Электродвигатели МТН 37 кВт
Электродвигатели МТН 37 кВт: технические характеристики, конструкция и область применения
Электродвигатели серии МТН (Модернизированные, Трехфазные, с контактными кольцами) мощностью 37 кВт представляют собой асинхронные машины с фазным ротором, предназначенные для работы в тяжелых условиях пуска и регулирования частоты вращения. Данные двигатели относятся к классу низковольтных машин общего промышленного назначения, но с расширенными пусковыми и регулировочными возможностями по сравнению с асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором. Их основное применение связано с приводами механизмов, требующих высокого пускового момента и плавного разгона под нагрузкой.
Конструктивные особенности двигателей МТН 37 кВт
Конструкция двигателя МТН 37 кВт базируется на классической схеме асинхронной машины, но с ключевым отличием – наличием фазной обмотки ротора, выведенной на три контактных кольца. Статор двигателя набирается из изолированных листов электротехнической стали для снижения потерь на вихревые токи и снабжается трехфазной обмоткой, соединенной, как правило, в «звезду» или «треугольник» в зависимости от напряжения сети. Корпус литой, чугунный, с ребристой поверхностью для улучшения теплоотвода. Исполнение чаще всего IM 1081 (на лапах с одним цилиндрическим концом вала).
Ротор имеет цилиндрическую шихтованную конструкцию с уложенной в пазах трехфазной обмоткой, аналогичной статорной. Концы фаз этой обмотки соединены с тремя медными контактными кольцами, изолированными друг от друга и от вала. На кольцах установлены щеточные узлы (щеткодержатели с графитовыми или медно-графитовыми щетками), позволяющие подключать к роторной цепи внешние резисторы или другие устройства (частотные преобразователи роторного контура). Наличие щеточного узла является зоной повышенного внимания при обслуживании.
Технические характеристики и параметры
Основные параметры двигателей МТН 37 кВт стандартизированы, но могут незначительно варьироваться в зависимости от производителя и климатического исполнения. Ниже приведены типовые данные для двигателей серии МТН.
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальная мощность (Pн) | 37 кВт |
| Род тока и число фаз | Переменный, трехфазный |
| Номинальное напряжение (Uн) | 220/380 В, 380 В, 380/660 В (зависит от исполнения) |
| Номинальная частота | 50 Гц |
| Номинальная частота вращения (nн) | Около 735 об/мин (8-полюсный), 975 об/мин (6-полюсный), 1475 об/мин (4-полюсный) |
| КПД (η) | 90.5% — 92.5% (в зависимости от скорости и исполнения) |
| Коэффициент мощности (cos φ) | 0.82 — 0.87 |
| Номинальный ток статора | ~70 А (для 380 В, 50 Гц, 1500 об/мин) |
| Кратность пускового момента (Mп/Mн) | 1.1 — 1.3 (при непосредственном пуске) |
| Кратность максимального момента (Mmax/Mн) | 2.2 — 2.8 |
| Кратность пускового тока (Iп/Iн) | 4.5 — 5.5 (при непосредственном пуске) |
| Класс нагревостойкости изоляции | F (допустимый нагрев 155°C) |
| Степень защиты (IP) | IP54, IP55 (стандартно) |
| Способ охлаждения | IC0141 (самовентиляция) |
| Масса | 280 — 350 кг (зависит от полюсности и габарита) |
Схемы пуска и регулирования скорости
Главное преимущество двигателя с фазным ротором – возможность введения в цепь ротора дополнительных сопротивлений. Это позволяет решать две основные задачи: снижение пускового тока и увеличение пускового момента, а также ступенчатое регулирование частоты вращения.
- Пуск с помощью пускового реостата (резистора): В цепь ротора через щеточный узел включается ступенчатый пусковой реостат. На начальном этапе вводится максимальное сопротивление, что ограничивает ток ротора и, как следствие, ток статора (в 1.5-2 раза ниже, чем при прямом пуске короткозамкнутого двигателя). При этом пусковой момент увеличивается. По мере разгона сопротивление ступенями выводится, и в конце пуска ротор замыкается накоротко. Это основной режим для механизмов с тяжелым пуском.
- Регулирование скорости: Изменяя активное сопротивление в цепи ротора, можно изменять скольжение двигателя, а значит, и его скорость. Однако этот метод неэкономичен, так как приводит к большим потерям в реостате (потери скольжения выделяются в нем). Регулирование возможно только в сторону уменьшения скорости от номинальной. Диапазон регулирования обычно не превышает 2:1, при этом жесткость механической характеристики падает.
- Каскадные схемы: Для повышения эффективности регулирования используются более сложные системы, такие как электромашинный каскад или тиристорный каскад (вентильный каскад), где энергия скольжения возвращается в сеть или преобразуется.
- Крановое и подъемно-транспортное оборудование: приводы механизмов подъема, передвижения и поворота мостовых, козловых и башенных кранов.
- Приводы мельниц, дробилок, смесителей: механизмы с высоким моментом инерции и необходимостью плавного запуска под нагрузкой.
- Насосные и вентиляторные установки (где требуется ограничение пускового тока и плавный пуск).
- Приводы конвейеров, особенно длинных и тяжелонагруженных.
- Оборудование металлургической промышленности: приводы рольгангов, подъемных столов, волочильных станов.
- Ежесменный контроль: визуальный осмотр, проверка температуры подшипниковых узлов (не выше 95°C), уровня вибрации, отсутствия посторонних шумов.
- Периодическое обслуживание (раз в 1-3 месяца): очистка от пыли, проверка состояния щеток (допустимая остаточная длина, свободное движение в держателе, отсутствие подгаров), осмотр контактных колец (чистота, отсутствие глубоких рисок и эллипсности). При необходимости – шлифовка или проточка колец.
