Электродвигатели МТКН 111

Электродвигатели МТКН 111: полное техническое описание и сфера применения

Электродвигатели серии МТКН 111 представляют собой трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, выполненные в многофазном (двух- или трехскоростном) исполнении. Основное назначение данных машин – привод механизмов, требующих ступенчатого изменения скорости вращения без применения частотных преобразователей, за счет переключения числа полюсов обмотки статора. Модификация «Т» указывает на тропическое климатическое исполнение, «К» – на наличие фазного ротора (конструктивно – с контактными кольцами, хотя в обозначении МТКН это не всегда однозначно, чаще это двигатели с короткозамкнутым ротором для крановых механизмов), «Н» – наружное охлаждение. Данные двигатели нашли широкое применение в приводах крановых механизмов (главный подъем, передвижение тележки), металлообрабатывающих станков, вентиляторов и других промышленных установок.

Конструктивные особенности и принцип действия

Конструктивно двигатель МТКН 111 состоит из литого станины, сердечника статора с многоскоростной обмоткой, короткозамкнутого ротора типа «беличья клетка», двух подшипниковых щитов с установленными в них подшипниками качения, вентилятора и вентиляционного кожуха. Ключевая особенность – обмотка статора, позволяющая путем изменения схемы соединения (например, «звезда-двойная звезда» (Y/YY) или «треугольник-двойная звезда» (Δ/YY)) менять число пар полюсов. Наиболее распространены двухскоростные двигатели с соотношением скоростей 1:2 (например, 750/1500 об/мин или 1000/2000 об/мин) или 2:3 (например, 1000/1500 об/мин). Переключение осуществляется через специализированный контроллер или комплект контакторов.

Основные технические характеристики

Технические параметры двигателей МТКН 111 варьируются в зависимости от конкретного габарита, числа полюсов и схемы переключения. Ниже приведены обобщенные данные для серии.

Таблица 1. Основные параметры двигателей МТКН 111 (пример для нескольких габаритов)

Схемы соединения обмоток и управления

Эффективность и надежность работы многоскоростного двигателя напрямую зависят от правильности реализации схемы переключения. Для двухскоростных двигателей с одной обмоткой (с переключением полюсов) применяются две основные схемы:

• Схема «Треугольник – Двойная звезда» (Δ/YY): Применяется для соотношения скоростей 1:2. На низкой скорости обмотка соединяется в треугольник (Δ), на высокой – в двойную звезду (YY). При этом мощность на валу изменяется незначительно (P_YY ≈ 1.15-1.2 P_Δ), что соответствует характеристике, близкой к постоянному моменту.
• Схема «Звезда – Двойная звезда» (Y/YY): Также для соотношения 1:2. На низкой скорости – звезда (Y), на высокой – двойная звезда (YY). В этом случае мощность изменяется примерно в два раза (P_YY ≈ 2 P_Y), что соответствует вентиляторной характеристике момента (мощность пропорциональна кубу скорости).

Управление осуществляется через силовые контакторы, коммутирующие выводы обмотки. Крайне важно, чтобы переключение происходило с разрывом цепи во избежание межвитковых замыканий. Для этого в схемах управления предусматривается блокировка.

Области применения и режимы работы

Двигатели МТКН 111 проектировались для работы в повторно-кратковременных режимах (S3-S5) с частыми пусками и реверсами, что характерно для краново-металлургических применений. Однако они также успешно эксплуатируются и в длительном режиме (S1).

• Крановые механизмы: Привод главного подъема и передвижения тележки мостовых кранов. Низкая скорость используется для точного позиционирования груза, высокая – для быстрого перемещения.
• Металлообрабатывающие станки: Привод шпинделей, где требуется изменение скорости резания.
• Вентиляторы и насосы: Для регулирования производительности ступенчатым методом. В этом случае предпочтительны двигатели со схемой Y/YY.
• Подъемно-транспортное оборудование: Приводы конвейеров с переменной скоростью движения.

Преимущества и недостатки по сравнению с другими системами регулирования

Преимущества:

• Простота конструкции и высокая надежность, присущие асинхронным двигателям с короткозамкнутым ротором.
• Отсутствие скользящих контактов (в отличие от двигателей с фазным ротором), что снижает эксплуатационные расходы.
• Жесткая механическая характеристика на каждой скорости.
• Относительно низкая стоимость системы регулирования по сравнению с частотным приводом.
• Высокий КПД на каждой из рабочих скоростей.

