Электродвигатели ДМТF

Электродвигатели ДМТF: конструкция, технические характеристики и область применения

Электродвигатели серии ДМТF представляют собой трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, фазным ротором (с контактными кольцами) и встроенным электромагнитным тормозом. Аббревиатура расшифровывается как: Д – двигатель, М – модернизированный, Т – с тормозом, F – с фазным ротором. Данные двигатели предназначены для электропривода механизмов, требующих быстрой остановки, удержания в заданном положении и регулирования скорости в широком диапазоне в режиме пониженных скоростей (посредством введения сопротивлений в цепь ротора). Они находят широкое применение в краново-металлургических исполнениях для привода механизмов подъема и передвижения мостовых, козловых, башенных кранов, а также в различных промышленных установках, таких как лифты, лебедки, поворотные механизмы, металлообрабатывающие станки.

Конструктивные особенности двигателей ДМТF

Конструкция двигателя ДМТF является комбинированной и включает в себя два основных узла: собственно асинхронный двигатель с фазным ротором и электромагнитный тормоз постоянного тока, смонтированные в общем корпусе. Корпусная часть и статор двигателя унифицированы с сериями общепромышленных двигателей. Основные компоненты:

• Статор: Собирается из листов электротехнической стали, имеет трехфазную обмотку, уложенную в пазы. Выводы обмотки статора подключаются к сети переменного тока.
• Фазный ротор: Ротор также шихтованный, с трехфазной обмоткой, соединенной в звезду. Концы обмотки выведены на три контактных кольца (токосъемные кольца). С помощью щеточного аппарата (щеткодержателей и графитовых щеток) в цепь ротора можно вводить дополнительные резисторы (пуско-регулирующие сопротивления) для изменения характеристик двигателя.
• Электромагнитный тормоз: Расположен со стороны противоположной выходному валу (чаще всего в задней части двигателя). Состоит из неподвижной тормозной колодки (или диска), якоря тормоза, электромагнита постоянного тока и возвратной пружины. При подаче напряжения на обмотку электромагнита якорь притягивается, преодолевая усилие пружины, и тормоз растормаживается. При снятии напряжения пружина прижимает якорь к тормозной поверхности, осуществляя механическое торможение вала.
• Система вентиляции: Двигатели имеют самовентиляцию (крыльчатка на валу) или независимое охлаждение. Крановые исполнения (ДМТFК) часто имеют закрытое обдуваемое исполнение (IC 041) для защиты от пыли и влаги.
• Клеммные коробки: Как правило, две: одна для подключения силовых цепей статора и, иногда, тормоза, вторая – для выводов ротора (контактных колец).

Принцип работы и система управления

Работа двигателя ДМТF разделяется на два контура: силовой контур переменного тока (статор-ротор) и цепь управления постоянным током (электромагнит тормоза). При подаче трехфазного напряжения на статор и одновременной подаче постоянного напряжения (как правило, выпрямленного) на обмотку тормоза, ротор начинает вращаться, преодолевая момент нагрузки. Регулирование скорости и момента осуществляется изменением сопротивления в цепи ротора с помощью контроллера или частотного преобразователя (в последнем случае требуется модификация схемы). Тормоз срабатывает с выдержкой времени после отключения питания статора, что предотвращает рывки. Для этого в схемах управления применяются реле времени или полупроводниковые блоки задержки отключения тормоза.

Основные технические характеристики и параметры

Двигатели ДМТF характеризуются рядом ключевых параметров, которые определяют область их применения. Номинальные данные указываются на заводском щитке.

• Номинальная мощность (P_н): От 1.5 до 200 кВт и более, в зависимости от габарита.
• Номинальное напряжение статора (U_н): 220/380, 380/660 В (для разных схем соединения обмотки – треугольник/звезда).
• Номинальная частота вращения (n_н): Как правило, 750, 1000, 1500 об/мин (соответствует синхронным скоростям 750, 1000, 1500 об/мин при 50 Гц).
• Номинальный ток статора (I_н): Зависит от мощности и напряжения.
• Номинальный момент (M_н): Рассчитывается по формуле M_н = 9550
• P_н / n_н (P_н в кВт, n_н в об/мин).
• Напряжение цепи ротора (U_2н): Напряжение между контактными кольцами при неподвижном роторе и номинальном напряжении на статоре. Может составлять от десятков до сотен вольт.
• Номинальный ток ротора (I_2н): Ток в цепи ротора при номинальной нагрузке.
• Напряжение тормоза (U_т): Обычно 24 В, 110 В или 220 В постоянного тока.
• Мощность тормоза (P_т): Потребляемая мощность обмотки электромагнита, обычно от 30 до 500 Вт.
• Максимальный тормозной момент: Момент, развиваемый тормозом в заторможенном состоянии. Должен превышать номинальный момент двигателя с запасом (коэффициент 1.5-2.5).
• Степень защиты (IP): Для крановых исполнений обычно IP54 или IP55.
• Режим работы (ПВ %): Для крановых двигателей номинальный режим часто соответствует повторно-кратковременному режиму с продолжительностью включения 40% (ПВ 40%).

