Електромагнетне спојнице

У принципу, електромагнетно квачило подсећа на асинхрони мотор, а истовремено се разликује од њега по томе што ће магнетни ток у њему бити створен не трофазним системом, већ ротирајућим половима побуђеним једносмерном струјом.

Електромагнетна квачила се користе за затварање и отварање кинематичких кола без заустављања ротације, на пример у мењачима и мењачима, као и за покретање, вожњу уназад и кочење погона алатних машина. Употреба квачила вам омогућава да одвојите старт мотора и механизама, смањите време покретања струје, елиминишете ударе у електромоторима и механичким преносницима, обезбедите глатко убрзање, елиминишете преоптерећења, клизање итд. Оштро смањење стартних губитака код мотора уклања ограничење дозвољеног броја покретања, што је веома важно у цикличном раду мотора.

Електромагнетно квачило је индивидуални регулатор брзине и електрична машина која се користи за пренос обртног момента са погонског вратила на погонско вратило помоћу електромагнетног поља и састоји се од два главна ротирајућа дела: арматуре (у већини случајева ово је масивно тело) и индуктор намотани у поље ... Арматура и индуктор нису механички круто међусобно повезани. Обично је арматура повезана са погонским мотором, а индуктор је повезан са машином која ради.

Када се погонски мотор погонског вратила квачила ротира, у одсуству струје у побудном калему, индуктор, а са њим и погонско вратило, остају непомични. Када се једносмерна струја примени на калем побуде, у магнетном колу спреге (индуктор - ваздушни зазор - арматура) настаје магнетни флукс. Када се арматура ротира у односу на индуктор, у првом се индукује ЕМФ и настаје струја, чија интеракција са магнетним пољем ваздушног распора изазива појаву електромагнетног момента.

Електромагнетне индукционе спојнице се могу класификовати према следећим критеријумима:

• заснован на принципу обртног момента (асинхрони и синхрони);

• по природи дистрибуције магнетне индукције у ваздушном процепу;

• по конструкцији арматуре (са масивном арматуром и са арматуром са кавезним намотајем);

• начином напајања побудног калема; путем хлађења.

Оклопни и индукторски конектори су најчешће коришћени због једноставности њиховог дизајна.Такве спојнице се углавном састоје од зупчастог индуктора намотаног на поље монтираног на једној осовини са проводљивим клизним прстеновима и глатке цилиндричне чврсте феромагнетне арматуре повезане са другом осовином спојнице.

Уређај, принцип рада и карактеристике електромагнетних спојница.

Електромагнетна квачила која се користе за аутоматско управљање деле се на сува и вискозна квачила и клизна квачила.

Суво фрикционо квачило преноси снагу са једног вратила на друго преко фрикционих дискова 3. Дискови имају могућност да се крећу дуж клинова осе вратила и гоњене полуспојнице. Када се струја примени на калем 1, арматура 2 сабија дискове између којих постоји сила трења. Релативне механичке карактеристике квачила приказане су на Сл. 1, б.

Вискозна тарна квачила имају константан зазор δ између главног 1 и подређеног 2 полуквачила. У процепу се уз помоћ завојнице 3 ствара магнетно поље, које делује на пунило (феритно гвожђе са талком или графитом) и формира елементарне ланце магнета.У овом случају пунило као да хвата гоњено и гоњено полу-спојнице. Када се струја искључи, магнетно поље нестаје, кола се прекидају и полуприкључци клизе један у односу на други. Релативне механичке карактеристике квачила приказане су на Сл. 1, е. Ова електромагнетна квачила омогућавају глатку контролу брзине ротације при великим оптерећењима на излазном вратилу.

Електромагнетне спојнице: а — дијаграм суве фрикционе спојнице, б — механичка карактеристика фрикционе спојнице, ц — дијаграм вискозне фрикционе спојнице, д — дијаграм захвата феритног пунила, е — механичка карактеристика вискозне фрикционе спојнице, е — дијаграм клизног квачила, г — механичко клизно квачило.

Клизно квачило се састоји од две полу-спојнице у облику зубаца (види слику 1, е) и завојнице. Када се струја примени на калем, формира се затворено магнетно поље. Приликом ротације, конектори клизе једни према другима, због чега се формира наизменични магнетни ток, што је разлог за појаву ЕМФ. итд. в. и струје. Интеракција генерисаних магнетних флуксова покреће погон полу-линка у ротацији.

Карактеристика фрикционе половине квачила је приказана на сл. 1, г. Главна сврха таквих квачила је стварање најповољнијих услова за покретање, као и изглађивање динамичких оптерећења током рада мотора.

