Муфты электромагнитные принцип действия: Электромагнитная муфта. Принцип работы электромагнитной муфты.

alexxlab | 06.01.2023 | 0 | Разное

Магнитная муфта: принцип работы, устройство, эксплуатация

Ранее мы уже рассказывали о принципе действия центробежных насосов с магнитной муфтой. Сегодня настало время более подробно и детально рассмотреть принцип работы их основного узла – самой магнитной муфты.

Возрастание экологических требований, санитарно-гигиенические нормативы, жесткие действия органов власти в ответ на нарушения законодательства об охране труда и окружающей среды понуждают руководителей предприятий к принятию соответствующих мер.

Магнитная муфта применяется там, где по соображениям безопасности, необходимости сохранения ценного продукта или из-за высоких требований к чистоте жидкости нужно обеспечить повышенный уровень герметичности, который не может дать механическое уплотнение.

Привод на магнитах используется в насосах для химической, нефтяной и газовой промышленности, на пищевых производствах. Магнитные муфты востребованы в фармацевтике, холодильной технике, энергетике, установках очистки сточных вод, многих других сферах.

Последние достижения в сфере производства магнитов и конструкторские изобретения позволили нейтрализовать недостатки техники с магнитным приводом. Высокие показатели надежности придали импульс широкому распространению подобного оборудования.

Что такое магнитная муфта

Магнитная муфта играет роль передаточного механизма в насосах и других агрегатах. Крутящий момент передается с ведущего вала на ведомый бесконтактным способом. Вместо механического зацепления используется сила магнитного поля.

При этом не нужно выводить вал из проточной части на электропривод, что позволяет сделать проточную часть полностью герметичной. Техника работает без утечек, характерных для механических уплотнений валов.

Проточная часть насоса и наружная полумуфта

Преимущества оборудования с магнитной муфтой:

• Обеспечивается безопасность технического персонала при перекачке химически агрессивных, токсичных, взрывопожароопасных, имеющих резкий запах веществ;
• Сохраняется чистота перекачиваемого продукта;
• Отсутствуют шум и вибрации;
• Предотвращается разрушение валов или других узлов оборудования при ударном торможении;
• Из-за отсутствия контакта и трения нет износа деталей, снижаются затраты на мониторинг и техобслуживание, муфта прослужит до выхода из строя магнитов.

Магнитную муфту подбирают с учетом действующих нагрузок в приводе, частоты вращения и диаметров валов.

Устройство и принцип действия

Магнитная муфта состоит из двух полумуфт, в каждой из которых стоят постоянные магниты переменной полярности, создающие магнитное поле. Ведущая полумуфта (внешний ротор) сажается на вал электродвигателя, ведомая (внутренний ротор) – на приводной вал оборудования. После запуска электродвигателя вращающееся магнитное поле внешнего ротора приводит в движение внутренний ротор. Валы начинают вращаться с синхронной скоростью при постоянном угле сдвига.

Полумуфты разделены защитным экраном – стаканом, который обычно устанавливают на ведомый вал. Точность изготовления деталей позволяет минимизировать воздушный зазор. Тонкостенный стакан обеспечивает герметичность зазора между полумуфтами, предотвращает утечку перекачиваемого продукта.

При превышении величины крутящего момента магнитная связь разрывается без повреждения или размагничивания муфты, но для запуска нужно вновь синхронизировать полумуфты. Такая особенность позволяет сохранить работоспособность привода при заедании, например из-за разрушения подшипника или попадания в зацепление постороннего предмета. Длительной работы в рассинхронизированном состоянии нужно избегать.

Магниты

Магниты внешнего ротора приклеиваются в пазах, внутреннего – полностью герметичны и защищены от коррозии, контакт с жидкой средой отсутствует.

Уязвимым местом магнитов считается ограничение по рабочей температуре применения и повышенная хрупкость материала. При температуре рабочей среды до +150 °C применяют магниты из неодима, до +350 °C – из самарий-кобальта. Превышение температуры выше положенных значений ведет к повреждению магнитов, снижается крутящий момент муфты.

Конструкция стакана

Стакан изготавливают из устойчивого к коррозии немагнитного материала, способного пропускать магнитное поле. Толщина стенки обычно составляет 1.5 мм. Прочность детали рассчитана с учетом рабочего давления и действующих растяжений. Бесшовный монолитный стакан надежнее состоящего из двух частей.

