Elektromagnetické spojky
Elektromagnetická spojka v principu připomíná asynchronní motor, zároveň se od něj liší tím, že magnetický tok v ní nebude vytvářet třífázová soustava, ale rotující póly buzené stejnosměrným proudem.
Elektromagnetické spojky slouží k uzavírání a otevírání kinematických obvodů bez zastavení otáčení např. v převodovkách a převodovkách, dále ke spouštění, zpětnému chodu a brzdění pohonů obráběcích strojů. Použití spojek umožňuje oddělit spouštění motorů a mechanismů, zkrátit dobu spouštění proudu, eliminovat rázy jak v elektromotorech, tak v mechanických převodech, zajistit plynulou akceleraci, eliminovat přetížení, prokluzování atd. Prudké snížení startovacích ztrát v motorech odstraňuje limit na přípustný počet startů, který je velmi důležitý při cyklickém provozu motoru.
Elektromagnetická spojka je samostatný regulátor otáček a je to elektrický stroj používaný k přenosu točivého momentu z hnací hřídele na hnanou hřídel pomocí elektromagnetického pole a skládá se ze dvou hlavních rotujících částí: kotvy (ve většině případů se jedná o masivní těleso) a induktor vinutý polem ... Kotva a induktor nejsou vzájemně mechanicky pevně spojeny. Obvykle je kotva připojena k hnacímu motoru a induktor je připojen k běžícímu stroji.
Když se hnací motor hnacího hřídele spojky otáčí, při absenci proudu v budicí cívce zůstává induktor a s ním i hnaný hřídel v klidu. Při přivedení stejnosměrného proudu na budicí cívku vzniká v magnetickém obvodu spojky (induktor - vzduchová mezera - kotva) magnetický tok. Když se kotva otáčí vzhledem k induktoru, indukuje se v něm EMF a vzniká proud, jehož interakce s magnetickým polem vzduchové mezery způsobuje vznik elektromagnetického točivého momentu.
Elektromagnetické indukční spojky lze klasifikovat podle následujících kritérií:
-
na principu momentu (asynchronní a synchronní);
-
charakterem rozložení magnetické indukce ve vzduchové mezeře;
-
konstrukcí armatury (s masivní armaturou a s armaturou s vinutím typu vinutí nakrátko);
-
způsobem napájení budicí cívky; cestou chlazení.
Pancéřované a indukční konektory jsou nejpoužívanější díky jednoduchosti jejich konstrukce.Takové spojky se skládají hlavně z ozubeného induktoru vinutého polem namontovaného na jednom hřídeli s vodivými sběracími kroužky a hladké válcové pevné feromagnetické kotvy připojené k druhému hřídeli spojky.
Zařízení, princip činnosti a vlastnosti elektromagnetických vazeb.
Elektromagnetické spojky používané pro automatické ovládání se dělí na suché a viskózní spojky a kluzné spojky.
Suchá třecí spojka přenáší výkon z jednoho hřídele na druhý prostřednictvím třecích kotoučů 3. Kotouče mají schopnost pohybovat se podél drážkování osy hřídele a hnané polospojky. Když je na cívku 1 přiváděn proud, kotva 2 stlačuje kotouče, mezi kterými působí třecí síla. Relativní mechanické charakteristiky spojky jsou uvedeny na Obr. 1, b.
Viskózní třecí spojky mají konstantní vůli δ mezi hlavní 1 a vedlejší 2 poloviční spojkou. V mezeře se pomocí cívky 3 vytváří magnetické pole, které působí na výplň (feritové železo s mastkem nebo grafitem) a tvoří elementární řetězce magnetů, v tomto případě výplň jakoby zachycuje hnané a hnané polospojky. Po vypnutí proudu magnetické pole zmizí, obvody se přeruší a polokonektory vůči sobě kloužou. Relativní mechanické charakteristiky spojky jsou uvedeny na Obr. 1, e. Tyto elektromagnetické spojky umožňují plynulé řízení rychlosti otáčení při vysokém zatížení výstupního hřídele.
Elektromagnetické spojky: a — schéma suché třecí spojky, b — mechanická charakteristika třecí spojky, c — schéma viskózní třecí spojky, d— schéma záběru feritového plniva, e — mechanická charakteristika viskózní třecí spojky, e — schéma kluzné spojky, g — mechanická kluzná spojka.
Kluzná spojka se skládá ze dvou polospojek ve tvaru zubů (viz obr. 1, e) a cívky. Při přivedení proudu do cívky se vytvoří uzavřené magnetické pole. Při otáčení se konektory vzájemně posouvají, v důsledku čehož se vytváří střídavý magnetický tok, to je důvod pro výskyt EMF. atd. v. a proudy. Interakce generovaných magnetických toků pohání hnaný poločlánek v rotaci.
