Электродвигатели подъемные 920 об/мин
Электродвигатели подъемные 920 об/мин: конструкция, применение и технические аспекты выбора
Электродвигатели с номинальной частотой вращения 920 об/мин представляют собой асинхронные машины с короткозамкнутым ротором, спроектированные и изготовленные для работы в составе подъемно-транспортного оборудования. Данная скорость вращения соответствует 6-полюсной конструкции двигателя при питании от сети переменного тока частотой 50 Гц (синхронная скорость – 1000 об/мин, номинальное скольжение – примерно 8%). Эти двигатели относятся к категории крановых (краново-металлургических) электродвигателей и характеризуются повышенной надежностью, способностью выдерживать значительные механические перегрузки и работу в повторно-кратковременном режиме.
Конструктивные особенности и отличия от общепромышленных двигателей
Подъемные электродвигатели на 920 об/мин имеют ряд ключевых конструктивных отличий, обусловленных спецификой эксплуатации в грузоподъемных механизмах (кранах, тельферах, лебедках).
- Класс изоляции и система охлаждения: Как правило, используется изоляция класса F или H, что позволяет двигателю работать при более высоких температурах. Система охлаждения – независимая (IC 416), с отдельным вентилятором на валу, что обеспечивает эффективный теплоотвод даже на низких скоростях и при частых пусках.
- Механическая прочность: Корпус, вал и подшипниковые щиты обладают повышенной прочностью и виброустойчивостью. Вал имеет увеличенный диаметр и выполнен из высокопрочной стали для восприятия значительных радиальных и осевых нагрузок, характерных для редукторного соединения и работы с тормозным шкивом.
- Исполнение: Большинство двигателей имеют фланцевое исполнение (IM3001, IM3003) для удобства соосного монтажа с редуктором, а также лапы для дополнительного крепления. Степень защиты обычно IP54 или IP55, что обеспечивает защиту от пыли и водяных струй.
- Тормозная система: Многие модели конструктивно предназначены для установки колодочного электромагнитного тормоза (обычно на противоположном от редуктора конце вала), который является обязательным элементом безопасности подъемного механизма.
- Режим работы: Двигатели оптимизированы для работы в повторно-кратковременном режиме S3 или S4 с высокой частотой включений (до 600 в час). ПВ (продолжительность включения) часто составляет 40%, 60% или 100% для разных типоразмеров.
- Статическая мощность: Определяется усилием, необходимым для подъема груза с заданной скоростью, с учетом КПД механической части (редуктор, барабан). Pст = (F v) / (1000 ηмех), где F – усилие на барабане (Н), v – скорость подъема (м/с), ηмех – КПД механизма.
- Режим работы (ПВ%): Номинальная мощность двигателя указывается для конкретного ПВ. Если механизм работает с другим ПВ, требуется пересчет мощности: Pтреб = Pфакт
- √(ПВфакт / ПВкаталога).
- Пусковые характеристики: Крановые двигатели имеют высокий пусковой момент (Мп/Мн = 2.8 – 3.2) и допускают частые пуски. Необходимо проверить, что момент сопротивления механизма при пуске не превышает пусковой момент двигателя.
- Момент инерции: Для механизмов с высокой частотой включений важен расчет на нагрев с учетом момента инерции ротора двигателя и приведенного момента инерции механизма.
- Контакторные системы: Традиционное управление с помощью реверсивных контакторов, контакторов для переключения сопротивлений в роторной цепи (для двигателей с фазным ротором) и реле времени для обеспечения ступенчатого пуска.
- Частотные преобразователи (ЧП): Современное решение, обеспечивающее плавный пуск и торможение, точное позиционирование, регулирование скорости в широком диапазоне. Для подъемных применений обязателен выбор ЧП с векторным управлением и функцией «holding brake», управляющей встроенным тормозом.
- Тормозной контроллер: Отдельный модуль, управляющий подачей и снятием напряжения с электромагнита тормоза, синхронизируя его работу с пуском и остановкой двигателя.
- Контроль подшипников: Регулярная проверка состояния опорных подшипников (шум, вибрация, нагрев), замена смазки в соответствии с регламентом производителя.
- Проверка изоляции: Измерение сопротивления изоляции обмоток статора мегомметром (не менее 1 МОм для напряжений до 500В).
- Тормозная система: Контроль зазора между колодками и шкивом, проверка износа накладок, измерение хода якоря электромагнита, контроль времени срабатывания и отпускания.
- Типовые неисправности: Перегрев обмоток (причина: превышение ПВ, низкое напряжение, заклинивание механизма), повышенный шум подшипников (износ, отсутствие смазки), неполное отпускание или слабое торможение (неисправность тормозного механизма или регулировки).
- ГОСТ Р 52776 (МЭК 60204-32): «Оборудование грузоподъемное. Электрооборудование. Часть 32. Требования к электрооборудованию грузоподъемных машин».
- ГОСТ 2582: «Машины электрические вращающиеся тяговые. Общие технические условия».
