\
Рис. 16.4. Тиристорный пускатель
По сравнению с контактными тиристорный пускатель обладает следующими преимуществами:
1. Отсутствие электрической дуги при коммутациях делает аппарат незаменимым при работе во взрывоопасных и пожароопасных средах.
2. Высокая электрическая износостойкость (15-10е циклов).
3. Совершенная защита от токов перегрузки и КЗ, а также при потере фазы, что обеспечивает увеличение срока службы двигателей.
4. Допустимое число включений достигает 2000 в час.
5. Длительность отключения не превышает 0,02 с.
6. Высокая надежность и долговечность, а также отсутствие необходимости в уходе при эксплуатации.
Недостатками тиристорного пускателя являются сложность схемы, большие габариты и высокая стоимость. Несмотря на эти недостатки, бесконтактные пускатели находят широкое применение во взрыво- и пожароопасных производствах и других областях техники, требующих высокой надежности.
Лекция №17
Тема лекции:
Электромагнитные муфты. Фрикционные, индукционные. Принцип действия, конструкция
Общие сведения
Для регулирования частоты вращения, вращающего момента на валу, для соединения и разъединения ведущего и ведомого валов применяются электрические аппараты в виде муфт с электрическим управлением. Эти муфты можно подразделить на индукционные и электромагнитные.
Индукционные муфты (рис. 17.1) по принципу действия аналогичны асинхронному двигателю с короткозамкнутым ротором. Приводной двигатель соединяется со сплошным якорем 1, ведомый вал связан с индуктором 2. Катушка возбуждения 4 создает постоянный магнитный поток 5, замыкающийся по якорю 1. При вращении якоря магнитное поле катушки индуктора пересекает цилиндрическое тело якоря, и в нем наводятся вихревые токи. Взаимодействие этих токов с магнитным полем создает силу, которая увлекает индуктор в направлении вращения якоря. Материал якоря должен обладать малым удельным электрическим сопротивлением, что обеспечивает возникновение достаточно больших вихревых токов, и высокой магнитной проницаемостью для получения возможно больших значений магнитного потока.
Регулируя ток возбуждения Iв и тем самым меняя магнитное поле, можно плавно регулировать в широких пределах частоту вращения и передаваемый вращающий момент ведомого вала.
Рис. 17.1. Индукционная муфта:
7 — якорь; 2 — индуктор; 3 — магнитная система; 4 — катушка возбуждения; 5—магнитный поток
На рис. 14.2 показаны механические характеристики индукционной муфты. На этом рисунке Iв*= Iв/Iв.ном — ток возбуждения в относительных единицах; М* =М/Мном — передаваемый момент в относительных единицах, где Мном — номинальный момент муфты; Iв.ном — соответствующий ему номинальный ток возбуждения; п — частота вращения в процентах частоты вращения при отсутствии на ведомом валу нагрузки.
При увеличении момента нагрузки угловая скорость ведомого вала уменьшается. При этом возрастают скольжение и токи, наводимые в якоре муфты. Увеличение токов в якоре увеличивает момент, развиваемый муфтой и передаваемый на ведомый вал.
Механические характеристики индукционной муфты существенно зависят от нагрузки. Поэтому для стабилизации скорости применяются специальные регулирующие устройства.
Более широко применяются электромагнитные муфты, в которых используется электромагнитное усилие притяжения между ферромагнитными телами. Эти муфты удобны в эксплуатации, имеют малые габаритные размеры и небольшое время срабатывания, передают большие мощности на валу при сравнительно малой мощности управления. Ниже рассматриваются фрикционные, ферропорошковые и гистерезисные электромагнитные муфты.
Рис. 17.2. Механические характеристики индукционной муфты при различном токе возбуждения
Электромагнитные фрикционные муфты
а) Принцип действия. Простейшая конструкция электромагнитной фрикционной муфты представлена на рис. 14.3. Постоянное напряжение подводится к щеткам, скользящим по контактным кольцам 1, соединенным с выводами обмотки 2. Обмотка имеет цилиндрическую форму и окружена магнитопроводом ведущей части 3 муфты. Направляющая втулка 7 имеет выступ 6, который входит в паз 8 полумуфты 5, которая может перемещаться вдоль оси, оставаясь соединенной с валом 10.
В обесточенном состоянии пружина 9 упирается в направляющую втулку 7, жестко закрепленную на валу 10, и отодвигает подвижную часть полумуфты 5 вправо. При этом поверхности трения (диски 4) не соприкасаются и ведомый вал 10 разобщен с ведущим валом П.
