Многие машины и механизмы в силу своей специфики вынуждены работать в режиме существенных перегрузок, частых пусков и остановок, реверсов и торможений. Особенно это касается подъемных устройств, где используются специальные крановые электродвигатели переменного и постоянного тока. Они характеризуются повторно-кратковременными рабочими циклами и широким диапазоном регулировок частоты вращения.
Их работа сопровождается тряской и вибрациями, а в металлургическом производстве на них дополнительно воздействуют пары, газы и высокая температура. Поэтому основные характеристики и технико-экономические показатели крановых двигателей существенно отличаются от аналогичных устройств общего назначения.
Чем отличаются крановые двигатели
Электродвигатель, предназначенный для кранового оборудования, как правило, выпускается в закрытом исполнении. Класс устойчивости изоляционных материалов к высоким температурам соответствует F и Н.
Технические характеристики данных агрегатов отличаются минимальным моментом инерции ротора и невысокой частотой вращения. Это позволяет значительно снизить энергетические потери во время переходных процессов. Высокая устойчивость к перегрузкам обеспечивается большой величиной магнитного потока.
Существуют показатели значений кратковременных перегрузок по моменту, которые в часовом режиме составляют для двигателей переменного тока от 2,3 до 3,5, а для агрегатов постоянного тока 2,15-5,0. Максимально допустимая рабочая частота вращения соотносится с номинальной с коэффициентом 3,5-4,9 при постоянном токе и 2,5 при переменном токе.
Основные виды крановых электродвигателей
Агрегаты этого типа могут иметь фазный или короткозамкнутый ротор. Оба типа обладают высоким КПД и незначительно отличаются принципом действия. Они способны работать как в динамическом, так и в статическом режимах. В первом случае груз определенного веса поднимается в течение установленного времени, а во втором неподвижно висит на кране какое-то время.
Крановые электродвигатели с фазным ротором отличаются щеткодержателями, обеспечивающими наиболее тесный контакт коллектора с контактным кольцом. Они состоят из щеточного механизма, держателя и встроенного механизма нажатия. Последний элемент не только запускает двигатель, но и прекращает его вращение в случае возникновения аварийной ситуации.
Двигатели с фазным и короткозамкнутым ротором
Агрегаты этого типа являются асинхронными двигателями, в которых ротор обмотки соединяется с рабочими и передаточными элементами посредством контактных колец. Крутящий момент двигателя и его частота вращения регулируется внешним сопротивлением.
Для запуска роторного агрегата используется низкий пусковой ток и высокое сопротивление, установленное в цепи ротора. В процессе дальнейшего разгона сопротивление в случае необходимости уменьшается. Обмотка двигателя с фазным ротором отличается от короткозамкнутого большим количеством витков. Еще одним отличием является увеличенное наведенное напряжение и более низкое имеющееся напряжение.
Стандартный ротор запускается при участии трех полюсов, соединенных с контактными кольцами. В этом случае осуществляется последовательное соединение каждого полюса и переменной мощности резистора. Снижение напряженности поля статора может быть выполнено при запуске этого резистора, что приводит к снижению пускового тока. Кроме того, электродвигатели с фазным ротором отличаются высоким стартовым крутящим моментом.
Крановый агрегат с короткозамкнутым ротором также относится к асинхронным двигателям. Его конструкция включает в себя стальной цилиндр, на поверхности которого в пазах расположены медные или алюминиевые жилы и вращающийся ротор. Для изготовления сердечника ротора применяется специальная легированная сталь.
Характеристики асинхронных двигателей переменного тока
Мощность асинхронных крановых двигателей, выпускаемых отечественной промышленностью, находится в пределах 1,4-160 кВт. Они рассчитаны для работы при частоте 50 Гц и напряжении 220/380 вольт. Некоторые модели могут работать с напряжением 500 В.
Экспортная продукция металлургической серии работает с частотой 60 Гц, напряжение 220\,380 и 440 вольт. При увеличении напряжения в сети 60 Гц на 20% больше, чем при 50 Гц, возможно увеличение номинальной мощности двигателя на 10-15%. Кратность моментов и пусковых токов условно остается без изменений.
Если номинальные напряжения в обеих сетях равны, то повышать номинальную мощность двигателя уже нельзя. В подобной ситуации происходит снижение номинального момента, пускового момента и тока, а также других параметров на величину кратности частот 50/60 17%.
Крановые электродвигатели с короткозамкнутым ротором серии МТН и МТКН могут быть двухскоростными с синхронной частотой вращения 1000/500, 1000/375, 1000/300 оборотов в минуту. Агрегаты МТФ и MTKF могут иметь две или три скорости при синхронной частоте вращения 1500/500, 1500/750, 1500/250 оборотов в минуту. У большинства электродвигателей присутствует повышенная перегрузочная способность и высокие пусковые моменты при сравнительно малом пусковом токе и незначительном времени пуска.
Мощность новейших агрегатов МТН возросла на одну ступень при сохранении тех же самых габаритных размеров. Подобного улучшения позволили добиться используемые в конструкциях современные изоляционные материалы.
Особенности краново-металлургических двигателей (серия 4МТ)
Конструкции данных агрегатов выполнены в четырехполюсном варианте. Их мощность может быть увеличена при сохранении определенной частоты вращения. Они отличаются высокой надежностью и могут безотказно работать на протяжении всего гарантийного срока с вероятностью 0,96-0,98. Срок эксплуатации таких крановых двигателей составляет в среднем 20 лет.
У электродвигателей серии 4МТ заметно снизилась вибрация и уровень шума, существенно улучшились энергетические показатели. В конструкции использованы новые материалы электротехническая холоднокатаная сталь, изоляция из финилоновой бумаги и синтетической пленки, эмалированные провода с высоким запасом прочности и прочие компоненты.
Электродвигатели с 8 полюсами могут достигать мощности до 200 киловатт.