Электродвигатели серии 4МТН: конструкция, параметры и область применения
Электродвигатели серии 4МТН представляют собой асинхронные машины с короткозамкнутым ротором, трехфазного тока, общепромышленного исполнения. Данная серия является развитием и модернизацией широко распространенной серии 4А в рамках единой системы асинхронных электродвиганов (ЕСАД). Индекс «4» обозначает четвертую серию по классификации ЕСАД, «М» – модернизированная, «Т» – с чугунными станиной и подшипниковыми щитами, «Н» – защищенного исполнения (IP23). Эти двигатели предназначены для продолжительного режима работы S1 от сети переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 380/660 В.
Конструктивные особенности и исполнение
Конструкция электродвигателей 4МТН базируется на литой чугунной станине, обеспечивающей высокую механическую прочность и жесткость. Подшипниковые щиты также изготавливаются из чугуна. Ротор – короткозамкнутый, типа «беличья клетка», с алюминиевой или реже медной заливкой. Обмотка статора выполняется из медного обмоточного провода с теплостойкой изоляцией класса F, что допускает работу при температуре нагрева до 155°C. Система охлаждения – самостоятельная наружная (самовентиляция). На валу со стороны привода устанавливается вентилятор, закрытый защитным кожухом, который обеспечивает продувку внешних оребрений станины.
Ключевой особенностью исполнения 4МТН является степень защиты IP23. Это означает:
- Защита от проникновения твердых тел (первая цифра «2»): Защита от проникновения пальцев и предметов диаметром более 12,5 мм. Отсутствует защита от пыли (пылезащищенное исполнение имеет индекс IP5X).
- Защита от проникновения воды (вторая цифра «3»): Защита от капель воды, падающих под углом до 60° от вертикали. Двигатель может эксплуатироваться в помещениях с повышенной влажностью, но не предназначен для работы под дождем или струями воды.
- Мощность: Номинальная мощность двигателя должна быть равна или превышать мощность на валу рабочей машины с учетом возможных перегрузок.
- Частоту вращения: Выбирается исходя из требований технологического процесса. Двигатели с большим числом полюсов (низкооборотные) имеют большие габариты и массу при той же мощности.
- Режим работы: Серия 4МТН оптимизирована для продолжительного режима S1. Для повторно-кратковременных режимов (S3-S6) требуется проверка по тепловому расчету или выбор специализированных модификаций.
- Пусковые характеристики: Для механизмов с тяжелым пуском (мельницы, дробилки) важна кратность пускового момента. Для сетей с ограничениями по пусковому току может потребоваться применение схем плавного пуска или частотных преобразователей.
- Условия окружающей среды: При наличии пыли, абразивной стружки, проводящей пыли необходимо выбирать двигатели закрытого обдуваемого (IP54) или закрытого обдуваемого с принудительным охлаждением исполнения. При работе на открытом воздухе требуется исполнение IP54 как минимум.
- Визуальный контроль состояния, очистку наружных поверхностей от загрязнений, препятствующих охлаждению.
- Контроль вибрации и шума.
- Контроль температуры подшипников и станины. Превышение температуры может указывать на износ подшипников, перегрузку или проблемы с питанием.
- Периодическую проверку и подтяжку крепежных соединений.
- Через 3000-5000 часов работы – замену смазки в подшипниковых узлах. Для двигателей 4МТН, как правило, применяется пластичная смазка типа Литол-24 или ее импортные аналоги. Важно не превышать объем заполнения полости подшипникового щита (обычно 1/2 — 2/3 объема).
- Контроль состояния изоляции обмотки мегомметром (сопротивление изоляции должно быть не менее 1 МОм при температуре +25°C).
По способу монтажа двигатели 4МТН выпускаются в основном исполнении IM1081 (лапы на станине, фланец отсутствует) и IM2081 (с лапами и фланцем). Климатическое исполнение – У3, У2, У1 для умеренного климата, возможны модификации для тропического (Т) или холодного (ХЛ) климата.
