Меню

Электромагнитный тормоз для электродвигателя схема

Электромагнитные тормозные устройства

В некоторых устройствах, с целью торможения вращающихся элементов машины, применяется электромагнитный дисковый тормоз электродвигателя. Электромагнитное тормозное устройство монтируется прямо в двигателе или на двигателе, и по сути представляет собой вспомогательный двигатель или приводной узел, отвечающий всем требованиям касательно как позиционирования агрегата, так и с точки зрения безопасной его эксплуатации. Он включается пружинами и отпускается с помощью электромагнита.

Данное решение позволяет не только обеспечить безопасное торможение двигателя в случае аварии или позиционировать исполнительный орган машины во время ее функционирования, но и просто сокращает время работы машины во время ее торможения.

Существуют два типа дисковых электромагнитных тормозных устройств: дисковый тормоз переменного тока и дисковый тормоз постоянного тока (в зависимости от формы тока, которым питается данный тормоз). Для варианта тормоза, питаемого постоянным током, вместе с двигателем поставляется также и выпрямитель, при помощи которого постоянный ток получается из переменного, которым питается сам двигатель.

Конструкция тормозного устройства включает в себя: электромагнит, якорь и диск. Электромагнит изготовлен в виде набора катушек, расположенных в специальном корпусе. Якорь служит исполнительным элементом тормоза, и представляет собой антифрикционную поверхность, которая взаимодействует с тормозным диском.

Сам диск, с нанесенным на него фрикционным материалом, перемещается по зубцам втулки на валу двигателя. Когда в катушки тормозного устройства подано напряжение, якорь оттянут, и вал двигателя может свободно вращаться вместе с тормозным диском.

Затормаживание обеспечивается в свободном состоянии, когда пружины нажимают на якорь, и он воздействует на тормозной диск, вызывая тем самым остановку вала.

Тормоза такого типа находят обширное применение в системах с электрическим приводом. На случай аварийного отсутствия питания тормозного устройства, может быть предусмотрена возможность снять тормоз вручную.

В подъемно-транспортных машинах используется колодочный электромагнитный тормоз (ТКГ), удерживающий вал в заторможенном состоянии когда машина выключена.

ТКП — тормоз постоянного тока серии МП. ТКГ — тормоз электрогидравлический с толкателем серии ТЭ. Электромагнит тормоза ТКГ включает в себя привод и механическую часть, которая в свою очередь включает: подставку, пружины, систему рычагов и тормозные колодки.

Тормозное устройство устанавливается вертикально, причем тормозной шкив имеет горизонтальное положение. Механические части тормозных устройств питаемых переменным или постоянным током для шкивов одного и того же диаметра одинаковы.

Обычно такие устройства имеют буквенное обозначение ТК и число, обозначающее диаметр шкива для торможения. В момент включения питания рычаги нейтрализуют действие пружин и освобождают шкив для обеспечения ему возможности свободного вращения.

Электромагнитные тормоза находят применение в:

блокировке подъемных кранов, лифтов, укладочных машин и т. д. в выключенном состоянии; в механизмах остановки конвейеров, намоточных и ткацких станков, задвижек, прокатного оборудования и т. д.;

для сокращения выбега (времени холостого хода во время остановки) машин;

в системах аварийной остановки эскалаторов, мешалок и т. д.;

для остановки с позиционированием в точном положении в определенный момент времени.

В буровых установках применяется индукционное торможение, основанное на взаимодействии магнитных полей индуктора, в роли которого выступает электромагнит, и якоря, в обмотке которого наводятся токи, магнитные поля которых тормозят «причину их вызывающую» (см. Закон Ленца), создавая тем самым необходимый тормозящий момент ротору.

Рассмотрим это явление на рисунке. Когда в обмотке статора включается ток, его магнитное поле индуцирует вихревой ток в роторе. На вихревой ток в роторе действует сила Ампера, момент которой и является в данном случае тормозящим.

Как известно, в тормозном режиме способны работать асинхронные и синхронные машины переменного тока, а также машины постоянного тока, когда вал движется относительно статора. Если вал неподвижен (относительное перемещение отсутствует), то тормозящего действия не будет.

