Accouplements électromagnétiques
En principe, l'embrayage électromagnétique ressemble à un moteur asynchrone, en même temps il en diffère en ce que le flux magnétique qu'il contient ne sera pas créé par un système triphasé, mais par des pôles rotatifs excités par un courant continu.
Les embrayages électromagnétiques sont utilisés pour fermer et ouvrir les circuits cinématiques sans arrêter la rotation, par exemple dans les boîtes de vitesses et les boîtes de vitesses, ainsi que pour démarrer, inverser et freiner les entraînements de machines-outils. L'utilisation d'embrayages vous permet de séparer le démarrage des moteurs et des mécanismes, de réduire le temps de démarrage du courant, d'éliminer les chocs dans les moteurs électriques et les transmissions mécaniques, d'assurer une accélération en douceur, d'éliminer les surcharges, les patinages, etc. Une forte réduction des pertes de démarrage dans les moteurs supprime la limite du nombre de démarrages autorisés, ce qui est très important dans le fonctionnement cyclique du moteur.
L'embrayage électromagnétique est un régulateur de vitesse individuel et est une machine électrique utilisée pour transmettre le couple de l'arbre d'entraînement à l'arbre entraîné à l'aide d'un champ électromagnétique et se compose de deux pièces rotatives principales : une armature (dans la plupart des cas, il s'agit d'un corps massif) et inducteur bobiné ... L'induit et l'inducteur ne sont pas mécaniquement reliés de manière rigide l'un à l'autre. Habituellement, l'induit est connecté au moteur d'entraînement et l'inducteur est connecté à la machine en marche.
Lorsque le moteur d'entraînement de l'arbre d'entraînement de l'embrayage tourne, en l'absence de courant dans la bobine d'excitation, l'inducteur, et avec lui l'arbre mené, restent immobiles. Lorsqu'un courant continu est appliqué à la bobine d'excitation, un flux magnétique se produit dans le circuit magnétique du couplage (inductance - entrefer - armature). Lorsque l'induit tourne par rapport à l'inducteur, une FEM est induite dans le premier et un courant apparaît dont l'interaction avec le champ magnétique de l'entrefer provoque l'apparition d'un couple électromagnétique.
Les couplages à induction électromagnétique peuvent être classés selon les critères suivants :
-
basé sur le principe du couple (asynchrone et synchrone);
-
par la nature de la répartition de l'induction magnétique dans l'entrefer ;
-
par la construction de l'armature (à armature massive et à armature à bobinage de type cage d'écureuil) ;
-
par le mode d'alimentation de la bobine d'excitation ; par voie de refroidissement.
Les connecteurs blindés et inducteurs sont les plus utilisés en raison de la simplicité de leur conception.Ces accouplements sont principalement constitués d'un inducteur bobiné denté monté sur un arbre avec des bagues collectrices conductrices et une armature ferromagnétique solide cylindrique lisse connectée à l'autre arbre de l'accouplement.
Dispositif, principe de fonctionnement et caractéristiques des couplages électromagnétiques.
Les embrayages électromagnétiques utilisés pour le contrôle automatique sont divisés en embrayages secs et visqueux et en embrayages coulissants.
Un embrayage à friction sèche transmet la puissance d'un arbre à l'autre par l'intermédiaire de disques de friction 3. Les disques ont la capacité de se déplacer le long des cannelures de l'axe de l'arbre et du demi-accouplement mené. Lorsqu'un courant est appliqué à la bobine 1, l'armature 2 comprime les disques entre lesquels il existe une force de frottement. Les caractéristiques mécaniques relatives de l'embrayage sont illustrées à la Fig. 1, b.
Les embrayages visqueux à friction ont un jeu constant δ entre les demi-embrayages maître 1 et esclave 2. Dans l'entrefer, à l'aide de la bobine 3, un champ magnétique est créé, qui agit sur la charge (fer de ferrite avec du talc ou du graphite) et forme des chaînes élémentaires d'aimants.Dans ce cas, la charge semble attraper le conduit et conduit demi-accouplements. Lorsque le courant est coupé, le champ magnétique disparaît, les circuits sont coupés et les demi-connecteurs coulissent les uns par rapport aux autres. Les caractéristiques mécaniques relatives de l'embrayage sont illustrées à la Fig. 1, e Ces embrayages électromagnétiques permettent un contrôle en douceur de la vitesse de rotation sous des charges élevées sur l'arbre de sortie.
Accouplements électromagnétiques: a - schéma du couplage à friction sèche, b - caractéristique mécanique du couplage à friction, c - schéma du couplage à friction visqueuse, d - schéma de l'engagement de la charge de ferrite, e - caractéristique mécanique du couplage à friction visqueuse, e - schéma d'un embrayage à glissement, g — embrayage à glissement mécanique.
Un embrayage à coulisse se compose de deux semi-coupleurs en forme de dents (voir Fig. 1, e) et d'une bobine. Lorsqu'un courant est appliqué à la bobine, un champ magnétique fermé se forme. Lors de la rotation, les connecteurs glissent les uns par rapport aux autres, ce qui entraîne la formation d'un flux magnétique alternatif, c'est la raison de l'apparition d'EMF. etc. v. et courants. L'interaction des flux magnétiques générés entraîne en rotation le demi-maillon entraîné.
