Электродвигатели крановые 22 кВт

Электродвигатели крановые 22 кВт: технические характеристики, конструкция и применение

Крановые электродвигатели мощностью 22 кВт представляют собой специализированный класс электрических машин, предназначенных для привода механизмов подъема и передвижения мостовых, козловых, консольных и прочих типов кранов. Их ключевое отличие от общепромышленных аналогов — адаптация к повторно-кратковременному режиму работы с частыми пусками, остановками, реверсами и значительными механическими перегрузками. Двигатели на 22 кВт являются одним из наиболее востребованных типоразмеров для кранов среднего тоннажа и производительности.

Классификация и основные серии

В Российской Федерации и странах СНГ наиболее распространены асинхронные электродвигатели с фазным ротором (серии MTКF, MTF, MTKH) и, реже, с короткозамкнутым ротором (серии MTKN, MTK). Для мощности 22 кВт типичными представителями являются:

MTKF / MTF 312-6 (реже MTKF 311-6) — двигатель с фазным ротором, 6 полюсов, синхронная частота вращения 1000 об/мин.
MTKN 312-6 — двигатель с короткозамкнутым ротором для механизмов передвижения или вспомогательного подъема.
Аналоги импортного производства (например, Siemens, ABB, WEG) соответствующих габаритов и режима работы S3-S5.

Конструктивные особенности

Конструкция кранового электродвигателя 22 кВт оптимизирована для тяжелых условий эксплуатации.

Корпус и изоляция: Литая чугунная или стальная рама повышенной прочности. Класс нагревостойкости изоляции обмоток — не ниже F (155°C), часто с запасом по перегрузочной способности. Используются влагостойкие и виброустойчивые пропиточные составы.
Система охлаждения: Закрытое обдуваемое исполнение (IC 411). Вентилятор, расположенный на валу, обдувает наружную оребренную поверхность корпуса через защитный кожух. Это предотвращает попадание внутрь пыли и влаги.
Ротор: У двигателей с фазным ротором (MTKF) на валу установлена трехфазная обмотка, выведенная на три контактных кольца. Это позволяет вводить в цепь ротора пуско-регулировочные реостаты, обеспечивая высокий пусковой момент и плавный разгон.
Подшипниковые узлы: Усиленные подшипники качения (обычно шариковые сферические), рассчитанные на восприятие значительных радиальных нагрузок. Имеют повышенный ресурс и, как правило, снабжены пресс-масленками для регулярного обслуживания.
Тормозной шкив: На противоположном от вентилятора конце вала выполнен конический или цилиндрический шкив для установки колодочного тормоза. Это обязательный элемент для большинства крановых механизмов.
Клеммная коробка: Просторная, герметичная коробка с кабельными вводами. Расположена обычно в верхней части корпуса, что удобно для монтажа. Имеет отдельные отсеки для выводов статора и ротора.

Технические характеристики и режимы работы

Основные параметры для типового двигателя MTKF 312-6 мощностью 22 кВт.

Параметр	Значение	Примечание
Номинальная мощность, P_N	22 кВт	Мощность на валу в повторно-кратковременном режиме
Номинальное напряжение, U_N	380 В	Также 220/380, 380/660 В
Схема соединения обмоток	Звезда (Y) / Треугольник (Δ)	Зависит от напряжения сети
Номинальная частота вращения, n_N	~935 об/мин	Для 6-полюсного исполнения (синхронная 1000 об/мин)
Номинальный ток статора, I_N	~48 А (при 380В, КПД 85%)	Точное значение зависит от КПД и cos φ
КПД, η	84-87%	Для двигателей данного класса и мощности
Коэффициент мощности, cos φ	0.73-0.78	Характерно невысокое значение для фазного ротора
Кратность пускового момента, M_п/M_н	2.7 – 3.2	Сопротивления в цепи ротора позволяют его регулировать
Кратность максимального момента, M_max/M_н	2.8 – 3.5
Момент инерции ротора, J	~0.8 кг·м²	Важно для расчета динамики привода
Масса	280 – 320 кг	Зависит от производителя и материала корпуса
Степень защиты	IP54 / IP55	Защита от пыли и брызг воды
Класс изоляции	F	Допустимый нагрев 155°C