Таким образом, тормоза на основе электродвигателей применяются для затормаживания движущихся валов, а не для удержания их в состоянии остановки. При этом интенсивность замедления движения механизма можно в таких случаях плавно регулировать, что иногда удобно.

На следующем рисунке приведена схема работы гистерезисного тормоза. Когда в обмотку статора подается ток, на ротор действует вращающий момент, в данном случае он тормозящий, и возникает здесь из-за явления гистерезиса от перемагничивания монолитного ротора.

Физическая причина в том, что намагниченность ротора становится таковой, что его магнитный поток совпадает по направлению с потоком статора. И если ротор попытаться из такого положения повернуть (так чтобы статор оказался относительно ротора в положении Б), то он будет стараться вернуться обратно в положение А за счет тангенциальных составляющих магнитных сил, — так и возникает в данном случае торможение.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Схемы торможения асинхронных двигателей

После отключения от сети электродвигатель продолжает движение по инерции. При этом кинетическая энергия расходуется на преодоление всех видов сопротивлений движению. Поэтому скорость электродвигателя через промежуток времени, в течение которого будет израсходована вся кинетическая энергия, становится равной нулю.

Такая остановка электродвигателя при движении по инерции называется свободным выбегом . Многие электродвигатели, работающие в продолжительном режиме или со значительными нагрузками, останавливают путем свободного выбега.

В тех же случаях, когда продолжительность свободного выбега значительна и оказывает влияние на производительность электродвигателя (работа с частыми пусками), для сокращения времени остановки применяют искусственный метод преобразования кинетической энергии, запасенной в движущейся системе, называемый торможением .

Читайте также:  Барабан ручного тормоза зил 130

Все способы торможения электродвигателей можно разделить на два основных вида: механическое и электрическое.

При механическом торможении кинетическая энергия преобразуется в тепловую, за счет которой происходит нагрев трущихся и прилегающих к ним частей механического тормоза.

При электрическом торможении кинетическая энергия преобразуется в электрическую и в зависимости от способа торможения двигателя либо отдается в сеть, либо преобразуется в тепловую энергию, идущую на нагрев обмоток двигателя и реостатов.

Наиболее совершенными считают такие схемы торможения, при которых механические напряжения в элементах электродвигателя незначительны

Схемы динамического торможения асинхронных двигателей

Для управления моментом при динамическом торможении асинхронным двигателем с фазным ротором по программе с заданием времени используются узлы схем, приведенные н а рис. 1, из которых схема р и с. 1, а применяется пр и наличии сети постоянного тока, а схема рис. 1, б — при отсутствии ее.

В качестве тормозных резисторов в роторе используются пусковые резисторы R1, включение которых в режиме динамического торможения производится отключением контакторов ускорения, показанных в рассматриваемых узлах схем условно в виде одного контактора КМ3, команда на отключение которого подается блокировочным контактом линейного контактора КМ1.

Рис. 1 Схемы управления динамическим торможением асинхронных двигателей с фазным ротором с заданием времени при наличии и отсутствии сети постоянного тока

Эквивалентное значение постоянного тока в обмотке статора при торможении обеспечивается в схеме рис. 1, а дополнительным резистором R2, а в схеме рис. 1. б соответствующим выбором коэффициента трансформации трансформатора Т.

Контактор торможения КМ2 может быть выбран как на постоянном, так и на переменном токе в зависимости от требуемого числа включений в час и использования пусковой аппаратуры.

Приведенные н а рис. 1 схемы управления могут использоваться для управления режимом динамического торможения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Для этого обычно используется схема с трансформатором и выпрямителем, приведенная на р и с. 1 , б.

Схемы торможения противовключением асинхронных двигателей

При управлении моментом при торможении противовключением асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с контролем скорости применяется узел схемы, приведенный на рис. 2.

В качестве реле противовключения используется реле контроля скорости SR, укрепляемое на двигателе. Реле настраивается на напряжение отпадания, соответствующее скорости, близкой к нулю и равной (0,1 — 0,2) ω уст.

