Электродвигатели АМТН
Электродвигатели АМТН: полное техническое описание, конструкция, применение и эксплуатация
Электродвигатели серии АМТН представляют собой асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, трехфазного тока, с повышенным скольжением. Буквенное обозначение расшифровывается как: А – асинхронный, М – двигатель, Т – с повышенным скольжением, Н – в защищенном исполнении (с кожухом). Данные двигатели являются специализированными машинами, разработанными для привода механизмов с тяжелыми условиями пуска и работы, где стандартные двигатели общего назначения серии АИР не обеспечивают требуемых пусковых и рабочих характеристик.
Принцип действия и ключевая особенность – повышенное скольжение
Основное отличие двигателей АМТН от обычных асинхронных двигателей заключается в искусственно увеличенном номинальном скольжении, которое может достигать 7-13% в зависимости от мощности и числа полюсов, против 1-5% у стандартных двигателей. Это достигается за счет конструктивных особенностей ротора: использования роторных обмоток с повышенным активным сопротивлением. Чаще всего это достигается применением литой алюминиевой обмотки сложной конфигурации (например, «беличье колесо» с двойной клеткой или клеткой с узкими высокими пазами) или, в некоторых исполнениях, использованием ротора с латунными или бронзовыми стержнями.
Повышенное активное сопротивление ротора приводит к следующим эффектам:
- Мягкая механическая характеристика: Зависимость момента от скорости имеет более пологий вид. При увеличении нагрузки на валу скорость двигателя заметно снижается.
- Увеличенный пусковой момент и ограниченный пусковой ток: Двигатель развивает больший момент в момент пуска при относительно меньшем значении пускового тока (кратность пускового тока Iп/Iн обычно ниже, чем у стандартных двигателей).
- Устойчивость к перегрузкам и частым пускам: Конструкция рассчитана на нагрев при длительной работе в зоне повышенного скольжения.
- Статор: Сердечник набран из изолированных листов электротехнической стали, запрессован в чугунный или алюминиевый корпус. Обмотка статора выполняется из медного обмоточного провода с теплостойкой изоляцией класса F или H, что обеспечивает запас по термостойкости.
- Ротор: Короткозамкнутый, с литой алюминиевой обмоткой специальной формы. Вал ротора выполнен из стали, имеет повышенную прочность. Подшипниковые щиты, как правило, чугунные.
- Охлаждение: Самовентилируемое, защищенное исполнение (IP23 по ГОСТ 17494-87). Вентиляционные каналы на корпусе и внутреннем кожухе обеспечивают поток воздуха, обдувающий активные части. В отличие от полностью закрытых обдуваемых двигателей (IP54), в АМТН воздух проходит непосредственно над обмотками, что улучшает теплоотвод, но требует защиты от попадания капель и твердых тел размером >12 мм.
- Клеммная коробка: Расположена в верхней части корпуса, обычно имеет увеличенные размеры для удобства подключения. Ввод кабеля может быть с нескольких сторон.
- Приводы металлорежущих станков: Токарные, фрезерные, строгальные станки, где часто меняется нагрузка и требуется интенсивное торможение.
- Подъемно-транспортное оборудование: Приводы крановых механизмов (передвижения тележек, подъема), тельферы, лебедки с повторно-кратковременным режимом работы (ПВ 40%, 60%).
- Приводы технологических машин: Прессы, кривошипно-шатунные механизмы, ножницы, где присутствуют пиковые нагрузки.
- Приводы центрифуг, центробежных сепараторов.
- Вентиляторы и дымососы с тяжелыми условиями пуска.
- Приводы рольгангов, конвейеров ударного действия.
- Режим работы (S1-S9 по ГОСТ Р МЭК 60034-1): АМТН оптимальны для повторно-кратковременных (S3-S5) и перемежающихся (S6) режимов.
- Диаграмму нагрузки: Необходимо убедиться, что механическая характеристика двигателя (мягкая) соответствует требованиям механизма. При постоянной номинальной нагрузке КПД АМТН будет несколько ниже, чем у двигателя общего назначения аналогичной мощности.
- Интенсивность коммутаций: Двигатели рассчитаны на frequent starts/stops, но точное количество допустимых включений в час должно быть согласовано с производителем.
- Условия окружающей среды: Исполнение IP23 предполагает работу в закрытых помещениях без повышенной влажности, запыленности, химически активной среды. Для агрессивных сред требуются двигатели в специальном исполнении.
Конструктивные особенности и исполнение
Двигатели АМТН изготавливаются в соответствии с ГОСТ 184-82 (и более ранними ГОСТ 184-71, 186-74). Основные узлы:
Основные технические характеристики и параметры
Номенклатура двигателей АМТН охватывает диапазон мощностей от примерно 1.5 кВт до 200 кВт. Основные габариты по установочным размерам соответствуют стандартным рядам (габариты 56-355 по ГОСТ). Напряжение питания: 220/380, 380/660 В, частота 50 Гц. Соединение обмоток статора – «звезда» или «треугольник», в зависимости от напряжения сети.
| Типоразмер | Мощность, кВт | Синхронная частота, об/мин | Номинальная частота вращения, об/мин | Скольжение, % | КПД, % | cos φ | Пусковой момент, (Мп/Мн) | Максимальный момент, (Мmax/Мн) | Пусковой ток, (Iп/Iн) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| АМТН 112М2 | 7.5 | 3000 | ~2730 | ~9 | 84.0 | 0.89 | 2.2 | 2.4 | 5.5 |
| АМТН 160S4 | 15.0 | 1500 | ~1365 | ~9 | 88.0 | 0.87 | 2.3 | 2.5 | 6.0 |
| АМТН 200М6 | 30.0 | 1000 | ~910 | ~9 | 89.5 | 0.86 | 2.4 | 2.6 | 6.2 |
| АМТН 250S8 | 55.0 | 750 | ~680 | ~9.3 | 90.5 | 0.82 | 2.5 | 2.7 | 6.5 |
Примечание: Фактические параметры конкретного двигателя указаны на его шильдике и в паспорте.
