Электродвигатели МТКН 012

Электродвигатели МТКН 012: технические характеристики, конструкция и область применения

Электродвигатели серии МТКН 012 представляют собой трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, сконструированные для работы в составе буровых установок и другого нефтегазового оборудования в условиях тропического и умеренного климата. Данные двигатели относятся к категории краново-металлургических (серия МТКН) и характеризуются повышенным пусковым моментом, высокой перегрузочной способностью и устойчивостью к частым пускам. Модификация «012» указывает на конкретное конструктивное исполнение и габаритные размеры.

Конструктивные особенности и исполнение

Двигатели МТКН 012 выполнены в защищенном исполнении (IP23 по ГОСТ 17494-87), что предполагает защиту от попадания внутрь твердых тел диаметром более 12,5 мм и капель воды, падающих под углом до 60° от вертикали. Конструктивно это достигается за счет жалюзийных отверстий в торцевых щитах и корпусе, обеспечивающих эффективное воздушное охлаждение. Основные узлы двигателя включают:

• Статор: Сердечник статора набран из изолированных листов электротехнической стали, запрессован в литой чугунный или сварной стальной корпус. Обмотка статора выполняется из медного провода с теплостойкой изоляцией класса F или H, что позволяет двигателю работать при повышенных температурах.
• Ротор: Короткозамкнутый ротор типа «беличья клетка». Сердечник ротора также шихтованный, а клетка выполнена из алюминиевого сплава или меди, залитой в пазы. Конструкция ротора рассчитана на высокие механические нагрузки.
• Подшипниковые щиты и узлы: Двигатель оснащен усиленными подшипниковыми щитами, в которых установлены роликовые или шариковые подшипники качения повышенной грузоподъемности. Со стороны приводного конца часто устанавливается подшипник с цилиндрическими роликами (например, NU), со стороны противоположного конца – сферический двухрядный шарикоподшипник, что позволяет воспринимать радиальные и ограниченные осевые нагрузки.
• Корпус и вентиляция: Литой корпус с наружным оребрением обеспечивает жесткость и эффективный теплоотвод. Вентиляция самовентилируемая, радиальная. Вентилятор, расположенный на валу ротора, нагнетает воздух через воздуховодные каналы.

Основные технические параметры и характеристики

Двигатели МТКН 012 выпускаются на различные мощности, напряжения и частоты вращения. Ключевые параметры приведены в таблице.

Таблица 1. Основные технические характеристики двигателей МТКН 012

Параметр	Значение / Диапазон	Примечание
Номинальная мощность (Pн)	От 45 кВт до 132 кВт (для типоразмера 012)	Зависит от высоты оси вращения и модификации
Номинальное напряжение (Uн)	380 В, 660 В, 1140 В (50 Гц); 220 В, 380 В, 440 В (60 Гц)	Возможны другие напряжения по согласованию
Номинальная частота тока	50 Гц или 60 Гц
Номинальная частота вращения (nн)	Около 735 об/мин (8-полюсные), 975 об/мин (6-полюсные), 1470 об/мин (4-полюсные)	Синхронная скорость: 750, 1000, 1500 об/мин соответственно
КПД (η)	90.5% — 93.5%	Для двигателей мощностью 55-110 кВт
Коэффициент мощности (cos φ)	0.82 — 0.86
Кратность пускового момента (Mп/Mн)	1.8 — 2.2	Повышенное значение для тяжелых пусков
Кратность максимального момента (Mmax/Mн)	2.4 — 2.8	Высокая перегрузочная способность
Кратность пускового тока (Iп/Iн)	5.5 — 6.5
Класс нагревостойкости изоляции	F (155°C) или H (180°C)	Работа с запасом по температуре повышает ресурс
Степень защиты	IP23 (стандартно), возможно IP44, IP54
Режим работы	S1 (продолжительный), S3 (повторно-кратковременный) с ПВ 40-60%	Оптимизированы для механизмов с частыми пусками
Климатическое исполнение	У3, Т3 (для умеренного и тропического климата)

Механические характеристики и особенности монтажа

Двигатели МТКН 012 имеют фланцевое (IM3081 по ГОСТ 2479) или комбинированное лапо-фланцевое (IM3081/IM1001) крепление. Это позволяет жестко фиксировать двигатель на фундаментной плите или присоединять его непосредственно к редуктору буровой лебедки или ротора. Конструкция вала усилена, выходной конец вала выполнен в виде конуса для посадки полумуфты или шестерни. Габаритные, установочные и присоединительные размеры строго регламентированы. Масса двигателей данной серии значительна и для мощности 110 кВт может достигать 1200-1400 кг, что обусловлено использованием материалов с высоким запасом прочности.

Область применения и типовые приводы

Основная сфера применения двигателей МТКН 012 – нефтегазовый комплекс, в частности:

• Буровые установки: Привод лебедки (подъемного механизма), привод ротора, привод буровых насосов (в составе комплекта).
• Нефтегазопромысловое оборудование: Приводы штанговых глубинных насосов (станков-качалок), механизмов передвижения.
• Промышленные механизмы: Крановые электроприводы (главный подъем, передвижение тележки и моста), приводы металлургических машин (манипуляторы, рольганги).

Двигатели выбираются исходя из режима работы механизма. Для лебедок, работающих в повторно-кратковременном режиме с частыми реверсами, критичным параметром является перегрузочная способность и стойкость к динамическим нагрузкам, чем полностью обладают двигатели МТКН.

