Acoplamientos electromagnéticos
En principio, el embrague electromagnético se parece a un motor asíncrono, al mismo tiempo que se diferencia de él en que el flujo magnético en él no será creado por un sistema trifásico, sino por polos giratorios excitados por corriente continua.
Los embragues electromagnéticos se utilizan para cerrar y abrir circuitos cinemáticos sin detener la rotación, por ejemplo, en cajas de cambios y cajas de cambios, así como para arrancar, invertir y frenar los accionamientos de máquinas herramienta. El uso de embragues permite separar el arranque de motores y mecanismos, reducir el tiempo de arranque de corriente, eliminar choques tanto en motores eléctricos como en transmisiones mecánicas, asegurar una aceleración suave, eliminar sobrecargas, deslizamientos, etc. Una fuerte reducción de las pérdidas de arranque en los motores elimina el límite del número permitido de arranques, que es muy importante en el funcionamiento cíclico del motor.
El embrague electromagnético es un regulador de velocidad individual y es una máquina eléctrica que se utiliza para transmitir par desde el eje impulsor al eje accionado mediante un campo electromagnético y consta de dos partes giratorias principales: una armadura (en la mayoría de los casos, se trata de un cuerpo macizo) y inductor de herida de campo ... La armadura y el inductor no están mecánicamente conectados entre sí de forma rígida. Por lo general, la armadura está conectada al motor impulsor y el inductor está conectado a la máquina de correr.
Cuando el motor de accionamiento del eje de transmisión del embrague gira, en ausencia de corriente en la bobina de excitación, el inductor, y con él el eje accionado, permanecen estacionarios. Cuando se aplica corriente continua a la bobina de excitación, se produce un flujo magnético en el circuito magnético del acoplamiento (inductor - entrehierro - armadura). Cuando la armadura gira en relación con el inductor, se induce un EMF en el primero y surge una corriente, cuya interacción con el campo magnético del entrehierro provoca la aparición de un par electromagnético.
Los acoplamientos de inducción electromagnética se pueden clasificar según los siguientes criterios:
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basado en el principio de torque (asíncrono y síncrono);
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por la naturaleza de la distribución de la inducción magnética en el entrehierro;
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por la construcción del inducido (con inducido macizo y con inducido con devanado tipo jaula de ardilla);
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por el método de alimentación de la bobina de excitación; a modo de enfriamiento.
Los conectores blindados y de inducción son los más utilizados debido a la sencillez de su diseño.Dichos acoplamientos consisten principalmente en un inductor bobinado de campo dentado montado en un eje con anillos deslizantes conductores y una armadura ferromagnética sólida cilíndrica lisa conectada al otro eje del acoplamiento.
Dispositivo, principio de funcionamiento y características de los acoplamientos electromagnéticos.
Los embragues electromagnéticos utilizados para el control automático se dividen en embragues secos y viscosos y embragues deslizantes.
Un embrague de fricción seco transmite potencia de un eje a otro a través de los discos de fricción 3. Los discos tienen la capacidad de moverse a lo largo de las estrías del eje del eje y el semiacoplamiento accionado. Cuando se aplica corriente a la bobina 1, la armadura 2 comprime los discos entre los que hay una fuerza de fricción. Las características mecánicas relativas del embrague se muestran en la Fig. 1, segundo
Los embragues de fricción viscosa tienen una holgura constante δ entre los semiembragues maestro 1 y esclavo 2. En el espacio, con la ayuda de la bobina 3, se crea un campo magnético, que actúa sobre el relleno (ferrita de hierro con talco o grafito) y forma cadenas elementales de imanes.En este caso, el relleno parece atrapar a los conducidos y conducidos. semiacoplamientos. Cuando se corta la corriente, el campo magnético desaparece, los circuitos se rompen y los semiconectores se deslizan entre sí. Las características mecánicas relativas del embrague se muestran en la Fig. 1, E. Estos embragues electromagnéticos permiten un control suave de la velocidad de rotación bajo altas cargas en el eje de salida.
Acoplamientos electromagnéticos: a — diagrama de acoplamiento de fricción seca, b — característica mecánica del acoplamiento de fricción, c — diagrama de acoplamiento de fricción viscoso, d — diagrama de acoplamiento del relleno de ferrita, e — característica mecánica del acoplamiento de fricción viscoso, e — diagrama del embrague deslizante, g — embrague deslizante mecánico.
Un embrague deslizante consta de dos semiacopladores en forma de dientes (ver Fig. 1, e) y una bobina. Cuando se aplica corriente a la bobina, se forma un campo magnético cerrado. Al girar, los conectores se deslizan entre sí, como resultado de lo cual se forma un flujo magnético alterno, esta es la razón de la aparición de EMF. etc. v. y corrientes. La interacción de los flujos magnéticos generados impulsa la rotación del medio enlace accionado.
