В зависимости от технических требований не все перечисленные операции выполняются. В конкретных системах возможны упрощенные структуры питания. Кроме того, в системах тнристориого электропривода существует ряд специальных источников гш-тания с особыми требованиями, например источники опорных напряжений, источники пилообразных напряжений, прямоугольных импульсов ИТ. п., которые в данном разделе не рассматриваются.

Конструктивно трассы питания постоянного и переменного тока в шкафах управления отделяют от остальных цепей и выполняют проводом более толстого сечеиня или шинной разводкой.

3.8. МУФТЫ С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

3.8.1. Электромагнитная муфта (ЭМ) как элемент электропривода

Назависимо от физического принципа действия любая ЭМ является преобразователем механической мощности Pi - МгЩ на входе муфты в механическую же мощность Ра = = на выходе из муфты, причем

О Рг Ри OMi Ми О Ша Ох. Управляющим параметром ЭМ является ток возбуждения, управляемым параметром - момент Mi, в результате воздействия которого иа выходе устанавливается скорость coj Состояние Ма О соответствует выключенной муфте, состояние Mj Mgarp - включенной. При использовании ЭМ в электроприводе необходимо иметь в виду следующие положения. . , При 0)2 <0i ЭМ является нагрузкой для электродвигателя и источником мощности для приводимого механизма; прн (Di = Юг ЭМ вырождается в пассивный соединительный элемент.

Любое регулирование скорости непосредственно с помощью муфты возможно исключительно изменением скольжения; мощность скольжения выделяется в муфте.

В сочетании с механической передачей (например, парой зубчатых колес) ЭМ представляет собой релейно управляемый трансформатор механической мощности (М/Мх = = mi/coj); параллельно-последовательная комбинация таких звеньев имеет на выходе следующее количество скоростей

Число муфт.....а-4 5 6 7

Число скоростей . . . Z-i 6 9 12

В зависимости от вида и конструкции ЭМ обладают некоторыми специальными свойствами, трудно реализуемыми или неосуществимыми в электродвигателях, например высоким отношением Л1а а (многодисковые фрикционные ЭМ); высоким отношением М2/Т3 (быстродействуюшле фрикционные и порошковые ЭМ); плавной зависимостью (I) и линейностью характеристики (порошкоиые ЭМ; .постоянным и весьма стабильным максимальным моментом (гистерезисные ЭМ). Здесь Г, - эквивалентная постоянная времени за-

тухания потока; /а - момент инерции ведомой части муфты; / - ток возбуждения.

В соответствии с изложенным ЭМ целесообразно применять в электроприводе в качестве сцепных муфт (с предварительным пуском нагруженного двигателя); для ступенчатого регулирования скорости (обычно в виде автоматических коробок передач); в качестве исполнительных элементов сервоприводов различного назначения; для торможения, создания заданных нагрузок, ограничения их и т. п.; для управления различными механизмами (одновременно нлн поочередно) от одного регулируемого электродвигателя (раздаточные муфта).

При сопоставлении вариантов проектируемого электроприаода следует также принимать во внимание технико-экономические соображения, связанные с применением распространенных видов ЭМ (малый расход меди, возможность сочетания с надежными и дешевыми асинхронными электродвигателями , уменьшение установленной мощности двигателей и т. д.).

Упомянутые вопросы относятся к так называемому приводу, регулируемому в механической передаче, и рассматриваются в специальной литературе [3.26, 3.30, 3.33J.

ЭМ являются подклассом класса управляемых муфт, состояпшм из двух основных групп: электромагнитные муфтпл с механической связью; электромагнитные муфты со связью через электромагнитное (магнитное) поле - индукционные муфты.

Электромагнитная муфта с механической связью (ГОСТ 18306-72) - муфта, в которой поток механической энергии или вращающий момент, создаваемый внешним источником, передается от ведущей части муфты к ведомой механическим трением или зацеплением, параметрически управляемым магнитным полем электромагнита, органически входящего в конструкцию муфты.

В индукционных муфтах поток механической энергии или крутящий момент передается от ведущей части муфты к ведомой с помощью поля, управляемого электромагнитной системой, органически входящей в конструкцию муфты.

В муфтах с механической связью электромагнитное поле служит для создания нормальных (но не окружных) сил, вызывающих механическую связь. В индукционных муфтах электромагнитный момент развивается под действием поля.

