Elektrische aandrijving met behulp van verschillende soorten elektromagnetische koppelingen

Voor installaties die toerentalregeling vereisen met behulp van de eenvoudigste machines en apparaten, kunnen elektrische aandrijvingen met verschillende soorten elektromagnetische koppelingen worden gebruikt.

Ze zijn de meest voorkomende elektromagnetische slipkoppelingen, met behulp waarvan het relatief eenvoudig is om de elementen van een werkende machine te beschermen tegen schade met een sterke toename van belastingen, de rotatiesnelheid aan te passen, speciale kenmerken te verkrijgen en de starteigenschappen van een elektrische aandrijving te verbeteren bij gebruik van motoren met een kleine startkoppel (eekhoornrotor-inductiemotoren en synchrone motoren).

Een elektromagnetische slipkoppeling is een elektrische machine die bestaat uit twee delen, een inductor en een anker, die concentrisch zijn gerangschikt en gescheiden door een luchtspleet.Het deel van de koppeling dat stevig is verbonden met de as van de elektromotor is het aandrijfdeel en het tweede deel dat is verbonden met de aandrijfas van de werkende machine is het aangedreven deel.

Een inductor heeft polen met een opwindende spoel die stroom ontvangt van een gelijkstroombron via sleepringen. Het anker is een magnetisch circuit van elektrisch plaatstaal, met een kortsluitwikkeling in de vorm van een eekhoornkooi.

Het werkingsprincipe van de koppeling is hetzelfde het werkingsprincipe van een meerfasige asynchrone motor… Maar in een asynchrone motor wordt een roterend magnetisch veld gecreëerd door middel van een meerfasige wikkeling die wordt geleverd door een wisselstroombron met een overeenkomstige faseverschuiving, en in een slipkoppeling roteren de polen met een constante magnetische flux ten opzichte van de kortsluiting.

In deze spoel, onder invloed van een magnetische flux, emf wisselstroom, amplitude en frequentie die afhankelijk is van het verschil tussen de snelheden van de aangedreven en aangedreven delen van de koppeling, ontstaat er een stroom en een koppel.

Door de stroom in de veldwikkeling te veranderen, is het mogelijk om verschillende mechanische kenmerken te verkrijgen, die de afhankelijkheid van het overgedragen koppel van de koppelingsslip weergeven, die vergelijkbaar zijn met de mechanische kenmerken van een meerfasige asynchrone motor bij het aanpassen van de geleverde spanning.

Het eenvoudigste ontwerp heeft een elektromagnetische koppeling met een massief stalen kernanker. Het koppel van deze koppeling wordt gegenereerd wervelstromen geïnduceerd in de kern.

Dit ontwerp van de connector verhoogt de betrouwbaarheid aanzienlijk, aangezien een massieve kern, verwarmd door wervelstromen die erin stromen, direct contact heeft met de externe omgeving en de warmte beter van de connector kan worden afgevoerd.

Meestal is de inductor het interne deel van de connector dat is uitgerust met uitstekende palen met een veldwikkeling die door de sleepringen wordt gevoed met gelijkstroom.

De mechanische eigenschappen van een elektromagnetische koppeling met een enorm magnetisch circuit hebben vanwege de aanzienlijke weerstand de vorm van de reostaatkarakteristieken van een inductiemotor.

Als het nodig is dat het koppel van de koppeling ongeveer constant blijft, ongeacht de hoeveelheid slip, dan hebben de polen van de inductor een speciale vorm - in de vorm van een snavel of een klauw.

Er wordt relatief weinig vermogen verbruikt om de koppeling te bekrachtigen, dat niet evenredig is met het door de koppeling overgebrachte vermogen en varieert van 0,1 tot 2,0%. Kleinere nummers verwijzen naar connectoren met hoog vermogen en grotere nummers naar connectoren met laag vermogen. Dus in een koppelaar die een vermogen van 450 kW uitzendt, zijn de excitatieverliezen 600 W, en in een koppelaar voor een vermogen van 5 kW - ongeveer 100 W.

Een elektromagnetisch koppelingssysteem zorgt voor het benodigde snelheidsregelbereik, meestal door de stroom in de inductorspoel te variëren. Maar de efficiëntie van de aandrijving zal in dit geval minder zijn dan bij het afstellen van de reostaat. Dit komt doordat het algehele rendement van de aandrijving gelijk is aan het product van het rendement van de koppeling zelf en het rendement van de motor.