Рабочее колесо центробежного насоса, совмещённое с ведомой магнитной полумуфтой

В стаканах из нержавеющей стали возникают вихревые токи. В результате теряется мощность и снижается КПД, стакан нагревается. Несвоевременный отвод тепла внутренним охлаждающим потоком приводит к сильному нагреву и вызывает размагничивание, через несколько минут муфта с подшипником разрушаются. При перекачке веществ с большим давлением насыщенных паров, например растворителей, возможно закипание жидкости.

На величину потерь мощности влияют следующие параметры:

• Удельное электрическое сопротивление стакана
• Толщина стенок стакана
• Магнитная сила
• Линейная скорость муфты

Удельное электрическое сопротивление является константой, зависящей от свойств материала. Магнитная сила также величина постоянная, соответствует размерам магнитов.

Показатель потерь мощности изменяется прямо пропорционально квадрату изменения частоты вращения вала. Например, при увеличении частоты в 2 раза потери мощности возрастут в 4 раза.

С увеличением диаметра муфт потери мощности растут из-за увеличения линейной скорости. На приведенном рисунке потери мощности представляют собой разницу между полной потребляемой и полезной мощностью. При большом диаметре показатель потерь в относительных и абсолютных единицах довольно существенный.

Таким образом, применение стаканов из нержавеющей стали обосновано только в муфтах небольших типоразмеров. В изделиях большого диаметра установка муфт из нержавейки экономически нецелесообразна.

Для минимизации потерь применяют стаканы из материалов с высоким электрическим сопротивлением – керамики, никелевых сплавов хастеллой, полиэфирэфиркетона (PEEK, ПЭЭК). Стаканы из пластика из-за ограниченной прочности пластмасс рассчитаны на более низкое давление и температуру.

Преимущества стаканов из электроизолирующих материалов:

• Сокращаются эксплуатационные расходы ввиду более низкого энергопотребления, поскольку не надо компенсировать падение мощности;
• Снижаются капитальные затраты, так как можно уменьшить размер двигателя и всего оборудования;
• При перекачке рабочей среды с близкими к ее испарению давлением и температурой жидкость не переходит в пар или газ из-за нагрева, а также исчезает угроза повреждения подшипников вследствие работы всухую;
• При перекачке хладагентов не требуется дополнительное время на охлаждение, как в случае с насосами с мокрым ротором;
• Устраняется опасность повреждения стакана при полной или частичной работе всухую, так как ввиду отсутствия нагрева не нужен постоянный контакт с жидкостью для отвода тепла;
• Исчезают ограничения для применения муфт большого типоразмера или с более высокой скоростью вращения, вызванные экономической целесообразностью.

В результате применения материалов с высоким электрическим сопротивлением достигается КПД на уровне оборудования с механическим уплотнением.

Упорные подшипники

Подшипники ведомой полумуфты сделаны из коррозионностойких материалов, чаще всего гиперплотного углерода или карбида кремния. Гиперплотный углерод способен на короткое время заменить смазку при работе в экстремальном режиме. Карбид кремния отличается твердостью и высокой теплопроводностью. При смазке на нижней границе нормальных условий эксплуатации возможности материала ограничены.

Для смазки из рабочей среды отбирается часть потока, которая движется между внешней границей рабочего колеса и корпусом либо устремляется в напорное отверстие подшипникового узла. Разница давлений на промывке и всасывании должна быть достаточной для эффективного отвода тепла потоком жидкости от подшипника.

Конструктивные особенности насосов с магнитной муфтой

Насосы с магнитным приводом имеют гибкую муфту или выпускаются в виде моноблока. Моноблочные агрегаты более компактны.

Оборудование приводится в действие стандартным электродвигателем, при смене рабочего режима обычно может применяться действующий насос с минимальными модификациями. Двигатель отделен от насосной части, поэтому выход из строя подшипников муфты, в отличие от герметичных насосов с мокрым ротором, не ведет к фатальным последствиям.

Последние разработки в сфере насосов с магнитной муфтой позволяют усилить контроль за работой оборудования.

Элементы контроля

Встроенный датчик температуры. Устанавливается на защитном стакане, контролирует тепловые потери.

Датчик сухого хода. Контролирует температуру стакана при стремительном нагреве в результате работы всухую. Применяется при перекачке кипящих или склонных к полимеризации продуктов, а также при отсутствии мониторинга подшипников.

Защитная пленка. Покрывает всю поверхность стакана, отслеживает повреждения стаканов из неметаллических материалов. Дополнительно измеряет температуру на внешней стороне с точностью ±5 °C.

Двойная защитная оболочка. Устанавливает дополнительный барьер на случай повреждения стакана при перекачке высокоопасных или токсичных жидкостей. При повреждении одной из оболочек активизируется сигнал.

Датчик вибрации. Контролирует показатели вибрации насоса.