Это обстоятельство подчеркивается параметрическим характером управления механической связью с помощью магнитного поля.

В общем случае в любой муфте независимо от ее принципа действия и конструкции имеются ведущая и ведомая части, исполнительный орган, электромагнитная система с управляющим элементом - обмоткой возбуждения [3.25]. В частных случаях отдельные элементы могут быть совмещены, а в некоторых муфтах специальных конструкций

Сочетание возможно с любыми двигателями (например, дизелем).

отсутствует обмотка возбуждении (магнитные муфты [3.31]).

Ведущая часть электромагнитной муфты соеднняетси непосредственно или через передачу с источником механической энергии. Ведомая часть соединяется с ведущей прн действии механической связи или сил электромагнитного поля. Исполнительный орган электромагнитной муфты - совокупность ее элементов, непосредственно осуществляющих силовую связь между ведущей и ведомой частями.

Классификация электромагнитных муфт по принципу действия приведена на рис. 3.128 и в табл. 3.49.

Таблица 3.49. Классификация аяектромагнитиых муфт

+- наличие, - отсутствие скольжения.

Обозначения: С - сцепление (или соедине- нне), П - переключение передач, Сл - слеженне, Р - регулирование скорости, Т - торможенне, Д - дниамометрин. О - огранвченве нагрузки.

Свойства муфты как элемента привода определяются совокупностью характеристик. К основным характеристикам относятся силовые, адергетические и эксплуатационвые характеристики.

Силовые характеристики определяют зависимость момента, развиваемого муфтой, от сигнала управления М (/) (электромеханические характеристики), от времени М {t) (динамические характеристики), от скольжения М (s) (механические характеристики).

Различают передаваемый и вращающий момент муфты.

Передаваемый момент - наибольший момент, который способна передать электромагнитная муфта при отсутствии скольжения в исполнительном органе. Вращающий момент Мв - момент, развиваемый электромагнитной муфтой при скольжении в исполнительном органе. Если скольжение равно нулю, муфта ие влияет на процессы в приводе и лишь передает момент даигателя. Если же скольжение (во включенной муфте) отлично

Электромагнитные муфты

С Механической связью (ЗММ)

Индукционные или. со связью через пале(ЗМИ)

Фрикционные

Пороилнойые (ЭПМ)

Зубчатые или кулачковые (ЭЗМ)

Асинхронные или оишжения (ЭМС)

Синхронные (ЭСМ)

Гистерезис-иые (ЭГМ)

Рнс. 3.128.

Классификация муфт.

алектромагнитных

ОТ нуля, муфта играет активную роль, полиостью определяя как звкономёрности движеиня рабочей машины, так и режим двигателя (в соответствии с механической характеристикой последнего).

Полная номенклатура силовых характеристик муфт приведена в табл. 3.50. Как видно из табл. 3.50, в связи с различием в принципе действии для некоторых видов муфт те нлн иные характеристики лишены физического нли практического смысла, т. е. нереализуемы или несущественны (см. § 3.8.2-3.8.6).

Таблица 3.50. Ноиеиклатура евлоаых и энергетмчесвих характерастик муфт

Энергетические характеристики представляют собой зависимость допустимой средней мощности потерь (прн повторно-кратковременных режимах) или энергии потерь за цикл от параметров режима, влияющих иа охлаждение, и условий теплопередачи. Так как в отличие от двигателей интенсив-

вость охлаждения муфт сравнительно мало зависят от ПВ и определяется главным образом частотой вращения х ведущей части, то в ка<юстве энергетической характеристики используют ДР ( i).

В большинстве случаев вместо этой характеристики, котораи требуетси лишь прн расчете некоторых процессов регулирования, дается значение &Р а Апя номинального режима (длительного илн часового) при нор-нврованных условиях нагруження. Характеристика ДР (Л)ияи параметр ДРио соответствует определеввеЛ (обычно допустимой) температуре изоляции, фрикционной поверхности или другого элемента, лнмитярующ№> длительный температурный режим муфты.

Энергия цикловых потерь в муфте ыажет быть нормирована в функции частоты включений, тогда она является иной формой за-давня ДР. Максимальное зиачение допуста-мой энергии потерь имеет место прн одном включении. Оно определяется предельной пиковой TCMnepaipofi элояевта муфты, лимитирующего ее работоспособность прн неста-оионарном нагреве, например по условиям пробои изоляции, температурных деформаций, разрушения фрикционного слоя и т. п. В связи с адиабатическим характером процесса условия охлаждения непосредственно не влияют на Ai, зависящую исключительно от конструкции муфта и свойств примененных материалов.