Недостатки:

• Ступенчатое, а не плавное регулирование скорости.
• Ограниченное количество фиксированных скоростей (обычно 2, реже 3).
• Скачок тока и снижение момента при переключении скоростей.
• Более сложная, по сравнению с односкоростными двигателями, схема управления и коммутации.
• Габариты и масса больше, чем у односкоростного двигателя той же номинальной мощности.

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Монтаж двигателя МТКН 111 должен производиться на ровную, жесткую фундаментную плиту с точной центровкой по полумуфте. Допустимое биение вала не должно превышать значений, указанных в паспорте. Перед первым пуском необходимо:

• Проверить сопротивление изоляции обмоток (не менее 1 МОм мегаомметром на 1000 В).
• Проверить свободное вращение ротора.
• Убедиться в правильности схемы соединения и управления.
• Проверить состояние и смазку подшипников.

В процессе эксплуатации требуется регулярное техническое обслуживание, включающее:

• Контроль температуры подшипников и станины (не должна превышать +95°C для изоляции класса F).
• Периодическая очистка от пыли и загрязнений, обеспечение свободного прохода охлаждающего воздуха.
• Чистка и подтяжка контактных соединений в клеммной коробке и шкафу управления.
• Через 8-10 тыс. часов работы – замена смазки в подшипниках.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем двигатель МТКН отличается от АИР?

Двигатели серии АИР – это общепромышленные односкоростные двигатели. МТКН – специализированные многоскоростные двигатели, как правило, с усиленной конструкцией (краново-металлургическое исполнение), рассчитанные на более тяжелые режимы работы (частые пуски, перегрузки).

Можно ли подключить двигатель МТКН 111 к частотному преобразователю (ЧП)?

Да, технически это возможно, но с существенными оговорками. При этом используется только одна из скоростей (обычно высшая, с соединением YY). Необходимо убедиться, что изоляция обмотки рассчитана на импульсное напряжение ЧП (обычно не ниже 1600 В). Однако основное преимущество многоскоростности теряется, так как ЧП сам обеспечивает регулирование. Совместное использование переключения полюсов и ЧП – сложная и редко применяемая схема.

Что означает в маркировке цифра 111?

Цифры в маркировке МТКН 111 обозначают габарит (высоту оси вращения). Цифра 111 указывает на высоту оси вращения 111 мм. Соответственно, МТКН 112 – 112 мм и т.д. Это основной размер, определяющий установочные и присоединительные размеры двигателя.

Почему при переключении со скорости на скорость двигатель может резко тормозиться или терять момент?

Это связано с переходными процессами при переключении числа полюсов. Если переключение происходит без паузы (разрыва цепи), двигатель переходит в генераторный режим, создавая тормозящий момент. Правильная схема управления должна обеспечивать паузу перед переключением, достаточную для спада магнитного поля в зазоре (обычно 0.3-1.0 сек). Также потеря момента может быть следствием неправильного выбора схемы (например, для нагрузки с постоянным моментом используется схема Y/YY).

Как определить схему соединения обмоток для конкретного двигателя, если шильдик утерян?

Необходимо вызвонить все выводы, определить пары выводов, принадлежащие каждой из трех фаз. Затем, подавая пониженное трехфазное напряжение на одну из возможных комбинаций (например, предполагаемую «звезду») и измеряя потребляемый ток холостого хода и скорость, можно экспериментально определить правильную схему. Безопаснее и точнее – обратиться в электролабораторию или на завод-изготовитель с серийным номером.

Заключение

Электродвигатели серии МТКН 111 остаются востребованным техническим решением для приводов, требующих ступенчатого изменения скорости в тяжелых условиях эксплуатации. Их надежность, отработанная конструкция и относительная простота системы управления обеспечивают им устойчивые позиции в нише кранового и общего промышленного оборудования, где не требуется плавное регулирование. При правильном выборе схемы переключения, корректном монтаже и регулярном техническом обслуживании данные двигатели демонстрируют длительный и безотказный ресурс работы.