Сигнализатор уровня жидкости. Отслеживает герметичность оборудования со стороны магнитной муфты.

Рекомендации по выбору, установке и эксплуатации насосов с магнитной муфтой

До 90% поломок насосов являются следствием неправильного подбора или эксплуатации. Часто оборудование выходит из строя в результате кавитации или работы на сухом ходу. Простой производства из-за неисправностей выливается в экономические потери.

Основные задачи мониторинга текущего состояния магнитного привода:

• Своевременная подача смазки к приводу и подшипникам;
• Немедленная реакция на ухудшение рабочих характеристик;
• Контроль за износом или заклиниванием оборудования вследствие кавитации или работы всухую.

Для подбора надежного насоса надо иметь данные о параметрах рабочего давления и температуры, месте установки, способе монтажа.

Работоспособность магнитного привода обеспечивается постоянным контролем за текущим состоянием технологического потока.

Успешная эксплуатация без сбоев и полный расчетный срок службы достигаются при всестороннем учете характеристик перекачиваемых жидкостей. Зачастую эти вопросы представляют сложность даже для экспертов.

Характеристики рабочей среды, учет которых необходим:

• Удельная теплоемкость и коэффициент изменения давления пара. Тепло, возникающее в результате действия вихревых токов или гидравлических потерь, должно отводиться с потоком жидкости. Тепловой баланс рассчитывается на этапе проектирования при предельных значениях параметров потока.
• Вязкость. При увеличении вязкости эффективность и производительность насоса с магнитным приводом снижается, потери на трение при перекачке растут. Высокий показатель вязкости для рабочей среды допускается только на ограниченный срок, например при холодном старте. На этот случай рекомендуется устанавливать оборудование с приводом с переменной скоростью.
• Концентрация растворенного газа. Нежелательный газ содержится в жидкости изначально, появляется при перемешивании или вследствие вихревого движения, вызванного некорректной установкой насоса. Главную проблему представляет стремление газов скапливаться во всасывающей области, тем самым снижается производительность и напор насоса. Даже при малой концентрации газа потери значительны. Выбор модели насоса зависит от количества газа в жидкости.
• Степень загрязненности. Существуют определенные требования к размеру и концентрации твердых включений в рабочей среде при обязательном условии подачи чистой жидкости к подшипникам. Параметры включений учитываются при изготовлении подшипников и лопастей колеса. Для задержки крупных или намагниченных частиц возможна установка фильтров. Твердые включения представляют потенциальную опасность для герметичности стакана, возможна утечка жидкости в окружающую среду.

Сухой ход допускается только при отсутствии вихревых токов, то есть при использовании стакана из электроизолирующих материалов. Логично в этой ситуации выглядит использование подшипников, способных работать без жидкости, например с роликами из керамики. Эти подшипники выдерживают кратковременную эксплуатацию без смазки, но непригодны для длительной работы на сухом ходу. Резкое охлаждение после перегрева ведет к появлению трещин.

Таким образом, при случайном запуске насоса с магнитной муфтой без жидкости нужно остановить оборудование и дождаться охлаждения подшипников. Подача жидкости сразу после сухого хода недопустима.

Попыткой решения проблемы охлаждения стало применение роликовых подшипников с консистентной смазкой, работающих в закрытой воздушной камере. Подшипник рассчитан на длительный срок службы, поскольку работает в абсолютно чистой среде.

Последствия нарушений работы насоса с магнитной муфтой

Вид проблемы	Причина
Системный сбой	Падает разница давлений на входе и выходе. Быстрый износ подшипников из-за отсутствия подачи смазки к подшипникам, магнитный привод перегревается.
Слабая подача жидкости к насосу или работа всухую	Постепенно повышается температура рабочей среды, возникает мгновенное парообразование. Подшипники быстро изнашиваются и выходят из строя. Появление износа вследствие высоких осевых и радиальных нагрузок.
Отсутствует поток жидкости через насос, разгрузочный клапан закрыт	Механический удар по опорным поверхностям подшипников. Кавитация, возможно мгновенное парообразование в зонах низкого давления. Падает разница давлений на входе и выходе с указанными выше последствиями.
Низкое давление на всасывающей линии	Аналогично предыдущему пункту
Слабый напор, оборудование работает за пределами рабочей кривой	Низкая разница давлений на входе и выходе, неполная подача к магнитному приводу с последующим перегревом и мгновенным парообразованием

Не рекомендуется эксплуатация оборудования при предельном значении нескольких рабочих параметров магнитной муфты одновременно. Перед долговременным простоем из насоса и стакана нужно слить жидкости, склонные к затвердеванию, кристаллизации, полимеризации. В случае необходимости сделать промывку.

