Azionamento elettrico mediante diversi tipi di frizioni elettromagnetiche

Per le installazioni che richiedono la regolazione della velocità di rotazione utilizzando le macchine e i dispositivi più semplici, possono essere utilizzati azionamenti elettrici con frizioni elettromagnetiche di vario tipo.

Sono i più comuni frizioni a slittamento elettromagnetico, con l'aiuto del quale è relativamente facile proteggere gli elementi di una macchina funzionante da danni con un forte aumento dei carichi, regolare la velocità di rotazione, ottenere caratteristiche speciali e migliorare le proprietà di avviamento di un azionamento elettrico quando si utilizzano motori con un piccolo coppia di spunto (motori a induzione a rotore scoiattolo e motori sincroni).

Una frizione a slittamento elettromagnetico è una macchina elettrica costituita da due parti, un induttore e un'armatura, che sono disposte concentricamente e separate da un traferro.La parte della frizione saldamente collegata all'albero del motore elettrico è la parte motrice e la seconda parte collegata all'albero motore della macchina funzionante è la parte condotta.

Un induttore ha poli con una bobina di eccitazione che riceve energia da una sorgente CC attraverso collettori rotanti. L'armatura è un circuito magnetico in lamiera d'acciaio elettrico, con un avvolgimento di cortocircuito a forma di gabbia di scoiattolo.

Il principio di funzionamento della frizione è lo stesso il principio di funzionamento di un motore asincrono multifase… Ma in un motore a induzione, un campo magnetico rotante viene creato per mezzo di un avvolgimento polifase alimentato da una sorgente di corrente alternata con un corrispondente sfasamento, e in una frizione a slittamento i poli ruotano con un flusso magnetico costante rispetto al cortocircuito.

In questa bobina, sotto l'azione di un flusso magnetico, emf corrente alternata, ampiezza e frequenza che dipende dalla differenza tra le velocità delle parti condotte e condotte della frizione, si verifica una corrente e si verifica una coppia.

Modificando la corrente nell'avvolgimento di campo, è possibile ottenere caratteristiche meccaniche diverse, che rappresentano la dipendenza della coppia trasmessa dallo slittamento della frizione, che sono simili alle caratteristiche meccaniche di un motore asincrono polifase durante la regolazione della tensione ad esso fornita.

Il design più semplice ha una frizione elettromagnetica con un'armatura con anima in acciaio solido. Viene generata la coppia di questa frizione correnti parassite indotte nel nucleo.

Questo design del connettore aumenta notevolmente la sua affidabilità, poiché un nucleo massiccio, riscaldato dalle correnti parassite che vi scorrono, ha un contatto diretto con l'ambiente esterno e il calore viene rimosso meglio dal connettore.

Tipicamente, l'induttore è la parte interna del connettore dotata di terminali sporgenti con un avvolgimento di campo alimentato attraverso i collettori rotanti con corrente continua.

Le caratteristiche meccaniche di un accoppiamento elettromagnetico con un massiccio circuito magnetico, a causa della sua notevole resistenza, hanno la forma delle caratteristiche del reostato di un motore a induzione.

Se è necessario che la coppia dell'accoppiamento rimanga approssimativamente costante, indipendentemente dalla quantità di scorrimento, i poli dell'induttore hanno una forma speciale, a forma di becco o artiglio.

Per eccitare la frizione viene consumata una quantità relativamente piccola di potenza, che non è proporzionale alla potenza trasmessa dalla frizione e varia dallo 0,1 al 2,0%. Numeri più piccoli si riferiscono a connettori ad alta potenza e numeri più grandi a connettori a bassa potenza. Quindi, in un accoppiatore che trasmette una potenza di 450 kW, le perdite di eccitazione sono di 600 W, e in un accoppiatore per una potenza di 5 kW - circa 100 W.

Un sistema di frizione elettromagnetica fornisce il necessario intervallo di controllo della velocità, solitamente variando la corrente nella bobina dell'induttore. Ma l'efficienza dell'azionamento in questo caso sarà inferiore rispetto alla regolazione del reostato. Questo perché l'efficienza complessiva dell'azionamento è uguale al prodotto dell'efficienza della frizione stessa e dell'efficienza del motore.

