Электровигатели крановые MTF

Электродвигатели крановые серии MTF: конструкция, характеристики и применение

Крановые электродвигатели серии MTF представляют собой асинхронные машины переменного тока с фазным ротором, специально разработанные для привода механизмов подъема и передвижения мостовых, козловых, башенных и других типов кранов, а также для тяжелых условий эксплуатации в металлургической, горнодобывающей и машиностроительной отраслях. Данные двигатели соответствуют требованиям ГОСТ и международных стандартов, обеспечивая высокий момент сопротивления, устойчивость к механическим перегрузкам и циклическому режиму работы.

Конструктивные особенности и принцип действия

Двигатели MTF являются трехфазными асинхронными электродвигателями с фазным ротором (контактными кольцами). Их конструкция оптимизирована для преодоления основных эксплуатационных challenges в крановом хозяйстве: частых пусков и остановок, реверсов, работы в условиях повышенной вибрации и ударов.

• Корпус и система охлаждения: Выполнен из чугуна или сварной стали, обеспечивая высокую механическую прочность. Охлаждение — самовентилируемое (обозначается IC 06), за счет внешнего вентилятора на валу двигателя, что гарантирует эффективный теплоотвод даже на низких скоростях.
• Статор: Собран из шихтованных листов электротехнической стали, изоляция обмоток класса F или H, что позволяет работать при температурах до 155°C или 180°C соответственно. Обмотки пропитаны термореактивными составами для защиты от влаги, вибрации и агрессивных сред.
• Ротор: Фазный, с трехфазной обмоткой, выведенной на три контактных кольца. Это позволяет вводить в цепь ротора пускорегулирующие сопротивления (реостаты), обеспечивая высокий пусковой момент при сниженном пусковом токе (до 200-250% от номинального против 500-700% у двигателей с короткозамкнутым ротором).
• Подшипниковые узлы: Используются усиленные подшипники качения (чаще всего роликовые), рассчитанные на восприятие значительных радиальных нагрузок. Имеется возможность повторной смазки без разборки двигателя.
• Кожух тормозного шкива: На противоположном от рабочего конце вала предусмотрен фланец для установки колодочного тормоза. Шкив имеет полированную поверхность для обеспечения эффективного торможения.
• Клеммные коробки: Выполнены из чугуна, имеют увеличенные размеры для удобства подключения. Расположение может быть различным (сверху, сбоку), включая возможность поворота на 180° или 90°.
• Класс защиты: Стандартно IP54, что обеспечивает защиту от попадания пыли и брызг воды со всех направлений. По заказу возможно исполнение IP55 или IP56.
• Класс изоляции: Не ниже F, что обеспечивает запас по термостойкости и увеличивает ресурс.

Основные технические характеристики и параметры

Номенклатура двигателей MTF охватывает широкий диапазон мощностей и скоростей. Основные параметры определяются режимом работы, который стандартизирован (ПВ — продолжительность включения).

Режимы работы (ПВ %):

• S3 — Периодический режим: Последовательность идентичных циклов, каждый из которых включает время работы под нагрузкой, время паузы и время отключения. Именно этот режим является основным для крановых двигателей. Номинальные данные (мощность, ток) указываются для конкретного ПВ, обычно: 15%, 25%, 40%, 60%, 100%.
• S4 — Периодический режим с пусками: Учитывает влияние пусковых процессов на нагрев.
• S5 — Периодический режим с торможениями: Учитывает торможение электрическим или механическим способом.

Важно: двигатель, рассчитанный на мощность, например, 30 кВт при ПВ=25%, не может длительно работать с этой мощностью при ПВ=100%. При увеличении ПВ допустимая мощность снижается.

Примерные параметры двигателей MTF (номинальные значения при ПВ=40%, 380В, 50Гц)

Типоразмер (Мощность, кВт)	Синхронная частота вращения, об/мин	Номинальный ток статора, А	КПД, %	cos φ	Макс. момент (кратность)	Пусковой момент (кратность)	Масса, кг
MTF 211-6 (4.5 кВт)	1000	13.5	80.5	0.71	2.8	2.2	120
MTF 312-6 (16 кВт)	1000	41.5	86.0	0.76	3.0	2.5	280
MTF 411-8 (22 кВт)	750	58.0	87.5	0.75	2.9	2.4	450
MTF 512-10 (55 кВт)	600	130.0	89.0	0.76	2.7	2.3	850

Схемы подключения и управления

Управление двигателями MTF осуществляется через цепи статора и ротора. В цепь статора включается силовой контактор (или группа контакторов для реверса), обеспечивающий подачу напряжения. В цепь ротора последовательно подключается пускорегулирующий реостат или современная тиристорная система (регулятор тока ротора).

• Пуск: При пуске в цепь ротора вводится полное сопротивление реостата, что ограничивает ток и увеличивает момент. По мере разгона сопротивление ступенчато уменьшается (выводится), пока обмотка ротора не будет практически короткозамкнута.
• Регулирование скорости: Введение сопротивления в цепь ротора позволяет изменять скорость вращения вниз от номинальной (реостатная характеристика). Глубокое и плавное регулирование сегодня чаще обеспечивается частотными преобразователями (ЧП), подключаемыми к статору. Для MTF это возможно, но требует учета наличия контактных колец (их часто замыкают накоротко при использовании ЧП).
• Торможение: Применяются динамическое торможение (подача постоянного тока на статор), торможение противовключением (смена чередования фаз) и рекуперативное торможение (возврат энергии в сеть при сверхсинхронной скорости, возможен с ЧП).