Схема используется для остановки двигателя с торможением противовключением в реверсивной (рис. 2, а) в в нереверсивной (рис. 2, б) схемах. Команда SR используется для отключения контакторов КМ2 или КМЗ и КМ4, отключающих обмотку статора от напряжения сети при скорости двигателя, близкой к нулю. При реверсировании двигателя команды SR не используются.

Рис. 2 Узлы схемы управления торможения противовключением асинхронного двигателя с коооткозамкнутым ротором с контролем скорости при остановке в реверсивной и нереверсивной схемах

Узел управления асинхронным двигателем с фазным ротором в режиме торможения противовключеиием с одной ступенью, состоящей из R1 и R2, приведен на рис. 3. Управляющее реле противовключения KV, в качестве которого применяется, например, реле напряжения постоянного тока типа РЭВ301, которое подключено к двум фазам ротора через выпрямитель V. Реле настраивается на напряжение отпадания.

Часто для настройки реле KV используется дополнительный резистор R3. Схема в основном применяется при реверсировании АД со схемой управления, приведенной на рис. 3, а, но может использоваться и при остановке в нереверсивной схеме управления, приведенной на рис. 3, б.

При пуске двигателя реле противовключения КV не вклгочатся и ступень противовключения резистора ротора R1 выводится сразу после подачи управляющей команды на пуск.

Реле KV отключает контакторы КМ4 и КМ5 и тем самым вводит полное сопротивление Rl + R 2 ротор двигателя.

В конце процесса торможения при скорости асинхронного двигателя, близкой к нулю и составляющей примерно 10 — 20 % установившейся начальной скорости ω пер = (0,1 — 0,2) ωуст , реле KV отключается, обеспечивая команду на отключение ступени противовключения R1 с помощью контактора КМ4 и на реверсирование электродвигателя в реверсивной схеме или команду на остановку электродвигателя в нереверсивной схеме.

В приведенных схемах в качестве управляющего устройства может применяться командоконтроллер и другие аппараты.

Схемы механического торможения асинхронных двигателей

При остановке асинхронных двигателей, а также для удержания механизма передвижения или подъема, например в крановых промышленных установках, в неподвижном состоянии при отключенном двигателе применяется механическое торможение. Оно обеспечивается электромагнитными колодочными или другими тормозами с трехфазным электромагнитом переменного тока, который при включении растормаживает тормоз. Электромагнит тормоза YB включается и отключается вместе с двигателем (рис 4, а).

Напряжение на электромагнит тормоза YB может подаваться контактором торможения КМ2, если нужно отключать тормоз не одновременно с двигателем, а с некоторой задержкой по времени, например после окончания электрического торможения (рис. 4, б)

Выдержку времени обеспечивает реле времени КТ, получающее команду на начало отсчета времени, обычно при отключении линейного контактора КМ1 (рис. 4, в).

Рис. 4. Узлы схем, осуществляющих механическое торможение асинхронных двигателей

В асинхронных электроприводах применяются также электромагнитные тормоза постоянного тока при управлении электродвигателем от сети постоянного тока.

Схемы конденсаторного торможения асинхронных двигателей

Для торможения АД с короткозамкнутым ротором применяется также конденсаторное торможение с самовозбуждением. Оно обеспечивается конденсаторами C1 — С3, подключенными к обмотке статора. Включаются конденсаторы по схеме звезды (рис. 5, а) или треугольника (рис. 5, б).

Рис. 5. Узлы схем, осуществляющих конденсаторное торможение асинхронных двигателей

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Читайте также:  Автоматический прямодействующий тормоз вагона

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Устройство механического тормоза для электродвигателя

Март 23, 2015 Оборудование и неисправности kmelectric

Если выключить электрический агрегат от сети, то определенное время он будет вращаться по инерции. В случае если двигатель много весит и имеет высокую ранее набранную скорость, то время до полной остановки будет увеличено.

Но в период функционирования могут использоваться остановки и чрезмерно частые пуски. Следует заметить, что моментальная остановка двигателя куда более значима в сравнении с оперативным стартом.

