2.1.2.3. Электромагнитный тормоз

Электрические регулирующие тормоза отличаются от механических и гидравлических удобством управления, устойчивым режимом работы, легкостью и плавностью перехода с одного режима на другой или полного отключения.

В качестве регулирующих тормозов применяют электрические тормозные устройства трех типов:

• трехфазные синхронные генераторы, работающие в системе торможения;

• электродинамические, в которых тормозной момент создается в результате взаимодействия наведенных в роторе и статоре вихревых токов;

• порошковые.

Электродинамический тормоз представляет собой электрическую машину, работающую в режиме динамического торможения. При помощи муфты он соединяется непосредственно с подъемным валом барабана лебедки. В комплект электротормозной установки входят генератор, станция управления, тормозные сопротивления, возбудительный агрегат, командоконтроллер и кнопки управления.

Возбуждение этих тормозов осуществляется от независимых генераторов постоянного тока. Тормозной момент регулируется путем изменения возбуждения генератора или величины сопротивления в цепи статора возбудителя. Схемы управления позволяют получать различные тормозные режимы, например максимальный момент при больших или малых частотах вращения. Электротормоза включаются и выключаются без затраты дополнительного времени, так как не требуется отсоединения вращающегося ротора тормоза от вала лебедки, а за счет включения и выключения тока возбуждения.

Попытки применения синхронных генераторов в качестве регулирующих электротормозов успеха не имели, так как ротор генератора обладает большой массой и моментом инерции и без отключения тормоза от вала лебедки на разгон при подъеме незагруженного элеватора затрачивалось много времени.

В качестве электротормозов используют либо динамические тормоза, либо электропорошковые. Эти тормоза имеют ротор с небольшим моментом инерции, не требующий его отключения от вала лебедки при подъеме незагруженного элеватора. Поэтому для соединения ротора электротормоза с валом лебедки применяют жесткие соединительные кулачковые или зубчатые муфты с местным управлением, включаемые только при спуске колонны.

Э лектродинамический тормоз с перекрещивающимися полюсами показан на рисунке 2.7.

Рисунок 2.7. Электродинамический регулирующий тормоз:

1—магнитный статор; 2—корпус; 3—ротор; 4—обмотка возбуждения; 5—подшипник; 6—вал.

Он состоит из легкого Т-образного ротора, вращающегося в двух статорах с полюсами оригинальной конструкции и обмотками возбуждений. Управляя плотностью магнитного потока, можно изменять момент торможения в широких пределах. Возникающее тепло хорошо отводится водой, заполняющей всю полость статора и хорошо омывающей ротор. Вода в полость поступает по трубопроводу А и Б, возвращается в систему охлаждения через сливной патрубок В.

Электромагнитные тормоза с ферропорошковым наполнением применяются в качестве вспомогательных тормозов буровых лебедок. Такой тормоз отличается от электродинамического тем, что в нем межжелезный зазор заполнен ферромагнитным порошком, который способствует повышению проводимости зазора между ротором и статором, в результате чего создается большая сила торможения, почти не зависящая от частоты вращения. Это является преимуществом порошковых тормозов. Ими можно тормозить барабан лебедки до полной его остановки. В динамических же тормозах должно быть обязательно некоторое скольжение.

На рисунке 2.8 показан электромагнитный порошковый тормоз ТЭП-4500.

Рисунок 2.8.Регулирующий электромагнитный порошковый тормоз:

1—вал; 2—боковая крышка;3—магнитные уплотнения; 4—каналы охлаждения;

5—электромагнит; 6—пробка; 7—обмотки возбуждения; 8—ротор.

Он состоит из двух неподвижных кольцевых массивных электромагнитов постоянного тока и стального сварного ротора, имеющего форму шкива, закрепленного шпонками на валу, который смонтирован на подшипниках качения. Недостатками этих тормозов являются износ и пригорание порошка и необходимость его уплотнения специальными магнитными сальниками. Отвод тепла в этих тормозах осуществляется охлаждающей водой, циркулирующей по специальным каналам, что ухудшает теплоотвод и приводит к перегреву.

Между цилиндрическими поверхностями (активная зона) электромагнита и ротора имеется зазор, равный 2,5—3,5 мм. Во внутреннюю полость тормоза через специальное отверстие засыпается металлический порошок с частицами диаметром 40—200 мкм, получаемый специальным методом распыления железа «Армко». Количество порошка должно быть значительно больше объема зазоров и определяется экспериментальным путем по наибольшему тормозному моменту. При возбуждении электромагнитов находящийся в полости тормоза ферромагнитный порошок втягивается в зазоры активной зоны, образует между цилиндрическими поверхностями статора и ротора цепочку связи и располагается вдоль направления силовых линий магнитного поля.

Электромагнитный тормоз с ферропорощковым наполнением (ТЭП) отличается от гидродинамических и электродинамических тем, что его тормозной момент зависит не от частоты вращения вала, а от тока возбуждения электрической системы и может плавно изменяться от нуля до максимума.

Частота вращения тормоза ТЭП-4500 достигает 500 об/мин и может развивать постоянный номинальный тормозной момент 45 кН·м.