Электромагнитная муфта: принцип работы, устройство, характеристики

Важным элементом различных конструкций можно назвать муфту. Современные технологические возможности позволили получить более сложные устройства, которые характеризуются более привлекательными эксплуатационными характеристиками. Электромагнитные муфты можно назвать современным предложением. Они устанавливаются на современных автомобилях и многих других устройствах. Довольно сложная конструкция и непростой принцип действия определяет то, что нужно четко разбираться в подобном устройстве для обеспечения его качественного обслуживания. Рассмотрим все особенности данного вопроса подробнее.

Содержание

Что такое электромуфта?

Электромагнитная муфта представлена специальным устройством для решения самых различных задач, большинство из которых связано с соединением и разъединением пары, находящейся в зацеплении. Производятся электромагнитные муфты для станков и других узлов транспортных средств или тепловозов. При этом выделяют несколько основных разновидностей подобных конструкций:

1. Механизмы фрикционного типа конусные и дисковые.
2. Электромагнитная муфта зубчатого типа считается специфическим вариантом исполнения, так как рабочая часть представлена сочетанием различных зубьев.
3. Порошковая электромагнитная муфта является современным вариантом исполнения, так как она обеспечивает осевое смещение при необходимости.

Электромуфта является промежуточным соединительным элементом. Принцип действия заключается в использовании основных свойств электрического тока для генерации электродвижущей силы.

При этом он может выполнять самые различные функции, к примеру, защиту основного устройства от перегрева или управление.

Принцип работы муфты электромагнитной

Электромагнитная муфта может обладать самой различной конструкцией, но также выделяют и классический вариант исполнения. Его особенности заключаются в следующем:

1. Основными элементами можно назвать два ротора, один из которого представлен железным диском с тонким концевым выступом.
2. Внутренняя часть оснащается полюсными наконечниками, которые обеспечивают радиальное смещение. Для передачи тока создается обмотка, она подключается к источнику питания через контактные кольца. Часть этого элемента располагается на валу.
3. Рассматриваемая муфта магнитная имеет второй ротор, который представлен цилиндрическим валом со специальными пазами, расположены параллельно основной оси. Они создаются для того, чтобы можно было вставлять специальные бруски с полюсными наконечниками.

Рассматриваемая муфта на постоянных магнитах обладает довольно сложной конструкцией, за счет чего обеспечивается точная и надежная работа. Принцип действия устройства следующий:

1. При появлении тока возникает электромагнитное поле, которое пересекается с проводником и начинает взаимодействовать.
2. Подобное совмещение становится причиной возникновения электродвижущей силы. Ее может быть вполне достаточно для перемещения подвижного элемента с учетом преодоления определенного усилия.
3. При изготовлении этой детали применяется брусок меди, который и обеспечивает замыкание цепи. По ним проходит ток, за счет которого и появляется электромагнитная сила.
4. Возникающие поля обеспечивают ведомого ротора за ведущим, при этом запоздание несущественное.

Подобный принцип работы применяется при создании самых различных механизмов. При этом устройство станка позволяет прекращать передачу вращающего момента в течение нескольких долей секунды, что и определяет его распространение.

Размагничивание электромагнитной муфты происходит за счет отключение источника питания. При этом особые свойства материала определяют то, что магнитное поле пропадает практически сразу, за счет чего происходит обратное движение подвижного элемента. Используемые обмотки электромагнита рассчитаны на достаточно большое количество таков сцепления и расцепления ведущего элемента с ведомым.

При рассмотрении того, что такое электромагнитная муфта также нужно уделить внимание свойств применяемых материалов при ее изготовлении.

Только специальные сплавы обладают магнитными свойствами, которые обеспечивают требуемые условия эксплуатации.

Передача момента на муфту может проводится от электрического двигателя и других подобных элементов. Размеры всех габаритов в большинстве случаев стандартизируются, однако есть возможность заказать производство механизма под заказ. Классификация, как правило, проводится по области применения и многим другим признакам.

Классификация электромуфт

В большинстве случаев электромуфты классифицируются по тому, в какой области они применяются. Чаще всего применяется электромагнитная фрикционная муфта. Она обладает следующими свойствами:

1. Устройство может применяться для снижения вероятности воздействия импульсных нагрузок.
2. На холостом ходу конструктивные особенности определяют незначительные потери. Этот момент определяет то, что основные элементы не нагреваются при эксплуатации.
3. Есть возможность провести быстрый пуск механизма даже в случае, если оно находится под большой нагрузкой.

