Do najważniejszych zadań, należy hamowanie ruchu obrotowego w silniku elektrycznym. Zależnie od wersji zasilania prądem, występują hamulce sterowane prądem stałym DC lub prądem zmiennym AC.
Hamowanie odnosi się do wielu przypadków zmian wartości prędkości obrotowej. Obejmuję ono nie tylko zatrzymanie napędu (celowe, awaryjne), zmniejszenie prędkości obrotowej, a przede wszystkim zmianę kierunku ruchu obrotowego członów ruchomych. Dowiedź się do czego służy hamulec silnika elektrycznego.
Rys. 1 Schemat budowy hamulca silnika elektrycznego
Do czego służy hamulec silnika elektrycznego?
Jak zapewne się domyślacie, wiele maszyn roboczych musi być wyposażona w hamulec silnika.
Sposób takiego hamowania może być wymagany w różnych celach, jak np.:
– Zwiększenia bezpieczeństwa pracy, osoby która prowadzi obsługę maszyny
– skrócenie czasu lub drogi wybiegu mechanizmów maszyn
– Zatrzymania elementów maszyny w określonym położeniu,
Czy chociażby, skrócenie czasu jałowego okresu pracy pomiędzy etapami procesu technologicznego.
Hamowanie w silnikach elektrycznych
– Hamowanie dynamiczne (prądem stałym)
– Hamowanie jednofazowe (podsynchroniczne)
– Hamowanie przeciwprądowe
– Hamowanie swobodne
– Hamowanie mechaniczne
Metody hamowania silnika elektrycznego
Hamowanie dynamiczne
Zastosowanie tego typu hamulca polega na odcięciu zasilania maszyny prądem zmiennym, przy jednoczesnym podaniu napięcia stałego na uzwojenie stojana. Taki sposób sprawia, że powstaje stacjonarne pole magnetyczne oddziałowujące na wirnik silnika. Obrót silnika, jak również stacjonarne pole magnetyczne powodują powstanie ujemnego poślizgu oraz związanego z nim momentu hamującego. Zaletą stosowania tego rodzaju hamulca jest mniejsza obciążenie termiczne (napędu z sieci pobiera tylko energie potrzebną do wzbudzenia). W momencie zmniejszenia prędkości obrotowej do zera nie występuje zmiana kierunku obrotów (zerowa wartość poślizgu). Hamowanie dynamiczne może być realizowane przez sterowalny prostownik, albo za pośrednictwem przetwornicy częstotliwość.
Hamowanie jednofazowe
Zasada działania tego hamowania polega na odłączeniu obwodu dowolnej fazy zasilającej silnik elektryczny, a następnie zwarcie odłączonego obwodu fazy zasilania z obwodem dowolnej pozostałej w zasilaniu fazy. Jednocześnie włączenie oporu (odpowiednio dobrane parametry) do obwodu trzeciej z faz zasilających maszynę. Przy tej metodzie musimy mieć na uwadze fakt, że wartość momentu hamującego jest proporcjonalna do prędkości obrotowej wirnika/rotora. Zaletą wykorzystywania jest prosta realizacja techniczna osprzętu dla układu hamowania.