La caractéristique de la moitié de friction de l'embrayage est illustrée à la fig. 1, g. Le but principal de ces embrayages est de créer les conditions de démarrage les plus favorables, ainsi que de lisser les charges dynamiques pendant le fonctionnement du moteur.
Les embrayages coulissants électromagnétiques présentent un certain nombre d'inconvénients : faible rendement à bas régime, faible couple transmis, faible fiabilité en cas de brusques variations de charge et inertie importante.
La figure ci-dessous montre un schéma de principe de la commande de l'embrayage à friction en présence d'un retour de vitesse à l'aide d'une génératrice tachymétrique reliée à l'arbre de sortie de l'entraînement électrique. Le signal de la génératrice tachymétrique est comparé au signal de référence et la différence de ces signaux est envoyée à l'amplificateur Y, à partir duquel la bobine d'excitation du couplage OF est alimentée.
Schéma de commande de base embrayages à glissement et caractéristiques mécaniques artificielles avec réglage automatique
Ces caractéristiques se situent entre les courbes 5 et 6, qui correspondent pratiquement aux valeurs minimales et nominales des courants d'excitation de couplage. L'augmentation de la plage de contrôle de la vitesse d'entraînement est associée à des pertes importantes dans l'embrayage à friction, qui consistent principalement en des pertes dans l'induit et dans l'enroulement de champ. De plus, les pertes d'induit, en particulier avec l'augmentation du glissement, prévalent de manière significative sur les autres pertes et s'élèvent à 96 - 97% de la puissance maximale transmise par l'accouplement. A un moment de charge constant, la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement de l'embrayage est constante, c'est-à-dire n = const, ω = const.
J'ai des accouplements électromagnétiques à poudre, la connexion entre les parties menante et entraînée est réalisée en augmentant la viscosité des mélanges remplissant l'espace entre les surfaces d'accouplement des accouplements avec une augmentation du flux magnétique dans cet espace. Le composant principal de ces mélanges sont des poudres ferromagnétiques, par exemple du fer carbonyle. Afin d'éliminer la destruction mécanique des particules de fer due aux forces de frottement ou à leur adhérence, des charges spéciales sont ajoutées - liquides (fluides synthétiques, huile industrielle ou en vrac (oxydes de zinc ou de magnésium, poudre de quartz). Ces connecteurs ont une vitesse de réaction élevée, mais leur fiabilité opérationnelle est insuffisante pour une large application en génie mécanique.
Examinons l'un des schémas permettant de régler en douceur la vitesse de rotation de l'entraînement ID, qui fonctionne via l'embrayage coulissant M vers l'entraînement MI.
Schéma d'inclusion de l'embrayage à coulisse pour régler la vitesse de rotation de l'entraînement
Lorsque la charge sur l'arbre d'entraînement change, la tension de sortie de la génératrice tachymétrique TG changera également, à la suite de quoi la différence entre les flux magnétiques F1 et F2 de l'amplificateur de la machine électrique augmentera ou diminuera, modifiant ainsi la tension à la sortie de l'EMU et l'amplitude du courant dans la bobine d'embrayage.
Accouplements électromagnétiques ETM
Les embrayages électromagnétiques de la série ETM avec des disques magnétiquement conducteurs sont de conception avec contact (ETM2), sans contact (ETM4) et avec frein (ETM6). Les couplages avec un fil de courant sur un contact se distinguent par une faible fiabilité due à la présence d'un contact glissant, par conséquent, dans les meilleurs entraînements, des couplages électromagnétiques avec un fil fixe sont utilisés. Ils ont des entrefers supplémentaires.
Les accouplements sans contact se distinguent par la présence d'un circuit magnétique composite formé par un corps de bobine et un siège, qui sont séparés par des jeux dits de ballast. Le siège de bobine est fixe tandis que les éléments de fil de courant de contact sont déconnectés. En raison du jeu, le transfert de chaleur des disques de friction vers la bobine est réduit, ce qui augmente la fiabilité de l'embrayage dans des conditions sévères.
Il est recommandé d'utiliser des accouplements ETM4 comme guides, si les conditions d'installation le permettent, et des accouplements ETM6 comme accouplements de freinage.
Les embrayages ETM4 fonctionnent de manière fiable à grande vitesse et avec des démarrages fréquents. Ces embrayages sont moins sensibles à la contamination par l'huile que l'ETM2, la présence de particules solides dans l'huile peut provoquer une usure abrasive des balais, donc les embrayages ETM2 peuvent être utilisés s'il n'y a pas certaines restrictions et l'installation des embrayages ETM4 est difficile selon l'installation conditions de conception.
Les accouplements de type ETM6 doivent être utilisés comme accouplements de freinage. Les connecteurs ETM2 et ETM4 ne doivent pas être utilisés pour le freinage selon le schéma "inversé", c'est-à-dire avec embrayage rotatif et sangle fixe. Pour sélectionner les accouplements, il faut évaluer : le couple statique (transmis), le couple dynamique, le temps transitoire dans le variateur, les pertes moyennes, l'énergie unitaire et le couple résiduel au repos.