Рассматриваемый тип механизма делится на несколько основных типов:

1. Контактные.
2. Тормозные.
3. Бесконтактные.

Довольно част встречается муфта электромагнитная тормозная, которая может снизить количество оборотов при работе.

Вариант исполнения кондиционерного компрессора представлена в виде узла, который состоит из следующих элементов:

1. Катушки электромагнитного типа. Она изготавливается при применении специальных сплавов, которые характеризуются определенными свойствами. Катушка требуется для непосредственной генерации электромагнитного поля.
2. Пластин прижимного типа. Этот элемент конструкции должен характеризоваться высокой прочностью.
3. Шкива, который передает усилие от электрического двигателя. Привод подобного типа получил довольно широкое распространение, так как он обеспечивает защиту устройства от перегрева при большой нагрузке. За счет смены шкивов есть возможность регулировать количество оборотов на выходе.

В рассматриваемом случае на катушку подается электричество, которое образует электромагнитное поле. За счет этого происходит притягивание прижимной пластины к шкиву. Подобное перемещение дает свободу валу, и механизм начинает работать.

Компрессорные установки получили весьма широкое распространение. Именно поэтому нужно уделять внимание следующим дефектам:

1. Довольно часто встречается ситуация, когда подшипник шкива деформируется. В этом случае достаточно провести замену элемента.
2. Прижимная пластина изготавливается из тонкого метала, поэтому на момент эксплуатации она может деформироваться. Кроме этого, проблема возникает в случае неправильной установки зазора.
3. Встречается ситуация сгорания самой муфты. Она чаще всего связана с высоким напряжением, которое подается на катушку.

Развитие современных технологий определило то, что в автомобилях проводится установка электромагнитной муфты сцепления. Она делиться на несколько различных типов в зависимости от привода:

1. Гидравлический. Этот вариант исполнения характеризуется тем, что передача усилия осуществляется за счет жидкости в системе. Масло и вода хорошо подходят для передачи усилия. Однако, гидравлический привод на сегодняшний день характеризуется относительно низкой надежностью.
2. Механический. Подобное устройство характеризуется тем, что передача усилия проводится за счет сочетания различных элементов. Примером можно назвать звездочки, шестерни и другие детали.
3. Муфта сцепления электромагнитная.

Наиболее распространен последний тип механизма. При этом он также классифицируется на несколько основных типов:

1. По показателю трения выделяют мокрые и сухие. В последнее время большое распространение получили варианты исполнения, которые могут работать только при добавлении масла.
2. Классификация проводится и по режиму включения: непостоянные и постоянные.
3. Выделяют муфты с одним или несколькими ведомыми дисками. Выбор проводится в зависимости от того, какие требуются эксплуатационные характеристики.
4. По виду управления также выделяют несколько основных видов механизма. Примером можно назвать механический, гидравлический и комбинированный.

В отдельную группу включены электромагнитные порошковые муфты. Они представлены сочетанием веществ, которые при взаимодействии могут обеспечивать прочную связь.

Этот современный вариант исполнения встречается в случае, когда нужно обеспечить смещение соединяемых элементов относительно друг друга на момент эксплуатации.

Элементы защиты, электромагнитные фрикционные многодисковые муфты

Подобная электромуфта чаще всего устанавливается на станках с блоком числового программного управления. К достоинствам отнесем следующие моменты:

1. Компактность. За счет этого есть возможность проводить установку электромагнитной муфты в современные устройства. С каждым годом размеры устройства существенно уменьшаются, за счет чего расширяется область применения.
2. Надежность. Этот параметр считается наиболее важным при выборе практически любой муфты. Применение специальных материалов и контроль качества на всех этапах производства позволяет достигнуть наиболее высокого показателя надежности.
3. Малогабаритность. Этот параметр определяет легкость в транспортировке и многие другие положительные параметры.

Этот вариант исполнения характеризуется довольно высокими эксплуатационными характеристиками, за счет которой он получил широкое распространение. Основными частями конструкции можно назвать:

1. Корпус. В большинстве случаев он изготавливается при применении стали, которая характеризуется повышенной устойчивостью к воздействию окружающей среды. Предназначение корпуса заключается в защите внутренних элементов.
2. Катушка. Этот элемент предназначен для непосредственного создания электромагнитного поля, за счет которого и происходит смещение основных элементов. Катушка рассчитана на воздействие определенного электрического тока, слишком высокое напряжение оказывает негативное воздействие.
3. Группа дисков фрикционного типа. При изготовлении пакета фрикционных дисков применяется специальный сплав, характеризующийся определенными магнитными свойствами.
4. Поводок и нажимной диск.
5. На корпусе есть насаженное кольцо, изготавливаемый из изоляционного материала.
6. Ток подается при помощи контактной щетки. Именно она в большинстве случаев выходит из строя на момент эксплуатации механизма.

