Электродвигатели крановые серии У1: конструкция, параметры и область применения
Электродвигатели крановые серии У1 представляют собой асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, специально разработанные для привода механизмов, работающих в повторно-кратковременном режиме (S3-S5). Данная серия является дальнейшим развитием и модернизацией широко известной серии МТ и соответствует требованиям ГОСТ 1846-81, ГОСТ 15150-69 (исполнение У1, категория размещения 2). Основное назначение – привод грузоподъемных машин (мостовые, козловые, консольные краны, тельферы), металлообрабатывающего оборудования и других промышленных механизмов, где требуются частые пуски, остановки и реверсы.
Конструктивные особенности и исполнение
Конструкция электродвигателей У1 оптимизирована для тяжелых условий эксплуатации. Станина и подшипниковые щиты выполнены из чугуна, что обеспечивает высокую механическую прочность и виброустойчивость. Двигатели имеют закрытое обдуваемое исполнение (IC 0141 по ГОСТ), что означает наличие собственного вентилятора, закрытого кожухом. Это позволяет эффективно отводить тепло и защищать внутренние полости от попадания крупных посторонних тел, однако не обеспечивает полной защиты от пыли и влаги.
Ключевые конструктивные элементы:
- Короткозамкнутый ротор: Выполнен с беличьей клеткой, литой из алюминиевого сплава. Обладает повышенной прочностью и надежностью при динамических нагрузках.
- Изоляция обмоток: Класс нагревостойкости F (155°C), что позволяет двигателю работать при повышенных температурах без ускоренной деградации изоляции.
- Подшипниковые узлы: Используются роликовые или шариковые подшипники качения с повышенным ресурсом, смазка закладывается на весь срок службы.
- Клеммная коробка: Расположена в верхней части станины. Для удобства монтажа в большинстве моделей предусмотрена возможность разворота коробки на 90°, 180° и 270°. Ввод кабеля может осуществляться с любой из четырех сторон.
- Тормозной электромагнит: Многие модели двигателей У1 могут комплектоваться встроенным колодочным тормозом постоянного тока (например, ТКП). Это критически важно для механизмов подъема и передвижения кранов, где требуется немедленная остановка и удержание груза.
- Более высокий класс изоляции (F против B или H у многих АИР).
- Повышенные пусковые и максимальные моменты.
- Расчет на повторно-кратковременный режим, а не на длительный (S1).
- Более прочную конструкцию и виброустойчивость.
- Мощность и скорость: По каталогу и нагрузочным диаграммам механизма.
- Режим работы (ПВ): Неправильный учет ПВ ведет к перегреву и выходу из строя. Двигатель, выбранный для ПВ 25%, не может длительно работать с той же нагрузкой при ПВ 60%.
- Наличие и тип тормоза: Для механизмов подъема и передвижения кранов тормоз обязателен.
- Монтажное исполнение: Фланец (IM3001), комбинированное (IM2001) и др.
- Климатические условия: При работе на улице или в неотапливаемых цехах.
- У1: Серия, климатическое исполнение (Умеренный климат, категория 1 – для закрытых помещений).
- 160: Высота оси вращения (габарит) – 160 мм от лап до центра вала.
- М: Установочный размер по длине станины (S – короткий, M – средний, L – длинный).
- 2: Число полюсов (2 – синхронная частота 3000 об/мин, 4 – 1500 об/мин, 6 – 1000 об/мин, 8 – 750 об/мин).
Основные технические характеристики и режимы работы
Двигатели серии У1 рассчитаны на работу от трехфазной сети переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 220/380, 380/660 В. Номинальная частота вращения зависит от количества полюсов: 3000 об/мин (2р=2), 1500 об/мин (2р=4), 1000 об/мин (2р=6), 750 об/мин (2р=8). Основной режим работы – повторно-кратковременный с относительной продолжительностью включения (ПВ) 25%, 40%, 60% и 100% (кратковременно).
Относительная продолжительность включения (ПВ) – это отношение времени работы двигателя под нагрузкой к длительности всего цикла (работа+пауза), выраженное в процентах. Цикл принят равным 10 минутам. Например, ПВ 40% означает 4 минуты работы и 6 минут паузы. Чем выше ПВ, тем меньше допустимая нагрузка на двигатель при прочих равных условиях.
Таблица 1. Основные параметры некоторых двигателей серии У1 (ПВ 40%)
| Модель | Мощность, кВт | Частота вращения, об/мин | Ток при 380В, А | КПД, % | cos φ | Макс. момент, кратный ном. | Масса, кг |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| У1 112МА6 | 2.2 | 885 | 6.0 | 79.0 | 0.73 | 2.8 | 65 |
| У1 132М4 | 7.5 | 1440 | 16.5 | 85.5 | 0.84 | 2.8 | 115 |
| У1 160S2 | 15.0 | 2910 | 29.0 | 88.0 | 0.90 | 2.7 | 175 |
| У1 180М8 | 11.0 | 700 | 26.5 | 86.0 | 0.73 | 2.8 | 240 |
Механические характеристики и особенности пуска
Крановые двигатели У1 обладают «жесткой» механической характеристикой – незначительным изменением частоты вращения при увеличении нагрузки от холостого хода до номинальной. Важнейшим параметром является кратность максимального момента (λm = Mmax/Mном), которая для серии У1 составляет 2.7-3.0. Это обеспечивает устойчивую работу при кратковременных перегрузках, характерных для крановых механизмов.
