Acționare electrică folosind diferite tipuri de ambreiaje electromagnetice
Pentru instalațiile care necesită reglarea vitezei de rotație cu ajutorul celor mai simple mașini și dispozitive, pot fi utilizate acționări electrice cu ambreiaje electromagnetice de diferite tipuri.
Sunt cele mai comune ambreiaje electromagnetice cu alunecare, cu ajutorul căruia este relativ ușor să protejați elementele unei mașini de lucru împotriva deteriorării cu o creștere bruscă a sarcinilor, să reglați viteza de rotație, să obțineți caracteristici speciale și să îmbunătățiți proprietățile de pornire ale unei acționări electrice atunci când utilizați motoare cu un mic cuplul de pornire (motoare cu inducție cu rotor veveriță și motoare sincrone).
Un ambreiaj electromagnetic cu alunecare este o mașină electrică formată din două părți, un inductor și o armătură, care sunt dispuse concentric și separate printr-un spațiu de aer.Partea ambreiajului conectată ferm la arborele motorului electric este partea de antrenare, iar a doua parte conectată la arborele de antrenare al mașinii de lucru este partea antrenată.
Un inductor are poli cu o bobină excitantă care primește putere de la o sursă de curent continuu prin inele colectoare. Armătura este un circuit magnetic din tablă de oțel electric, cu o înfășurare de scurtcircuit sub forma unei cuști de veveriță.
Principiul de funcționare al ambreiajului este același principiul de funcționare a unui motor asincron multifazic… Dar într-un motor cu inducție, un câmp magnetic rotativ este creat prin intermediul unei înfășurări polifazate furnizată de o sursă de curent alternativ cu o schimbare de fază corespunzătoare, iar într-un ambreiaj cu alunecare polii se rotesc cu un flux magnetic constant în raport cu scurtcircuitul.
În această bobină, sub acțiunea unui flux magnetic, EMF curent alternativ, amplitudine și frecvență care depinde de diferența dintre turațiile părților antrenate și antrenate ale ambreiajului, apare un curent și apare un cuplu.
Prin modificarea curentului în înfășurarea câmpului se pot obține diferite caracteristici mecanice, reprezentând dependența cuplului transmis de alunecarea ambreiajului, care sunt similare cu caracteristicile mecanice ale unui motor asincron polifazat la reglarea tensiunii furnizate acestuia.
Cel mai simplu design are un ambreiaj electromagnetic cu o armătură solidă din oțel. Este generat cuplul acestui ambreiaj curenți turbionari induși în miez.
Acest design al conectorului crește semnificativ fiabilitatea acestuia, deoarece un miez masiv, încălzit de curenții turbionari care curg în el, are contact direct cu mediul extern, iar căldura este mai bine îndepărtată din conector.
De obicei, inductorul este partea internă a conectorului prevăzută cu stâlpi proeminenți cu o înfășurare de câmp alimentată prin inelele colectoare cu curent continuu.
Caracteristicile mecanice ale unui cuplaj electromagnetic cu un circuit magnetic masiv, datorită rezistenței sale semnificative, au forma caracteristicilor reostat ale unui motor cu inducție.
Dacă este necesar ca cuplul cuplajului să rămână aproximativ constant, indiferent de cantitatea de alunecare, atunci polii inductorului au o formă specială - sub formă de cioc sau gheare.
O cantitate relativ mică de putere este consumată pentru a excita ambreiajul, care nu este proporțională cu puterea transmisă de ambreiaj și variază de la 0,1 la 2,0%. Numerele mai mici se referă la conectorii de putere mare, iar numerele mai mari la conectorii de putere redusă. Deci, într-un cuplaj care transmite o putere de 450 kW, pierderile de excitație sunt de 600 W, iar într-un cuplaj pentru o putere de 5 kW - aproximativ 100 W.
Un sistem de ambreiaj electromagnetic oferă intervalul necesar de control al vitezei, de obicei prin variarea curentului din bobina inductorului. Dar eficiența unității în acest caz va fi mai mică decât la reglarea reostatului. Acest lucru se datorează faptului că eficiența generală a unității este egală cu produsul dintre eficiența ambreiajului în sine și eficiența motorului.