Если время до запуска двигателя определяется в результате выключенного оборудования, то время при остановке может дать определенные поломки оборудования или даже потенциальные риски для жизни рабочих.

Актуальность применения электромагнитного тормоза

Преобразователь частоты может некоторое время удерживать ротор в неподвижном состоянии путем подачи на двигатель постоянного напряжения. Однако электропривод способен находиться в таком режиме лишь несколько минут, после чего начинают перегреваться обмотки. Поэтому в ряде случаев применяют электродвигатели с тормозом. Прежде всего это относится к грузоподъемному оборудованию — кранам, лифтам и проч.

Электромеханический тормоз позволяет быстро останавливать привод и удерживать его в неподвижном состоянии сколь угодно долго. Обычно такая необходимость продиктована соображениями безопасной эксплуатации оборудования.


Назначение и область применения

Тормозные системы для электродвигателей различных типов предназначены для оперативного снижения частоты вращения рабочего вала вплоть до полной его остановки. Данные устройства получили широкое распространение в приводах различных промышленных механизмов, а именно:

  • Конвейерное оборудование.
  • Лифтовое хозяйство и подъемные устройства.
  • Сервоприводы в системах управления и автоматизации.
  • Станочное оборудование с циклическим рабочим циклом.
  • Транспортные средства, включая электропогрузчики, пассажирский электротранспорт.

Применение систем такого класса позволяет предотвратить выбег привода, обеспечить остановку вала в требуемом положении в механизмах, для которых важно позиционирование. Эффективная тормозная система позволяет сократить рабочий цикл оборудования, повысить быстродействие и точность работы, обеспечить безопасные условия эксплуатации.

Конструкция

В конструкцию электромагнитного тормоза входят:

  • электромагнит с катушкой
  • тормозной диск с накладками
  • прижимные пружины
  • система настройки прижимного момента

В большинстве случаев тормоз является нормально заторможенным. Это означает, что ротор двигателя фиксируется при отсутствии питания тормоза. При подаче питания на катушку тормозные колодки отжимаются, и ротор растормаживается.

Существующие виды тормоза на вал двигателя

На практике используют различные конструктивные исполнения тормоза на вал двигателя. Широкое применение получили системы электрического торможения, такие как:

  • Устройства динамического торможения, принцип действия которых основан на различиях магнитного поля, создаваемого переменным и постоянным током. При переключении на другой источник питания создается постоянное магнитное поле, создающее тормозной момент, направленный в сторону, противоположную направлению вращения ротора электродвигателя.
  • Системы рекуперативного торможения в основном используются на подъемном оборудовании, в лифтовом хозяйстве, электротранспорте. Принцип действия основан на использовании разницы в частоте вращения ротора и самой синхронной частоты. В таком режиме двигатель начинает отдавать электроэнергию в сеть, что приводит к снижению мощностии получению требуемого тормозного момента.

Но подобные системы не обеспечивают моментальной остановки, поэтому большее применение получили электродвигатели с электромагнитным тормозом.

Электромагнитный тормоз на электродвигатель

Конструктивно система представляет собой механизм из электромагнита, исполнительного якоря и тормозного диска, который крепится непосредственно на валу двигателя. В состоянии покоя за счет действия пружин тормозной диск жестко фиксируется, что предотвращает возможность вращения вала. При подаче управляющего направления на электромагнит происходит втягивание якоря, устраняющее давление пружин, что позволяет разблокировать тормозной диск и запустить электродвигатель.

При необходимости экстренной остановки напряжение с электромагнита снимают, что вызывает появление тормозного момента, необходимого для блокировки вала.

Способы монтажа

Тормоз может быть встроен в конструкцию двигателя либо являться отдельным устройством. Наиболее предпочтителен встроенный тормоз, который располагается на оси ротора. Такая конструкция отличается компактностью и простотой в эксплуатации.

Если применение двигателя со встроенным тормозом по каким-то причинам нецелесообразно, применяют отдельный тормоз. Его основные преимущества – возможность монтажа в любом месте привода (например, на оси редуктора), размеры и способ крепления устройства не привязаны к конструкции двигателя.

