Электропорошковый тормоз: Порошковые тормоза и муфты
alexxlab | 30.05.2023 | 0 | Разное
Порошковые муфты | ООО “ЭСКО”
Электромагнитная муфта и порошковый тормоз объединяет упругость гидравлической муфты с установленной стабильностью фрикционной муфты (тормоза). Крутящий момент передается посредством специального, легированного, сухого ферромагнитного порошка, мнимую вязкость которого можно изменять путем модулирования тока катушки электромагнита. Эти муфты (тормоза) могут выдерживать непрерывное скольжение (в пределах их эмпирически установленных, термических номинальных величин) при точно установленной и стабильной величине крутящего момента, который обозначается уровнем возбуждения электромагнита.
Муфты и порошковые тормоза конструируются на номинальные величины моментов от 12 до 170 Нм в различных вариантах зависящих от применения и установленных параметров. Типичное питающее напряжение — это 24 В постоянного тока.
Конструкция и принцип действия
Скольжение между элементами: входным и выходным муфты не является необходимым для передачи крутящего момента и если момент нагрузки не превышает величины крутящего момента, для которой муфта (тормоз) были возбуждены, будет выступать синхронная, бликированная работа.
Муфта (тормоз) имеет два соосных элемента: корпус, содержащий катушку электро-магнита, а также, внутри его, и отделенный небольшим кольцевым зазором, внутренний ротор, в случае муфты ее выходной элемент. Кольцевой зазор содержит ферро-магнитный порошок, который становится активным, когда наступает возбуждение электромагнита. Образовавшийся в результате этого поток проходит через порошок, вызывая его установку согласно линии потока, благодаря чему создается приводная связка между корпусом и ротором, сила которой зависит только от величины постоянного тока, подаваемого к катушке электромагнита.
Крутящий момент, передаваемый порошковыми муфтами, прямо пропорционален току возбуждения и изменяется бесступенчато от максмальной, проектной номинальной величины практически к нулю для всех моделей. Характеристики тормозов и порошковых муфт позволяют на всестороннее применение.
Переносимый крутящий момент и ток возбуждения электромагнита являются приблизи-тельно пропорциональны друг другу.
При токе возбуждения установленным на постоянную величину переносимый муфтой момент не зависит от разности оборотов валов: приводного и приводимого. При включе-нии крутящий момент возрастает с некоторым опозданием во времени.
Разъединение по стороне постоянного тока показывает более короткое время соеди-нения, чем по стороне переменного тока.
Примеры применения
- У входа в производственную машину тяговое усилие в ведении материала должно сохранять постоянную величину.
- На разматывателе тяговое усилие в ведении материала должно сохранять постоянную величину.
- За волочильной машиной проволоки должно происходить наматывание проволоки с меняющимся тяговым усилием.
- Путем анализа диаметров барабанов накатных станков при изменяющемся диаметре барабана тяговое усилие сохраняется на постоянном уровне. Это обеспечивает простое обслуживание и одновременный контроль за процессом.
Муфты и порошковые тормоза конструируются на номинальные величины моментов от 12 до 170 Нм в различных вариантах зависящих от применения и установленных параметров. Параметры тормозов и порошковых муфт приведены в таблице.
