Электродвигатели крановые 955 об/мин
Электродвигатели крановые серии МТН и МТК: технические характеристики, конструкция и применение для скорости 955 об/мин
Крановые электродвигатели с номинальной частотой вращения 955 об/мин представляют собой специализированную категорию машин, спроектированных для работы в повторно-кратковременном режиме S3-S5 с высокими механическими перегрузками. Данная скорость вращения является стандартной для асинхронных двигателей с 6 полюсами при питании от сети 50 Гц (синхронная скорость – 1000 об/мин, номинальное скольжение – около 4.5%). Эти двигатели являются основным приводным элементом для механизмов передвижения кранов (тележек и мостов), а также для некоторых механизмов подъема в многоскоростном исполнении.
Конструктивные особенности крановых электродвигателей 955 об/мин
Конструкция двигателей серий МТН (с фазным ротором) и МТК (с короткозамкнутым ротором) для крановых применений существенно отличается от общепромышленных моделей. Основные отличия обусловлены тяжелыми условиями эксплуатации.
- Изоляция обмоток: Применяется изоляция класса нагревостойкости F или H, что позволяет работать при температуре до 155°C или 180°C соответственно. Обмотки пропитываются термореактивными составами и обладают повышенной стойкостью к вибрациям и ударам.
- Механическая прочность: Усиленные подшипниковые щиты и корпус, часто изготавливаемый из стали или высокопрочного чугуна. Вал имеет увеличенный диаметр и высокую жесткость для восприятия радиальных нагрузок от прямого соединения с ходовыми колесами или через редуктор.
- Система охлаждения: Используется закрытое обдуваемое исполнение (IC 411) или закрытое исполнение с естественным охлаждением (IC 410). Вентилятор закрыт защитным кожухом. Для работы в пыльных цехах применяются двигатели с ребристым корпусом без внешнего обдува.
- Коллекторно-щеточный узел (для МТН): Фазный ротор позволяет вводить в цепь ротора резисторы для плавного пуска и регулирования скорости. Коллектор и щетки рассчитаны на частые коммутации и работу под нагрузкой.
- Монтажное исполнение: Стандартное – IM 3001 (фланцевое) или IM 1001 (лапы). Часто используются комбинированные варианты (IM 1001/3001). Крепление должно гасить динамические нагрузки.
- Режим S3 – Повторно-кратковременный: Основной режим. Характеризуется относительной продолжительностью включения (ПВ) в процентах: 15%, 25%, 40%, 60%. Стандартом для кранов является ПВ=40%. Двигатель на 11 кВт при ПВ=40% может развивать 15 кВт при ПВ=25%, но с повышенным нагревом.
- Режим S4 – Повторно-кратковременный с влиянием пусковых процессов: Учитывает количество включений в час (обычно 150, 300, 600). Чем больше включений, тем меньше допустимая нагрузка из-за дополнительных потерь при пуске.
- Режим S5 – Повторно-кратковременный с электрическим торможением: Учитывает потери при торможении (противовключением, рекуперативным).
- Ежесменный контроль: Проверка температуры корпуса и подшипниковых узлов на ощупь или пирометром, проверка уровня шума и вибрации.
- Ежемесячное ТО: Контроль состояния щеток и коллектора (для МТН), очистка от пыли и грязи, проверка креплений.
- Ежегодное ТО: Измерение сопротивления изоляции мегомметром (норма не менее 1 МОм для напряжений до 500В). Проверка зазоров в подшипниках, замена смазки (тип смазки – чаще всего Литин-24 или аналог). Проверка и протяжка электрических соединений.
- Диагностика: Вибродиагностика для выявления дисбаланса ротора, износа подшипников, ослабления креплений. Тепловизионный контроль соединений и обмоток.
Основные технические параметры и характеристики
Двигатели на 955 об/мин характеризуются рядом ключевых параметров, определяющих их выбор для конкретного механизма.
| Мощность, кВт | Ток статора (380В), А | Момент инерции ротора, кг·м² | Масса, кг | КПД, % | cos φ | Макс. момент, (кратность) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 5.5 | 14.5 | 0.09 | 110 | 82.5 | 0.72 | 2.8 |
| 11 | 27.5 | 0.22 | 165 | 85.0 | 0.74 | 2.8 |
| 22 | 52.0 | 0.55 | 290 | 87.5 | 0.78 | 2.8 |
| 45 | 98.0 | 1.25 | 520 | 89.0 | 0.80 | 2.8 |
| Параметр | МТК (Короткозамкнутый ротор) | МТН (Фазный ротор) |
|---|---|---|
| Схема пуска | Прямой пуск, звезда-треугольник, частотный преобразователь | Пуск через ступени резисторов в цепи ротора |
| Регулирование скорости | Только через частотный преобразователь | Ступенчатое, путем изменения сопротивления в цепи ротора |
| Начальный пусковой момент | Высокий (до 2.8 от номинального) | Регулируемый (от 0.6 до 2.5 от номинального) |
| Надежность | Выше (нет щеточного узла) | Ниже (требуется обслуживание коллектора и щеток) |
| Стоимость привода | Ниже (двигатель дешевле, но ЧПУ дорогой) | Выше (двигатель дороже, требуется пускорегулирующая аппаратура – контакторы, резисторы) |
| Типовое применение на кране | Механизмы передвижения с малыми маховыми массами, вспомогательный подъем | Главный подъем, механизмы передвижения мостов и тележек тяжелого режима работы |
Режимы работы и выбор двигателя
Выбор двигателя на 955 об/мин осуществляется по мощности, режиму работы (ПВ – продолжительность включения) и перегрузочной способности. Мощность рассчитывается исходя из сил сопротивления движению, массы груза, коэффициента трения, КПД механизма. Для крановых двигателей критически важным является не номинальная мощность, а способность выдерживать многократные пуски, торможения и перегрузки.