- Серия стандартов МЭК 60034: «Вращающиеся электрические машины».
- Требования Технического регламента Таможенного союза ТР ТС 010/2011 «О безопасности машин и оборудования».
Основные технические параметры и характеристики
При выборе двигателя 920 об/мин для подъемного механизма необходимо анализировать комплекс параметров.
| Мощность, кВт | Ток статора, А (приблиз.) | КПД, % | cos φ | Момент инерции ротора, кг·м² | Масса, кг (без тормоза) | Типовое исполнение по монтажу |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1.5 | 4.0 | 78 | 0.72 | 0.008 | 35 | IM3001 |
| 3.0 | 7.5 | 81 | 0.74 | 0.022 | 55 | IM3001/IM3003 |
| 5.5 | 13.2 | 84 | 0.76 | 0.045 | 85 | IM3001/IM3003 |
| 7.5 | 17.5 | 86 | 0.78 | 0.075 | 110 | IM3001/IM3003 |
| 11.0 | 24.5 | 87 | 0.79 | 0.130 | 150 | IM3001/IM3003 |
| 15.0 | 32.5 | 88 | 0.80 | 0.200 | 190 | IM3003 |
Расчет и выбор двигателя для подъемного механизма
Выбор двигателя осуществляется на основе статических и динамических расчетов.
Схемы управления и применяемая аппаратура
Управление подъемными двигателями 920 об/мин осуществляется через специализированные системы.
Эксплуатация, обслуживание и типовые неисправности
Регламентное обслуживание критически важно для надежной работы.
Нормативная база и стандарты
Производство и применение подъемных электродвигателей регламентируется рядом стандартов.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем принципиально отличается двигатель на 920 об/мин для подъемника от такого же по мощности общепромышленного двигателя на 1000 об/мин?
Подъемный двигатель имеет конструкцию, рассчитанную на ударные нагрузки, частые пуски/остановки и работу в режиме S3/S4. У него усилены вал и подшипниковые узлы, применена изоляция более высокого класса, предусмотрено крепление для тормоза и фланец для редуктора. Общепромышленный двигатель рассчитан на длительную работу в режиме S1 с постоянной нагрузкой и не выдержит эксплуатацию в крановом режиме.
Можно ли заменить двигатель с фазным ротором на двигатель с короткозамкнутым ротором при модернизации лебедки?
Да, но это требует полного пересчета системы управления. Двигатели с фазным ротором historically использовались для плавного пуска за счет введения сопротивлений в цепь ротора. Современная замена предполагает установку короткозамкнутого двигателя соответствующей мощности и частотного преобразователя, что обеспечит лучшие характеристики управления и энергоэффективность.
Как правильно выбрать мощность двигателя, если известна грузоподъемность тали (например, 5 тонн) и скорость подъема?
Необходимо знать полный КПД механизма (редуктор, барабан) – обычно в диапазоне 0.85-0.92. Усилие на барабане F = m g = 5000 кг 9.81 м/с² ≈ 49050 Н. При скорости подъема v = 0.2 м/с и ηмех = 0.88, статическая мощность Pст = (49050 0.2) / (1000 0.88) ≈ 11.15 кВт. Далее необходимо выбрать двигатель номинальной мощностью не менее этого значения для требуемого ПВ% (обычно 40% или 60% для талей).
Почему двигатель при работе в составе тельфера может перегреваться, даже не поднимая максимальный груз?
Основные причины: 1) Неправильно подобран двигатель по ПВ% – фактическая продолжительность работы превышает паспортную. 2) Нарушена работа системы охлаждения – забиты вентиляционные каналы, не работает вентилятор. 3) Проблемы с питанием – низкое напряжение сети приводит к увеличению тока. 4) Неисправность в механической части – повышенное трение в редукторе или подшипниках, приводящее к росту нагрузки на валу.
Каков порядок проверки и регулировки колодочного тормоза?
1. Отключить питание и механически зафиксировать груз. 2. Проверить износ фрикционных накладок (остаточная толщина по паспорту). 3. Измерить зазор между колодкой и шкивом в отпущенном состоянии (обычно 0.4-0.8 мм, по паспорту двигателя). Регулировка осуществляется отжимными винтами. 4. Проверить одновременность прилегания колодок. 5. Проверить ход якоря электромагнита. 6. После регулировки проверить работу на холостом ходу и под нагрузкой, контролируя ток двигателя и отсутствие просадки груза.
Какие преимущества дает использование частотного преобразователя с подъемным двигателем 920 об/мин?
ЧП обеспечивает: плавный пуск без бросков тока, снижение динамических нагрузок на механику; точное позиционирование груза за счет работы на низких скоростях; возможность регулировки скорости в широком диапазоне; энергосбережение; интегрированное управление тормозом; диагностику и защиту двигателя. Ключевое требование – выбор ЧП, предназначенного для подъемных применений (с контролем момента и функцией «pre-excitation» для создания момента перед отпусканием тормоза).