Серия Combinorm

Приводимые в действие постоянным током тормоза и сцепления используют сконцентрированный на полюсах электромагнитный поток для соединения, разделения и удержания валов с подсоединенными к ним нагрузками. Combinorm содержит полную программу тормозов, сцеплений и комбинаций встраиваемых и подключаемых элементов для применения в машинах, сооружениях и приборах с диапазоном применения от О.5 до 5ОО Nm

  • Combinorm B — самое экономичное решение для торможения и удержания грузов, для установки с встроенным фланцем и валом в машинах и устройствах. Область применения: Обработка почты, ветряные установки, дверные и затворные системы, роликовые конвейеры, обвязочные машины, балансировочные станки, сортирующие устройства.
  • Combinorm K — линейка бес корпусных конструктивных элементов, разработанная для подключения и торможения вспомогательных приводов, которая благодаря пружинной якорной системе позволяет производить без зазорную передачу. Установка производится непосредственно в конструкции машины. Область применения: бумагообрабатывающее производство, прачечное оборудование, загрузочные машины.
  • Combinorm C — миллионы раз испытанное в машиностроении переключаемое подключение вала, обеспечивающее простое управление включения и отключения функционирующих частей. Электромагниты с классом изоляции В и с номинальным напряжением 24 В DC создают силовой поток, распространяющийся по полюсам ротора и якоря. Область применения: Бумагоделательное производство, ветряные установки, дверные и затворные системы, системы подачи, пачковязальные устройства, сортирующие устройства.
  • Combinorm T — это электромагнитные зубчатые муфты для работы в сухой или влажной среде. Крутящие моменты передаются ведущими гранями зубцов без зазора. Для передачи высоких крутящих моментов требуется меньше места в обоих направлениях. Область применения: Дверные приводы. Машины для нанесения печати. Транспортирующие ролики. Агрегатные соединения.
Читайте также:  Пневматическая схема тормоза тепловоза

Способы подачи питания на тормоз

Электромеханический тормоз может иметь зависимое или независимое питание. В первом случае его катушка запитывается от того же источника, что и обмотки двигателя. При этом тормоз должен быть нормально заторможенным, чтобы при пропадании питания он фиксировал ротор.

Тормоз с независимым питанием может управляться более гибко, однако он требует отдельную схему питания, которая должна быть синхронизирована с питанием двигателя. Наиболее универсальный тормоз данного типа – двухобмоточный. Катушка в нем состоит из двух обмоток. Короткой обмоткой тормоз включается, длинной (с меньшим током) удерживается.

Если питание двигателя производится от ПЧ, необходимо в настройках преобразователя обратить внимание на параметры электромеханического тормоза. В идеальном варианте ПЧ и двигатель с тормозом должны быть выпущены одним производителем.

Двигатель со встроенным электромагнитным тормозом предназначен для привода механизмов, требующих фиксированного останова за регламентированный промежуток времени, после отключения двигателя от сети. Изделие выпускается с высотой оси вращения 71, 80, 90, 100 мм в исполнениях: — общего назначения любых монтажных исполнений (Е, Е2К); — с ручным растормаживающим устройством (Е2, Е2К2); — с повышенным скольжением; — многоскоростные по согласованию с заказчиком. Режим работы S4 ПВ 40% с числом включений в час 240,120,60 (в зависимости от исполнения). Время растормаживания (включение электромагнитного тормоза) не более 0,02 с. Время отключение тормоза, не более 0,1 с. Питание тормоза осуществляется либо последовательно с фазой двигателя АИР….Е, Е2, либо независимо от двигателя АИР….Е2К, Е2К2 (напряжение питания тормоза 220 В).