La característica de la mitad de fricción del embrague se muestra en la fig. 1, g. El objetivo principal de dichos embragues es crear las condiciones de arranque más favorables, así como suavizar las cargas dinámicas durante el funcionamiento del motor.
Los embragues deslizantes electromagnéticos tienen una serie de desventajas: baja eficiencia a bajas revoluciones, bajo par transmitido, baja confiabilidad en caso de cambios bruscos de carga e inercia significativa.
La siguiente figura muestra un diagrama esquemático del control del embrague deslizante en presencia de retroalimentación de velocidad utilizando un tacogenerador conectado al eje de salida del accionamiento eléctrico. La señal del tacogenerador se compara con la señal de referencia y la diferencia de estas señales se alimenta al amplificador Y, desde cuya salida se alimenta la bobina de excitación del acoplamiento OF.
NEsquema de control básico embragues deslizantes y características mecánicas artificiales con ajuste automático
Estas características se ubican entre las curvas 5 y 6, que corresponden prácticamente a los valores mínimo y nominal de las corrientes de excitación del acoplamiento. El aumento del rango de control de la velocidad de transmisión está asociado con pérdidas significativas en el embrague deslizante, que consisten principalmente en pérdidas en la armadura y en el devanado de campo. Además, las pérdidas del inducido, especialmente con el deslizamiento creciente, prevalecen significativamente sobre otras pérdidas y ascienden al 96 - 97% de la potencia máxima transmitida por el acoplamiento. En un momento de carga constante, la velocidad de rotación del eje de transmisión del embrague es constante, es decir, n = constante, ω = constante.
Tengo acoplamientos de polvo electromagnético, la conexión entre la parte impulsora y la impulsada se realiza aumentando la viscosidad de las mezclas llenando el espacio entre las superficies de acoplamiento de los acoplamientos con un aumento del flujo magnético en este espacio. El componente principal de tales mezclas son los polvos ferromagnéticos, por ejemplo, el carbonilo de hierro. Para eliminar la destrucción mecánica de las partículas de hierro debido a las fuerzas de fricción o su adhesión, se agregan rellenos especiales: líquido (fluidos sintéticos, aceite industrial o a granel (óxidos de zinc o magnesio, polvo de cuarzo). Dichos conectores tienen una alta velocidad de reacción, pero su confiabilidad operativa es insuficiente para una amplia aplicación en ingeniería mecánica.
Veamos uno de los esquemas para ajustar suavemente la velocidad de rotación de la unidad ID, que funciona a través del embrague deslizante M a la unidad MI.
Esquema de inclusión del embrague deslizante para ajustar la velocidad de rotación del accionamiento.
Cuando cambia la carga en el eje de transmisión, el voltaje de salida del tacogenerador TG también cambiará, como resultado de lo cual la diferencia entre los flujos magnéticos F1 y F2 del amplificador de la máquina eléctrica aumentará o disminuirá, cambiando así el voltaje en la salida. de la EMU y la magnitud de la corriente en la bobina del embrague.
Acoplamientos electromagnéticos ETM
Los embragues electromagnéticos de la serie ETM con discos conductores magnéticos son de contacto (ETM2), sin contacto (ETM4) y de freno (ETM6). Los acoplamientos con un cable de corriente en un contacto se distinguen por su baja confiabilidad debido a la presencia de un contacto deslizante, por lo tanto, en los mejores accionamientos se utilizan acoplamientos electromagnéticos con un cable fijo. Tienen espacios de aire adicionales.
Los acoplamientos sin contacto se distinguen por la presencia de un circuito magnético compuesto formado por un cuerpo de bobina y un asiento, que están separados por las llamadas holguras de lastre. El asiento del carrete está fijo mientras los elementos de alambre de corriente de contacto están desconectados. Debido a la holgura, se reduce la transferencia de calor de los discos de fricción a la bobina, lo que aumenta la fiabilidad del embrague en condiciones severas.
Se recomienda utilizar acoplamientos ETM4 como guías, si las condiciones de instalación lo permiten, y acoplamientos ETM6 como acoplamientos de freno.
Los embragues ETM4 funcionan de manera confiable a alta velocidad y arranques frecuentes. Estos embragues son menos sensibles a la contaminación del aceite que los ETM2, la presencia de partículas sólidas en el aceite puede provocar un desgaste abrasivo de las escobillas, por lo que se pueden utilizar embragues ETM2 si no existen ciertas restricciones y la instalación de los embragues ETM4 es difícil según la instalación. Condiciones de diseño.
Los acoplamientos con diseño ETM6 deben utilizarse como acoplamientos de freno. Los conectores ETM2 y ETM4 no deben utilizarse para el frenado según el esquema "invertido", es decir, con embrague giratorio y correa fija. Para seleccionar acoplamientos, es necesario evaluar: par estático (transmitido), par dinámico, tiempo transitorio en el variador, pérdidas promedio, energía unitaria y par residual en reposo.