| Технические данные | P 12 H P 12 HR P 12 HV P 12 S P 12 SR | P 35 H P 35 HR P 35 HV P 35 S P 35 SR | P 65 H P 65 HR P 65 HV P 65 S P 65 SR | P 80 H P 80HR P 80HV P 80 S P 80 SR | P120 H P120 HR P120 HV P120 S P120 SR | P170 H P170 HR P170 HV P170 S P170 SR |
|---|---|---|---|---|---|---|
Ном. момент | 12 Нм | 35 Нм | 65 Нм | 80 Нм | 120 Нм | 170 Нм |
| Ост. момент | 0.3 Нм | 0.4 Нм | 0.4 Нм | 0.4 Нм | 0.6 Нм | 0.8 Нм |
| Пит. напряж. | 24 В DC | 24 В DC | 24 В DC | 24 В DC | 24 В DC | 24 В DC |
| Сила тока | 0.9 А | 1 А | 1 А | 1 А | 1.2 А | 1.2 А |
| Сопротивл. | 25 ом | 24 ом | 24 ом | 24 ом | 21 ом | 21 ом |
| Время включения t09 | 200 мс | 350 мс | 500 мс | 700 мс | 760 мс | 880 мс |
| Время отключения t01 | 100 мс | 250 мс | 250 мс | 350 мс | 660 мс | 940 мс |
| P12H | P35 H | P65 H | P80 H | P120H | P120H | |
| Мощность | 100 Вт | 150 Вт | 200 Вт | 250 Вт | 400 Вт | 500 Вт |
| Масса | 2,6 кг | 5,0 кг | 9,0 кг | 12,7 кг | 18 кг | 24 кг |
| P12HR | P35HR | P65HR | P80HR | P120HR | P170HR | |
| Мощность рассеяния | 200 Вт | 280 Вт | 400 Вт | 500 Вт | 800 Вт | 1000 Вт |
| Масса | 3,8 кг | 7,5 кг | 13,0 кг | 18,5 кг | 23 кг | 30 кг |
| P12HV | P35HV | P65HV | P80HV | P120HV | P120HV | |
| Мощность рассеяния | 400 Вт | 600 Вт | 800 Вт | 1050 Вт | 1600 Вт | 2000 Вт |
| Масса | 4,5 кг | 8,0 кг | 13,0 кг | 17,0 кг | 24 кг | 28 кг |
| P12S | P35 S | P65 S | P80 S | P120S | P170S | |
Мощность рассеяния (500 об. /мин) | 120 Вт | 280 Вт | 350 Вт | 800 Вт | 1000 Вт | |
| Мощность рассеяния (1000 об./мин) | 150 Вт | 250 Вт | 350 Вт | 550 Вт | 1000 Вт | 1250 Вт |
| Масса | 2,8 кг | 5,2 кг | 9,4 кг | 13,3 кг | 18,9 кг | 24,8 кг |
| P12SR | P35SR | P65SR | P80SR | P120SR | P170SR | |
| Мощность рассеяния (500 об./мин) | 440 Вт | 640 Вт | 960 Вт | 1200 Вт | 1600 Вт | 2200 Вт |
| Мощность рассеяния (1000 об./мин) | 500 Вт | 800 Вт | 1200 Вт | 1550 Вт | 2000 Вт | 2750 Вт |
| Масса | 4,0 кг | 7,7 кг | 13,4 кг | 19,0 кг | 23,7 кг | 28,8 кг |
Мотор в качестве электромагнитного тормоза / Хабр
Я занимаюсь разработкой бесколлекторных моторов в компании Impulsor.
В последнее время к нам часто обращаются для разработки мотора/генератора, который будет выступать в качестве тормоза. В данной статье я расскажу об особенностях такого применения моторов, какие при этом преимущества и недостатки, и как реализовать такой режим работы.
Преимущества и варианты использования
Использование мотора в качестве тормоза даёт ряд преимуществ и параметров, которых не достичь, используя другие, доступные на данный момент, виды тормозов. Однако у данного подхода есть и недостатки.
Преимущества:
- Быстрый режим включения/выключения и выставления тормозного момента.
- Широкий диапазон рабочих оборотов. Возможно сделать и сверх оборотистый тормоз ( до 100 000 rpm), так наоборот и очень медленный.
- Плавная установка нагрузки, отсутствие возможности случайной блокировки вала.
- Отсутствие пыли и отработанных материалов от тормоза. Можно использовать в помещении или замкнутом объёме.
- Можно использовать в качестве генератора.
Недостатки:
- Ограничения по рабочей температуре до 150, 200 градусов. Немного поднять температуру возможно, но при этом цена изделия возрастает очень сильно.
- Обычный тормоз из диска и колодок в тех же габаритах будет эффективнее.
- Сильные ограничения по моменту на низких оборотах и невозможность полностью заблокировать вал. Данное ограничение можно обойти с применением контроллера с внешним питанием.