Пусковой момент (кратность пускового момента) у этих двигателей также повышен и находится в пределах 2.3-2.8 от номинального. Это позволяет уверенно запускать механизмы под нагрузкой. Пуск осуществляется, как правило, при помощи контакторов или пускателей в функции защиты от перегрузок. Для двигателей большой мощности часто применяются схемы с реакторами или тиристорные системы плавного пуска для ограничения пусковых токов, которые могут превышать номинальный в 5-7 раз.
Климатическое исполнение и условия эксплуатации
Исполнение У1 означает, что двигатели предназначены для эксплуатации в умеренном климате (категория размещения 2 – работа на открытом воздухе под навесом или в помещениях с естественной вентиляцией, где колебания температуры и влажности несущественно отличаются от условий на открытом воздухе). Допустимый диапазон температур окружающей среды от -40°C до +40°C. При работе в условиях повышенной запыленности, агрессивных сред или во взрывоопасных зонах требуется применение двигателей в соответствующем специальном исполнении (например, В, Т, ВТ) или дополнительных защитных кожухов.
Сравнение с другими сериями и выбор двигателя
Серия У1 является базовой в линейке крановых электродвигателей. В сравнении с общепромышленными двигателями серии АИР, У1 имеют:
При выборе конкретной модели двигателя У1 необходимо учитывать:
Обслуживание и ремонт
Техническое обслуживание двигателей У1 включает в себя регулярную проверку состояния подшипников (шум, вибрация, нагрев), очистку наружных поверхностей от пыли и грязи, препятствующих охлаждению, контроль состояния клеммных соединений и заземления. Перегревочная защита, реализованная через тепловые реле или цифровые реле защиты двигателя, должна быть правильно настроена на номинальный ток с учетом ПВ.
Капитальный ремонт предполагает перемотку статора, замену подшипников, балансировку ротора. После ремонта необходимо проводить испытания на электрическую прочность изоляции, измерение сопротивления изоляции мегомметром и проверку работы на холостом ходу.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается двигатель У1 от двигателя МТК?
Двигатели серии У1 являются эволюционным развитием серии МТ (МТК – крановые с фланцем). Основные отличия У1: использование более современных материалов и изоляции класса F, унификация габаритов и установочных размеров с общепромышленными двигателями серии АИР, улучшенные массогабаритные показатели и повышенная надежность.
Можно ли использовать двигатель У1 для длительного режима работы (S1)?
Да, но с существенным ограничением по мощности. Для работы в режиме S1 мощность, развиваемая двигателем У1, должна быть снижена. Точное значение коэффициента снижения (обычно 0.7-0.8) зависит от конкретной модели, условий охлаждения и должно быть проверено по нагрузочной диаграмме или уточнено у производителя. Использование на номинальной для ПВ 40% мощности в длительном режиме приведет к перегреву и повреждению изоляции.
Как правильно выбрать двигатель У1 по мощности для тельфера?
Выбор осуществляется на основе стандартных циклограмм работы и расчетной статической мощности. Для механизма подъема учитывается масса груза, скорость подъема, КПД полиспаста и редуктора. Для механизма передвижения – масса тележки, скорость, коэффициент трения, уклон пути. Полученное значение мощности увеличивается на коэффициент запаса (обычно 1.1-1.2) и выбирается ближайший больший двигатель из каталога для требуемого ПВ (для тельферов обычно ПВ=40%). Обязательно проверяется условие пуска под нагрузкой.
Что означает маркировка, например, У1 160М2?
Почему двигатель У1 сильно греется даже при нормальной нагрузке?
Возможные причины: 1) Несоответствие режима работы – эксплуатация на повышенном ПВ относительно расчетного. 2) Ухудшение условий охлаждения – забиты вентиляционные каналы, сломан или заклинил вентилятор. 3) Проблемы с питанием – несимметрия или отклонение напряжения сети от номинала. 4) Частые пуски и торможения, превышающие паспортные нормы. 5) Износ подшипников, приводящий к повышенному трению. 6) Межвитковое замыкание в обмотке статора.
Какие аналоги серии У1 существуют сегодня?
На современном рынке представлены как прямые отечественные аналоги (производимые по тем же ТУ), так и более новые серии: 5ДУ (пятиминутные крановые), ДАК, а также импортные крановые двигатели от Siemens (серия 1LE1), ABB (M2BA), WEG и других производителей. Выбор аналога должен основываться на полном соответствии технических характеристик, режима работы и монтажных размеров.
Заключение
Электродвигатели крановые серии У1 остаются востребованным и надежным решением для привода различных механизмов, работающих в тяжелых условиях повторно-кратковременного режима. Их конструкция, рассчитанная на высокие динамические нагрузки, частые пуски и реверсы, в сочетании с правильным выбором по мощности и относительной продолжительности включения обеспечивает длительный и безотказный срок службы. Понимание особенностей их эксплуатации, технического обслуживания и грамотный подбор с учетом всех параметров нагрузки являются ключевыми факторами для эффективной и безопасной работы всего кранового оборудования.