Режимы работы (по ГОСТ 25872)

S3 — Повторно-кратковременный режим: Основной режим. Работа с постоянной нагрузкой чередуется с паузами. Характеризуется относительной продолжительностью включения (ПВ%). Для крановых двигателей стандартными являются ПВ 25%, 40%, 60%. Двигатель 22 кВт чаще всего рассчитан на ПВ 40%.
S4 — Повторно-кратковременный режим с частыми пусками: Учитывает влияние пусковых процессов. Указывается ПВ%, число включений в час (например, 150-300) и момент инерции нагрузки.
S5 — Повторно-кратковременный режим с частыми пусками и электрическим торможением: Наиболее тяжелый режим, характерный для точного позиционирования, где после рабочего хода следует торможение.

Важно: Номинальная мощность 22 кВт указывается для конкретного значения ПВ (обычно 40%). При работе в режиме с меньшей ПВ (например, 25%) двигатель может развивать несколько большую мощность, а при большей ПВ (60%) — мощность должна быть снижена.

Схемы управления и пуска

Для управления крановыми двигателями 22 кВт с фазным ротором применяются схемы с использованием пуско-регулировочных реостатов или современных частотных преобразователей.

Реостатный пуск (контакторно-реостатная схема): В цепь фазного ротора последовательно включаются ступени пускового реостата (металлические или жидкостные). При разгоне ступени поочередно выводятся контакторами, уменьшая сопротивление в цепи ротора. Схема обеспечивает высокий начальный пусковой момент (до 0.8-0.9 M_max) и ограничение пускового тока статора (обычно в пределах 1.5-2.5 I_N). Недостатки: ступенчатость, износ контактов, потери энергии в реостатах.
Частотное управление (ЧП, преобразователь частоты): Современный и наиболее эффективный способ. ПЧ подключается к статору двигателя, а обмотка ротора в этом случае замыкается накоротко (или используется двигатель MTKN). Обеспечивает плавный пуск и торможение, точное регулирование скорости в широком диапазоне, высокий КПД системы. Для крановых применений критичен выбор ПЧ с правильным алгоритмом управления (векторное управление) и запасом по току и мощности для генерации высокого момента на низких скоростях.

Области применения и выбор двигателя

Двигатели 22 кВт устанавливаются на следующие механизмы кранов:

Механизмы главного подъема: Кранов грузоподъемностью 10-20 тонн (в зависимости от скорости подъема и режима работы).
Механизмы вспомогательного подъема: На кранах большой грузоподъемности (32/5 т, 50/10 т и т.д.).
Механизмы передвижения тележки и моста: Для кранов с пролетом 22-32 метра и массой тележки до 15-20 тонн. Часто используются два двигателя по 22 кВт, установленные на приводных колесах.

Критерии выбора:

Режим работы механизма (ПВ%): Для главного подъема — ПВ 40% или 60%. Для передвижения — ПВ 25% или 40%.
Скорость и передаточное число: Частота вращения двигателя (935 об/мин) должна соответствовать требуемой скорости механизма через редуктор.
Тип ротора: Для главного подъема и тяжелых условий пуска — фазный ротор (MTKF). Для передвижения с инерционными нагрузками может подойти короткозамкнутый ротор (MTKN) с системой ЧП.
Климатическое исполнение и категория размещения: У1 для умеренного климата в закрытых помещениях, У2/У3 для неотапливаемых, УХЛ1 для холодного климата.