Области применения и выбор двигателя

Помимо основных крановых механизмов (главный подъем, передвижение тележки/крана), двигатели MTF применяются в:

• Приводах металлургических агрегатов (загрузочные устройства, рольганги).
• Шахтных подъемных установках.
• Приводах экскаваторов и драглайнов.
• Прочих механизмах с тяжелыми условиями пуска и работы (бетоносмесители, лебедки).

Критерии выбора:

• Режим работы (ПВ): Определяется по паспорту механизма или по графику циклограммы. Для крановых механизмов подъема ПВ редко превышает 40%.
• Мощность и скорость: Рассчитываются исходя из требуемых усилий и скоростей перемещения груза, с учетом КПД редуктора.
• Напряжение и частота сети: Стандартно 380В 50Гц. Возможны исполнения на 220/380, 380/660В, а также для сетей 60Гц.
• Климатическое исполнение и категория размещения: У1 (умеренный климат) для работы внутри помещений, У2, У3 для работы на улице, ХЛ (холодный климат).
• Наличие и тип тормоза: Стандартно вал подготовлен под монтаж тормоза. Необходимо согласовать диаметр шкива и тип тормоза (переменного или постоянного тока).

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Правильный монтаж и обслуживание критичны для надежной работы двигателя MTF в условиях вибрации и циклических нагрузок.

• Монтаж: Двигатель должен быть установлен на ровную, жесткую фундаментную раму. Обязательна проверка соосности с редуктором с помощью щупов или лазерного инструмента. Гибкая муфта должна компенсировать возможные смещения.
• Подключение: Сечение кабелей должно соответствовать номинальному току с запасом. Места подключения должны быть надежно затянуты. Цепь ротора подключается к реостату медными многожильными гибкими кабелями.
• Ежедневное обслуживание: Визуальный контроль, проверка температуры корпуса и подшипниковых узлов на ощупь или пирометром, проверка работы тормоза, очистка от пыли и загрязнений.
• Периодическое ТО (раз в 1-6 месяцев): Контроль и подтяжка крепежных соединений. Проверка состояния щеточного аппарата: износ щеток, их свободное движение в обойме, давление на контактное кольцо (около 20 кПа), состояние колец (должны быть чистыми, без борозд и нагара). Профилактическая замена щеток при остаточной высоте менее 50% от новой.
• Текущий ремонт (по мере необходимости): Замена щеток, шлифовка контактных колец, пополнение смазки в подшипниках (тип смазки указан на табличке), проверка и подтяжка контактов в клеммной коробке.
• Капитальный ремонт: Полная разборка, замена подшипников, промывка узлов, перемотка статора или ротора при пробое изоляции, динамическая балансировка ротора.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем двигатель MTF принципиально отличается от общепромышленного двигателя, например, AIR?

MTF имеет фазный ротор для управления пусковыми характеристиками, рассчитан на циклический режим S3-S5, имеет усиленную механическую конструкцию (корпус, подшипники, вал), класс защиты не ниже IP54, вал с тормозным шкивом. Общепромышленный двигатель AIR имеет короткозамкнутый ротор, рассчитан на длительный режим работы S1, менее устойчив к вибрациям и перегрузкам.

Можно ли использовать частотный преобразователь для управления MTF?

Да, это современная и эффективная практика. При этом контактные кольца, как правило, замыкаются накоротко (щеты поднимаются), а двигатель работает как короткозамкнутый. ЧП позволяет осуществлять плавный пуск, регулирование скорости в широком диапазоне и торможение. Необходимо выбирать ЧП с запасом по току (на 1-2 ступени выше) из-за низкого cos φ двигателя на низких частотах, а также учитывать необходимость принудительного охлаждения двигателя на малых скоростях.

Как правильно определить необходимую продолжительность включения (ПВ) для выбора двигателя?

ПВ рассчитывается как отношение времени работы под нагрузкой ко времени всего цикла (работа + паузы), умноженное на 100%. Цикл должен быть репрезентативным. Например, если кран поднимает груз 1.5 минуты, затем 3.5 минуты находится в паузе или движении без подъема, то ПВ = (1.5 / (1.5+3.5))

• 100% = 30%. Для механизмов передвижения ПВ обычно ниже (15-25%).

Что делать, если двигатель MTF сильно греется даже при работе в номинальном режиме?

Необходимо провести диагностику: 1) Проверить соответствие фактического ПВ паспортному. 2) Измерить токи статора и ротора — они не должны превышать номинальных. 3) Проверить состояние контактных колец и щеток — плохой контакт вызывает увеличение скольжения и нагрев. 4) Проверить вентиляционные каналы на засорение. 5) Убедиться в исправности системы охлаждения (вентилятор). 6) Проверить соосность с редуктором — перекос вызывает дополнительную нагрузку на подшипники и нагрев.

Как часто нужно менять щетки на контактных кольцах двигателя MTF?

Строгого регламента нет, износ зависит от интенсивности работы и состояния колец. Необходимо проводить ежемесячный осмотр. Критический износ — когда высота щетки менее 50% от новой, или когда пружина уже не может обеспечить нормальный прижим. Рекомендуется иметь полный комплект щеток на замену. При замене необходимо притереть щетки к кривизне кольца мелкой наждачной бумагой, а после установки прокрутить ротор и проверить искрение.

Каков средний ресурс двигателей MTF при правильной эксплуатации?

При соблюдении условий эксплуатации, своевременном ТО и средних нагрузках ресурс до капитального ремонта может составлять 15-20 лет. Наиболее уязвимые элементы — щеточный узел (требует регулярного обслуживания) и подшипники (срок службы 20-40 тыс. часов при правильной смазке). Изоляция обмоток класса F/H обеспечивает многолетнюю работу при температурных нагрузках в рамках нормы.