Исключить вероятность возникновения короткого замыкания можно при помощи вырезанных отверстий в дисках. На момент подачи электрического тока создается электромагнитное поле, которое замыкается при помощи фрикционного диска. Именно за счет этого создается притягивающая сила, за которой происходит смещение основной части.

Встречается несколько вариантов исполнения подобных конструкций. Примером можно назвать устройство с вынесенным и магнитопроводящим диском.

Преимущество соединений при помощи электромуфт

Рассматриваемое устройство получило весьма широкое распространение. Это можно связать с тем, что оно обладает достаточно большим количеством преимуществ, которые должны учитываться. Наиболее важными считаются приведенные ниже:

1. Надежность. При подаче электрического тока устройство проводит разъединение отдельных элементов в течение короткого промежутка времени. При этом электромагнитное поле не подвержено воздействию окружающей среды, поэтому существенных проблем при работе, как правило, не возникает.
2. Сохранение основных свойств на протяжении длительного периода. Важным критерием выбора подобных устройств можно назвать именно эксплуатационный срок. За счет применения специальных материалов этот показатель в рассматриваемом случае существенно расширен.
3. Срабатывание в течение нескольких долей секунд. Подобный результат свойственен относительно небольшому количеству устройств рассматриваемой категории. Время срабатывания – параметр, который учитывается при выборе муфты.
4. Возможность исполнения для достижения самых различных целей, к примеру, защиты устройства или дистанционное управление.
5. Компактность и небольшой вес. Эти параметры считаются также довольно важными, так как слишком большой вес оказывает нагрузку на основную конструкцию. Компактность позволяет проводить встраивание устройства в самые различные конструкции.

Однако есть несколько существенных недостатков, которые должны учитываться. Примером можно назвать то, что устройство стоит достаточно дорого, а обслуживание должно проводится исключительно специалистом. Кроме этого, эксплуатация при несоблюдении основных рекомендаций может стать причиной повышенного износа. Не стоит забывать о том, что для работы устройства требуется электрический ток, который и обуславливает появление требуемого электромагнитного поля.

Область применения

Устройство получило весьма широкое применение, так как обеспечивает соединение нескольких элементов и их разъединения при необходимости. Область применения следующая:

1. Автомобили и другие транспортные средства имеют узлы, которые снабжаются электромагнитной муфтой.
2. В последнее время все чаще устройство устанавливается в станки с ЧПУ. Это связано с тем, что к их работе предъявляются требования по высокой точности работы.
3. Было разработано несколько типов различных устройств, которые могут выступать в качестве промежуточного элемента. Применять муфты могут для достижения самых различных целей, к примеру, защиты устройства от перегрева путем отключения привода при срабатывании датчика.

В целом можно сказать, что использование электрического тока для генерации сигнала позволяет существенно расширить область применения устройства. Это связано с возможность передачи сигнала от различных датчиков.

В заключение отметим, что электромагнитные муфты выпускают самые различные организации. Рекомендуется уделять внимание продукции исключительно известных производителей, так как заявленные параметры соответствуют реальным. При изготовлении могут применяться самые различные материалы, уделяется внимание защите от воздействия окружающей среды.

Механизмы электромагнитной связи, используемые для беспроводной передачи энергии | Блог системного анализа

Ключевые выводы

• Электромагнитная связь — это когда электромагнитное поле в одной цепи индуцирует заряд или напряжение в других.

• Передача мощности между источником и цепью нагрузки через механизм электромагнитной связи возможна только при изменении электромагнитного поля цепи источника.

• Электромагнитную связь, используемую для беспроводной передачи энергии, можно разделить на беспроводную передачу энергии в ближней и дальней зоне.

Механизм электромагнитной связи используется в беспроводной передаче энергии

Технология беспроводной передачи энергии (БПЭ) становится все более популярным способом зарядки бытовой электроники. Эта технология также используется для электромобилей, носимой электроники и биомедицинского оборудования, позволяя передавать энергию по электронным сетям без проводов. Механизмы электромагнитной связи используются в беспроводной передаче энергии. Электромагнитная связь может быть либо индуктивно связанной беспроводной передачей энергии, либо емкостной беспроводной передачей энергии.

Давайте подробнее рассмотрим механизмы электромагнитной связи и способы их применения в различных отраслях промышленности.

Как работает электромагнитная муфта?

