Крановые электродвигатели с фазным и короткозамкнутым ротором

Конструкция фазного ротора

Фазный ротор  АД конструктивно напоминает его статор. Основа ротора набирается из пластин электростатической стали, которые насаживаются на вал. Конструкция имеет продольные пазы, в которые укладываются витки катушек фазной обмотки. Количество фаз ротора строго соответствует количеству фаз статора. Для подключения обмотки ротора к цепи, на валу последнего устанавливаются 3 контактных кольца, к которым подведены концы обмотки, находящиеся в соприкосновении с токопроводящими щетками. В свою очередь щетки имеют выходы в коробку корпуса, что позволят подключать внешнее дополнительное сопротивление.

В зависимости от напряжения сети, фазы обмотки соединяются “треугольником” или “звездой”. Оси катушек двухполюсного электродвигателя смещены на 120 градусов относительно друг друга.

Контактные кольца изготавливаются из латуни или стали. На вал они посажены с обязательной изоляцией между собой. Щетки расположены на щеткодержатле, изготовлены из металлографита, к кольцам прижимаются посредством пружин.

Общие сведения о крановых электродвигателях

Крановые (или, как их ещё называют, краново-металлургические)  электродвигатели широко  используются в области строительства, энергетике, в горнодобывающей и металлургических отраслях. Основное назначение крановых  электродвигателей – обеспечение надёжной работы привода крановых и других механизмов, работающих в кратковременных и повторно-кратковременных режимах, а также для привода механизмов, работающих с частыми пусками и электрическим торможением (башенные, портальные, козловые, мостовые краны,  лифты и разнообразные грузоподъемные механизмы).

Крановые электродвигатели серии МТ (MTF, MTH, МТИ) изготавливаются с фазным ротором, электродвигатели серии МТК (MTKF, MTKH, МТКИ) — с короткозамкнутым ротором.Номенклатура крановых электродвигателей (с короткозамкнутым и фазным роторами)  насчитывает более 80 типоразмеров  с высотами оси вращения от  112 до 280 мм.

Все крановые электродвигатели стандартно изготавливаются для умеренного климата (климатическое исполнение У1), а также, по желанию заказчика, могут изготавливаться для работы в условиях тропического климата (климатическое исполнение Т1) и для работы в северных широтах (исполнение УХЛ).  Все крановые электродвигатели из-за конструктивных особенностей способны работать в «горячих» цехах металлургических заводов.

Значения климатических факторов внешней среды для нормальной эксплуатации крановых электродвигателей регламентированы ГОСТ 15150 и ГОСТ 15543.1 для различных видов климатического исполнения:

  • верхнее значение рабочей температуры окружающего воздуха – не выше 50°С, нижнее    значение рабочей температуры: для У1 – не ниже 45°С; для УХЛ1 – не ниже 60°С; для Т1 – не ниже 1°С.
  • относительная влажность окружающей среды: для климатических исполнений У1, УХЛ1 — 80% при 15°С; для климатических исполнений Т1, О1 — 80% при 27°С.

Крановые электродвигатели предназначены для эксплуатации в следующих условиях:

  • высота над уровнем моря – не выше 1000 м.
  • окружающая среда не взрывоопасная, не содержащая токоведущей пыли, агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию.
  • значение запыленности — до 100 мг/м3.

Зачем нужно добавочное сопротивление?

Добавочное сопротивление служит для запуска двигателя с нагрузкой на его валу. Как только достигаются номинальные обороты вала, сопротивление отключается за ненадобность, а кольца закорачиваются. В противном случае работа электродвигателя будет нестабильной, возникнут потери КПД.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ:  Как меняется мощность 3-фазного электродвигателя при подключении его в сеть 220 Вольт

Роль добавочного внешнего сопротивления, как правило, выполняет ступенчатый реостат. В этом случае двигатель будет разгонятся тоже ступенчато. Часто используются устройства, способные поднять КПД двигателя, при этом избавляя щетки от излишнего трения о кольца. После разгона устройство поднимает щетки и замыкает кольца.

Для реализации автоматического пуска электродвигателя используется подключенная индуктивность к обмотке ротора. Дело в том, что в тот момент, когда осуществляется пуск, в роторе показатели индуктивности и частоты тока максимальны. При разгоне двигателя эти показатели падают, а в конечном итоге двигатель выходит на нормальный рабочий режим.

