Тормозные электромагниты

Тормозные электромагниты применяются в механических тормозных устройствах и предназначены для торможения электрических приводов, удержания на весу грузов у грузоподъемных устройств после отключения двигателя, точной остановки крановых механизмов.

Наибольшее распространение получили пружинные колодочные и дисковые механические тормоза.

Схематичное устройство тормозов показано на рис. 6.3.5. Ленточное тормозное устройство (рис. 6.3.5, а) состоит из ленты 3, рычага 4, катушки 1 тормозного электромагнита, штока 2, который является якорем электромагнита и груза 5. При отсутствии тока в катушке тормозной рычаг под действием веса груза занимает нижнее положение, лента при этом прижата к шкиву и механизм находится в заторможенном положении. При подаче напряжения на зажимы катушки, происходящей одновременно с пуском двигателя, сердечник втягивается внутрь катушки и растормаживает механизм.

Дисковое тормозное устройство (рис. 6.3.5, б) обычно встраивается в электродвигатель. Оно состоит из диска 2, насаженного на вал 3 электродвигателя, якоря 1 и тормозного электромагнита 4. При отсутствии тока в катушке 7 электромагнита якорь под действием пружины 6 прижат к диску и механизм находится в заторможенном состоянии. При пуске катушка получает питание одновременно с двигателем, якорь тормозного устройства притягивается к электромагниту и растормаживает двигатель. Растормаживание электродвигателя можно осуществить с помощью рукоятки 5, которая отжимает якорь от диска электродвигателя.

а	б	в
Рис. 6.3.5 Устройство ленточного (а), дискового (б), длинноходового (в) тормозов

К длинноходовым тормозным электромагнитам (рис. 6.3.5, в) относятся электромагниты типа КМП защищенного и типа ВМ водозащищенного исполнения. Электромагниты могут иметь последовательную и параллельную обмотку. Корпус электромагнита отливают из чугуна, крышку 2 делают стальной. Якорь 5 изготовляют из мягкой стали. В верхней части она имеет форму усеченного конуса. Во избежание магнитного прилипания на верхнем торце якоря устанавливают латунную шайбу 3. Электромагнит снабжают демпфером, для чего в крышке предусмотрено отверстие, сечение которого можно изменять посредством специального винта 1. Для ограничения перенапряжения при отключении электромагнита параллельно его катушке 4 подключают разрядное сопротивление.

Рис. 6.3.6 Схема колодочного тормоза

В электроприводах переменного тока применяют длинноходовые электромагниты типа КМТ трехфазного тока.

Основными элементами колодочного тормозного устройства (рис. 6.3.6) являются тормозной шкив 3,. механически связанный с валом двигателя; колодки 5, которые через систему рычагов 4 соединены со штоком тормозного электромагнита 1. При выключенной катушке электромагнита колодки под действием пружины 2 прижимаются к поверхности тормозного шкива и тормозят привод. При подаче питания в катушку электромагнита его якорь со штоком притягивается и через систему рычагов отжимает колодки от тормозного шкива, растормаживая привод.

Тормозные электромагниты различаются:

· по роду тока, питающего намагничивающую катушку, — электромагниты постоянного и переменного (однофазного и трехфазного) тока;

· по конструкции — длинноходовые и короткоходовые;

· по схеме включения намагничивающей катушки — параллельного и последовательного возбуждения;

· по исполнению защиты от воздействия окружающей среды — защищенные, водозащищенные, взрывобезопасные.

В зависимости от конструкции тормоза выбирается и определенный тип электромагнита.

Катушки тормозных электромагнитов постоянного тока могут включаться параллельно главной цепи двигателя (катушки напряжения) и последовательно с якорем (токовые катушки). Катушки напряжения могут рассчитываться на работу при различных повторно-кратковременных режимах. Для уменьшения времени втягивания электромагнита (времени расторможения) или увеличения тягового усилия может применяться форсировка. Для форсировки катушка напряжения включается последовательно с экономическим резистором, который при включении электромагнита закорачивается контактами реле или контактора до полного втягивания якоря. Время отпадания якоря электромагнита, включенного по схеме с форсировкой, немного уменьшается. Это приводит и к сокращению времени затормаживания.

Рис. 6.3.7. Тормозной электромагнит серии МП

Параметры токовых катушек электромагнитов характеризуются номинальным током, который обычно задается для трех режимов работы (при ПВ = 15, 25 и 40%). Указанная величина тока катушки является максимально допустимой по нагреву в соответствующем режиме работы. Если тормозной электромагнит с токовой катушкой работает в режиме, превышающем ПВ = 40%, то необходимо снижать допустимую нагрузку.

Катушки электромагнитов переменного тока включаются в сеть только параллельно на полное напряжение сети.

Конструкции тормозных электромагнитов как постоянного, так и переменного тока весьма разнообразны. Рассмотрим некоторые из них.

Тормозные электромагниты серии МП. Тормозные электромагниты постоянного тока серии МП (рис. 6.3.7) выполняются как короткоходовые с внешним якорем. Электромагниты данной серии имеют крутую тяговую характеристику, т. е. отличаются резким изменением усилия при изменении хода якоря.