При подаче на обмотку управляющего напряжения возникает магнитный поток Ф. На полумуфты 3, 5, выполненные из магнитомягкого материала, начинает действовать электромагнитная сила, притягивающая их друг к другу. Таким образом полумуфты и обмотка представляют собой электромагнит. Между дисками 4, жестко связанными с деталями 3 и 5, возникает сила нажатия, обеспечивающая необходимую силу трения и их надежное сцепление.
На рис. 14.3,6 изображена поверхность трения. Элементарный момент трения
dMтр = kтрpyд2nR2dR, (17.1)
где pyд — давление на поверхности трения, Па; kTP — коэффициент трения; R — текущий радиус поверхности трения, м.
Рис.17.3.Электромагнитная фрикционная муфта:
а–разрез муфты;
б–поверхность трения
Коэффициенты трения для дисков из различных материалов приведены в табл. 17.1.
Коэффициенты трения Таблица 17.1.
|
Материал |
Режим покоя |
Режимдвижения |
|
Сталь — сталь |
0,15 |
0,15 |
|
Сталь — чугун |
0,3 |
0,18 |
|
Сталь — бронза |
0,15 |
0,15 |
|
Чугун — чугун |
0,15 |
0,15 |
|
Металлокерамический материал на медной основе — сталь |
0,3—0,4 |
— |
|
Металлокерамический материал на желез- ной основе — сталь |
0,4—0,8 |
— |
|
|
||
Наиболее совершенны диски из металлокерамики. Металлокерамика на медной основе состоит из 68% меди, 8% олова, 7% свинца, 6% графита, 4% кремния и 7 % железа. Составляющие в порошкообразном состоянии прессуются при высоком давлении (сотни мегапаскалей) и затем спекаются при температуре 700—800 °С. Аналогично изготовляется металлокерамика на железной основе. Металлокерамические материалы имеют высокое значение kтр и допускают высокую рабочую температуру (до 200 °С).
Давление руд определяется износом поверхностей трения дисков. Для металлокерамических материалов оно составляет 0,8—1, для сталей 0,4—0,6 МПа.
В процессе пуска момент, который должен быть передан муфтой, возрастает, так как кроме статического момента нагрузки Мн необходимо передать динамический момент Мдин. При этом проскальзывание (пробуксовка) поверхностей трения должно быть небольшим, иначе они могут выйти из строя из-за нагрева до высокой температуры. В режиме пуска
Мтр = Мн + Мдин = Ma + J= Мн kз (I7.2)
где J — момент инерции подвижных частей, кг-м2; — угловая частота вращения, 1/с; k3 — коэффициент запаса, учитывающий возрастание момента муфты при пуске. Значения k3 для различных видов нагрузок приведены ниже:
Вид нагрузки к3
Металлорежущие станки . .1,25—2,5
Краны, подъемники ... 3—5
Центробежные насосы . . . 2— 3
Воздуходувки 1,25—2
Мельницы, дробилки . 4,0
При большом передаваемом моменте для уменьшения габаритных размеров муфты применяется многодисковая система (рис. 17.4). Диски 6 связаны с ведущей частью муфты 5 и могут свободно перемещаться вдоль направляющих 7. Диски 8, связанные с электромагнитом ведомой части, также могут перемещаться по направляющей 4. В данной конструкции магнитный поток, создаваемый обмоткой 1, не проходит через диски, а замыкается через магнитопровод 2 и якорь 3, что позволяет уменьшить зазор электромагнита. Момент, развиваемый такой муфтой,
Мтр = Мд(n-1), (17.3)
где Мд — момент трения одной пары дисков; п — общее число дисков.
Рис. 17.4. Многодисковая фрикционная муфта
Зная поверхность трения S и допустимое давление на поверхности одного диска руд, можно найти основные параметры электромагнита. Поскольку рабочий зазор мал и магнитное поле в рабочем зазоре равномерно, определить электромагнитное усилие можно по формуле Максвелла.
Электромагниты муфты изготавливаются из сплошного материала и поэтому имеют большую постоянную времени. При отключении муфты на контактах коммутирующего аппарата возникает дуга, которая замедляет процесс отключения и вызывает сильную эрозию контактов. При быстром обрыве дуги возможны возникновение перенапряжения и пробой обмотки. Для облегчения процесса отключения обмотка шунтируется разрядным резистором. Для устранения залипания якоря в притянутом состоянии магнитная система должна иметь конечный зазор.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46