Pierderile de cuplare sunt determinate în principal de pierderile de alunecare generate în armătura de cuplare. În cazul cuplajelor puternice, este necesar să existe un dispozitiv special pentru a elimina o cantitate semnificativă de căldură.
Ambreiajele electromagnetice oferă proprietăți valoroase combinate cu funcționare fiabilă motor asincron cu colivie.
Un motor cu cușcă veveriță are un cuplu de pornire relativ scăzut, un curent de pornire semnificativ și un cuplu critic suficient de mare. Prin urmare, cu ajutorul unui ambreiaj electromagnetic, motorul poate fi pornit în absența curentului în bobina de excitație a ambreiajului, adică. când cuplul transmis de ambreiaj este zero. În acest caz, motorul accelerează rapid fără sarcină și încălzirea sa este neglijabilă.
După ce motorul se deplasează în partea de lucru a caracteristicii, un curent este furnizat bobinei de excitație a ambreiajului, ceea ce provoacă apariția unui moment electromagnetic în acesta. Partea antrenată a cuplajului va rămâne staționară până când momentul transmis de cuplaj depășește momentul de sarcină statică.
În același timp, partea de antrenare a ambreiajului va încărca motorul cu un cuplu de aceeași mărime cu cel aplicat părții antrenate a ambreiajului. În acest caz, motorul poate dezvolta un cuplu apropiat de cel critic și depășind semnificativ cuplul său de pornire, iar curentul motorului va fi mai mic decât la pornire.
Prin urmare, utilizarea unui ambreiaj electromagnetic este îmbunătățită proprietățile de pornire ale motorului electricEu sunt.În mod similar, proprietățile de pornire ale unui motor sincron, care sunt mult mai proaste decât cele ale unui motor cu inducție în cușcă veveriță, pot fi îmbunătățite.
Una dintre varietățile de ambreiaje electromagnetice sunt conectori umpluti cu pulberi magnetice… Principala diferență dintre ambreiajul cu pulbere și ambreiajele cu alunecare descrise mai sus este că pulberea de fier (de obicei amestecată cu ulei) este plasată între două părți rotative ale ambreiajului închise într-o carcasă etanșă.
Dacă bobina de câmp nu este alimentată, atunci pulberea de fier este într-o stare dezordonată. Când un curent este furnizat bobinei de excitație, atunci sub acțiunea câmpului său magnetic, praful va fi localizat de-a lungul liniilor magnetice de forță, formând un fel de circuite care închid întrefierul și asigură transferul de putere de la conducătorul principal. cu cât este mai mare curentul de excitație, cu atât mai mare este cuplul pe care ambreiajul îl poate transmite.
Ambreiajul electromagnetic cu pulbere asigură nu numai pornirea, ci și reglarea vitezei și poate fi folosit și ca ambreiaj de siguranță care limitează cuplul maxim transmis arborelui mașinii de lucru.
Datorită permeabilității magnetice ridicate a prafului de fier în comparație cu aerul, cuplarea necesită o putere de excitare semnificativ mai mică decât cuplarea prin inducție.
În funcție de metoda de alimentare cu curent a înfășurărilor de câmp, se disting conectorii de praf de contact și fără contact. În conectorii de contact, bobina de excitație este situată pe partea rotativă, iar bobina este alimentată prin inelele colectoare.
Bobina de excitație a conectorilor fără contact este plasată pe partea staționară a circuitului magnetic, separată de elementele rotative printr-un mic spațiu de aer.
În unele cazuri, atât ambreiajele electromagnetice cu pulbere, cât și cele cu inducție sunt încorporate în corpurile mașinii de lucru, similar cu motoarele electrice personalizate, sau combinate într-un design comun cu motorul lor de antrenare. Cu această soluție, dimensiunile și greutatea unității sunt reduse semnificativ.
În unele cazuri, în locul ambreiajelor electromagnetice se folosesc ambreiaje hidraulice sau convertoare de cuplu. Atunci acționarea se numește hidraulică.
Recent, în modernizarea echipamentelor electrice ale mașinilor de tăiat metale, mașinilor și altor diferite mecanisme de producție, o acționare electrică este înlocuită cu cuplaje cu inducție și pulbere. a unui acţionare electrică controlată în frecvenţă folosind motoare cu inducție cu colivie acționate de prin convertoare de frecvenţă.