Charakteristika třecí poloviny spojky je znázorněna na Obr. 1, g. Hlavním účelem takových spojek je vytvořit nejpříznivější podmínky pro startování a také vyhladit dynamické zatížení během provozu motoru.
Elektromagnetické kluzné spojky mají řadu nevýhod: nízkou účinnost při nízkých otáčkách, malý přenášený moment, malou spolehlivost při náhlých změnách zatížení a výraznou setrvačnost.
Níže uvedený obrázek ukazuje schematický diagram ovládání prokluzové spojky za přítomnosti zpětné vazby otáček pomocí tachogenerátoru připojeného k výstupnímu hřídeli elektrického pohonu. Signál z tachogenerátoru je porovnán s referenčním signálem a rozdíl těchto signálů je přiveden na zesilovač Y, z jehož výstupu je napájena budicí cívka OF spojky.
NZákladní schéma ovládání kluzné spojky a umělé mechanické charakteristiky s automatickým nastavením
Tyto charakteristiky jsou umístěny mezi křivkami 5 a 6, které prakticky odpovídají minimálním a jmenovitým hodnotám vazebních budicích proudů. Zvětšení rozsahu regulace otáček pohonu je spojeno se značnými ztrátami prokluzové spojky, které se skládají především ze ztrát v kotvě a v budícím vinutí. Ztráty na kotvě, zejména s rostoucím skluzem, navíc výrazně převažují nad ztrátami ostatními a činí 96 — 97 % maximálního výkonu přenášeného spojkou. Při konstantním momentu zatížení je rychlost otáčení hnacího hřídele spojky konstantní, tzn. n = konst, ω = konst.
Mám elektromagnetické práškové spojky, spojení mezi hnací a hnanou částí se provádí zvýšením viskozity směsí vyplňujících mezeru mezi spojovacími plochami spojek se zvýšením magnetického toku v této mezeře. Hlavní složkou takových směsí jsou feromagnetické prášky, například karbonylové železo. Aby se eliminovala mechanická destrukce železných částic v důsledku třecích sil nebo jejich adheze, přidávají se speciální plniva - tekutá (syntetické kapaliny, průmyslový olej nebo sypké hmoty (oxidy zinku nebo hořčíku, křemenný prášek). Takové konektory mají vysokou reakční rychlost, ale jejich provozní spolehlivost je nedostatečná pro široké použití ve strojírenství.
Podívejme se na jedno ze schémat pro plynulé nastavení rychlosti otáčení z ID pohonu, který pracuje přes kluznou spojku M až po MI pohon.
Schéma zapojení kluzné spojky pro nastavení rychlosti otáčení pohonu
Při změně zatížení hnacího hřídele se změní i výstupní napětí tachogenerátoru TG, v důsledku čehož se zvýší nebo sníží rozdíl mezi magnetickými toky F1 a F2 zesilovače elektrického stroje a tím se změní napětí na výstupu. EMU a velikost proudu v cívce spojky.
Elektromagnetické spojky ETM
Elektromagnetické spojky řady ETM s magneticky vodivými kotouči jsou kontaktního (ETM2), bezkontaktního (ETM4) a brzdového (ETM6) provedení. Spojky s proudovým vodičem na kontaktu se vyznačují nízkou spolehlivostí kvůli přítomnosti kluzného kontaktu, proto se v nejlepších pohonech používají elektromagnetické spojky s pevným vodičem. Mají další vzduchové mezery.
Bezkontaktní spojky se vyznačují přítomností kompozitního magnetického obvodu tvořeného tělem cívky a sedlem, které jsou odděleny tzv. předřadnými vůlemi. Sedlo cívky je pevné, zatímco prvky trolejového drátu jsou odpojeny. Díky vůli je snížen přenos tepla z třecích kotoučů do cívky, což zvyšuje spolehlivost spojky v náročných podmínkách.
Doporučuje se používat spojky ETM4 jako vodítka, pokud to podmínky instalace umožňují, a spojky ETM6 jako brzdové spojky.
Spojky ETM4 fungují spolehlivě při vysokých otáčkách a častých startech. Tyto spojky jsou méně citlivé na znečištění oleje než ETM2, přítomnost pevných částic v oleji může způsobit abrazivní opotřebení kartáčů, proto lze použít spojky ETM2, pokud neexistují určitá omezení a montáž spojek ETM4 je podle instalace obtížná podmínky návrhu.
Jako brzdové spojky se používají spojky v provedení ETM6. Konektory ETM2 a ETM4 se nesmí používat pro brzdění podle "převráceného" schématu, tzn. s otočnou spojkou a pevným popruhem. Pro výběr spojek je nutné vyhodnotit: statický (přenášený) moment, dynamický moment, přechodovou dobu v pohonu, průměrné ztráty, jednotkovou energii a zbytkový moment v klidu.