Области применения двигателей АМТН
Двигатели с повышенным скольжением применяются там, где рабочий цикл характеризуется частыми пусками, остановками, реверсами, а также работой с переменной нагрузкой и ударными механическими воздействиями. Типичные приводы:
Выбор, монтаж и эксплуатация
При выборе двигателя АМТН для замены или проектирования нового привода необходимо учитывать:
Монтаж осуществляется на ровную жесткую фундаментную плиту или раму через лапы. Обязательна центровка соосности с приводимым механизмом. Эксплуатация требует регулярного технического обслуживания: контроль вибрации, проверка состояния подшипников (замена смазки), очистка внутренних полостей от пыли, контроль состояния изоляции обмоток (мегомметром).
Преимущества и недостатки по сравнению с двигателями общего назначения (АИР)
| Критерий | Двигатели АМТН | Двигатели АИР (общепромышленные) |
|---|---|---|
| Механическая характеристика | Мягкая (зависимая от нагрузки) | Жесткая (стабильная скорость) |
| Пусковой момент | Высокий (2.2-2.5Мн) | Средний (1.8-2.2Мн) |
| Пусковой ток | Ограниченный (5.5-7Iн) | Высокий (6-8Iн и выше) |
| КПД при номинальной нагрузке | Низже на 1-3% | Выше (соответствует классам IE2, IE3) |
| Устойчивость к перегрузкам | Высокая | Стандартная |
| Стоимость | Выше | Ниже |
| Типовой режим работы | S3-S6 (повторно-кратковременный) | S1 (продолжительный) |
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем двигатель АМТН отличается от кранового двигателя МТКН?
Двигатели серий МТКН и АМТН имеют схожий принцип действия (повышенное скольжение) и область применения (крановые механизмы). Однако МТКН – это двигатели крановые, специально оптимизированные для работы в повторно-кратковременных режимах с высокой частотой включений (до 600-700 в час), часто имеют фазный ротор для регулирования скорости. АМТН – более универсальные двигатели с короткозамкнутым ротором, рассчитанные на менее интенсивный график пусков, но для широкого спектра ударных нагрузок.
Можно ли использовать АМТН с частотным преобразователем (ЧП)?
Да, но с существенными оговорками. Мягкая характеристика АМТН частично нивелируется при векторном управлении от ЧП. Основная сложность – повышенное тепловыделение в роторе на низких частотах из-за высокого активного сопротивления. При использовании с ЧП необходимо обеспечить эффективное охлаждение двигателя (возможно, с независимым вентилятором) и выполнить настройку преобразователя с учетом реальных параметров двигателя, указанных на его шильдике. Рекомендуется консультация с производителем ЧП.
Что означает в маркировке, например, АМТН 200М6?
Цифра после буквы, обозначающей установочный размер по длине станины (М, L, S), указывает на число полюсов обмотки статора. В данном случае – 6 полюсов, что соответствует синхронной частоте вращения 1000 об/мин (при 50 Гц). Номинальная частота будет примерно 910-920 об/мин из-за повышенного скольжения.
Почему КПД у АМТН ниже, чем у обычного двигателя?
Снижение КПД (на 1-3 процентных пункта) является прямым следствием конструктивного решения. Повышенное активное сопротивление роторной обмотки приводит к большим электрическим потерям в роторе (потери в обмотке ротора Pэл2), которые рассеиваются в виде тепла. Это плата за улучшенные пусковые характеристики и способность работать с перегрузками.
Как правильно выбрать тепловую защиту для АМТН?
Из-за специфики работы (длительные периоды с повышенным скольжением) стандартные расчеты номинального тока теплового реле или настройки защит в ЧП могут не подойти. Тепловая защита должна быть отстроена с учетом реального рабочего тока, который может быть выше номинального при просадках скорости. Рекомендуется использовать термодатчики (PTC или PT100), встроенные в обмотку статора, и устройства защиты, считывающие их показания. Это обеспечивает контроль температуры активной части, а не только тока.
Заключение
Электродвигатели серии АМТН остаются востребованным специализированным оборудованием в промышленном электроприводе, несмотря на появление современных регулируемых систем. Их ключевое преимущество – надежность и приспособленность к тяжелым условиям эксплуатации с ударными нагрузками и частыми пусками без необходимости применения сложных и дорогих пуско-регулирующих устройств. Правильный выбор, монтаж и обслуживание этих двигателей обеспечивают длительный и безотказный ресурс работы в составе ответственных механизмов металлообработки, подъемно-транспортных и технологических машин.