Le perdite di accoppiamento sono principalmente determinate dalle perdite di scorrimento generate nell'armatura di accoppiamento. Nel caso di giunti potenti, è necessario disporre di un dispositivo speciale per rimuovere una notevole quantità di calore.

Le frizioni elettromagnetiche offrono proprietà preziose combinate con un funzionamento affidabile motore asincrono a gabbia di scoiattolo.

Un motore a gabbia di scoiattolo ha una coppia di avviamento relativamente bassa, una corrente di avviamento significativa e una coppia critica sufficientemente elevata. Pertanto, con l'ausilio di una frizione elettromagnetica, il motore può essere avviato in assenza di corrente nella bobina di eccitazione della frizione, ad es. quando la coppia trasmessa dalla frizione è nulla. In questo caso, il motore accelera rapidamente senza carico e il suo riscaldamento è trascurabile.

Dopo che il motore si sposta nella parte attiva della caratteristica, viene fornita una corrente alla bobina di eccitazione della frizione, che provoca la comparsa di un momento elettromagnetico in essa. La parte condotta del giunto rimarrà ferma finché il momento trasmesso dal giunto non supererà il momento di carico statico.

Allo stesso tempo, la parte motrice della frizione caricherà il motore con una coppia della stessa grandezza di quella applicata alla parte condotta della frizione. In questo caso, il motore può sviluppare una coppia prossima a quella critica e notevolmente superiore alla sua coppia di avviamento, e la corrente del motore sarà inferiore rispetto all'avviamento.

Pertanto, l'uso di una frizione elettromagnetica è migliorato proprietà di avviamento del motore elettricoSono.Allo stesso modo, le proprietà di avviamento di un motore sincrono, che sono molto peggiori di quelle di un motore a induzione a gabbia di scoiattolo, possono essere migliorate.

Una delle varietà di frizioni elettromagnetiche è connettori riempiti con polveri magnetiche… La principale differenza tra la frizione a polvere e le frizioni a slittamento sopra descritte è che la polvere di ferro (solitamente miscelata con olio) è posta tra due parti rotanti della frizione racchiuse in un alloggiamento sigillato.

Se la bobina di campo non è eccitata, la polvere di ferro è in uno stato disordinato. Quando viene fornita corrente alla bobina di eccitazione, quindi sotto l'azione del suo campo magnetico, la polvere si posizionerà lungo le linee di forza magnetiche, formando una sorta di circuiti che chiudono il traferro e assicurano il trasferimento di potenza dal principale parte della frizione agli azionamenti Maggiore è la corrente di eccitazione, maggiore è la coppia che la frizione può trasmettere.

La frizione elettromagnetica a polvere provvede non solo all'avviamento, ma anche alla regolazione della velocità, e può essere utilizzata anche come frizione di sicurezza che limita la coppia massima trasmessa all'albero della macchina operatrice.

A causa dell'elevata permeabilità magnetica della polvere di ferro rispetto all'aria, l'accoppiamento richiede una potenza di eccitazione significativamente inferiore rispetto all'accoppiamento a induzione.

In base al metodo di fornitura di corrente agli avvolgimenti di campo, si distinguono i connettori antipolvere a contatto e senza contatto. Nei connettori di contatto, la bobina di eccitazione si trova sulla parte rotante e la bobina viene eccitata attraverso gli anelli collettori.

La bobina di eccitazione dei connettori senza contatto è posta sulla parte fissa del circuito magnetico, separata dagli elementi rotanti da un piccolo traferro.

In alcuni casi, le frizioni elettromagnetiche sia a polvere che a induzione sono integrate nei corpi della macchina da lavoro, simili a motori elettrici personalizzati, o combinate in un design comune con il loro motore di azionamento. Con questa soluzione, le dimensioni e il peso dell'azionamento sono notevolmente ridotti.

In alcuni casi, al posto delle frizioni elettromagnetiche vengono utilizzate frizioni idrauliche o convertitori di coppia. Quindi l'azionamento è chiamato idraulico.

Recentemente, nella modernizzazione delle apparecchiature elettriche di macchine per il taglio dei metalli, macchine e altri vari meccanismi di produzione, un azionamento elettrico è sostituito da induzione e accoppiamenti in polvere di un azionamento elettrico a controllo di frequenza utilizzando motori a induzione a gabbia di scoiattolo azionati da tramite convertitori di frequenza.