- Постоянное наличие небольшого тормозного момента.
Благодаря своей скорости, точности и чистоте, такой тормоз незаменим в лабораториях и закрытых приборах. Близким аналогом мотора-тормоза, является порошковый тормоз. Он такой же быстрый, не создаёт пыль, но он не может работать на высоких оборотах и большинство существующих моделей и вовсе ограниченны 1500-3000rpm. Обычный дисковый тормоз не способен обеспечить такую же точность и стабильность работы.
Режимы работы
Для электромагнитного тормоза доступны 3 режима торможения, они различаются тем, куда идёт энергия от торможения:
- Режим замыкания и выделения тепла непосредственно в моторе.
- Выделение тепла на внешней нагрузке, сопротивлении или биполярном транзисторе.
- Рекуперация и зарядка аккумулятора.
Далее я подробнее расскажу об этих режимах для моторов синхронного типа с постоянными магнитами BLDC, также это применимо и к обычным DC.
1. Режим замыкания
Это самый простой режим. В нём контакты мотора просто замыкаются, и тормозная мощность выделяется на сопротивлении обмотки мотора. Моторы изначально спроектированы с уклоном на охлаждение и к тому же они обладают достаточно большой массой и теплоёмкостью. Это позволяет достаточно интенсивно использовать такой режим без доработок мотора/генератора.
Для реализации данного режимы достаточно диодного моста и механического (кнопки, рубильника или реле) или электронного ключа (MOSFET, IGBT). Для корректировки тормозного усилия применяется ШИМ, который задаёт скважность открытия ключа. Схема подключения выглядит следующим образом:
Данный режим имеет интересную особенность. С ростом оборотов максимальный тормозной момент будет падать. Это связанно с тем, что обмотка мотора имеет значительную индуктивность и с ростом оборотов, растёт и частота токов. В результате реактивное сопротивление обмотки превысит активное и мощность потерь будет ниже максимально возможной для этого мотора. Характерная зависимость максимального тормозного момента от оборотов показана на графике ниже:
Несмотря на то, что любой готовый мотор можно сразу использовать в таком режиме, такой режим не позволит раскрыть весь потенциал изделия. Однако характеристики работы тормоза в таком режиме можно значительно повысить, есть его изначально проектировать как тормоз.
У этого режима есть ещё один важный недостаток. Из-за быстрого и резкого замыкания и размыкания обмоток будут возникать сильные электромагнитные помехи. Также диодный мост должен быть рассчитан на большие импульсные токи.
2. С внешней нагрузкой
В данном режиме основным источником выделения тепла от торможения служит внешнее сопротивление. Этот режим гораздо более эффективный, так как тормозная мощность более не ограниченна теплоотводом тепла мотора, а радиатор на сопротивлении можно сделать сколь угодно большим. Кроме того, если правильно подстраивать величину сопротивления, то максимальный тормозной момент будет выше, чем просто при замыкании и чем выше обороты, тем существеннее это будет проявляться.
Для реализации данного режима также необходим диодный мост, но после него включается либо механический реостат, либо биполярный транзистор со схемой контроля тока, либо сопротивления (схема электронной нагрузки). Схема подключения выглядит следующим образом:
При малой величине внешнего сопротивления относительно сопротивления мотора, характер тормозного момента будет близок к первому режиму.
При увеличении сопротивления точка пикового момента будет смещаться к большим оборотам, и максимальная тормозная мощность будет расти. Динамика изменения тормозного момента с ростом сопротивления нагрузки показана на графике ниже:
Данный режим позволяет получить на нужном диапазоне рабочих оборотов участок, на котором тормозной момент возрастает с ростом оборотов. Этот режим работы крайне удачный, так как он позволяет стабилизировать обороты или ограничить их. Образуется стабильная система с обратной связью.