Основные технические характеристики и параметры
Серия 4МТН охватывает широкий диапазон мощностей и частот вращения. Номинальные данные приведены для режима S1 при температуре охлаждающей среды +40°C и высоте над уровнем моря до 1000 м.
Таблица 1. Основные параметры электродвигателей 4МТН (выборочно)
| Типоразмер (Мощность, кВт / Синхронная частота, об/мин) | Номинальный ток, А (380В) | КПД, η, % | Коэффициент мощности, cos φ | Кратность пускового тока, Iп/Iн | Кратность пускового момента, Мп/Мн | Кратность максимального момента, Мmax/Мн | Масса, кг (прибл.) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4МТН 80А2 (1,5 кВт / 3000 об/мин) | 3.4 | 81.5 | 0.87 | 6.5 | 2.0 | 2.4 | 22 |
| 4МТН 100S4 (3,0 кВт / 1500 об/мин) | 6.7 | 85.0 | 0.84 | 7.0 | 2.0 | 2.4 | 45 |
| 4МТН 132М6 (5,5 кВт / 1000 об/мин) | 12.5 | 86.5 | 0.78 | 6.5 | 2.0 | 2.3 | 85 |
| 4МТН 160S8 (7,5 кВт / 750 об/мин) | 16.5 | 87.5 | 0.77 | 6.0 | 1.8 | 2.0 | 135 |
| 4МТН 180М2 (30 кВт / 3000 об/мин) | 56.5 | 90.5 | 0.90 | 7.0 | 1.4 | 2.5 | 310 |
Маркировка двигателя расшифровывается следующим образом: 4МТН ХХХ АБВ, где «ХХХ» – высота оси вращения (габарит) в мм (80, 90, 100, 112, 132, 160, 180, 200, 225, 250, 280), «А» – условная длина сердечника статора (S, M, L), «Б» – число полюсов (2, 4, 6, 8, 10, 12).
Область применения и особенности выбора
Двигатели серии 4МТН нашли широкое применение в различных отраслях промышленности для привода механизмов, не требующих регулирования частоты вращения: насосы, вентиляторы, воздуходувки, дымососы, компрессоры, конвейеры, станки, генераторы, элеваторы и другие устройства. Исполнение IP23 делает их предпочтительными для установки в чистых, но не пыльных и не заливаемых помещениях, например, в машинных залах насосных станций, в цехах с нормальными условиями.
При выборе двигателя 4МТН для конкретного привода необходимо учитывать:
Сравнение с другими исполнениями (4МТН vs 4АМН vs 4АМ)
Серия 4МТН часто сравнивается с другими распространенными сериями.
Таблица 2. Сравнительные характеристики серий
| Параметр | 4МТН (IP23) | 4АМН (IP23) | 4АМ (IP44) |
|---|---|---|---|
| Материал станины и щитов | Чугун | Чугун | Алюминиевый сплав |
| Степень защиты | IP23 | IP23 | IP44 |
| Система охлаждения | Наружная (IC01) | Наружная (IC01) | Закрытая, с внешним вентилятором (IC0141) |
| Масса и габариты | Меньше, чем у IP44 при той же мощности | Меньше, чем у IP44 при той же мощности | Больше из-за кожуха и вентилятора |
| Эффективность охлаждения | Выше, так как обмотка обдувается напрямую | Выше, так как обмотка обдувается напрямую | Ниже из-за дополнительного теплового сопротивления кожуха |
| Область применения | Чистые, сухие или влажные помещения без пыли | Чистые, сухие или влажные помещения без пыли | Пыльные, загрязненные помещения, наружная установка |
Основное преимущество 4МТН перед 4АМ (IP44) – лучшие условия охлаждения и, как следствие, возможность получить большую мощность при тех же габаритах или уменьшить габариты при той же мощности. Это приводит к экономии активных материалов (медь, сталь) и снижению массы. Однако это преимущество реализуется только в подходящей среде, свободной от загрязнений.
Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание
Монтаж двигателя должен производиться на ровное, жесткое основание с точной центровкой с приводимым механизмом. Допустимое отклонение по соосности при использовании муфты – не более 0.05 мм. Неправильная центровка приводит к вибрациям, перегреву подшипников и преждевременному выходу из строя.
Эксплуатация двигателей 4МТН требует регулярного технического обслуживания, которое включает:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается двигатель 4МТН от 4АМ?
Основные отличия: материал корпусных деталей (чугун у 4МТН против алюминия у 4АМ) и степень защиты (IP23 против IP44). 4МТН имеет открытое исполнение с лучшим охлаждением, но без защиты от мелких твердых тел. 4АМ – полностью закрытое обдуваемое исполнение для загрязненных сред.
Можно ли использовать двигатель 4МТН на улице?
Нет, категорически не рекомендуется. Степень защиты IP23 не обеспечивает защиту от дождя и снега (только от капель под углом), а также от пыли. Для уличной установки необходимо применять двигатели со степенью защиты не ниже IP54, а лучше IP55/IP56.
Какие схемы подключения обмоток возможны для 4МТН?
Обмотки статора двигателей 4МТН, рассчитанных на напряжение 380/660 В, могут быть соединены по схеме «звезда» (Y) для работы от сети 660 В или «треугольник» (Δ) для работы от сети 380 В. На клеммнике имеется 6 выводов (U1, V1, W1; U2, V2, W2). Для подключения к стандартной сети 380В/50Гц используется схема «треугольник».
Что означает климатическое исполнение У3 в маркировке?
Климатическое исполнение У3 по ГОСТ 15150-69 означает, что двигатель предназначен для эксплуатации в умеренном макроклиматическом районе на открытом воздухе или в неотапливаемых помещениях, где воздействие сочетания низких температур и влажности воздуха более частое, чем при У2 и У1. Для большинства отапливаемых производственных помещений подходит исполнение У3.
Как правильно выбрать двигатель 4МТН для замены старого двигателя другой серии?
Необходимо сопоставить ключевые параметры: номинальную мощность (кВт), синхронную частоту вращения (об/мин), установочные размеры (габарит по оси вращения, длина, диаметр вала, размеры лап или фланца), способ монтажа (IM). Также важно убедиться, что пусковые характеристики (момент, ток) нового двигателя соответствуют условиям пуска механизма. Рекомендуется использовать официальные каталоги и таблицы взаимозаменяемости серий.
Почему двигатель 4МТН при той же мощности, что и 4АМ, имеет меньшую массу?
Уменьшение массы связано с двумя факторами: 1) Отсутствие массивного защитного кожуха, характерного для исполнения IP44. 2) Более эффективное охлаждение (IC01) позволяет использовать активные материалы (медь, электротехническую сталь) более интенсивно, снижая их массу для выдачи той же номинальной мощности.
Каков типичный ресурс двигателей серии 4МТН?
При соблюдении условий эксплуатации, номинальной нагрузки и графика технического обслуживания (особенно своевременной замены смазки в подшипниках) средний срок службы двигателей 4МТН составляет 15-20 лет. Наиболее уязвимыми узлами являются подшипники качения и изоляция обмотки, старение которой ускоряется при перегревах.
Заключение
Электродвигатели серии 4МТН представляют собой надежное, проверенное временем решение для общепромышленных приводов, работающих в чистых или влажных, но не запыленных помещениях. Их конструкция, основанная на чугунном литье, обеспечивает механическую прочность, а открытое исполнение – высокую эффективность теплоотвода. Правильный выбор, монтаж и систематическое техническое обслуживание являются залогом длительной и безотказной работы этих электродвигателей в составе различных технологических установок. При проектировании новых объектов или модернизации существующих необходимо тщательно оценивать условия окружающей среды для корректного выбора между защищенным (IP23) и закрытым (IP44) исполнениями.