Электродвигатели серии МТКН мощностью 22 кВт представляют собой асинхронные машины переменного тока с короткозамкнутым ротором, выполненные в многофазном (трехфазном) исполнении. Аббревиатура МТКН расшифровывается как: М – модернизированная серия, Т – с фазным ротором (в данном контексте – «трехфазный» общепромышленный), К – с короткозамкнутым ротором, Н – в защищенном исполнении (IP23). Данные двигатели предназначены для продолжительного режима работы S1 по ГОСТ и рассчитаны на питание от сети переменного тока частотой 50 Гц с напряжением 380/660 В или 660/1140 В в зависимости от модификации. Они находят применение в качестве привода механизмов, не требующих регулирования частоты вращения в широком диапазоне: насосы, вентиляторы, компрессоры, дымососы, мельницы, дробилки, конвейеры, лесозаготовительные машины и другие установки в горнодобывающей, металлургической, энергетической и общей промышленности.
Конструкция двигателя МТКН 22 кВт является классической для асинхронных машин защищенного исполнения. Основные узлы: статор, ротор, подшипниковые щиты, вентилятор, кожух вентилятора и коробка выводов. Отличительной чертой исполнения Н (IP23) является отсутствие сплошного защитного кожуха. Статор и ротор имеют открытые пазы, что обеспечивает эффективный отвод тепла, но одновременно требует защиты от попадания внутрь капель воды и твердых тел размером более 12 мм. Это достигается за счет использования жалюзийных или сетчатых отверстий в корпусе, расположенных под определенным углом, и специальных уплотнений на валу. Такая конструкция предъявляет повышенные требования к условиям окружающей среды: монтаж двигателя допустим в помещениях с повышенной влажностью и запыленностью, но исключается его установка в местах с прямым воздействием струй воды или в агрессивных средах, разрушающих изоляцию и металл.
Система вентиляции двигателя – самовентилируемая, наружная. Осевой вентилятор, расположенный на валу со стороны, противоположной выходному концу вала, нагнетает воздух через направляющие корпуса, обдувая активные части (обмотки статора и ротора). Это обеспечивает эффективное охлаждение при продолжительной работе под нагрузкой. Для смазки подшипников качения (обычно роликовых со стороны привода и шариковых со стороны противопривода) используются консистентные смазки. Конструкция предусматривает наличие маслосборных камер и лабиринтных уплотнений для предотвращения вытекания смазки и попадания загрязнений в подшипниковый узел.
Двигатели МТКН 22 кВт выпускаются с различным числом пар полюсов, что определяет их синхронную частоту вращения. Основные параметры сведены в таблицу.
| Параметр | Значение для 2 полюсов (3000 об/мин) | Значение для 4 полюсов (1500 об/мин) | Значение для 6 полюсов (1000 об/мин) | Значение для 8 полюсов (750 об/мин) |
|---|---|---|---|---|
| Мощность на валу, P2, кВт | 22 | |||
| Синхронная частота вращения, об/мин | 3000 | 1500 | 1000 | 750 |
| Номинальное скольжение, % | 2.0 — 2.5 | 2.0 — 2.7 | 2.2 — 2.8 | 2.5 — 3.0 |
| КПД, η, %, не менее | 89.5 | 90.5 | 90.0 | 89.0 |
| Коэффициент мощности, cos φ | 0.90 | 0.87 | 0.84 | 0.80 |
| Пусковой ток, Iп/Iн | 7.0 | 6.5 | 6.0 | 5.5 |
| Пусковой момент, Мп/Мн | 1.3 | 1.4 | 1.5 | 1.6 |
| Максимальный момент, Мmax/Мн | 2.4 | 2.4 | 2.3 | 2.2 |
| Уровень звуковой мощности, дБА | 92 | 88 | 85 | 83 |
| Масса, кг (примерно) | 190-210 | 220-240 | 280-310 | 340-370 |
Обмотки статора двигателя МТКН 22 кВт могут быть соединены по схеме «звезда» (Y) или «треугольник» (Δ). Выбор схемы зависит от номинального напряжения питающей сети. Для большинства промышленных сетей 380 В используется схема «треугольник». Для сетей 660 В – схема «звезда». Это указано в паспортной табличке двигателя в формате «Δ/Y 380/660 В». Для двигателей на напряжение 660/1140 В, применяемых в горнодобывающей промышленности, схема «треугольник» соответствует 660 В, а «звезда» – 1140 В.