Таблица примерных параметров двигателей ДМТF (габариты 112-225)

Типоразмер	Мощность, кВт (при ПВ 40%)	Синхронная частота, об/мин	Напряжение статора, В	Ток статора, А	Напряжение ротора, В	Ток ротора, А	Напряжение тормоза, В
ДМТF-112L	3.5	1000	380	9.5	135	16.5	220
ДМТF-132M	6.3	1000	380	16.5	148	27.0	220
ДМТF-160S	11.0	1000	380	26.5	185	37.5	220
ДМТF-180M	18.5	1000	380	42.0	230	50.0	220
ДМТF-225M	32.0	1000	380	68.0	278	70.0	220

Преимущества и недостатки двигателей ДМТF

Преимущества:

• Возможность плавного пуска и регулирования скорости вниз от номинальной за счет введения резисторов в цепь ротора.
• Высокий пусковой момент при относительно низком пусковом токе (по сравнению с короткозамкнутыми двигателями).
• Наличие встроенного тормоза обеспечивает быструю остановку и фиксацию вала, что критически важно для грузоподъемных механизмов.
• Надежность и приспособленность к тяжелым условиям работы (частые пуски/остановки, реверсы, работа в пыльных помещениях).
• Высокая перегрузочная способность.

Недостатки:

• Более высокая стоимость и сложность по сравнению с двигателями с короткозамкнутым ротором.
• Наличие изнашиваемых элементов: щеточный аппарат, контактные кольца, тормозные колодки/диски, требующие периодического обслуживания.
• Пониженный КПД из-за потерь в добавочных сопротивлениях и щеточном контакте.
• Требуется источник постоянного тока для питания тормоза и комплект резисторов для роторной цепи.
• Более сложная схема управления и монтажа.

Обслуживание и типовые неисправности

Регламентное обслуживание двигателей ДМТF включает в себя:

• Ежесменный осмотр: Проверка работы тормоза (отсутствие проскальзывания, полное растормаживание), контроль температуры корпуса и подшипниковых щитов, визуальный осмотр.
• Техническое обслуживание (ежемесячно/ежеквартально): Очистка от пыли и грязи, проверка и регулировка зазора в тормозе, контроль износа щеток и состояния контактных колец, замена щеток при износе более 2/3 от первоначальной длины.
• Капитальный ремонт (по наработке): Перезаливка подшипников, шлифовка контактных колец, перемотка статора или ротора при пробое изоляции, замена тормозных накладок.

Типовые неисправности:

• Перегрев двигателя: причины – перегруз, нарушение вентиляции, межвитковое замыкание, износ подшипников.
• Неполное растормаживание или подтормаживание: неисправность цепи управления тормозом (обрыв, неисправность выпрямительного блока), ослабление или поломка возвратной пружины, замасливание тормозных поверхностей.
• Искрение на контактных кольцах: износ или залегание щеток, загрязнение или биение колец.
• Повышенная вибрация: дисбаланс ротора, износ подшипников, нарушение центровки с редуктором.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается ДМТF от ДМТ?

Двигатель ДМТ – это двигатель с тормозом, но с короткозамкнутым ротором. ДМТF имеет фазный ротор (контактные кольца), что позволяет вводить в его цепь дополнительные сопротивления для регулирования скорости и момента. Это ключевое конструктивное и функциональное отличие.

Можно ли использовать двигатель ДМТF без тормоза?

Нет, тормоз является конструктивно встроенным и неотъемлемой частью двигателя. Работа без подачи напряжения на тормоз приведет к постоянному торможению вала и перегреву обмотки электромагнита при попытке ее включения. Если тормозное устройство вышло из строя, двигатель требует ремонта.

Как подобрать резисторы для роторной цепи двигателя ДМТF?

Подбор осуществляется на основе каталожных данных двигателя: номинального тока ротора (I_2н) и его напряжения (U_2н). Расчет ведется по требуемым пусковым и регулировочным характеристикам. Обычно используются стандартные ящики резисторов (например, серии ЯС, КФ), чьи ступени подбираются под конкретный двигатель и режим работы механизма. Рекомендуется использовать расчетные программы или консультироваться с производителем резисторов.

Какое напряжение подается на тормоз и как его организовать?

Напряжение указывается на щитке двигателя (чаще 24В DC, 110В DC, 220В DC). Для его получения используется отдельный блок выпрямителей (селеновых или полупроводниковых), питающийся от той же сети переменного тока, что и статор двигателя. В схему также включается реле времени для задержки отключения тормоза после снятия напряжения со статора.

Что означает ПВ 40% в характеристиках кранового двигателя?

ПВ – продолжительность включения. ПВ 40% означает, что двигатель рассчитан на работу в повторно-кратковременном режиме, где время работы под нагрузкой составляет 40% от длительности полного цикла (работа + пауза). Например, 4 минуты работы и 6 минут остановки. Использование двигателя в таком режиме с нагрузкой, равной номинальной для ПВ 40%, в длительном режиме (ПВ 100%) приведет к перегреву и выходу из строя.

Как осуществляется реверс двигателя ДМТF?

Реверс (изменение направления вращения) осуществляется переключением любых двух фаз на клеммах статора. Цепь ротора и тормоза при этом не меняются. Переключение выполняется с помощью контакторов в силовой цепи управления.

Каков средний ресурс двигателей ДМТF и от чего он зависит?

Средний расчетный ресурс до капитального ремонта при соблюдении условий эксплуатации и графика ТО составляет 15-20 тысяч часов. На ресурс негативно влияют: частые перегрузки, работа в режимах, отличных от номинального ПВ, повышенная запыленность и влажность, отсутствие регулярного обслуживания щеточного аппарата и тормоза.