Схемы управления и пуска

Управление двигателями МТКН 012, особенно большой мощности, осуществляется через комплектные устройства управления – шкафы с контакторами или тиристорными пускателями. Для снижения пусковых токов при питании от ограниченных по мощности сетей (например, на буровой) применяются схемы:

• Реостатный пуск: В цепь ротора (для двигателей с фазным ротором, хотя МТКН – короткозамкнутые, но в буровых установках исторически могли применяться и другие серии) вводится пусковой реостат.
• Пуск переключением «звезда-треугольник»: Применим только для двигателей, обмотки которых рассчитаны на работу в треугольнике при номинальном напряжении сети.
• Частотный пуск: Наиболее современный и эффективный способ. Использование частотного преобразователя (ЧП) позволяет обеспечить плавный разгон, регулирование скорости в широком диапазоне, реверс и торможение. Для двигателей МТКН, работающих с ЧП, важно учитывать необходимость усиленной изоляции обмоток и возможность установки независимого вентилятора для охлаждения на низких скоростях.

Техническое обслуживание и ремонт

Регламент технического обслуживания (ТО) двигателей МТКН включает:

• Ежесменный контроль: Внешний осмотр, проверка температуры подшипниковых узлов (на ощупь или пирометром), контроль вибрации, проверка креплений.
• Текущее ТО (раз в месяц или 500 часов): Очистка от пыли и грязи, проверка состояния щеточного аппарата (если есть), подтяжка контактных соединений.
• Капитальное ТО (раз в 2-3 года или 10000-15000 часов): Полная разборка, замена подшипниковой смазки, промывка подшипников, проверка воздушного зазора, диагностика состояния изоляции обмоток (измерение сопротивления мегаомметром), при необходимости пропитка и сушка обмоток.

Типовые неисправности: износ подшипников, ослабление крепления обмоток, загрязнение вентиляционных каналов, нарушение изоляции из-за перегрева или увлажнения. Ремонт, особенно перемотка статора, должен выполняться в специализированных электромастерских с соблюдением технологии пропитки и испытаний.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем двигатели серии МТКН принципиально отличаются от общепромышленных двигателей серии АИР?

Двигатели МТКН имеют существенно более высокие показатели пускового и максимального момента, рассчитаны на работу в повторно-кратковременных и тяжелых режимах (S3-S5), имеют усиленную механическую конструкцию (вал, подшипниковые узлы, корпус) и, как правило, более высокий класс изоляции (F/H против B/F у АИР). АИР оптимизированы для продолжительного режима работы S1 с редкими пусками.

Можно ли использовать двигатель МТКН 012 с частотным преобразователем?

Да, это возможно и часто практикуется для создания регулируемого электропривода. Однако необходимо учитывать следующие нюансы: для работы на низких скоростях может потребоваться принудительная независимая вентиляция, так как собственный вентилятор на валу будет неэффективен. Также рекомендуется проверить состояние изоляции обмоток – для старых двигателей импульсное напряжение от ЧП может быть опасным. Идеальный вариант – использование двигателей, изначально предназначенных для работы с ЧП, или модернизация с нанесением специального лака на обмотки.

Как расшифровать условное обозначение МТКН 012-6-10 У3?

• МТКН – серия: Модернизированный, Тропический, Крановый, с алюминиевой оболочкой (Н).
• 012 – габарит (высота оси вращения, условный размер).
• 6 – число полюсов (6 полюсов = синхронная частота 1000 об/мин).
• 10 – длина сердечника (условный код).
• У3 – климатическое исполнение для умеренного климата, категория размещения 3 (в помещениях без регулирования климата).

Как правильно выбрать мощность двигателя МТКН для привода лебедки?

Выбор осуществляется на основе расчета статических и динамических нагрузок. Учитывается: вес груза (крюковой нагрузки), скорость подъема, КПД механической передачи, количество пусков и остановок в час, продолжительность включения (ПВ). К рассчитанной мощности вводится коэффициент запаса (обычно 1.1-1.2). Важнее даже не номинальная мощность, а проверка по перегрузочной способности: пиковый момент двигателя M_max должен превышать максимальный момент сопротивления на валу с запасом не менее 15-20%.

Какие аналоги двигателей МТКН 012 существуют сегодня?

Современными аналогами по назначению и характеристикам являются двигатели серий:

• ДАЗО2, 5ДВ – отечественные, для буровых установок.
• АИРК, АИРМК – краново-металлургические общепромышленной линейки.
• Серии M, MA, MI от Siemens, WEG, ABB – импортные двигатели для тяжелых режимов работы (Severe Duty).

При замене необходимо сверять не только мощность и обороты, но и установочно-присоединительные размеры, массу, момент инерции ротора и рабочие характеристики (M_п, M_max).

Какой межремонтный интервал у данных двигателей?

Межремонтный интервал зависит от режима эксплуатации. При работе в тяжелом повторно-кратковременном режиме (буровая лебедка) капитальный ремонт с заменой подшипников может требоваться каждые 15 000 – 20 000 моточасов. При работе в более щадящем продолжительном режиме (привод насоса) интервал может быть увеличен до 30 000 – 40 000 часов. Решающее значение имеет регулярность и качество технического обслуживания, особенно смазки подшипников.