Acoplamentos eletromagnéticos
Em princípio, a embreagem eletromagnética se assemelha a um motor assíncrono, ao mesmo tempo em que difere dele porque o fluxo magnético nele será criado não por um sistema trifásico, mas por pólos rotativos excitados por corrente contínua.
As embreagens eletromagnéticas são usadas para fechar e abrir circuitos cinemáticos sem interromper a rotação, por exemplo, em caixas de engrenagens e caixas de engrenagens, bem como para iniciar, inverter e frear acionamentos de máquinas-ferramenta. A utilização de embraiagens permite separar o arranque de motores e mecanismos, reduzir o tempo de arranque da corrente, eliminar choques tanto em motores elétricos como em transmissões mecânicas, garantir uma aceleração suave, eliminar sobrecargas, derrapagens, etc. Uma redução acentuada nas perdas de partida nos motores remove o limite do número permitido de partidas, o que é muito importante na operação cíclica do motor.
A embreagem eletromagnética é um regulador de velocidade individual e é uma máquina elétrica usada para transmitir o torque do eixo de acionamento ao eixo acionado usando um campo eletromagnético e consiste em duas partes giratórias principais: uma armadura (na maioria dos casos, é um corpo maciço) e indutor de ferida de campo ... A armadura e o indutor não são mecanicamente conectados rigidamente um ao outro. Normalmente, a armadura é conectada ao motor de acionamento e o indutor é conectado à máquina de corrida.
Quando o motor de acionamento do eixo de acionamento da embreagem gira, na ausência de corrente na bobina de excitação, o indutor e, com ele, o eixo acionado permanecem estacionários. Quando a corrente contínua é aplicada à bobina de excitação, ocorre um fluxo magnético no circuito magnético do acoplamento (indutor - entreferro - armadura). Quando a armadura gira em relação ao indutor, um EMF é induzido no primeiro e surge uma corrente, cuja interação com o campo magnético do entreferro causa o aparecimento de um torque eletromagnético.
Os acoplamentos de indução eletromagnética podem ser classificados de acordo com os seguintes critérios:
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baseado no princípio de torque (assíncrono e síncrono);
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pela natureza da distribuição da indução magnética no entreferro;
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pela construção da armadura (com armadura maciça e com armadura com enrolamento tipo gaiola de esquilo);
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pelo método de alimentação da bobina de excitação; por meio de resfriamento.
Os conectores blindados e indutores são os mais utilizados devido à simplicidade de seu design.Tais acoplamentos consistem principalmente em um indutor de campo enrolado dentado montado em um eixo com anéis deslizantes condutores e uma armadura ferromagnética sólida cilíndrica lisa conectada ao outro eixo do acoplamento.
Dispositivo, princípio de funcionamento e características dos acoplamentos eletromagnéticos.
As embreagens eletromagnéticas usadas para controle automático são divididas em embreagens secas e viscosas e embreagens deslizantes.
Uma embreagem de fricção seca transmite potência de um eixo para outro através de discos de fricção 3. Os discos têm a capacidade de se mover ao longo das estrias do eixo do eixo e do meio-acoplamento acionado. Quando a corrente é aplicada à bobina 1, a armadura 2 comprime os discos entre os quais existe uma força de atrito. As características mecânicas relativas da embreagem são mostradas na Fig. 1, b.
As embreagens de fricção viscosa têm uma folga constante δ entre as meias embreagens master 1 e slave 2. No vão, com a ajuda da bobina 3, é criado um campo magnético, que atua sobre a carga (ferrite de ferro com talco ou grafite) e forma cadeias elementares de ímãs. Nesse caso, a carga parece capturar o acionado e conduzido meios-acoplamentos. Quando a corrente é desligada, o campo magnético desaparece, os circuitos são interrompidos e os semi-conectores deslizam um em relação ao outro. As características mecânicas relativas da embreagem são mostradas na Fig. 1, e. Essas embreagens eletromagnéticas permitem um controle suave da velocidade de rotação sob altas cargas no eixo de saída.
Acoplamentos eletromagnéticos: a — diagrama do acoplamento de fricção seca, b — característica mecânica do acoplamento de fricção, c — diagrama do acoplamento de fricção viscosa, d — diagrama de engate do enchimento de ferrite, e — característica mecânica do acoplamento de fricção viscosa, e — diagrama de uma embreagem deslizante, g — embreagem deslizante mecânica.
Uma embreagem deslizante consiste em dois semiacopladores na forma de dentes (ver Fig. 1, e) e uma bobina. Quando a corrente é aplicada à bobina, um campo magnético fechado é formado. Ao girar, os conectores deslizam um em relação ao outro, resultando na formação de um fluxo magnético alternado, esse é o motivo da ocorrência de EMF. etc. v. e correntes. A interação dos fluxos magnéticos gerados aciona o meio elo acionado em rotação.
