Elektrischer Antrieb mit verschiedenen Arten elektromagnetischer Kupplungen

Für Anlagen, die eine Drehzahlregelung mit einfachsten Maschinen und Geräten erfordern, können Elektroantriebe mit elektromagnetischen Kupplungen unterschiedlicher Bauart eingesetzt werden.

Sie kommen am häufigsten vor elektromagnetische Rutschkupplungen, mit deren Hilfe es relativ einfach ist, die Elemente einer Arbeitsmaschine bei starkem Lastanstieg vor Beschädigungen zu schützen, die Drehzahl anzupassen, besondere Eigenschaften zu erzielen und die Starteigenschaften eines Elektroantriebs bei Verwendung von Motoren mit kleiner Drehzahl zu verbessern Anlaufdrehmoment (Eichhörnchenläufer-Induktionsmotoren und Synchronmotoren).

Eine elektromagnetische Rutschkupplung ist eine elektrische Maschine, die aus zwei Teilen, einer Induktivität und einem Anker, besteht, die konzentrisch angeordnet und durch einen Luftspalt getrennt sind.Der fest mit der Welle des Elektromotors verbundene Teil der Kupplung ist der Antriebsteil, der zweite, mit der Antriebswelle der Arbeitsmaschine verbundene Teil ist der Abtriebsteil.

Ein Induktor hat Pole mit einer Erregerspule, die über Schleifringe Strom von einer Gleichstromquelle erhält. Der Anker ist ein Magnetkreis aus Elektroblech mit einer Kurzschlusswicklung in Form eines Käfigläufers.

Das Funktionsprinzip der Kupplung ist das gleiche das Funktionsprinzip eines mehrphasigen Asynchronmotors… Aber bei einem Induktionsmotor wird ein rotierendes Magnetfeld durch eine mehrphasige Wicklung erzeugt, die von einer Wechselstromquelle mit entsprechender Phasenverschiebung gespeist wird, und bei einer Rutschkupplung drehen sich die Pole mit einem konstanten magnetischen Fluss relativ zum Kurzschluss.

In dieser Spule entsteht unter Einwirkung eines magnetischen Flusses EMK-Wechselstrom, Amplitude und Frequenz Abhängig von der Differenz der Drehzahlen der angetriebenen und angetriebenen Teile der Kupplung entsteht ein Strom und ein Drehmoment.

Durch Ändern des Stroms in der Feldwicklung können unterschiedliche mechanische Eigenschaften erhalten werden, die die Abhängigkeit des übertragenen Drehmoments vom Kupplungsschlupf darstellen und den mechanischen Eigenschaften eines mehrphasigen Asynchronmotors bei der Anpassung der ihm zugeführten Spannung ähneln.

Die einfachste Ausführung besteht aus einer elektromagnetischen Kupplung mit einem massiven Stahlkernanker. Das Drehmoment dieser Kupplung wird erzeugt Wirbelströme werden im Kern induziert.

Diese Konstruktion des Steckverbinders erhöht seine Zuverlässigkeit erheblich, da ein massiver Kern, der durch darin fließende Wirbelströme erhitzt wird, direkten Kontakt mit der Außenumgebung hat und die Wärme besser vom Steckverbinder abgeführt wird.

Typischerweise handelt es sich bei der Induktivität um den inneren Teil des Steckverbinders, der mit hervorstehenden Stiften und einer Feldwicklung ausgestattet ist, die über die Schleifringe mit Gleichstrom versorgt wird.

Die mechanischen Eigenschaften einer elektromagnetischen Kupplung mit einem massiven Magnetkreis ähneln aufgrund ihres erheblichen Widerstands den Rheostateigenschaften eines Induktionsmotors.

Wenn es erforderlich ist, dass das Drehmoment der Kupplung unabhängig von der Größe des Schlupfes annähernd konstant bleibt, werden die Pole des Induktors in einer speziellen Form hergestellt – in Form eines Schnabels oder einer Klaue.

Zum Erregen der Kupplung wird relativ wenig Leistung verbraucht, die nicht proportional zur von der Kupplung übertragenen Leistung ist und zwischen 0,1 und 2,0 % variiert. Kleinere Zahlen beziehen sich auf Steckverbinder mit hoher Leistung und größere Zahlen auf Steckverbinder mit geringer Leistung. Bei einem Koppler, der eine Leistung von 450 kW überträgt, betragen die Erregerverluste also 600 W und bei einem Koppler für eine Leistung von 5 kW etwa 100 W.

Ein elektromagnetisches Kupplungssystem sorgt für den erforderlichen Geschwindigkeitsregelbereich, normalerweise durch Variation des Stroms in der Induktorspule. Allerdings ist der Wirkungsgrad des Antriebs in diesem Fall geringer als beim Einstellen des Rheostaten. Denn der Gesamtwirkungsgrad des Antriebs ist gleich dem Produkt aus dem Wirkungsgrad der Kupplung selbst und dem Wirkungsgrad des Motors.