Техническое обслуживание и диагностика

Регламентное обслуживание включает:

Ежесменный осмотр: Проверка температуры корпуса (на ощупь или пирометром), отсутствия постороннего шума и вибрации.
Ежемесячное ТО: Контроль состояния щеточного аппарата (износ, прилегание, искрение) у двигателей MTKF. Очистка наружных поверхностей от пыли и грязи, препятствующей охлаждению.
Ежеквартальное ТО: Проверка и подтяжка контактных соединений в клеммной коробке. Контроль момента затяжки крепления двигателя к раме.
Ежегодное ТО: Замена смазки в подшипниках (тип и объем смазки указан в паспорте). Измерение сопротивления изоляции обмоток мегаомметром (500 В или 1000 В). Норма: не менее 1 МОм для нагретой обмотки. Замер сопротивления обмоток постоянному току для выявления межвитковых замыканий. Проверка и проточка контактных колец (при необходимости).

Тенденции и аналоги

Современный рынок предлагает как классические отечественные двигатели (производители: «Электромашина», «Сибэлектромотор», «Уралэлектро»), так и импортные или локализованные аналоги (Siemens, ABB, WEG, Leroy-Somer). Тенденции:

Постепенный переход на двигатели с короткозамкнутым ротором в паре с частотными преобразователями.
Повышение класса энергоэффективности (IE2, IE3) даже для крановых режимов.
Использование систем постоянного контроля температуры обмоток через встроенные датчики (PTC, PT100).
Развитие линеек двигателей с тормозом и энкодером в едином корпусе.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем крановый двигатель 22 кВт принципиально отличается от общепромышленного той же мощности?

Крановый двигатель рассчитан на повторно-кратковременный режим (S3-S5) с высокой цикличностью, имеет усиленную механическую конструкцию (вал, подшипники), тормозной шкив, класс защиты IP54/IP55, изоляцию класса F. Общепромышленный двигатель предназначен для длительного режима работы (S1) и не выдержит частых пусков и перегрузок кранового цикла.

Можно ли заменить двигатель с фазным ротором (MTKF) на двигатель с короткозамкнутым ротором (MTKN) без изменения схемы управления?

Нет, это невозможно. Схема управления с реостатами принципиально рассчитана на наличие контактных колец и обмотки в роторе. Замена на MTKN потребует полной замены системы управления на частотный преобразователь или устройство плавного пуска, а также перерасчета механических характеристик.

Что означает маркировка MTKF 312-6 и как расшифровать ее цифробуквенный код?

М — серия двигателей крановых.
Т — с фазным ротором (для MTKN — «К» означает короткозамкнутый).
К — с контактными кольцами.
F — класс изоляции F (допустимый нагрев 155°C).
312 — условный размер сердечника и длина (3 — габарит, 12 — длина).
6 — число полюсов (6).

Как определить, что двигатель 22 кВт перегружен в работе?

Основные признаки: повышенный нагрев корпуса (свыше 80-90°C при классе F), частое срабатывание тепловой защиты, запах перегретой изоляции, снижение скорости под нагрузкой, повышенное искрение на коллекторе (для MTKF). Для точной диагностики необходимо замерить ток статора и ротора в рабочих режимах и сравнить с паспортными значениями.

Каков средний ресурс кранового электродвигателя 22 кВт до капитального ремонта?

При соблюдении условий эксплуатации и графика ТО ресурс составляет 10-15 лет или 15-20 тысяч моточасов. Первым, как правило, требует замены щеточный узел (каждые 2-5 лет в зависимости от интенсивности работы). Подшипники требуют замены в среднем через 7-10 лет. Перемотка обмоток может потребоваться после 12-20 лет службы.

Как правильно выбрать частотный преобразователь для кранового двигателя 22 кВт с короткозамкнутым ротором?

Необходимо выбирать ПЧ с номинальным током не менее, а лучше на 15-20% больше, чем номинальный ток двигателя (около 48А). Мощность ПЧ должна быть не менее 22 кВт. Обязательно наличие векторного режима управления без датчика обратной связи (Sensorless Vector) для обеспечения высокого момента на низких скоростях (150-200% от номинала на 0.5-1 Гц). Для механизмов подъема критична функция «holding brake control» для управления механическим тормозом.

Электродвигатели крановые 22 кВт