Электромагнит состоит из стального цилиндрического корпуса 1, внутри которого помещена катушка 2. Якорь электромагнита 3 укреплен на конце штыря 7, скользящего во втулке 5 сердечника корпуса 8. Пружина 6 защищает якорь от выпадания и ударов о крышку при отключении электромагнита. Катушка удерживается полюсным наконечником 4, закрепленным на сердечнике корпуса. При включении катушки якорь притягивается и нажимает на штырь, который воздействует на тормозной шток 9. Шток сжимает тормозную пружину и разжимает колодки тормоза. Электромагниты серии МП устанавливаются на судовых пружинных колодочных тормозах.

Катушки электромагнитов серии МП рассчитаны на напряжение 110 и 220В. Для работы при напряжении 440В последовательно с катушкой включается добавочное сопротивление.

Собственное время втягивания электромагнитов данной серии зависит от их типа и составляет: без добавочного сопротивления 0, 25—0, 5с; с добавочным сопротивлением 0, 15—0, 35с; с форсировкой 0, 1—0, 25с. Время отпадания 0, 1—0, 25с.

Тяговое усилие и ход якоря электромагнитов серии МП зависят от их типа. При ПВ = 40% тяговое усилие равно 225 Н при ходе якоря 3 мм и 1920 Н при ходе 4, 5 мм. Номинальный ток при ПВ = 40% в зависимости от типа электромагнита лежит в пределах от 10, 3 до 179А. Потребляемая мощность электромагнитов не превышает 490 Вт.

Тормозные электромагниты постоянного тока серии МП могут применяться и в цепях переменного тока, в установках, работающих в тяжелых режимах работы. В этом случае питание их осуществляется через выпрямительные устройства.

Электромагнит серии ВМ – втяжной (соленоидный) длинноходовый электромагнит постоянного тока (см. рис. 6.5.3, в). Он отличается малым изменением тягового усилия в зависимости от хода якоря, т. е. обладает пологой тяговой характеристикой. Электромагниты этой серии применяются в основном как приводы элементов, требующих поступательного движения при значительном усилении (привод задвижек). Они могут использоваться в качестве привода колодочных пружин и реже грузовых тормозов, у которых нажатие колодок на шкив производится при помощи груза, а не пружин. В закрытом стальном корпусе располагается магнитная система и катушка электромагнита.

Электромагниты серии ВМ изготовляются с катушками напряжения на 110 и 220 В. Они выпускаются нескольких типов с ходом якоря от 30 до 120 мм. Тяговое усилие зависит от хода якоря. При ходе 30 мм оно составляет 50 Н, а при ходе 120 мм — 570 Н. Мощность, потребляемая катушкой в нагретом состоянии, при ПВ = 40% не превышает 800 Вт. Собственное время втягивания электромагнита определяется ходом якоря и лежит в пределах от 0, 6 до 3с. Время отпадания составляет 0, 16—1, 0с.

Электромагнит серии КМТ. Электромагнит переменного тока судовой серии КМТ – это втяжной (соленоидного типа) длинноходовой трехфазный тормозной электромагнит. Он обладает пологой тяговой характеристикой, т. е. малым изменением тягового усилия при изменении хода якоря.

Магнитопровод электромагнита шихтованный и состоит из неподвижного ярма, укрепленного в верхней части корпуса, и якоря, шарнирно связанного с тягой, перемещающейся в направляющей втулке. Смягчение ударов при включении и выключении электромагнита осуществляется демпфирующим воздушным устройством, состоящим из цилиндра и поршня. На ярме электромагнита укреплены три катушки, которые в зависимости от напряжения сети соединяются в звезду или треугольник.

Электромагниты серии КМТ выполняются на напряжение 220/380В или 500В и рассчитаны на работу в длительном и повторно-кратковременном режиме с ПВ = 40%. При длительном режиме работы электромагниты допускают от 5 до 20 включений в час, а при повторно-кратковременном — до 500 включений в час.

Электромагниты серии КМТ выпускаются нескольких типов с ходом якоря от 50 до 80 мм и тяговым усилием от 340 до 1380 Н. Собственное время втягивания электромагнитов 0, 1—0, 5с, cos j электромагнитов при втянутом якоре порядка 0, 13. Кратность пускового тока по отношению к номинальному составляет 10 — 30.

Электромагнит серии МО – однофазный короткоходовый поворотный электромагнит переменного тока. Тяговая характеристика электромагнитов серии МО значительно круче, чем у трехфазных. Применяются они для установки на пружинных колодочных тормозах.

Магнитопровод электромагнита состоит из якоря и ярма, набранных из листов электротехнической стали. Для устранения вибрации якоря предусмотрен короткозамкнутый виток.

Электромагниты изготовляются на напряжение 220, 380 и 500В и для работы в длительном или повторно-кратковременном (ПВ = 40%) режиме. В длительном режиме они допускают до 300 включений в час, а в повторно-кратковременном до 900 включений в час. Момент, развиваемый электромагнитом, зависит от угла поворота якоря. При ПВ = 40% и угле поворота, равном 7° 30', он составляет 540 Н·см, а при угле 5° 30' —3940 Н·см. Собственное время втягивания электромагнита порядка 0, 03с, а время отпадания — 0, 015с, cos j электромагнита — 0, 35, пусковой ток электромагнита — 5—6I_ном.

Электромагниты переменного тока имеют меньшую износоустойчивость, чем электромагниты постоянного тока. Поэтому их стремятся заменить тормозными устройствами постоянного тока, которые включаются через выпрямители, или применяют в тормозах переменного тока электрогидравлические толкатели.