De koppelingsverliezen worden voornamelijk bepaald door de slipverliezen die ontstaan ​​in het koppelingsanker. In het geval van krachtige koppelingen is een speciaal apparaat nodig om een ​​aanzienlijke hoeveelheid warmte af te voeren.

Elektromagnetische koppelingen bieden waardevolle eigenschappen in combinatie met een betrouwbare werking asynchrone kooiankermotor.

Een kooiankermotor heeft een relatief laag startkoppel, een aanzienlijke startstroom en een voldoende hoog kritisch koppel. Daarom kan met behulp van een elektromagnetische koppeling de motor worden gestart bij afwezigheid van stroom in de bekrachtigingsspoel van de koppeling, d.w.z. wanneer het door de koppeling overgebrachte koppel nul is. In dit geval accelereert de motor snel zonder belasting en is de verwarming te verwaarlozen.

Nadat de motor naar het werkende deel van de karakteristiek is verplaatst, wordt een stroom toegevoerd aan de excitatiespoel van de koppeling, waardoor er een elektromagnetisch moment in verschijnt. Het aangedreven deel van de koppeling blijft stilstaan ​​totdat het door de koppeling overgebrachte moment het statische belastingsmoment overschrijdt.

Tegelijkertijd zal het aandrijfgedeelte van de koppeling de motor belasten met een koppel dat even groot is als het koppel dat wordt uitgeoefend op het aangedreven gedeelte van de koppeling. In dit geval kan de motor een koppel ontwikkelen dat dichtbij het kritieke koppel ligt en het startkoppel aanzienlijk overschrijdt, en de motorstroom zal lager zijn dan bij het starten.

Daarom is het gebruik van een elektromagnetische koppeling verbeterd starteigenschappen van de elektromotorIk ben.Evenzo kunnen de starteigenschappen van een synchrone motor, die veel slechter zijn dan die van een asynchrone motor met eekhoornkooi, worden verbeterd.

Een van de variëteiten van elektromagnetische koppelingen is connectoren gevuld met magnetische poeders… Het belangrijkste verschil tussen de poederkoppeling en de hierboven beschreven slipkoppelingen is dat het ijzerpoeder (meestal vermengd met olie) tussen twee roterende delen van de koppeling in een afgesloten behuizing wordt geplaatst.

Als de veldspoel niet bekrachtigd is, bevindt het ijzerpoeder zich in een ongeordende toestand. Wanneer een stroom wordt geleverd aan de excitatiespoel, zal het stof zich onder invloed van het magnetische veld langs de magnetische krachtlijnen bevinden, een soort circuits vormen die de luchtspleet sluiten en zorgen voor de overdracht van vermogen van de leidende een deel van de koppeling naar de aandrijvingen Hoe groter de bekrachtigingsstroom, hoe groter het koppel dat de koppeling kan overbrengen.

De elektromagnetische poederkoppeling zorgt niet alleen voor starten, maar ook voor snelheidsregeling en kan ook worden gebruikt als veiligheidskoppeling die het maximale koppel beperkt dat wordt overgedragen op de as van de werkende machine.

Vanwege de hoge magnetische permeabiliteit van ijzerstof in vergelijking met lucht, vereist koppeling aanzienlijk minder excitatievermogen dan inductiekoppeling.

Volgens de methode voor het leveren van stroom aan de veldwikkelingen, worden contact- en contactloze stofconnectoren onderscheiden. In contactconnectoren bevindt de bekrachtigingsspoel zich op het roterende deel en wordt de spoel bekrachtigd door de sleepringen.

De excitatiespoel van contactloze connectoren wordt op het stationaire deel van het magnetische circuit geplaatst, gescheiden van de roterende elementen door een kleine luchtspleet.

In sommige gevallen zijn zowel poeder- als inductie-elektromagnetische koppelingen ingebouwd in de carrosserie van de werkmachine, vergelijkbaar met op maat gemaakte elektromotoren, of gecombineerd in een gemeenschappelijk ontwerp met hun aandrijfmotor. Met deze oplossing worden de afmetingen en het gewicht van de aandrijving aanzienlijk verminderd.

In sommige gevallen worden hydraulische koppelingen of koppelomvormers gebruikt in plaats van elektromagnetische koppelingen. Dan heet de aandrijving hydraulisch.

Onlangs is bij de modernisering van de elektrische uitrusting van metaalsnijmachines, machines en andere verschillende productiemechanismen een elektrische aandrijving vervangen door inductie- en poederkoppelingen van een frequentiegeregelde elektrische aandrijving met behulp van inductiemotoren met eekhoornkooien die worden aangedreven door via frequentieomvormers.