Электродвигатели крановые 910 об/мин
Электродвигатели крановые 910 об/мин: конструкция, применение и технические аспекты
Крановые электродвигатели с синхронной частотой вращения 910 об/мин (при частоте сети 50 Гц) представляют собой специализированный класс машин, спроектированных для работы в составе грузоподъемных механизмов: мостовых, козловых, консольных кранов, тельферов и кранов-балок. Данная скорость вращения соответствует 6-полюсной конструкции двигателя (n = 60*f / p, где f=50 Гц, p=3 пары полюсов). Эти двигатели оптимизированы для повторно-кратковременного режима работы S3-S5 с частыми пусками, остановками, реверсами и механическими перегрузками.
Конструктивные особенности крановых двигателей 910 об/мин
Отличия от общепромышленных двигателей заложены на всех уровнях конструкции, что обеспечивает надежность в тяжелых условиях эксплуатации.
- Изоляция обмоток: Применяется изоляция класса F или H с пропиткой и покрытиями, стойкими к вибрациям, ударам, влаге и агрессивной промышленной среде (масла, СОЖ).
- Ротор: Выполняется с повышенным запасом прочности. В двигателях переменного тока – короткозамкнутый ротор (чаще всего с клеткой «двойная беличья клетка» для улучшения пусковых характеристик). В двигателях постоянного тока – ротор на коллекторно-щеточном узле специальной конструкции.
- Подшипниковые узлы: Устанавливаются подшипники качения повышенной грузоподъемности (чаще всего шариковые радиально-упорные), рассчитанные на значительные радиальные и осевые нагрузки, возникающие в редукторных передачах кранов.
- Корпус и кожух: Литая конструкция из чугуна или алюминиевых сплавов повышенной прочности. Защита от внешних воздействий обычно соответствует IP54 или IP55 (защита от пыли и водяных струй). Для вентиляции используется наружное обдувание с помощью независимого вентилятора (охлаждение IC 416), что обеспечивает эффективный теплоотвод даже на низких скоростях.
- Крепление и исполнение: Стандартное крепление – фланцевое (IM3001, IM3003) или на лапах (IM1001). Часто присутствует двухконцевой выход вала для установки тормоза и датчика обратной связи (тахогенератора, энкодера).
- Прямой пуск от сети (контакторная схема): Простейший и наиболее надежный способ. Недостатки – высокие пусковые токи (500-700%), рывки при пуске, невозможность регулирования скорости. Применяется для вспомогательных движений (например, передвижение тележки).
- Частотное регулирование (ЧРП): Наиболее современный и эффективный метод. Позволяет плавно регулировать скорость в широком диапазоне (например, от 5% до 100% номинальной), осуществлять мягкий пуск и торможение, повысить точность позиционирования. Для крановых двигателей обязателен выбор ЧРП с векторным управлением и повышенной перегрузочной способностью по току (150-160% в течение минуты).
- Управление двигателями постоянного тока (ДПТ): Исторически распространенная схема для кранов. Регулирование скорости осуществляется изменением напряжения на якоре с помощью тиристорных преобразователей. Обладает хорошими регулировочными свойствами, но требует дорогостоящего обслуживания коллекторно-щеточного узла.
- Схемы динамического торможения: Обязательный элемент управления. Осуществляется подачей постоянного тока на обмотки статора асинхронного двигателя, что приводит к быстрой остановке ротора. Тормозной момент регулируемый, что критично для точной остановки груза.
- Через редуктор: Стандартное решение. Двигатель фланцевого исполнения стыкуется с входным валом редуктора. Выходная скорость редуктора определяет скорость перемещения тележки или подъема груза. Расчет ведется от требуемого момента и скорости на выходном валу редуктора.
- Через муфту и тормоз: На втором конце вала двигателя устанавливается колодочный или дисковый электромагнитный тормоз, который фиксирует механизм в отключенном состоянии. Муфта компенсирует возможные misalignment валов.
- Определение режима работы механизма (ПВ, количество включений в час, характер нагрузки).
- Расчет статической мощности на валу двигателя с учетом КПД редуктора и механизма.
- Расчет динамической мощности, учитывающей момент инерции разгоняемых масс.
- Выбор двигателя из каталога по мощности и ПВ с запасом 10-15%.
- Проверка по пусковому и максимальному моменту, а также по допустимому числу включений в час.
- Согласование монтажных размеров, типа крепления и характеристик тормоза (если встроен).
- Контроль изоляции: Регулярное измерение сопротивления изоляции мегаомметром (напряжение 500-1000В). Минимально допустимое значение – 1 МОм. Тренд на снижение сопротивления указывает на старение изоляции или увлажнение.
- Контроль подшипников: Визуальный осмотр, проверка на наличие люфтов и шумов. Регламентная замена смазки (тип смазки указан на шильде). Вибрационный анализ для выявления ранних стадий дефектов.
- Проверка зазоров и центровки: Контроль воздушного зазора между статором и ротором (должен быть равномерным по окружности). Проверка соосности с редуктором.
- Для ДПТ и двигателей с фазным ротором: Ревизия коллектора/контактных колец, щеточного аппарата (износ щеток, давление на них, состояние контактной поверхности).