| Схема соединения / Напряжение | Номинальный ток статора, Iн (приблизительно), А |
|---|---|
| Треугольник (Δ), 380 В | 42-43 |
| Звезда (Y), 660 В | 24-25 |
| Треугольник (Δ), 660 В (для исполнения 660/1140В) | 24-25 |
| Звезда (Y), 1140 В (для исполнения 660/1140В) | 14-15 |
Двигатели МТКН 22 кВт допускают монтаж в любом пространственном положении. Наиболее распространенным является горизонтальный монтаж на общей плите или раме с использованием лап. При установке необходимо обеспечить надежное заземление корпуса в соответствии с правилами ПУЭ. Соосность соединительных полумуфт должна быть тщательно отрегулирована для исключения дополнительных радиальных и осевых нагрузок на подшипники. Допустимое радиальное усилие на конец вала для данной мощности составляет 1000-1200 Н в зависимости от исполнения.
Эксплуатация двигателя разрешена при следующих условиях окружающей среды:
Пуск двигателя осуществляется прямым включением в сеть (для сетей достаточной мощности), с помощью пускателей или автоматов с регулируемыми характеристиками отсечки. Из-за высоких пусковых токов (в 5.5-7 раз выше номинального) необходимо проверять соответствие возможностей питающей сети и коммутационной аппаратуры.
Плановое техническое обслуживание (ТО) двигателя МТКН 22 кВт включает в себя:
Критическими параметрами для диагностики являются: рост вибрации (предел 4.5-7.1 мм/с в зависимости от частоты вращения), повышение рабочей температуры (превышение температуры окружающей среды более чем на 80°C для изоляции класса F), рост тока холостого хода и его несимметрия по фазам (более 5%).
Исполнение МТКН (защищенное, IP23) отличается от МТК (закрытое обдуваемое, IP54) конструкцией корпуса. У МТКН активные части частично открыты для лучшего охлаждения, но защищены от попадания капель и средних твердых тел. Двигатели МТК имеют полностью закрытый корпус, обдуваемый наружным вентилятором, что обеспечивает защиту от пыли и брызг, но ухудшает теплоотдачу, часто требуя установки двигателя больших габаритов для той же мощности.
Да, можно, но с оговорками. Стандартные двигатели МТКН не оптимизированы для работы с ЧП на низких скоростях из-за ухудшения условий охлаждения (снижение скорости встроенного вентилятора) и риска повышенного износа подшипников из-за токов утечки. Для продолжительной работы на частотах ниже 25-30 Гц рекомендуется использовать двигатель с независимым вентилятором или выбирать специализированное исполнение. При подключении к ЧП обязательна установка выходного дросселя или синус-фильтра для защиты изоляции обмоток от перенапряжений, вызванных длинными кабельными трассами или формой выходного напряжения ШИМ.
Схема соединения определяется напряжением питающей сети и указана на паспортной табличке двигателя. Если на табличке указано «Δ/Y 380/660В», это означает, что для сети 380 В обмотки должны быть собраны в «треугольник», а для сети 660 В – в «звезду». Подключение по схеме «звезда» в сеть 380 В приведет к снижению пускового и рабочего моментов в 3 раза, двигатель не сможет запустить нагрузку. Подключение по схеме «треугольник» в сеть 660 В вызовет мгновенное повреждение обмоток из-за двукратного превышения фазного напряжения.
Средний расчетный ресурс до капитального ремонта при соблюдении условий эксплуатации и графика ТО составляет 40 000 – 50 000 моточасов. Ключевыми факторами, сокращающими ресурс, являются: работа с перегрузкой (повышение температуры и старение изоляции), вибрация от соосного привода (разрушение подшипников), частые пуски (тепловые и механические ударные нагрузки), повышенная влажность и загрязненность среды (ухудшение изоляции, засорение системы вентиляции), некачественная смазка подшипников.
Диагностику следует проводить по порядку:
Нагрев выше допустимого (класс изоляции F – до 155°C) сокращает срок службы изоляции в геометрической прогрессии (правило 10°C: повышение температуры на 10°C сверх нормы вдвое сокращает ресурс изоляции).
К прямым современным аналогам по характеристикам и конструкции относятся двигатели серий:
При замене необходимо сверять не только мощность и частоту вращения, но и установочные и присоединительные размеры по ГОСТ/IEC, а также энергетические показатели (КПД, cos φ).