A característica da metade de fricção da embreagem é mostrada na fig. 1, g. O principal objetivo dessas embreagens é criar as condições de partida mais favoráveis, bem como suavizar as cargas dinâmicas durante a operação do motor.
As embreagens deslizantes eletromagnéticas têm várias desvantagens: baixa eficiência em baixas rotações, baixo torque transmitido, baixa confiabilidade em caso de mudanças repentinas na carga e inércia significativa.
A figura abaixo mostra um diagrama esquemático do controle da embreagem deslizante na presença de realimentação de velocidade usando um tacogerador conectado ao eixo de saída do acionamento elétrico. O sinal do tacogerador é comparado com o sinal de referência e a diferença desses sinais é alimentada ao amplificador Y, de cuja saída é alimentada a bobina de excitação do acoplamento OF.
Esquema de controle NBasic embreagens deslizantes e características mecânicas artificiais com ajuste automático
Essas características estão localizadas entre as curvas 5 e 6, que correspondem praticamente aos valores mínimos e nominais das correntes de excitação do acoplamento. O aumento da faixa de controle da velocidade de acionamento está associado a perdas significativas na embreagem deslizante, que consistem principalmente em perdas na armadura e no enrolamento de campo. Além disso, as perdas de armadura, especialmente com o aumento do deslizamento, prevalecem significativamente sobre outras perdas e chegam a 96 - 97% da potência máxima transmitida pelo acoplamento. Em um momento de carga constante, a velocidade de rotação do eixo de acionamento da embreagem é constante, ou seja, n = const, ω = const.
Tenho acoplamentos eletromagnéticos a pó, a conexão entre as partes acionadora e acionada é realizada aumentando a viscosidade das misturas preenchendo a folga entre as superfícies de acoplamento dos acoplamentos com aumento do fluxo magnético nessa folga. O principal componente dessas misturas são os pós ferromagnéticos, por exemplo, o ferro carbonílico. Para eliminar a destruição mecânica das partículas de ferro devido às forças de fricção ou à sua adesão, são adicionadas cargas especiais - líquido (fluidos sintéticos, óleo industrial ou a granel (óxidos de zinco ou magnésio, pó de quartzo). Esses conectores têm alta velocidade de reação, mas sua confiabilidade operacional é insuficiente para ampla aplicação na engenharia mecânica.
Vejamos um dos esquemas para ajustar suavemente a velocidade de rotação do drive ID, que funciona através da embreagem deslizante M para o drive MI.
Esquema de inclusão da embreagem deslizante para ajustar a velocidade de rotação do acionamento
Quando a carga no eixo de acionamento muda, a tensão de saída do tacogerador TG também muda, como resultado, a diferença entre os fluxos magnéticos F1 e F2 do amplificador da máquina elétrica aumenta ou diminui, alterando assim a tensão na saída da EMU e a magnitude da corrente na bobina da embreagem.
Acoplamentos eletromagnéticos ETM
As embreagens eletromagnéticas da série ETM com discos magneticamente condutores são de projetos de contato (ETM2), sem contato (ETM4) e freio (ETM6). Os acoplamentos com um fio de corrente em um contato se distinguem pela baixa confiabilidade devido à presença de um contato deslizante, portanto, nos melhores acionamentos, são utilizados acoplamentos eletromagnéticos com um fio fixo. Eles têm lacunas de ar adicionais.
Os acoplamentos sem contato se distinguem pela presença de um circuito magnético composto formado por um corpo de carretel e sede, que são separados pelas chamadas folgas de lastro. O assento do carretel é fixo enquanto os elementos de fio de corrente de contato são desconectados. Devido à folga, a transferência de calor dos discos de fricção para a bobina é reduzida, o que aumenta a confiabilidade da embreagem em condições severas.
Recomenda-se usar acoplamentos ETM4 como guias, se permitido pelas condições de instalação, e acoplamentos ETM6 como acoplamentos de freio.
As embreagens ETM4 operam de forma confiável em altas velocidades e partidas frequentes. Essas embreagens são menos sensíveis à contaminação do óleo do que as ETM2, a presença de partículas sólidas no óleo pode causar desgaste abrasivo das escovas, portanto as embreagens ETM2 podem ser usadas se não houver certas restrições e a instalação das embreagens ETM4 for difícil de acordo com a instalação condições de projeto.
Acoplamentos com design ETM6 devem ser usados como acoplamentos de freio. Os conectores ETM2 e ETM4 não devem ser usados para frenagem de acordo com o esquema "invertido", ou seja, com embreagem rotativa e alça fixa. Para selecionar acoplamentos, é necessário avaliar: torque estático (transmitido), torque dinâmico, tempo transitório no acionamento, perdas médias, energia unitária e torque residual em repouso.