ПРИМЕР УСЛОВНОГО ОБОЗНАЧЕНИЯ КРАНОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ТИП 2:

  • МТ, АМТ, ДМТнаименование серии
  • К – тип ротора, короткозамкнутый ротор
    • отсутствие буквы – фазный ротор
  • или F – класс нагревостойкости изоляции
    • F — температурный индекс 155°С
    • H — температурный индекс 180°С
  • 0…7 — габарит наружного диаметра листов статора
  • 0…1 — модернизация двигателя{amp}gt;
  • 1…3 — размер длины сердечника статора двигателя
  • 6, 8, 10 — число полюсов
  • У, Т, УХЛ — климатическое исполнение
  • 1, 2 — категория размещения
  • MT, АМТ, ДМТ, 4МТМнаименование серии
  • К – тип ротора, короткозамкнутый ротор
    • отсутствие буквы – фазный ротор
  • H или F – класс нагревостойкости изоляции
    • F — температурный индекс 155°С
    • H — температурный индекс 180°С
  • 132…400 — высота оси вращения
  • S, М, L — установочный размер по длине станины
  • А, В или без буквы — обозначение длины сердечника
  • 6, 8, 10 — число полюсов
  • У, Т, УХЛ — климатическое исполнение
  • 1, 2 — категория размещения
  • Ф – наличие системы независимой вентиляции с центробежным вентилятором
  • 1Ф – наличие системы независимой вентиляции с осевым вентилятором
    (по умолчанию используется самовентиляция)
  • 2П – модификация, используемая для частотно-регулируемых приводов
  • Б – наличие встроенных термодатчиков типа СТ 14-2.

Расшифровка обозначений кранового электродвигателя с пристроенным датчиком обратной связи:

  • Г1 – со встроенным импульсным датчиком скорости модели HOG 9
  • Г10 – с возможностью установки импульсного датчика скорости HOG 9 заказчиком самостоятельно
  • Г2 – со встроенным импульсным датчиком скорости модели HOG 10
  • Г20 – с возможностью установки импульсного датчика скорости HOG 10 заказчиком самостоятельно
  • Г3 – со встроенным импульсным датчиком скорости модели HOG 12
  • Г30 – с возможностью установки импульсного датчика скорости HOG 12 заказчиком самостоятельно
  • Г4 – со встроенным преобразователем угловых перемещений с датчиком модели ЛИР276А
  • Г40 – с возможностью установки датчика ЛИР276А заказчиком
  • Г5 – со встроенным импульсным датчиком скорости индивидуально согласованного с заказчиком вида
  • Г50 – с возможностью установки импульсного датчика скорости индивидуально согласованного с заказчиком вида

Отличие короткозамкнутого ротора от фазного

В короткозамкнутом роторе электродвигателя, в отличие от фазного варианта, нет обмоток. Их заменяют замкнутые с торцов между собой кольцами стержни, изготовленные из алюминия или меди. Визуально конструкция такого ротора напоминает беличье колесо, от чего он и получил свое название — “беличья клетка”.

Короткозамкнутый ротор приводится во вращение за счет наведения тока магнитным полем статора. Чтобы исключить пульсирование магнитного поля в роторе, стержни “беличьей клетки” располагаются параллельно между собой, но под наклоном относительно оси вращения. АД с короткозамкнутым ротором обладают высокой надежностью за счет отсутствия щеток, которые со временем перетираются. Кроме того, их стоимость меньше, чем у вариантов с фазным ротором.

Отечественной промышленностью выпускаются асинхронные крановые электродвигатели с фазным и короткозамкнутым ротором, одно- и двухскоростные. Для применения на кранах общего назначения выпускаются электродвигатели с классом нагревостойкости изоляции F, для кранов и агрегатов металлургического производства — класса H.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ:  Лестница на второй этаж своими руками

Основные серии двигателей: фазные — MTF, MTH, 4MTF, 4MTH, 4MTM и короткозамкнутые – MTKF, MTKH, 4MTKF, 4MTKH. Короткозамкнутые электродвигатели выпускаются мощностью до 30 кВт. Кроме того, для малых мощностей выпускаются двигатели DMTF, DMTKH, AMTF, AMTKH.

Двухскоростные двигатели выпускаются сериями MTKH, 4MTKH и 5АТ.

Двигатели представлены в шести-, восьми- и десятиполюсном исполнениях. Быстроходные обмотки двухскоростных двигателей выпускаются также в четырехполюсном исполнении.

Основное конструктивное исполнение двигателей — горизонтальное на лапах с одним концом вала. Двигатели серии 4МТ отличаются от двигателей серии МТ установочно- присоединительными размерами, двигатели 4МТ выпускаются в соответствии с нормами МЭК.

Электродвигатели всех габаритов изготавливаются в закрытом обдуваемом исполнении, двигатели мощностью свыше 45 кВт, кроме того, в защищенном исполнении с независимой вентиляцией от внешнего вентилятора с электроприводом.

Следуют отметить, что крановые электродвигатели большинство времени работают на номинальных скоростях, где эффективность самовентиляции велика. Поэтому независимая вентиляции в крановых двигателях применяется в электроприводах интенсивного режима работы, где велика доля пусковых и тормозных потерь, и где ее применение позволяет избежать увеличения статической мощности.

Представляет интерес возможность использования крановых асинхронных двигателей с фазным и короткозамкнутым ротором предназначенных для питания от промышленной сети в составе частотно-регулируемого электропривода. В настоящее время имеется положительный опыт эксплуатации асинхронных двигателей мощностью до 55 кВт с закороченным фазным ротором при питании от преобразователей частоты.