- Текущий ремонт (раз в 1-2 года): замена изношенных щеток, чистка и протяжка электрических соединений, замена смазки в подшипниках качения (тип смазки указывается в паспорте).
- Измерение сопротивления изоляции мегаомметром (напряжение 1000 В) должно проводиться регулярно. Для обмоток статора относительно корпуса и между фазами оно должно быть не менее 1 МОм при холодной машине, а рекомендуемое значение – не менее (Uн / 1000 + 1) МОм.
- Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором + частотный преобразователь (ЧП): Обеспечивает самый плавный пуск, широкое регулирование скорости и высокий КПД. Однако стоимость системы «двигатель+ЧП» выше.
- Двигатель с короткозамкнутым ротором + устройство плавного пуска (УПП): Ограничивает пусковой ток, обеспечивает плавный разгон, но не позволяет регулировать скорость в рабочем режиме.
- Синхронные двигатели или двигатели с повышенным скольжением. Выбор зависит от конкретных требований к моменту, току и бюджету.
Области применения и типовые приводы
Двигатели МТН 37 кВт применяются там, где стандартные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором не справляются с условиями пуска или требуют регулировки скорости простыми средствами.
Достоинства и недостатки по сравнению с двигателями АИР
| Критерий | Двигатель МТН 37 кВт | Двигатель АИР 37 кВт |
|---|---|---|
| Пусковой ток | Снижен в 1.5-2 раза при использовании реостата | Высокий (в 5-7 раз выше номинального) |
| Пусковой момент | Высокий, регулируемый (может достигать Mmax) | Ограничен (1.2-2.0 от номинального) |
| Регулирование скорости | Возможно ступенчатое, простыми средствами | Требуется частотный преобразователь |
| Надежность | Ниже из-за наличия щеточного узла и контактных колец | Выше, отсутствие подвижных контактов |
| Стоимость и сложность | Выше (двигатель + пускорегулирующая аппаратура) | Ниже |
| КПД при номинальной нагрузке | Незначительно ниже из-за потерь в щеточном контакте | Незначительно выше |
| Обслуживание | Требует регулярного контроля щеток, колец, подшипников | Минимальное (контроль подшипников, обдув) |
Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание
Монтаж двигателя МТН 37 кВт должен производиться на ровное, жесткое основание с точной центровкой с рабочим механизмом. Допустимое отклонение по соосности не должно превышать 0.05 мм. Обязательно обеспечение вентиляции. При подключении необходимо строго соблюдать схему соединения обмоток статора (звезда/треугольник) в соответствии с напряжением питающей сети. Цепь ротора подключается к пусковому или регулировочному реостату через щеточный узел.
Техническое обслуживание включает:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем принципиально отличается двигатель МТН от обычного асинхронного двигателя?
Принципиальное отличие – конструкция ротора. У двигателя МТН ротор имеет трехфазную обмотку, концы которой выведены на контактные кольца. Это позволяет вводить в цепь ротора дополнительные активные сопротивления для управления пусковыми и рабочими характеристиками, что невозможно в двигателе с короткозамкнутым ротором, где обмотка выполнена в виде «беличьей клетки» и не имеет выводов.
Можно ли запустить двигатель МТН 37 кВт без реостата, просто замкнув ротор накоротко?
Да, технически это возможно, и двигатель будет работать. Однако такой пуск будет аналогичен пуску двигателя с короткозамкнутым ротором: с высоким пусковым током (в 5-7 раз выше номинала) и относительно невысоким пусковым моментом. Это лишает двигатель его основного преимущества и может быть недопустимо для сети и приводимого механизма. Кроме того, при закороченном роторе теряется возможность регулирования скорости.
Какие существуют альтернативы двигателю МТН для тяжелого пуска сегодня?
Современными альтернативами являются:
Как определить необходимую мощность пускового реостата для МТН 37 кВт?
Мощность реостата определяется потерями в нем при пуске. Она должна быть не меньше, чем мощность, рассеиваемая на сопротивлениях. Для предварительного расчета можно ориентироваться на номинальную мощность двигателя и количество пусков в час. Для двигателя 37 кВт при стандартном пуске (2-3 ступени, 10-15 секунд) применяют реостаты с допустимой мощностью рассеивания 15-25 кВт на ступень в кратковременном режиме. Точный подбор осуществляется по каталожным данным реостатов на основе номинального тока ротора и требуемой кратности пускового момента.
Что делать, если на контактных кольцах появился сильный нагар или борозды?
Появление нагара указывает на искрение щеток, которое может быть вызвано их износом, загрязнением, вибрацией или нарушением геометрии колец. Неглубокий нагар удаляется чисткой колец стеклянной шкуркой (зернистость 100-120) без снятия напряжения с двигателя (с соблюдением мер безопасности). При наличии глубоких рисок, эллипсности или выбоин необходимо остановить двигатель и произвести проточку колец на токарном станке с последующей шлифовкой и полировкой. После механической обработки обязательно проверить биение, которое не должно превышать 0.03-0.05 мм.
Какой класс изоляции у двигателей МТН и что он означает?
Стандартный класс изоляции для современных двигателей МТН – F. Это означает, что изоляционные материалы обмоток рассчитаны на длительную работу при температуре 155°C. При этом, с учетом запаса, рабочая температура двигателя обычно ограничивается 105-120°C (класс B по нагреву). Класс F обеспечивает высокий запас по термостойкости и увеличивает ресурс двигателя, особенно при работе в условиях повышенной температуры окружающей среды или при перегрузках.