3. Рекуперация
Данный режим самый сложный в реализации. Он требует контроллера (ESC) наподобие тех, что применяется для управления бесколлекторными моторами BLDC. Но при этом данный режим и самый эффективный. Он способен устранить большинство недостатков тормоза такого типа. Так, например, контроллер позволит полностью блокировать вал мотора, он позволит использовать тормоз одновременно в режиме генерации и контролируемого торможения и в данном режиме можно достигнуть тормозных моментов значительно выше, чем в предыдущих 2х.
В данной статье я не буду подробно описывать устройство контроллера и алгоритмы его работы, т.к. эта тема для отдельной статьи, а возможно и не одной. Для желающих разобраться в данном вопросе можно изучить принцип работы контроллера в электротранспорте (велосипедах, самокатах) и то как в них реализованы алгоритмы торможения и рекуперации.
Вывод
Мотор и генераторы являются недорогими и простыми вариантами электротормоза, обладающего уникальными параметрами. Такой тормоз не универсален и не позволит заменить классические дисковые тормоза, но для некоторых задач он вне конкуренции.
Электромагнитные порошковые тормоза Eleflex, контроль натяжения полотна
Информация о продукте
Вот уже более 30 лет Re производит широкий ассортимент электромагнитных порошковых тормозов для перерабатывающей промышленности.
Многолетний опыт, тысячи применений, постоянные исследования материалов и изучение эффективности тормозов позволили нам расширить наши ноу-хау и постоянно улучшать нашу продукцию.
Электромагнитные тормоза Eleflex Гарантия:
- высокоточный контроль крутящего момента
- компактный размер
- отсутствие выбросов пыли
- пониженный остаточный крутящий момент
- универсальность и гибкость
Ассортимент электромагнитных порошковых тормозов Eleflex, от самых больших B.150 до самых больших B.1210 . они гарантируют крутящий момент от 12 до 500 Нм и тепловыделение от 80 Вт до 1300 Вт; кроме того, для повышения производительности и в соответствии с применением все они могут быть оснащены вентилятором или радиатором.
Электромагнитные тормоза Re особенно подходят для использования на печатных машинах, как флексографских, так и ротогравюрных, на машинах для упаковки пищевых продуктов и на всех тех машинах, которые требуют нулевого выброса пыли, например, в чистых помещениях.
Технические данные
| B.121 | B.351 | B. 651 | B.1201 | B.1701 | B.2500 | B.5000 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Torque | 12 Nm | 35 Nm | 65 Nm | 120 Nm | 170 Nm | 250 Nm | 500 Nm |
| Residual torque | 0,06 Nm | 0,2 Nm | 0,4 Nm | 0,5 Nm | 0,5 Nm | 3 Nm | 6 Nm |
| Current | 1 A | 1 A | 1 A | 1 A | 1 A | 0,94 А | 0,94 А |
| Resistance | 24 Ohm | 24 Ohm | 24 Ohm | 24 Ohm | 24 Ohm | 25,5 Ohm | 25,5 Ohm |
| Voltage | 24 V | 24 V | 24 V | 24 V | 24 V | 24 V | 24 V |
| Power dissipation | 80 W | 130 W | 170 W | 330 W | 450 W | 500 W | 1300 W |
Download
| Datasheet | Drawing PDF | Drawing Dwg | 3D | User manual | |
B. 121 | |||||
| B.351 | |||||
| B.651 | |||||
| B.1201 | |||||
| B.1701 | |||||
| B.2500 | |||||
| B.5000 |
Application Markets
| Aluminum Foil | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Aluminum Foil | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1
|
Легко трансформируется из низкопрофильного ползуна в удобное рабочее сиденье, позволяющее выполнять работу под поднятым транспортным средством с максимальным комфортом.
полировка днища лодки. Его прочная сварная рама из стальных труб диаметром 3/4″ выдерживает нагрузку до 570 фунтов и выдерживает повседневные нагрузки в мастерской. Сверхпрочный морской винил делает его водостойким, устойчивым к пятнам и истиранию, огнестойким и антимикробным, а также его очень легко чистить и обслуживать.
259 кг)
(7 кг)
Для удаленных адресов может взиматься дополнительная плата за доставку в сельскую местность.