Elektromagnetne sklopke
Načeloma elektromagnetna sklopka spominja na asinhronski motor, hkrati pa se od njega razlikuje po tem, da magnetni tok v njej ne bo ustvaril trifazni sistem, temveč vrtljivi poli, ki jih vzbuja enosmerni tok.
Elektromagnetne sklopke se uporabljajo za zapiranje in odpiranje kinematičnih tokokrogov brez ustavljanja vrtenja, na primer v menjalnikih in menjalnikih, pa tudi za zagon, vzvratno in zaviranje pogonov obdelovalnih strojev. Uporaba sklopk vam omogoča, da ločite zagon motorjev in mehanizmov, skrajšate čas zagona toka, odpravite udarce v elektromotorjih in mehanskih menjalnikih, zagotovite gladko pospeševanje, odpravite preobremenitve, zdrs itd. Močno zmanjšanje izgub pri zagonu motorjev odpravi omejitev dovoljenega števila zagonov, kar je zelo pomembno pri cikličnem delovanju motorja.
Elektromagnetna sklopka je individualni regulator hitrosti in je električni stroj, ki se uporablja za prenos navora s pogonske gredi na gnano gred s pomočjo elektromagnetnega polja in je sestavljena iz dveh glavnih vrtljivih delov: armature (v večini primerov je to masivno telo) in induktor z navitjem ... Armatura in induktor med seboj nista mehansko togo povezana. Običajno je armatura povezana s pogonskim motorjem, induktor pa z delujočim strojem.
Ko se pogonski motor pogonske gredi sklopke vrti, v odsotnosti toka v vzbujevalni tuljavi induktor in z njim gnana gred ostaneta mirujoča. Ko na vzbujalno tuljavo teče enosmerni tok, se v magnetnem krogu sklopke (induktor - zračna reža - armatura) pojavi magnetni tok. Ko se armatura vrti glede na induktor, se v prvem inducira EMF in nastane tok, katerega interakcija z magnetnim poljem zračne reže povzroči pojav elektromagnetnega navora.
Elektromagnetne indukcijske sklopke je mogoče razvrstiti glede na naslednja merila:
-
na principu vrtilnega momenta (asinhroni in sinhroni);
-
po naravi porazdelitve magnetne indukcije v zračni reži;
-
po konstrukciji armature (z masivno armaturo in z armaturo z kletkastim navitjem);
-
po načinu napajanja vzbujalne tuljave; s pomočjo hlajenja.
Oklepni in induktorski konektorji so najbolj razširjeni zaradi preprostosti njihove zasnove.Takšne sklopke so v glavnem sestavljene iz nazobčanega poljsko navitega induktorja, nameščenega na eni gredi s prevodnimi drsnimi obroči in gladke valjaste trdne feromagnetne armature, povezane z drugo gredjo sklopke.
Naprava, princip delovanja in značilnosti elektromagnetnih sklopk.
Elektromagnetne sklopke za avtomatsko krmiljenje delimo na suhe in viskozne sklopke ter drsne sklopke.
Suha torna sklopka prenaša moč z ene gredi na drugo preko tornih plošč 3. Plošče se lahko premikajo vzdolž utorov osi gredi in gnane polsklopke. Ko na tuljavo 1 teče tok, armatura 2 stisne diske, med katerimi obstaja sila trenja. Relativne mehanske lastnosti sklopke so prikazane na sl. 1, b.
Sklopke z viskoznim trenjem imajo konstanten razmik δ med glavno sklopko 1 in pomožno sklopko 2. V reži se s pomočjo tuljave 3 ustvari magnetno polje, ki deluje na polnilo (feritno železo s smukcem ali grafitom) in tvori elementarne verige magnetov.V tem primeru se zdi, da polnilo ujame gnano in gnano polsklopke. Ko je tok izklopljen, magnetno polje izgine, tokokrogi so prekinjeni in polkonektorji drsijo relativno drug proti drugemu. Relativne mehanske lastnosti sklopke so prikazane na sl. 1, e Te elektromagnetne sklopke omogočajo nemoten nadzor hitrosti vrtenja pri visokih obremenitvah na izhodni gredi.
Elektromagnetne sklopke: a - diagram suhe torne sklopke, b - mehanska karakteristika torne sklopke, c - diagram viskozne torne sklopke, d - diagram vpetja feritnega polnila, e - mehanska karakteristika viskozne torne sklopke, e - diagram drsna sklopka, g - mehanska drsna sklopka.
Drsna sklopka je sestavljena iz dveh pol-sklopk v obliki zob (glej sliko 1, e) in tuljave. Ko na tuljavo teče tok, nastane zaprto magnetno polje. Pri vrtenju konektorji drsijo relativno drug proti drugemu, zaradi česar nastane izmenični magnetni tok, kar je razlog za nastanek EMF. itd. v. in tokovi. Interakcija ustvarjenih magnetnih tokov poganja gnani polčlen v vrtenju.
