Для большинства промышленных сетей 380 В используется схема «треугольник». Для сетей 660 В – схема «звезда». Это указано в паспортной табличке двигателя в формате «Δ/Y 380/660 В». Для двигателей на напряжение 660/1140 В, применяемых в горнодобывающей промышленности, схема «треугольник» соответствует 660 В, а «звезда» – 1140 В.

Условия монтажа и эксплуатации

Двигатели МТКН 22 кВт допускают монтаж в любом пространственном положении. Наиболее распространенным является горизонтальный монтаж на общей плите или раме с использованием лап. При установке необходимо обеспечить надежное заземление корпуса в соответствии с правилами ПУЭ. Соосность соединительных полумуфт должна быть тщательно отрегулирована для исключения дополнительных радиальных и осевых нагрузок на подшипники. Допустимое радиальное усилие на конец вала для данной мощности составляет 1000-1200 Н в зависимости от исполнения.

Эксплуатация двигателя разрешена при следующих условиях окружающей среды:

• Высота над уровнем моря не более 1000 м.
• Окружающая температура от -40°C до +40°C (для климатического исполнения У1, УХЛ1). Для тропического исполнения (Т1) диапазон иной.
• Относительная влажность воздуха не более 98% при 25°C.
• Среда невзрывоопасная, не содержащая агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию.

Пуск двигателя осуществляется прямым включением в сеть (для сетей достаточной мощности), с помощью пускателей или автоматов с регулируемыми характеристиками отсечки. Из-за высоких пусковых токов (в 5.5-7 раз выше номинального) необходимо проверять соответствие возможностей питающей сети и коммутационной аппаратуры.

Техническое обслуживание и диагностика

Плановое техническое обслуживание (ТО) двигателя МТКН 22 кВт включает в себя:

• Ежесменный контроль: визуальный осмотр, проверка температуры корпуса и подшипниковых узлов на ощупь, прослушивание на предмет посторонних шумов и вибраций.
• Периодическое ТО (раз в 1-3 месяца): очистка наружных поверхностей от пыли и грязи, проверка состояния контактных соединений в коробке выводов, контроль и пополнение смазки в подшипниках (регламент смены смазки – каждые 8000-10000 часов работы).
• Капитальное ТО (после наработки 25-30 тыс. часов или по результатам диагностики): полная разборка, чистка активных частей, проверка изоляции обмоток статора мегомметром (сопротивление изоляции должно быть не менее 1 МОм при 25°C, а для нагретой обмотки рассчитывается по формуле R_из ≥ U_н / (1000 + P_н/100)), пропитка обмоток, замена подшипников, балансировка ротора.

Критическими параметрами для диагностики являются: рост вибрации (предел 4.5-7.1 мм/с в зависимости от частоты вращения), повышение рабочей температуры (превышение температуры окружающей среды более чем на 80°C для изоляции класса F), рост тока холостого хода и его несимметрия по фазам (более 5%).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается исполнение МТКН от МТК?

Исполнение МТКН (защищенное, IP23) отличается от МТК (закрытое обдуваемое, IP54) конструкцией корпуса. У МТКН активные части частично открыты для лучшего охлаждения, но защищены от попадания капель и средних твердых тел. Двигатели МТК имеют полностью закрытый корпус, обдуваемый наружным вентилятором, что обеспечивает защиту от пыли и брызг, но ухудшает теплоотдачу, часто требуя установки двигателя больших габаритов для той же мощности.

Можно ли использовать двигатель МТКН 22 кВт с частотным преобразователем (ЧП)?

Да, можно, но с оговорками. Стандартные двигатели МТКН не оптимизированы для работы с ЧП на низких скоростях из-за ухудшения условий охлаждения (снижение скорости встроенного вентилятора) и риска повышенного износа подшипников из-за токов утечки. Для продолжительной работы на частотах ниже 25-30 Гц рекомендуется использовать двигатель с независимым вентилятором или выбирать специализированное исполнение. При подключении к ЧП обязательна установка выходного дросселя или синус-фильтра для защиты изоляции обмоток от перенапряжений, вызванных длинными кабельными трассами или формой выходного напряжения ШИМ.

Как правильно выбрать схему соединения обмоток «звезда» или «треугольник»?

Схема соединения определяется напряжением питающей сети и указана на паспортной табличке двигателя. Если на табличке указано «Δ/Y 380/660В», это означает, что для сети 380 В обмотки должны быть собраны в «треугольник», а для сети 660 В – в «звезду». Подключение по схеме «звезда» в сеть 380 В приведет к снижению пускового и рабочего моментов в 3 раза, двигатель не сможет запустить нагрузку. Подключение по схеме «треугольник» в сеть 660 В вызовет мгновенное повреждение обмоток из-за двукратного превышения фазного напряжения.

Каков ресурс двигателя МТКН 22 кВт и от чего он зависит?

Средний расчетный ресурс до капитального ремонта при соблюдении условий эксплуатации и графика ТО составляет 40 000 – 50 000 моточасов. Ключевыми факторами, сокращающими ресурс, являются: работа с перегрузкой (повышение температуры и старение изоляции), вибрация от соосного привода (разрушение подшипников), частые пуски (тепловые и механические ударные нагрузки), повышенная влажность и загрязненность среды (ухудшение изоляции, засорение системы вентиляции), некачественная смазка подшипников.

Как определить причину повышенного нагрева двигателя?

Диагностику следует проводить по порядку:

1. Электрические причины: Измерение тока по фазам. Перекос фаз (>5%) или повышенный ток указывают на несимметрию напряжения, межвитковое замыкание, задевание ротора за статор или повышенную механическую нагрузку.
2. Вентиляция: Проверка системы охлаждения на предмет загрязнения ребер статора, кожуха вентилятора, правильности направления вращения вентилятора.
3. Механические причины: Проверка подшипников (шум, люфт), центровки муфты, отсутствия заклинивания приводимого механизма.
4. Качество питания: Проверка напряжения сети и его несимметрии.

Нагрев выше допустимого (класс изоляции F – до 155°C) сокращает срок службы изоляции в геометрической прогрессии (правило 10°C: повышение температуры на 10°C сверх нормы вдвое сокращает ресурс изоляции).

Какие аналоги существуют у двигателя МТКН 22 кВт?

К прямым современным аналогам по характеристикам и конструкции относятся двигатели серий:

• АИР (российские, в исполнении IP23 – АИРМ…).
• 5A, 5AM, АИРЕ (отечественные, соответствующие современным стандартам).
• Серии H, HA, HL от зарубежных производителей (Siemens, WEG, ABB) в аналогичном классе защиты IP23/IC01.

При замене необходимо сверять не только мощность и частоту вращения, но и установочные и присоединительные размеры по ГОСТ/IEC, а также энергетические показатели (КПД, cos φ).