Такое техническое решение принималось при модернизации кранов, оборудованных традиционными системами кранового электропривода на базе асинхронного двигателя с фазным ротором. Для снижения стоимости такой модернизации сохранялись электродвигатели и, в ряде случаев, пускорегулирующие резисторы, которые применялись в качестве тормозных.

Электродвигатель с фазным ротором, выбранный для работы в традиционной системе кранового электропривода с реостатным регулированием при переводе его на питание от преобразователя частоты (если режим работы механизма не превышается), всегда имеет меньший уровень пусковых потерь. При векторном управлении, как правило, снижаются потери и в установившемся режиме, так как при частичной нагрузке в электроприводе производится оптимизация энергопотребления.

Короткозамкнутые крановые электродвигатели серий МТ и 4МТ мощностью до 30 кВт достаточно широко применяются при создании крановых электроприводов механизмов горизонтального перемещения (например, на башенных кранах), а в ряде случаев и в электроприводах механизмов подъема.

Преимущества и недостатки электродвигателя с фазным ротором

Широкое распространение АД с фазным ротором получил за счет ряда серьезных преимуществ перед другими машинами подобного рода. Среди них следует отметить большой вращающий момент при запуске, а также относительно постоянную скорость вращения даже при высоких нагрузках. Такие электродвигатели для запуска требуют меньший пусковой ток, а конструкция позволяет использовать автоматические пусковые устройства. Кроме того, эти электрические машины хорошо переносят продолжительные перегрузки.

Как и любой электрический механизм, электродвигатели с фазным ротором имеют ряд недостатков:

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ:  Тепловое реле для электродвигателя — принцип работы, устройство, как выбрать

  • Чувствительность к перепадам напряжения;
  • Большие габаритные размеры
  • Высокая стоимость;;
  • Более сложная конструкция за счет цепи ротора с добавочным сопротивлением;
  • Меньшие показатели коэффициента мощности и КПД (относительно АД с короткозамкнутым ротором).

  Область применения электродвигателей с фазным ротором

Ад с фазным ротором, за счет высокого крутящего момента, низких пусковых токов и способности долговременно работать при повышенных нагрузках, используются там, где необходима большая мощность электродвигателя, но нет необходимости плавно регулировать скорость вращения в широких диапазонах. Кроме того, эти машины отлично приспособлены под пуск с нагрузкой на валу.

За счет высокой производительности, наиболее часто АД с фазным ротором используются на различном серьезном, тяжелом силовом оборудовании, например, подъемных кранах, лифтовых приводах, станках, различных подъемниках. Иными словами, эти двигатели используются там, где есть необходимость запуска под нагрузкой, а не на холостом ходу.

  Проверка электродвигателя с фазным ротором

Крановые электродвигатели с фазным и короткозамкнутым ротором

Как известно, электродвигатели с фазным ротором имеют обмотки как на статоре, так и на роторе, что повышает вероятность выхода из строя именно одной из них.

Для проверки обмоток статора трехфазного АД на целостность, необходимо добраться до клемм их подключения. Затем нужно произвести замеры сопротивлений между фазными клеммами по отдельности, предварительно сняв перемычки. Если сопротивление какой-либо обмотки меньше, чем у других, это свидетельствует о замыкании между ее витками. В этом случае двигатель отдается на перемотку.

Для проверки обмоток ротора, необходимо отыскать выводы от контактных колец. Затем нужно убедиться, что сопротивления обмоток совпадают. Если конструкция электродвигателя предусматривает наличие системы отключения обмоток ротора, отсутствие контакта может быть обусловлено именно поломкой данного механизма, а не обрывом витков.

О наличие какой-либо неисправности АД могут свидетельствовать следующие факторы:

  • Снижение скорости вращения при нагрузке. Характерно для высокого сопротивления в цепи ротора, слабого контакта в его обмотке, низкого напряжения электросети
  • Разворачивание АД, когда цепь ротора разомкнута – КЗ в обмотке ротора
  • Чрезмерное равномерное повышение температуры двигателя – длительная перегрузка АД или его недостаточное охлаждение
  • Нагрев статорной обмотки местного характера – двойное замыкание катушек статора на корпус или между фазами, КЗ между витками, неверное подключение катушек в фазе между собой
  • Нагрев стали статора местного характера – нарушение изоляции между листами стали, их оплавление и выгорание, замыкание
  • Посторонний шум при работе АД. Может быть вызван как выходом из строя подшипников, так и недостаточной запрессовкой активной стали. Определяется на слух по характеру постороннего шума
  • Перегорание в обмотке якоря предохранителей, отсутствие контакта в подводящей проводке, выход из строя реостата

Для самостоятельной диагностики и исправления неисправностей электродвигателя необходимыми являются хотя-бы минимальные познания в устройстве АД и электрических цепях в целом. Все же крайне не рекомендуется самостоятельно заниматься ремонтом электродвигателя с фазным ротором, так как это может привести к поражению электрическим током.

Оцените статью
MALIVICE.RU