Karakteristika torne polovice sklopke je prikazana na sl. 1, g. Glavni namen takšnih sklopk je ustvariti najugodnejše pogoje za zagon, pa tudi izravnati dinamične obremenitve med delovanjem motorja.
Elektromagnetne drsne sklopke imajo številne pomanjkljivosti: nizek izkoristek pri nizkih vrtljajih, nizek preneseni navor, nizka zanesljivost pri nenadnih spremembah obremenitve in velika vztrajnost.
Spodnja slika prikazuje shematski diagram krmiljenja drsne sklopke v prisotnosti povratne informacije o hitrosti z uporabo tahogeneratorja, priključenega na izhodno gred električnega pogona. Signal iz tahogeneratorja se primerja z referenčnim signalom in razlika teh signalov se napaja v ojačevalnik Y, iz katerega izhoda se napaja vzbujalna tuljava OF sklopke.
NOsnovna krmilna shema drsne sklopke in umetne mehanske karakteristike z avtomatsko nastavitvijo
Te značilnosti se nahajajo med krivuljama 5 in 6, ki praktično ustrezajo minimalnim in nominalnim vrednostim vzbujevalnih tokov sklopke. Povečanje območja regulacije hitrosti pogona je povezano z znatnimi izgubami v drsni sklopki, ki so sestavljene predvsem iz izgub v armaturi in v navitju vznemirjenja. Poleg tega izgube armature, zlasti z naraščajočim zdrsom, znatno prevladujejo nad drugimi izgubami in znašajo 96 - 97% največje moči, ki jo prenaša sklopka. Pri konstantnem momentu obremenitve je hitrost vrtenja pogonske gredi sklopke konstantna, tj. n = konst, ω = konst.
Imam elektromagnetne sklopke v prahu, povezava med pogonskimi in gnanimi deli se izvede s povečanjem viskoznosti zmesi, ki zapolnjujejo režo med spojnimi površinami sklopk s povečanjem magnetnega pretoka v tej vrzeli. Glavna sestavina takšnih mešanic so feromagnetni prah, na primer karbonilno železo. Da bi preprečili mehansko uničenje delcev železa zaradi tornih sil ali njihove adhezije, dodamo posebna polnila - tekočina (sintetične tekočine, industrijsko olje ali razsuti tovor (cinkovi ali magnezijevi oksidi, kremenčev prah). Takšni konektorji imajo visoko reakcijsko hitrost, vendar je njihova obratovalna zanesljivost nezadostna za široko uporabo v strojništvu.
Oglejmo si eno od shem za gladko prilagajanje hitrosti vrtenja od pogona ID, ki deluje prek drsne sklopke M do pogona MI.
Shema vključitve drsne sklopke za nastavitev hitrosti vrtenja pogona
Ko se spremeni obremenitev pogonske gredi, se bo spremenila tudi izhodna napetost tahogeneratorja TG, zaradi česar se bo razlika med magnetnimi tokovi F1 in F2 ojačevalnika električnega stroja povečala ali zmanjšala in s tem spremenila napetost na izhodu. EMU in velikost toka v tuljavi sklopke.
Elektromagnetne sklopke ETM
Elektromagnetne sklopke serije ETM z magnetno prevodnimi diski so kontaktne (ETM2), brezkontaktne (ETM4) in zavorne (ETM6) izvedbe. Sklopke s tokovno žico na kontaktu se odlikujejo po nizki zanesljivosti zaradi prisotnosti drsnega kontakta, zato se v najboljših pogonih uporabljajo elektromagnetne sklopke s fiksno žico. Imajo dodatne zračne reže.
Brezkontaktne sklopke se odlikujejo po prisotnosti kompozitnega magnetnega vezja, ki ga tvorita telo tuljave in sedež, ki sta ločena s tako imenovanimi balastnimi razmiki. Sedež tuljave je fiksiran, medtem ko so elementi žice kontaktnega toka odklopljeni. Zaradi zračnosti se zmanjša prenos toplote s tornih diskov na tuljavo, kar poveča zanesljivost sklopke v težkih pogojih.
Kot vodila je priporočljivo uporabiti sklopke ETM4, če to dovoljujejo pogoji vgradnje, kot zavorne sklopke pa spojke ETM6.
Sklopke ETM4 delujejo zanesljivo pri visoki hitrosti in pogostih zagonih. Te sklopke so manj občutljive na onesnaženje z oljem kot ETM2, prisotnost trdnih delcev v olju lahko povzroči abrazivno obrabo krtač, zato se lahko sklopke ETM2 uporabljajo, če ni določenih omejitev in je namestitev sklopk ETM4 težavna glede na namestitev pogoji oblikovanja.
Sklopke z izvedbo ETM6 se uporabljajo kot zavorne sklopke. Konektorja ETM2 in ETM4 se ne smeta uporabljati za zaviranje po "obrnjeni" shemi, tj. z vrtljivo sklopko in fiksnim trakom. Za izbiro sklopk je potrebno oceniti: statični (preneseni) navor, dinamični navor, prehodni čas v pogonu, povprečne izgube, enotsko energijo in preostali navor v mirovanju.