Двигатели с пристроенным электромагнитным тормозом АИР71 ЕК…АИР132ЕК, АИР63ЕК2…АИР132ЕК2, изготавливаются в диапазоне высот оси вращения 63… 132 мм и предназначены для привода механизмов, требующих фиксированного останова за регламентированное время после отключения от сети или позиционирования груза рабочих органов механизмов. Режим работы двигателей S4-40% по ГОСТ МЭК 60034-1. Число включений в час 240,120,60 (в зависимости от исполнения). Группа исполнения по стойкости к воздействию механических внешних факторов — М8 и М3 по ГОСТ 17516.1-90. Степень защиты двигателей — IP54, тормоза IP55 по ГОСТ 17494-87. Климатическое исполнение и категория размещения -У2, УЗ, Т2, ТЗ, УХЛ2 по ГОСТ 15150-69. По согласованию с изготовителем возможна поставка двигателей в исполнении У1, а также степенью защиты IP55. Двигатели с пристроенным электромагнитным тормозом изготавливаются на базе двигателей общепромышленного исполнения. Двигатели АИР71 ЕК2…АИР132ЕК2 имеют рычаг для ручного растормаживания, позволяющего проводить пусконаладочные работы, а также разблокировать тормозную систему при потере напряжения на блоке питания. Питание электромагнитного тормоза осуществляется от независимого источника

380В 50 Гц через выпрямительный блок, входящий в комплект поставки. Выпрямительный блок монтируется вне корпуса электродвигателя (в шкафу, пульте управления). По согласованию с Изготовителем выпрямительный блок может быть установлен в коробке выводов двигателя.

Обслуживание электромеханического тормоза

Поскольку тормоз является электромеханическим устройством, подверженным износу, он нуждается в регулярном техническом обслуживании. Необходимо регулярно проверять тормозной зазор, который должен иметь значение, рекомендованное производителем. Зазор может уменьшаться или увеличиваться, а также иметь перекосы из-за износа тормозных колодок либо пружин, нарушения крепежа.

Поскольку при работе двигателя тормоз подвергается ударам и вибрации, необходимо тщательно следить за фиксацией крепежных гаек и шпилек. Такеж рекомендуется использовать фиксатор резьбы.

Для ремонта и технического обслуживания оборудования обычно предусматривается возможность ручного растормаживания при помощи специального рычага. Эту функцию нужно использовать осторожно во избежание порчи оборудования и травм персонала.

Тормозной момент электромагнитного тормоза может быть отрегулирован в некоторых пределах.

Серия Combibox

Это готовый для установки электромагнитный модуль сцепление-тормоз. Модульная система разработана для множества вариантов применения. Запатентованный способ установки позволяет производить дополнительные настройки воздушного зазора в уже встроенном приборе, что во много раз увеличивает срок службы элементов трения, подверженных износу. Модули (элементы), разработанные для функций включения и останова, значительно снижают потребление энергии благодаря непрерывной работе привода.

  • тип 10 – с приводимыми в действие постоянным током односторонним сцеплением и тормозом для высокой частоты переключений и точного позиционирования;
  • тип 09 – версия СОМВIВОX без тормоза, т.е. сцепление в отдельном корпусе для установки, например, между двигателем и передаточным механизмом;
  • тип 06 – приводимый в действие отключением питания односторонний тормоз на постоянных магнитах. Эта версия отличается тем, что положение выходного вала сохраняется в без токовом состоянии. Значение номинального момента тормоза немного ниже значения номинального момента сцепления.

Режим работы

Использовать электромеханический тормоз для торможения двигателя на ненулевой скорости рекомендуется только в аварийных случаях, поскольку в этом режиме резко повышается износ и нагрев тормозных колодок. Схема должна быть спроектирована таким образом, чтобы тормоз был стояночным, то есть включался только на нулевой скорости. Для этого в ПЧ имеется специальный выход. В таком режиме тормозные колодки почти не изнашиваются и имеют большой ресурс работы.

При частом использовании функции торможения происходит не только износ, но и нагрев тормоза. Если технологический процесс не позволяет сократить число торможений в единицу времени, следует предусмотреть дополнительный обдув тормоза, а также более ответственно подходить к его техобслуживанию.

Другие полезные материалы:

Техобслуживание преобразователя частоты Способы защиты электродвигателей Преимущества и недостатки асинхронного двигателя

Источник

Adblock
detector