Die Kopplungsverluste werden hauptsächlich durch die im Kopplungsanker erzeugten Schlupfverluste bestimmt. Bei leistungsstarken Kupplungen ist eine spezielle Vorrichtung zur Abfuhr einer erheblichen Wärmemenge erforderlich.

Elektromagnetkupplungen bieten wertvolle Eigenschaften gepaart mit zuverlässiger Funktion asynchroner Käfigläufermotor.

Ein Käfigläufermotor hat ein relativ niedriges Anlaufdrehmoment, einen erheblichen Anlaufstrom und ein ausreichend hohes kritisches Drehmoment. Daher kann mit Hilfe einer elektromagnetischen Kupplung der Motor gestartet werden, ohne dass Strom in der Erregerspule der Kupplung vorhanden ist, d. h. wenn das von der Kupplung übertragene Drehmoment Null ist. In diesem Fall beschleunigt der Motor ohne Last schnell und seine Erwärmung ist vernachlässigbar.

Nachdem sich der Motor in den Arbeitsteil der Kennlinie bewegt hat, wird der Erregerspule der Kupplung Strom zugeführt, wodurch in ihr ein elektromagnetisches Moment entsteht. Der angetriebene Teil der Kupplung bleibt stationär, bis das von der Kupplung übertragene Moment das statische Lastmoment übersteigt.

Gleichzeitig belastet der Antriebsteil der Kupplung den Motor mit einem Drehmoment in der gleichen Größenordnung wie das Drehmoment, das auf den Abtriebsteil der Kupplung wirkt. In diesem Fall kann der Motor ein Drehmoment nahe dem kritischen Wert entwickeln, das sein Anlaufdrehmoment deutlich übersteigt, und der Motorstrom wird geringer sein als beim Anlauf.

Daher wird die Verwendung einer elektromagnetischen Kupplung verbessert Starteigenschaften des ElektromotorsIch bin.Ebenso können die Anlaufeigenschaften eines Synchronmotors, die deutlich schlechter sind als die eines Käfigläufermotors, verbessert werden.

Eine der Arten elektromagnetischer Kupplungen sind mit magnetischen Pulvern gefüllte Steckverbinder… Der Hauptunterschied zwischen der Pulverkupplung und den oben beschriebenen Rutschkupplungen besteht darin, dass das Eisenpulver (meist mit Öl vermischt) zwischen zwei rotierenden Teilen der Kupplung platziert wird, die in einem abgedichteten Gehäuse eingeschlossen sind.

Wenn die Feldspule nicht mit Strom versorgt wird, befindet sich das Eisenpulver in einem ungeordneten Zustand. Wenn der Erregerspule Strom zugeführt wird, wird der Staub unter der Wirkung seines Magnetfelds entlang der magnetischen Kraftlinien angeordnet und bildet eine Art Stromkreis, der den Luftspalt schließt und die Stromübertragung von der Leitung gewährleistet Teil der Kupplung an die Antriebe weiter. Je größer der Erregerstrom, desto größer das Drehmoment, das die Kupplung übertragen kann.

Die elektromagnetische Pulverkupplung ermöglicht nicht nur das Anfahren, sondern auch die Geschwindigkeitsregelung und kann auch als Sicherheitskupplung verwendet werden, die das auf die Welle der Arbeitsmaschine übertragene maximale Drehmoment begrenzt.

Aufgrund der hohen magnetischen Permeabilität von Eisenstaub im Vergleich zu Luft erfordert die Kopplung deutlich weniger Erregerleistung als die Induktionskopplung.

Je nach Art der Stromversorgung der Feldwicklungen werden kontaktbehaftete und berührungslose Staubsteckverbinder unterschieden. Bei Kontaktverbindern befindet sich die Erregerspule am rotierenden Teil und die Spule wird über Schleifringe mit Strom versorgt.

Die Erregerspule berührungsloser Steckverbinder ist auf dem stationären Teil des Magnetkreises platziert und durch einen kleinen Luftspalt von den rotierenden Elementen getrennt.

In einigen Fällen sind sowohl Pulver- als auch Induktionselektromagnetkupplungen ähnlich wie kundenspezifische Elektromotoren in den Körper der Arbeitsmaschine eingebaut oder in einer gemeinsamen Konstruktion mit ihrem Antriebsmotor kombiniert. Durch diese Lösung werden die Abmessungen und das Gewicht des Antriebs deutlich reduziert.

In einigen Fällen werden anstelle elektromagnetischer Kupplungen hydraulische Kupplungen oder Drehmomentwandler verwendet. Dann heißt der Antrieb hydraulisch.

Bei der Modernisierung der elektrischen Ausrüstung von Metallschneidemaschinen, Maschinen und anderen verschiedenen Produktionsmechanismen wird in jüngster Zeit der Elektroantrieb durch Induktions- und Pulverkupplungen ersetzt eines frequenzgeregelten Elektroantriebs unter Verwendung von Käfigläufer-Induktionsmotoren, die von angetrieben werden über Frequenzumrichter.