Электромагнитная связь возникает, когда электромагнитное поле в одной цепи индуцирует заряд или напряжение в других. Заряд или ток, генерируемый электромагнитной связью в других цепях, может быть преднамеренным или непреднамеренным. Когда электромагнитная связь непреднамеренна, это вредно. Электромагнитные помехи являются стандартным примером непреднамеренной электромагнитной связи.

Однако преднамеренная электромагнитная связь является основополагающим аспектом беспроводной передачи энергии. Принцип электромагнитной индукции приводит к электромагнитной связи, когда поля связаны между двумя цепями. Передача мощности между источником и цепью нагрузки через механизм электромагнитной связи возможна при изменении электромагнитного поля цепи источника. Мощность передается от цепи источника к цепи нагрузки без каких-либо проводов или физического контакта.

Как применяются механизмы электромагнитной связи?

Механизмы электромагнитной связи используются для БПЭ в нескольких отраслях:

Применение	Назначение
Автомобили	Общая зарядка аккумуляторов электромобилей.
Аэрокосмическая промышленность	Передача энергии движущимся частям.
Бытовая электроника	Беспроводная зарядка мобильных телефонов и ноутбуков.
Биомедицинский	Обеспечивает питание имплантируемых устройств.
Промышленный	Для использования в суровых и легковоспламеняющихся средах.

Типы механизмов электромагнитной связи, используемые в беспроводной передаче энергии

Различные типы механизмов электромагнитной связи используются для различных видов беспроводной передачи энергии. Давайте рассмотрим два типа беспроводной передачи энергии — передачу мощности в ближней и дальней зоне — и их соответствующие механизмы электромагнитной связи.

Беспроводная передача энергии в ближнем поле

Беспроводная передача энергии в ближнем поле также называется безызлучательной передачей энергии. В электромагнитной связи ближнего поля передача мощности происходит на короткие расстояния. Электромагнитная связь ближнего поля может быть либо индуктивной, либо емкостной.

При индуктивной связи изменяющиеся во времени магнитные поля вызывают беспроводную передачу энергии между индуктивными катушками.

В емкостной связи изменяющиеся во времени электрические поля используются для беспроводной передачи энергии между металлическими электродами.

Беспроводная передача энергии в дальнюю зону

При беспроводной передаче энергии в дальнюю зону электромагнитное излучение соединяется с приемником, на который оно направлено и расположенным на большом расстоянии. Этот тип электромагнитной связи в дальних полях также называется энергетическим излучением или методом излучения.

Беспроводная передача энергии с использованием индуктивной связи

Беспроводная передача энергии в ближнем поле с использованием индуктивной электромагнитной связи называется беспроводной передачей энергии с индуктивной связью. При беспроводной передаче энергии с индуктивной связью катушки индуктивности передают мощность между источником и цепью нагрузки. Беспроводная передача энергии с индуктивной связью состоит из двух катушек — катушки передатчика и катушки приемника. Катушки магнитно связаны (взаимная индуктивность), так что изменяющееся во времени магнитное поле в катушке передатчика может индуцировать напряжение в приемнике.

Эффективность передачи энергии зависит от коэффициента связи между катушками передатчика и приемника. Плотная связь делает передачу более эффективной, чем слабосвязанные катушки индуктивности.

Беспроводная передача энергии с использованием емкостной связи

Как и взаимная индуктивность в индуктивной связи, емкость связи является ключевым параметром в беспроводной передаче энергии с емкостной связью. В этом беспроводном методе используются два металлических электрода, которые емкостно связаны для передачи энергии. Изменяющееся во времени электрическое поле в передающем электроде индуцирует напряжение в приемном электроде.

Поскольку электромагнитные муфты обеспечивают бесконтактную передачу энергии, они являются самым безопасным способом зарядки ваших электронных устройств и электромобилей. Программное обеспечение Cadence может помочь вам в разработке цепей беспроводной передачи энергии.

Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы быть в курсе последних обновлений. Если вы хотите узнать больше о том, как у Cadence есть решение для вас, поговорите с нами и нашей командой экспертов.

Свяжитесь с нами

Решение задач электромагнитного, электронного, теплового и электромеханического моделирования, чтобы ваша система работала в широком диапазоне условий эксплуатации.

Посетить сайт Больше контента от Cadence System Analysis

Доступ к электронной книге

Что такое электромагнитная связь? | Блог системного анализа

Ключевые выводы

• Электромагнитная связь в трансформаторах делает их электрически изолированными и магнитно связанными.

• При излучаемой связи источник и приемник или жертва находятся на расстоянии друг от друга. Источник и жертва больше похожи на радиоантенны. Электромагнитный сигнал, излучаемый источником, принимается пострадавшим и мешает нормальной работе пострадавшего и цепи, в которой он находится.

