Электродвигатели крановых механизмов часто работают при температуре воздуха, достигающей 50 °С, а в ряде случаев 70 °С, в условиях повышенной вибрации. Они должны быть пригодны для эксплуатации как в закрытых помещениях, так и на открытом воздухе и для установки на любых крановых механизмах.

Крановые электродвигатели применяют не только на кранах, но и в других случаях работы в повторно-кратковременном режиме, например для привода вспомогательных механизмов в металлургической промышленности и различных подъемно-транспортных механизмов. Вследствие этого они получили общее название краново-метал-лургических двигателей.

Выпускают краново-металлургические двигатели: постоянного тока серий КПДН, МН и ДП, рассчитанные на напряжение 220 и 440 В, мощностью от 2 до 140 кВт; трехфазного тока серий МТ и МТК, работающие при напряжении 220, 380 и 500 В и частоте 50 Гц, мощностью от 2,2 до 160 кВт при ПВ = 25 %; серий МТВ и МТКВ с теплостойкой стеклянной изоляцией.

По способу защиты от воздействия окружающей среды электродвигатели делятся на следующие исполнения:
1) открытое, т. е. без специальных защитных приспособлений вращающихся и токоведущих частей;
2) защищенное от попадания внутрь машины посторонних предметов и случайного прикосновения к токове-дущим частям;
3) закрытое, т. е. исключающее интенсивное проникновение наружного воздуха во внутреннее пространство двигателя;
4) защищенное специальными приспособлениями от проникновения внутрь машины брызг, разлетающихся под углом 45°, и капель, падающих вертикально;
5) взрывозащищенное при эксплуатации двигателей во взрывоопасной среде;
6) с закрытыми контактными кольцами;
7) водозащищенное, не допускающее проникновения воды при обливании из брандспойта с расстояния 5 м под давлением 0,2 МПа;
8) герметическое, исключающее попадание внутрь машины воды, воздействующей на корпус под давлением 0,1 МПа.

По способу вентиляции электродвигатели классифицируют следующим образом: с естественным охлаждением, т. е. без каких-либо вентиляционных приспособлений; с самовентиляцией, когда вентилятор жестко укреплен на валу; с независимой вентиляцией, предусматривающей подачу охлаждающего воздуха вентилятором, работающим независимо от охлаждаемого двигателя.

На кранах в механических цехах, где воздух не загрязнен пылью, копотью и отсутствуют сырость и грязь, устанавливают двигатели защищенного исполнения. В кузнечных, литейных цехах и на открытом воздухе применяют двигатели закрытого типа.

Электродвигатели должны работать в нормальных для их исполнения эксплуатационных условиях в соответствии с номинальными техническими данными, указанными на щитке двигателя. Под номинальными данными электрических машин понимают ряд величин, характеризующих их нормальную работу при полной нагрузке. К таким величинам относятся: мощность на валу двигателя, частота вращения, напряжение, ток, КПД. Кроме того, для двигателей трехфазного тока номинальными данными являются частота, коэффициент мощности, ток ротора и напряжения между контактными кольцами, а для крановых электродвигателей указывают также продолжительность включения (ПВ). Диапазон регулирования скорости должен удовлетворять производственным условиям. Для крановых двигателей он лежит в пределах 3—3,5.

Надежность крановых электродвигателей обеспечивается повышенной механической прочностью, а машин постоянного тока — и условиями коммутации. В связи с этим на крановых электродвигателях предусматривают предохранение от самоотвинчивания всех крепежных деталей и резьбовых соединений, крепление вентилятора, катушек и щеткодержателей выполняют с повышенной степенью надежности, обмотку и пропитку производят особенно тщательно, посадки имеют больший натяг, чем в двигателях общего применения. Кроме того, вал можно заменить без перемотки якоря, а станину двигателей серий МП и ДП делают разъемной при массе машины более 600 кг для удобства ремонта.