Выбор в пользу скорости 955 об/мин для механизмов передвижения обусловлен необходимостью согласования с редуктором для получения оптимальных скоростей передвижения крана (30-120 м/мин) и обеспечения высокого пускового момента при умеренных токах.
Схемы управления и подключения
Для двигателей с короткозамкнутым ротором (МТК) применяются магнитные пускатели или тиристорные пускатели мягкого пуска. Современным решением является использование частотных преобразователей (ЧПУ), которые обеспечивают плавный разгон, торможение и точное позиционирование крана. Для двигателей с фазным ротором (МТН) применяются схемы с контакторными панелями и ступенями пусковых резисторов в цепи ротора. Резисторы позволяют ограничить пусковой ток и регулировать скорость в широких пределах, однако такая регулировка является ступенчатой и сопровождается значительными потерями энергии в резисторах.
Обслуживание и диагностика
Регламентное обслуживание крановых двигателей 955 об/мин включает:
Тенденции и современные аналоги
Традиционные серии МТН и МТК постепенно вытесняются двигателями, оптимизированными для работы с частотными преобразователями. Это двигатели с усиленной изоляцией, защищенной от перенапряжений, с встроенными датчиками температуры (PT100, PTC), и часто – с тормозом. Современные крановые двигатели могут иметь скорость 955 об/мин как базовую, но работать в широком диапазоне частот (5-100 Гц) от ЧПУ, что позволяет обходиться без механических коробок скоростей и реализовывать точное позиционирование.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем крановый двигатель на 955 об/мин отличается от общепромышленного на 1000 об/мин?
Крановый двигатель рассчитан на работу в повторно-кратковременном режиме (S3-S5) с высокими перегрузками, имеет усиленную механическую конструкцию, изоляцию класса F/H, более высокий момент инерции ротора. Общепромышленный двигатель предназначен для длительного режима работы (S1) при постоянной нагрузке и не выдержит частых пусков и перегрузок кранового цикла.
Как пересчитать мощность двигателя для другого значения ПВ?
Приближенный пересчет мощности P для разных значений продолжительности включения (ПВ1 и ПВ2) производится по формуле: P2 = P1 sqrt(ПВ1/ПВ2). Например, двигатель 11 кВт при ПВ=40% сможет работать с мощностью P2 = 11 sqrt(40/25) ≈ 13.9 кВт при ПВ=25%, но с обязательной проверкой по условиям нагрева и перегрузочной способности.
Что делать, если двигатель сильно греется даже в штатном режиме?
Необходимо провести диагностику: измерить фактический ток по фазам (возможна перегрузка или дисбаланс), проверить сопротивление изоляции, состояние подшипников (перетяжка вызывает нагрев), чистоту вентиляционных каналов. Для двигателей МТН – проверить состояние коллектора и щеток (подвисание щеток, искрение).
Можно ли заменить двигатель с фазным ротором (МТН) на двигатель с короткозамкнутым ротором (МТК) с частотным преобразователем?
Да, такая замена часто является модернизацией. Она позволяет отказаться от ненадежного щеточного узла и энергозатратных резисторов. Однако необходимо убедиться, что выбранный ЧПУ и двигатель МТК способны обеспечить требуемый пусковой момент на низких частотах и выдержать количество включений в час. Также требуется пересмотреть схему управления и защиты.
Как правильно выбрать двигатель 955 об/мин для механизма передвижения тележки?
Расчет ведется по формуле: P = (W V) / (6120 η), где W – полное сопротивление движению (кгс), V – скорость передвижения (м/мин), η – КПД механизма. Полученную мощность увеличивают на коэффициент запаса (1.1-1.3). Далее по каталогу выбирают двигатель с ближайшей большей мощностью для требуемого режима ПВ (обычно 40%) и проверяют, чтобы его максимальный момент превышал момент при пуске с учетом инерции масс.
Каков средний срок службы кранового электродвигателя и от чего он зависит?
При своевременном обслуживании срок службы составляет 15-20 лет. Основные факторы, сокращающие ресурс: работа с перегрузкой, превышение допустимого числа включений в час, агрессивная среда (пыль, влага, химикаты), некачественное питание (перекос фаз, колебания напряжения), несвоевременная замена подшипниковой смазки и изношенных щеток.