• Когда компоненты цепи магнитно связаны, это форма индуктивной связи. Паразитная индуктивность играет важную роль в помехах, вызванных индуктивной связью.

Феномен электромагнитной связи может быть как хорошей, так и плохой новостью в отношении работы электронных схем. Если в работе трансформатора используется электромагнитная связь, стремитесь к жесткой связи. Однако, если электромагнитная связь является причиной помех, то в схему должны быть введены методы ослабления связи.

В этой статье мы обсудим типы электромагнитной связи и системы, на которые эта связь влияет.

Преимущества электромагнитной связи

Когда электромагнитное поле в одной цепи способно индуцировать электрический заряд в другой цепи, это явление называется электромагнитной связью. Одним из преимуществ электромагнитной связи можно назвать действие трансформатора. В трансформаторах переменное напряжение, подаваемое на первичную обмотку, создает переменное магнитное поле. Вторичная обмотка помещена в переменное магнитное поле и магнитно связана с первичной обмоткой. Во вторичной обмотке индуцируется электродвижущая сила из-за электромагнитной связи. Электромагнитная связь в трансформаторах делает их электрически изолированными и магнитно связанными.

Непреднамеренная электромагнитная связь

Непреднамеренная электромагнитная связь создает проблемы. Это может привести к электромагнитным помехам — как внешним, так и внутренним, а также перекрестным помехам в электронных схемах.

При электромагнитной связи, вызывающей помехи, компоненты-источники проводят или излучают электромагнитные сигналы, создавая помехи компонентам в той же или соседней цепи. В цепях постоянного тока и низкочастотных цепях эффекты непреднамеренной электромагнитной связи сравнительно меньше по сравнению с микроволновыми и радиочастотными цепями. На высокой частоте компоненты источника и жертвы действуют как антенны и излучают электромагнитные сигналы. Линии передачи действуют как путь для проведения нежелательных электромагнитных сигналов к расположенным поблизости компонентам.

Типы электромагнитных муфт

Электромагнитные помехи могут быть вызваны излучаемым или кондуктивным сигналом, в зависимости от муфты. Важно иметь некоторое представление о связи, прежде чем планировать методы ее смягчения или защиты.

Типы электромагнитной муфты:

1. Излучаемая связь – При излучаемой связи источник и приемник или жертва находятся на расстоянии друг от друга. Источник и жертва больше похожи на радиоантенны. Электромагнитный сигнал, излучаемый источником, принимается пострадавшим и мешает нормальной работе пострадавшего и цепи, в которой он находится.

2. Кондуктивная связь — Когда есть путь для непреднамеренного прохождения электромагнитных сигналов между источником и жертвой, возникает кондуктивная связь и помехи. Линии передачи являются основными проводящими путями в электронных схемах. Проводная муфта может быть двух типов:

3. Синфазная связь — Когда устройства соединены проводниками и кабелями с общим синфазным сопротивлением, падение напряжения может воздействовать на электронные компоненты и вызывать помехи. На высоких частотах синфазная связь более активна.

4. Дифференциальное соединение – В дифференциальном режиме соединения ток, протекающий по двум проводникам, соединяющим источник и жертву, будет противофазным. Электромагнитные помехи слабо связаны дифференциальной связью мод.

3) Емкостная связь – Емкостная связь между источником и жертвой является причиной емкостной связи. Электромагнитные помехи зависят от емкости связи и изменений напряжения.

4) Индуктивная связь – Когда компоненты цепи магнитно связаны, это форма индуктивной связи. Паразитная индуктивность играет важную роль в выводах, вызванных индуктивной связью.

Источники и жертвы

До сих пор мы обсуждали источники и жертвы в электронных схемах. В приведенной ниже таблице перечислены некоторые распространенные источники и жертвы электромагнитной связи.

Источники	Жертвы
Системы беспроводной связи Радар Молнии и электростатические разряды Высоковольтное промышленное оборудование большой мощности Компьютеры и офисное оборудование Газоразрядные лампы Электромеханические системы Радар и системы позиционирования Электромобили Система передачи и распределения электроэнергии	Приемники радио- и телевизионной связи Радар Системы беспроводной связи Аналоговые системы, включая датчики и усилители Цифровые системы, включая компьютерную связь, автоматизацию и управление процессами

В радиочастотных и микроволновых цепях используются различные методы экранирования электромагнитных помех, такие как защитные дорожки, ограждения и клетки Фарадея, чтобы уменьшить электромагнитную связь между компонентами цепей.