Номенклатура энергетических характеристик муфт приведена в табл. З.бО.

Параметры АР и At можно также ввести и для синхронных муфт, но лишь для асинхронного режима нх работы.

Эксплуааищионные характеристики определяют срок службы (ресурс), исчисляемый в часах работа илн в количестве циклов включения - отключения, в пределах которого муфта сохраннет работоспособность. Под созфаненим работоспособвости поаямается соответствие силовых н виергетических характеристик муфта требЬваивям технических условий, а также отсустсвие необратимых ишеневий материалов, препятствующих дальнейшему использованию муфта в оговоренных условиях примевевня.

Ресурс муфта устанавливается для не- которого нормированного эксплуатационного режима, потерн в котором составляют заданную часть допустямой мощности потерь.

В качестве дополнительной эксплуатационной характеристики муфт может бь1ть задана функция иадежвостн в какой-либо форме (например, вероятность безотказной работа, наработка на отказ и т. п.).

Эксплуатационные качества муфта характеризуются также такими параметрами, как электрическое сопротивление изолнцни, допустимые перенапряжения, диапазон рабочих темпатур окружающей среды и т. д. Эти пара1Ю1ры являются огранвчвтельиыми и непосредственно к вксплуатационвым ха-рактерястякам не относятся. V Режим работы муфты. Согласно ГОСТ

18306-72 режимом работа электромагантной, муфта с механической связью называется со-

четание следующих параметров; относительг ной частота вращения ведущей и ведомой частей, статического и динамического моментов йагрузки, частота циклов при данной продолжительности включения в цикле. Это определение в силу своей общности может быть также распространено и на электромагнитные индукционные муфта.

Наиболее часто встречакициеся типичные режимы характеризуютси следующим сочетанием параметров.

Режим единичных включений - частота циклов близка к нулю, ПВ либо мало, либо близко к 100 %, а скорость и момента нагрузки могут принимать яюбью довустямые значения, зависящие от пираметрш рабочей машины. Прн этом предполагается, чю перед каждым очередным вклюпеинем в муфте восстановилось исходное тепловое состояяне.

Предельным случаем является так называемый тяжелый единичный реким, параметры которого ограничены единичной энергией Ai.

Муфта, работающие в режиме едвничных включений, иногда называют сцепными муфтами.

Пов/порно-кратковремтный - режим. включений-выключений при частоте циклов, удовлетворяющей условию усреднении поть (см. § 3.8.2). Параметры 1ювторно-краткоире-мевиого режима ограничены средней тепло-рассеивающей способностью ДР.

В зависимости от расчетной мощности потерь ДРр в данном конкретном режиме периодические режимы условно разделяются на тижедые (A/V> 0.8 средние (0,8ЛР> > ДРр > 0,4 Д7>) и легкие <ДРр < 0,4 ДР).

Периодические режимы характерны для автоматических коробок скоростей, цикловых механизмов и т. п., поэтому муфты, работающие в периодических режимах, иногда называют переключающими.

Периодические рснмы муфт в системах автоматического управления характеризуются весьма высокой частотой переключений, первод которой соизмерим с длнтелшостью переходных процессов в муфте. Тогда при относительно малых нагрузках и скоростих муфта работает с переменным скольжением, которое и служит причиной значительного тепловыделения, ограничиваемого ДР.. Муфта, работающие в таком режиме, часто называют ссаедящини (хотя систекш может яметь и фугое назнаюние) [3.26, 3.27, 3.3.

Тормозные муфты (тойиозш). Тормозом называется муфта, ведущая часть котсфой соединена с неподвижной деталью мшовны. Принципиально любая муфта можегг быть использована для торможеяня привода.

Для тормозов в большинстве случаев имеют значение силовые характеристики по вра-щакяцеиу моменту. Характеристики попе-реваешму мовюиту важны лишь арв ак-тив]аых HajpyaKax, когда тормоз фвшаарует мехакизм, щ)едотвращая не1федуснотренНые перемещевня рабочего органа (нехшвзыы подъема, цозицвонные механизмы, иеханншыг перемещения прв ветровой нагрузке и т. д.). Энергетические и эксплуатационные характе-