- Двигатели с векторным управлением от сети (бездатчиковые): Специальные серии, оптимизированные для работы с частотными преобразователями, с усиленной изоляцией и улучшенными характеристиками на низких скоростях.
- Синхронные двигатели с постоянными магнитами (СДПМ): Обладают более высоким КПД, компактными размерами при той же мощности, лучшими регулировочными свойствами. Активно вытесняют традиционные асинхронные и двигатели постоянного тока в новых проектах.
- sqrt(ПВ2 / ПВ1), где P1 – мощность при известном ПВ1, P2 – искомая мощность при новом ПВ2. Точный пересчет требует учета потерь и должен проводиться по методикам производителя.
Режимы работы и характеристики
Ключевым параметром для выбора является продолжительность включения (ПВ или ПН – продолжительность нагрузки). Стандартные градации: ПВ 15%, 25%, 40%, 60%, 100%. Двигатель на 910 об/мин с ПВ 25% способен отдать большую мощность за короткий цикл, чем тот же двигатель в режиме S1 (ПВ 100%). Это напрямую связано с нагревом. Номинальные данные (мощность, момент) всегда указываются для конкретного ПВ.
| Типоразмер (условно) | Номинальная мощность, кВт | Номинальный ток, А (прибл.) | Пусковой момент, % от ном. | Макс. момент, % от ном. | Масса, кг (прибл.) |
|---|---|---|---|---|---|
| MTKF 112 | 2.2 | 5.8 | 280 | 340 | 45 |
| MTKF 132 | 4.5 | 11.0 | 300 | 360 | 75 |
| MTKF 160 | 8.5 | 19.5 | 320 | 380 | 130 |
| MTKF 180 | 13.0 | 28.0 | 330 | 400 | 185 |
| MTKF 200 | 18.0 | 38.0 | 340 | 420 | 250 |
Механическая характеристика асинхронного кранового двигателя – жесткая, с малым скольжением (2-5%). Высокий пусковой момент (250-350% от номинального) позволяет уверенно трогать груз с места. Перегрузочная способность (максимальный момент) составляет 350-450%, что обеспечивает проход через кратковременные пиковые нагрузки.
Системы управления и регулирования
Для двигателей 910 об/мин применяются различные системы управления, определяющие динамику и точность работы механизма.
Сопряжение с механической частью и выбор двигателя
Двигатель 910 об/мин редко соединяется с механизмом напрямую. Основные схемы сопряжения:
Алгоритм выбора двигателя:
Техническое обслуживание и диагностика
Регламентное обслуживание крановых двигателей – залог их долговечности. Основные процедуры включают:
Тенденции и современные аналоги
Современным развитием классических крановых двигателей 910 об/мин являются:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем крановый двигатель на 910 об/мин принципиально отличается от общепромышленного с такой же скоростью?
Крановый двигатель рассчитан на повторно-кратковременный режим (S3-S5) с высоким числом включений, имеет повышенную механическую прочность ротора и подшипниковых узлов, изоляцию класса F/H, вентиляцию IC 416. Его номинальные данные (мощность, ток) указаны для конкретного ПВ, а не для непрерывного режима S1.
Как пересчитать параметры двигателя при отличном от паспортного ПВ?
Мощность двигателя приблизительно пропорциональна квадратному корню из отношения ПВ. Формула для ориентировочного пересчета: P2 = P1
Почему при выборе двигателя для частотного преобразователя требуется запас по мощности?
Частотный преобразователь выдает несинусоидальное напряжение (ШИМ), что приводит к дополнительным потерям в двигателе и его повышенному нагреву. Кроме того, на низких частотах вращения (ниже 10-15 Гц) эффективность собственного вентилятора двигателя падает. Запас в 10-15% компенсирует эти факторы.
Как правильно выбрать тормоз для такого двигателя?
Тормоз выбирается по развиваемому тормозному моменту, который должен превышать момент, создаваемый статической нагрузкой на валу двигателя, с коэффициентом запаса 1.5-2.0. Учитывается также напряжение питания катушки тормоза (обычно ~170В от выпрямителя или 24В DC) и время срабатывания. Встроенные в двигатель тормоза уже согласованы по моменту.
Что чаще всего выходит из строя в крановых двигателях и как это предотвратить?
Типичные неисправности: износ подшипников (из-за перегрузок, неправильной смазки), разрушение изоляции обмоток (от вибрации, перегрева, влаги), износ щеток/коллектора (для ДПТ). Профилактика: соблюдение регламента ТО (виброконтроль, замеры изоляции), правильный выбор двигателя по режиму, использование современных систем управления (ЧРП) для снижения динамических ударов.
Можно ли использовать общепромышленный двигатель в крановом применении, если взять с большим запасом по мощности?
Категорически не рекомендуется. Даже с запасом по мощности, общепромышленный двигатель не рассчитан на механические ударные нагрузки, частые пуски/реверсы и имеет неадекватную для кранового цикла систему охлаждения. Это приведет к преждевременному выходу из строя подшипников, обмоток и снизит общую безопасность работы крана.