Применение постоянного или переменного тока для привода мостовых кранов обусловливается рядом экономических факторов, однако, как показали результаты исследования на ряде предприятий, использование переменного тока оказалось более экономичным. Электродвигатели постоянного тока выгодно применять на некоторых металлургических кранах с большой частотой включения и широким диапазоном регулирования скорости. Крановые электродвигатели переменного тока изготовляют главным образом с фазовым ротором — 75% общего количества крановых двигателей — и с короткозамкнутым — 25%. Двигатели с короткозамкнутым ротором применяют для крановых тележек с небольшим числом включений в час, а также для электроталей и кран-балок.

Время одного включения двигателя, его работы и последующей остановки называется рабочим циклом.

Продолжительность цикла принята равной 10 мин. Промышленность выпускает крановые электродвигатели, рассчитанные на 15, 25 или 40 %-ную относительную продолжительность включения.

Величина ПВ показывает, сколько времени двигатель находится включенным в течение цикла:
nR — вРемя включения — время цикла
Обычно крановые двигатели рассчитаны на работу при 25 % ПВ, но один и тот же двигатель может работать и при 15 % ПВ, и при 40 % ПВ, но при этом должна соответственно изменяться его нагрузка. Например, двигатель типа МТБ 613-10 имеет номинальную мощность 80 кВт при ПВ = 25 %, а при ПВ = 15 % его можно нагружать до 100 кВт, между тем как при ПВ = 40 /о его нагрузка не должна превышать 65 кВт. Объясняется это тем, что при большей продолжительности включения в течение цикла нагрев двигателей увеличивается.

По характеру нагрузки краново-металлургических двигателей различают две основные группы приводов: – механизмы подъема, для которых свойственно относительно небольшое (около 1 с) время разгона при статическом моменте (при номинальном грузе), соизмеримом с номинальным моментом двигателя; – механизмы передвижения, которые характеризуются высокими значениями инерционных масс и относительно большим временем разгона (7-12 с) при статическом моменте 15—30 % номинального момента двигателя.

В процессе пуска нагрузка асинхронных крановых двигателей механизмов подъема и передвижения обычно меньше двойной номинальной, а в приводах постоянного тока достигает тройной номинальной. При торможении нагрузка также может быть выше номинальной. Таким образом, для двигателя механизма подъема характерны относительно небольшая продолжительность работы при повышенных значениях тока и вращающего момента (1,7—1,8Л1ном Для асинхронных двигателей, более ЗМит для двигателей постоянного тока), а основной режим работы протекает при токах, близких к номинальному (при номинальном грузе или сравнительно небольшой перегрузке).

Режимы работы двигателя механизма передвижения отличаются относительно большим временем пуска при токе и моменте, значительно превышающих их номинальные значения, и почти таким же временем работы при пониженной нагрузке.

Основное конструктивное исполнение крановых электродвигателей постоянного тока — на лапах с горизонтальным валом. Предусмотрены также специальные исполнения с вертикальным валом и фланцевым креплением.

Электрические машины не должны нагреваться свыше допустимых пределов. При перегреве машины изоляция обмоточных проводов быстро стареет, теряет изоляционные свойства, становится хрупкой и при дальнейшей работе может обуглиться. Электроизоляционные материалы, применяемые в электрических машинах, трансформаторах и аппаратах, по нагревостойкости делятся на классы. В табл. 4.1 приведены характеристики этих материалов. Двигатели серий КПДН и МП (рис. 4.1) изготовляют с использованием электроизоляционных материалов классов А и В. Однако практика показывает, что в крановых электродвигателях целесообразно применять наиболее теплостойкую кремнийорганическую изоляцию класса Н, как в машинах серии ДП, массу которых вследствие этого удалось снизить примерно на 20 % по сравнению с машинами серий КПДН и МП. При обследовании крановых двигателей, работающих в горячих цехах, был зарегистрирован нагрев обмоточной меди до 150 °С.

Таблица 4.1
Классификация электроизоляционных материалов по нагревостойкости

Рис. 4.1. Крановые электродвигатели серий МТ (а) и КПДН (б)