Электрические аппараты низкого напряжения. Электромагнитные муфты (лекция 4)

1. Электрические аппараты низкого напряжения

Электромагнитные муфты

2.

Электромагнитные муфты управления – это
электрические аппараты, предназначенные для
передачи потока механической энергии или
крутящего момента от ведущей части муфты к
ведомой.
Муфты обеспечивают регулирование частоты
вращения, вращающего момента на валу,
соединение и разъединение ведущего и ведомого
вала.

3.

В зависимости от рода связи между ведущей и
ведомой частями муфты делятся на 3 типа:
• электромагнитные муфты с механической
связью (фрикционные);
• электромагнитные порошковые муфты
(ферропорошковые);
• муфты с магнитной связью (индукционные и
гистеризисные).

4. Электромагнитные муфты с механической связью

Соединяют ведущую и ведомую части под
действием фрикционных сил, возникающих
при механическом нажатии ведущей и ведомой
частей на промежуточный фрикционный диск.
Механическое нажатие на фрикционный диск
осуществляется под действием
электромагнитного усилия, создаваемого
управляемым полем электромагнита,
входящего в конструкцию муфты.

5.

Через
контактные
кольца
2
и
щетки
4
напряжение
управления
муфтой Uу подводится к катушке 5.
Возникший при этом ток в катушке
наводит в магнитной системе муфты поток
Ф. Замыкаясь через якорь, роль которого
выполняет ведущая полумуфта 9, этот
поток создаст на нем тяговое усилие.
Крепление якоря (ведущая полумуфта) на
валу таково, что оно допускает небольшое
осевое перемещение.
В результате якорь 9, преодолев сопротивление возвратной пружины 7,
упирающейся в кольцо 6, окажется притянутым к сердечнику 1 (ведущая
полумуфта) и поверхности фрикционных дисков 10 сомкнутся. При этом
вращение с ведущего вала 8 передается на ведомый вал 3 за счет сил
трения между фрикционными дисками.
При необходимости отключить муфту следует снять напряжение с
контактных щеток. При этом под действием пружины 7 якорь сместиться
в право, а поверхности фрикционных дисков разомкнутся и вращение
ведомого вала прекратиться.

6. Электромагнитные порошковые муфты

Механическая связь происходит под действием сцепления частиц
ферромагнитного порошка, заполняющего воздушный зазор
между ведущей и ведомой частями муфты.
В ферропорошковой муфте барабанного
типа ведущий вал 1 через немагнитные
фланцы 2 соединен с ферромагнитным
цилиндром (барабаном) 3.
Внутри
цилиндра
располагается
электромагнит 4, связанный с ведомым
валом 6. Обмотка 5 электромагнита
питается через контактные кольца.
Внутренняя полость 7 заполнена ферромагнитным порошком (чистое или
карбонильное железо) с зернами размером от 10 мкм, смешанными с сухим
(тальк, графит) или жидким (трансформаторное, кремнийорганические масла)
наполнителем.

7.

При обесточенной обмотке и вращении ведущей части
электромагнит и ведомый вал остаются неподвижными,
поскольку ферромагнитные зерна наполнителя свободно
перемещаются относительно друг друга.
При
подаче
напряжения
на
электромагнит
зерна
ферромагнитного порошка теряют свободу перемещения под
воздействием магнитного поля обмотки. Вязкость среды,
находящейся в барабане, резко возрастает. Увеличивается сила
трения между барабаном и электромагнитом. На ведомом валу
появляется вращающий момент.
При определенном значении тока возбуждения ферромагнитный
порошок и наполнитель полностью затвердевают. Барабан и
электромагнит становятся жестко связанными.

8. Муфты с магнитной связью

В индукционных и гистерезисных муфтах
механическая связь осуществляется за счет
взаимодействия индукционных токов в ведомой
части с магнитным полем в воздушном зазоре между
ведущей и ведомой частями, возбуждаемым
электромагнитом ведущей части.
Индукционные муфты по принципу действия
аналогичны асинхронному двигателю с
короткозамкнутым ротором.
В гистерезисных муфтах силы сцепления создаются за
счет использования явления остаточного
намагничивания магнитотвердых материалов или
гистерезиса.

9. Индукционные муфты

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.

10. Магнитогистерезисная муфта

Постоянные магниты 1 с полюсными
наконечниками 2 укреплены в
магнитопроводе 3 индуктора, связанного
с ведущим валом. На ось ведомого вала
насажен ротор, состоящий из втулки 5 из
немагнитного или магнитомягкого
материала и колец активного слоя 4.
Кольца активного слоя изготовлены из материала с довольно широкой петлей
гистерезиса, имеющей высокие значения остаточной индукции и
коэрцитивной силы. Шихтованная структура активного слоя позволяет
уменьшить вихревые токи и асинхронный вращающий момент.
Пусть ротор заторможен, а индуктор вращается приводным двигателем. Под
действием вращающегося магнитного поля индуктора в активном слое
появляются потери на гистерезис от перемагничивания. Потери за один цикл
перемагничивания определяются максимальным значением индукции в
активном слое ротора.
Если момент нагрузки меньше гистерезисного момента, то скорость вращения
ведомого вала увеличивается, пока не станет равной скорости ведущего вала.