Електромагнетна клизна квачила имају низ недостатака: ниску ефикасност при малим обртајима, мали преносни обртни момент, ниску поузданост у случају наглих промена оптерећења и значајну инерцију.
На слици испод приказан је шематски дијаграм контроле клизног квачила у присуству повратне спреге брзине помоћу тахогенератора повезаног са излазном осовином електричног погона. Сигнал са тахогенератора се упоређује са референтним сигналом и разлика ових сигнала се доводи до појачавача И са чијег се излаза напаја побудни калем ОФ спојнице.

НБасиц управљачка шема клизних квачила и вештачких механичких карактеристика са аутоматским подешавањем

Ове карактеристике се налазе између кривих 5 и 6, које одговарају практично минималним и номиналним вредностима струја побуде спреге. Повећање опсега контроле брзине погона повезано је са значајним губицима у клизној спојници, који се углавном састоје од губитака у арматури и у намотају поља. Поред тога, губици арматуре, посебно са повећањем клизања, значајно превладавају над осталим губицима и износе 96 — 97% максималне снаге коју преноси спојница. При константном моменту оптерећења брзина ротације погонског вратила квачила је константна, тј. н = цонст, ω = цонст.

Имам електромагнетне прашкасте спојнице, веза између погонских и погонских делова се врши повећањем вискозитета смеша које испуњавају празнину између спојних површина спојница са повећањем магнетног флукса у овом зазору. Главна компонента таквих смеша су феромагнетни прахови, на пример, карбонил гвожђе. Да би се елиминисало механичко уништавање честица гвожђа услед сила трења или њиховог пријањања, додају се специјална пунила – течна (синтетичке течности, индустријско уље или расути (цинк или магнезијум оксиди, кварцни прах). Овакви конектори имају велику брзину реакције, али је њихова оперативна поузданост недовољна за широку примену у машинству.

Погледајмо једну од шема за глатко подешавање брзине ротације од ИД погона, који ради преко клизног квачила М до МИ погона.

Шема укључивања клизног квачила за подешавање брзине ротације погона

Када се промени оптерећење на погонском вратилу, промениће се и излазни напон ТГ тахогенератора, услед чега ће се повећати или смањити разлика између магнетних флуксова Ф1 и Ф2 појачавача електричне машине, чиме ће се променити напон на излазу. ЕМУ и величину струје у калему квачила.

Електромагнетне спојнице ЕТМ

Електромагнетна фрикциона квачила ЕТМ (сува и уљана) омогућавају покретање, заустављање и реверзију до 0,2 с, као и десетине покретања у року од 1 с. Квачила се контролишу и напајају једносмерном струјом напона 110, 36 и 24 В. Контролна снага није већа од 1% снаге коју преноси квачило. По дизајну, квачила су једнострука и вишедискова, неповратна и реверзибилна.

Електромагнетна квачила серије ЕТМ са магнетно проводним дисковима су контактног (ЕТМ2), бесконтактног (ЕТМ4) и кочионог (ЕТМ6) дизајна. Спојнице са струјном жицом на контакту одликују се ниском поузданошћу због присуства клизног контакта, па се у најбољим погонима користе електромагнетне спојнице са фиксном жицом. Имају додатне ваздушне празнине.

Бесконтактне спојнице одликују се присуством композитног магнетног кола формираног од тела калема и седишта, који су одвојени такозваним баластним зазорима. Седиште калема је фиксирано док су елементи жице контактне струје искључени. Због клиренса, пренос топлоте са фрикционих дискова на калем је смањен, што повећава поузданост квачила у тешким условима.

Препоручљиво је користити ЕТМ4 спојнице као водиче, ако то дозвољавају услови уградње, и ЕТМ6 спојнице као кочне спојнице.

ЕТМ4 квачила раде поуздано при великој брзини и честим стартовањима. Ова квачила су мање осетљива на контаминацију уља од ЕТМ2, присуство чврстих честица у уљу може да изазове абразивно хабање четкица, па се ЕТМ2 квачила могу користити ако нема одређених ограничења и уградња ЕТМ4 квачила је отежана у складу са уградњом услови пројектовања.

Спојнице са ЕТМ6 дизајном се користе као кочне спојнице. Конектори ЕТМ2 и ЕТМ4 се не смеју користити за кочење по „обрнутој“ шеми, тј. са ротирајућим квачилом и фиксном траком. За избор спојница потребно је проценити: статички (преношени) обртни момент, динамички обртни момент, прелазно време у погону, просечне губитке, јединичну енергију и преостали обртни момент у мировању.