Общие сведения. В составе кинематической цепи механической части электроприводов иногда предусматриваются электромеханические устройства

В составе кинематической цепи механической части электроприводов иногда предусматриваются электромеханические устройства, с помощью которых осуществляется управление передачей энергии от двигателя до производственного механизма или в обратном направлении. К таким устройствам относятся дистанционно управляемые тормозы и муфты, способные управлять вращающим моментом на валу механической передачи. Как правило, в них используются электромагниты для создания необходимых управляющих усилий и обеспечения возможности дистанционного управления передачей энергии по силовой кинематической цепи КЦС (см.. п. 1.2, рис. 1.4).

Замедление вращения вала и фиксация его в неподвижном состоянии осуществляется с помощью тормозного устройства. Объединенные в одну конструкцию механический тормоз и электромагнит образуют электроаппарат, который называют электромагнитным тормозом. С помощью электромагнита тормоз создает тормозной момент М_Т на валу механической передачи, влияющий на угловую скорость вращения ω вала в соответствии с дифференциальным уравнением

, (7.1)

где М_Д – движущий момент, создаваемый двигателем электропривода; М_Н - момент нагрузки, создаваемый производственным механизмом; J - суммарный момент инерции частей кинематической цепи. Знак «+» в уравнении (7.1) соответствует случаю, когда направление действия момента М_Н совпадает с направлением момента М_Д. Для фиксации положения вала в состоянии покоя (ω= 0, М_Д =0) момент М_Т должен иметь величину, достаточную для того, чтобы обеспечить выполнение равенства

М_Т = М_Н. (7.2)

С помощью муфты передается вращающий момент от ведущего вала до ведомого вала. В качестве дистанционно управляемых муфт наибольшее применение получили электромагнитные фрикционные муфты дисковые и порошковые, а также асинхронные муфты скольжения, аналогичные по принципу действия асинхронной электрической машине. Момент М_М, создаваемы муфтой, проявляет себя как движущий момент для ведомого вала и как тормозной момент для ведущего вала. Поэтому, если ведущий вал вращается с угловой скоростью ω₁ и ведомый вал вращается со скоростью ω₂ при действующем моменте М_Н нагрузки, то эти скорости в динамике удовлетворяют дифференциальным уравнениям

, (7.3)

, (7.4)

где М_Д - движущий момент, создаваемый электродвигателем; J ₁, J ₂ - моменты инерции ведущей и ведомой частей.

Продолжительная работа фрикционной муфты в режиме управления скоростью ω ₂ путем изменения момента М_М приводит к ее повышенному нагреву из-за трения фрикционных частей вследствие их проскальзывания (пробуксовки). Поэтому фрикционные муфты используют в кратковременных режимах включения и отключения. Они позволяют повысить быстродействие электропривода за счет снижения инерционности части кинематической цепи управляемой муфтой, так как J ₂< J ₁ + J ₂.

Асинхронные муфты скольжения не имеют фрикционных частей и поэтому не нагреваются так, как фрикционные муфты. Асинхронные муфты используют при длительных режимах управления скоростью вращения ω ₂ведомого вала. При этом ведущий вал вращается, как правило, с постоянной скоростью ω ₁ за счет того, что двигатель электропривода работает в режиме источника скорости (может использоваться неуправляемый синхронный двигатель).