Elektrický pohon pomocí různých typů elektromagnetických spojek

Pro instalace vyžadující regulaci otáček pomocí nejjednodušších strojů a zařízení lze použít elektrické pohony s elektromagnetickými spojkami různých typů.

Jsou nejběžnější elektromagnetické kluzné spojky, s jehož pomocí je poměrně snadné chránit prvky pracovního stroje před poškozením s prudkým nárůstem zatížení, upravit rychlost otáčení, získat speciální vlastnosti a zlepšit startovací vlastnosti elektrického pohonu při použití motorů s malým rozběhový moment (asynchronní motory s rotorem nakrátko a synchronní motory).

Elektromagnetická kluzná spojka je elektrický stroj sestávající ze dvou částí, induktoru a kotvy, které jsou soustředně uspořádány a odděleny vzduchovou mezerou.Část spojky pevně spojená s hřídelí elektromotoru je hnací částí a druhou částí spojenou s hnací hřídelí pracovního stroje je část hnaná.

Induktor má póly s budicí cívkou, která přijímá energii ze stejnosměrného zdroje přes sběrací kroužky. Kotva je magnetický obvod z elektroocelového plechu se zkratovým vinutím ve tvaru klece nakrátko.

Princip činnosti spojky je stejný princip činnosti vícefázového asynchronního motoru… Ale u indukčního motoru se točivé magnetické pole vytváří pomocí vícefázového vinutí napájeného zdrojem střídavého proudu s odpovídajícím fázovým posunem a u kluzné spojky se póly otáčejí konstantním magnetickým tokem vzhledem ke zkratu.

V této cívce, působením magnetického toku, emf střídavý proud, amplituda a frekvence který závisí na rozdílu otáček hnané a hnané části spojky, vzniká proud a vzniká kroutící moment.

Změnou proudu v budícím vinutí je možné získat různé mechanické charakteristiky, představující závislost přenášeného momentu na prokluzu spojky, které jsou při úpravě do něj dodávaného napětí podobné mechanickým charakteristikám vícefázového asynchronního motoru.

Nejjednodušší provedení má elektromagnetickou spojku s pevnou ocelovou kotvou jádra. Točivý moment této spojky je generován vířivé proudy indukované v jádře.

Toto provedení konektoru výrazně zvyšuje jeho spolehlivost, protože masivní jádro, vyhřívané vířivými proudy, které v něm proudí, má přímý kontakt s vnějším prostředím a teplo se z konektoru lépe odvádí.

Typicky je induktor vnitřní částí konektoru opatřenou vyčnívajícími kolíky s budicím vinutím napájeným přes sběrací kroužky stejnosměrným proudem.

Mechanické charakteristiky elektromagnetické spojky s masivním magnetickým obvodem mají díky svému značnému odporu podobu reostatové charakteristiky indukčního motoru.

Pokud je nutné, aby točivý moment spojky zůstal přibližně konstantní, bez ohledu na velikost skluzu, pak jsou póly induktoru vyrobeny ze speciálního tvaru - ve formě zobáku nebo drápu.

K buzení spojky je spotřebováno relativně malé množství výkonu, které není úměrné výkonu přenášenému spojkou a pohybuje se od 0,1 do 2,0 %. Menší čísla označují konektory s vysokým výkonem a větší čísla konektory nízké spotřeby. Takže ve spojce, která přenáší výkon 450 kW, jsou budicí ztráty 600 W a ve spojce pro výkon 5 kW - asi 100 W.

Systém elektromagnetické spojky poskytuje potřebný rozsah řízení rychlosti, obvykle změnou proudu v indukční cívce. Ale účinnost pohonu v tomto případě bude menší než při nastavování reostatu. Celková účinnost pohonu se totiž rovná součinu účinnosti samotné spojky a účinnosti motoru.

Spojovací ztráty jsou určovány především ztrátami prokluzem generovanými v kotvě spojky. U výkonných spojek je nutné mít speciální zařízení na odvod značného množství tepla.

Elektromagnetické spojky nabízejí cenné vlastnosti spojené se spolehlivým provozem asynchronní motor s kotvou nakrátko.

Motor s kotvou nakrátko má relativně nízký rozběhový moment, významný rozběhový proud a dostatečně vysoký kritický moment. Proto lze pomocí elektromagnetické spojky nastartovat motor při nepřítomnosti proudu v budicí cívce spojky, tzn. když je točivý moment přenášený spojkou nulový. V tomto případě motor rychle akceleruje bez zatížení a jeho zahřívání je zanedbatelné.

Poté, co se motor přesune do pracovní části charakteristiky, je do budicí cívky spojky přiveden proud, který v ní způsobí vznik elektromagnetického momentu. Hnaná část spojky zůstane nehybná, dokud moment přenášený spojkou nepřekročí statický zatěžovací moment.

Současně bude hnací část spojky zatěžovat motor točivým momentem o stejné velikosti, jaký působí na hnanou část spojky. V tomto případě může motor vyvinout točivý moment blízký kritickému a výrazně překračující jeho rozběhový moment a proud motoru bude menší než při startu.

Proto se zlepšuje použití elektromagnetické spojky startovací vlastnosti elektromotoruJsem.Podobně lze zlepšit startovací vlastnosti synchronního motoru, které jsou mnohem horší než u indukčního motoru s kotvou nakrátko.

Jednou z odrůd elektromagnetických spojek jsou konektory naplněné magnetickými prášky… Hlavní rozdíl mezi práškovou spojkou a kluznými spojkami popsanými výše je ten, že železný prášek (obvykle smíchaný s olejem) je umístěn mezi dvě rotující části spojky uzavřené v utěsněném pouzdře.

Pokud cívka pole není pod napětím, pak je železný prášek v neuspořádaném stavu. Když je do budicí cívky přiváděn proud, pak pod působením jejího magnetického pole se prach bude nacházet podél magnetických siločar, tvořících jakési obvody, které uzavírají vzduchovou mezeru a zajišťují přenos energie z vedoucího části spojky na pohony.Čím větší je budicí proud, tím větší krouticí moment může spojka přenést.

Elektromagnetická prášková spojka zajišťuje nejen startování, ale i regulaci otáček a lze ji použít i jako bezpečnostní spojku omezující maximální točivý moment přenášený na hřídel pracovního stroje.

Vzhledem k vysoké magnetické permeabilitě železného prachu ve srovnání se vzduchem vyžaduje vazba výrazně menší budicí výkon než indukční vazba.

Podle způsobu přivádění proudu do budicího vinutí se rozlišují kontaktní a bezkontaktní prachové konektory. U kontaktních konektorů je budicí cívka umístěna na rotační části a cívka je napájena přes sběrací kroužky.

Budicí cívka bezkontaktních konektorů je umístěna na stacionární části magnetického obvodu, oddělená od rotujících prvků malou vzduchovou mezerou.

V některých případech jsou práškové i indukční elektromagnetické spojky zabudovány do těles pracovního stroje, podobně jako zakázkové elektromotory, nebo kombinované ve společném provedení s jejich hnacím motorem. Tímto řešením se výrazně snižují rozměry a hmotnost pohonu.

V některých případech se místo elektromagnetických spojek používají hydraulické spojky nebo měniče momentu. Pak se pohon nazývá hydraulický.

V poslední době se při modernizaci elektrického vybavení obráběcích strojů, strojů a dalších různých výrobních mechanismů nahrazuje elektrický pohon indukčními a práškovými spojkami frekvenčně řízeného elektrického pohonu pomocí indukčních motorů s kotvou nakrátko poháněných přes frekvenční měniče.