Hamowanie przeciwprądowe
Metoda ta należy do najprostszych i najtańszych. Zastosowanie jej jest szczególnie widoczne w układach wymagających utrzymania stałej prędkości opuszczania manipulowanych i transportowanych elementów. Cechuje się stosunkowo szybkim zatrzymaniem i zmianą kierunku wirowania silnika elektrycznego. Do zalet zaliczymy, zmianę kierunku wirowania pola magnetycznego w silniku elektrycznym (przełączanie obwodów dwóch dowolnych faz zasilających silnik). W trakcie przełączania pole elektromagnetyczne wirnika oraz stator wirują w tym samym kierunku. W efekcie zmiany faz zasilających stojan-stator, powstaje przeciwnie wirujące (w stosunku do kierunku wirowania rotora) pole magnetyczne. Do zalet rozwiązania zaliczymy szybką zmianę zwrotu wytwarzanego przez silnik elektryczny. Duże natężenie prądów uzwojeń (uzależnione od konstrukcji silnika oraz momentu bezwładności hamowanych elementów, oraz fakt, że całą energią hamowania jest akumulowana w ustroju silnika, mogą uszkodzić silnik (spore nagrzewanie uzwojeń). Najczęstszym środkiem zapobiegającym uszkodzeniu jest ustalanie na etapie doboru silników, przewymiarowanie parametrów, szczególnie parametr izolacji wirnika. Pomimo wymienionych wad, metoda ta uważana jest za bardzo skuteczne narzędzie do zatrzymywanie silników elektrycznych.
Hamowanie swobodne
Polega na odłączeniu źródła zasilania silnika oraz powolnym hamowaniu obrotów silnika, siłą oporu ruchu do których zaliczamy moment oporowy, tarcie, bezwładność oraz opór powietrza. Musimy pamiętać, że czas zatrzymania jest ściśle zależny od oporów wynikających, ze sprawności silnika oraz momentów obciążających układ napędowy.
Hamowanie mechaniczne
Metoda ta stosowana w aplikacjach, w których wymagana jest pewność hamowania (nawet po zaniku zasilania silnika elektrycznego). W przypadku wyboru hamulca należy pamiętać o istotnych parametrach takich jak: moment oraz dostępna mocy hamowania, wartość czasu, opóźnienia załączania hamulca, dopuszczalna liczba startów (na godzinę) czasu działania, oraz zwolnień hamulca.
W ofercie sklepu EBMiA znajdziemy szeroki asortyment silników elektrycznych z hamulcem, o określonych parametrach i metodzie działania.
Należy przede wszystkim mieć na uwadze, że metoda hamowania powinna zostać dobrana w każdej aplikacji w sposób indywidualny. Pamiętajmy, o wielu funkcjach przetwornic częstotliwości oraz wymaganiach bezpieczeństwa układów napędowych.
Rys. 2.Silnik elektryczny z hamulcem
Hamulec elektromagnetyczny
Rys. 3 Rodzaje hamulców elektromagnetycznych
Hamulce elektromagnetyczne charakteryzują, prosta budowa oraz możliwość regulacji parametrów takich jak moment hamowania i czas hamowania. Dodatkowym plusem jest cicha praca, niezwykle istotna gdy urządzenie w którym zastosowano hamulec jest obsługiwane przez kilka napędów, pracujących z dużą częstotliwością łączeń. Moment hamowania możemy dokładnie ustawić za pomocą nakrętki regulacyjnej. Konstrukcja hamulca gwarantuje prosty i bezproblemowy montaż. Do dyspozycji są różne style wykonań pod względem wyposażenia, zasilania hamulca, warunków klimatycznych stosowania, pozwalając na wybór odpowiedniej opcji do konkretnych warunków użytkowania.
W hamulcach prądu stałego (DC) istnieje możliwość zasilania ze źródła prądu przemiennego po dołączeniu układu prostującego, dostarczanego na życzenie odbiorcy razem z hamulcem
Hamulce AC zasilane trójfazowym prądem przemiennym cechują się dynamiczną pracą charakterystyczną dla elektromagnetycznych urządzeń prądu przemiennego. Osiągają one bardzo krótkie czasy działania (hamowania i luzowania). Pomimo skomplikowanej budowy elektromagnesu gwarantują prostotę układu sterowania – połączenia ze źródłem prądu przemiennego np. zaciskami skrzynki przyłączeniowej silnika, stanowią ścisłą pod względem mechanicznym i elektrycznym konstrukcję.
W innych artykułach opisujemy:
Łożyska do silników elektrycznych
Podłączenie silnika trójfazowego – jak podłączyć?
Wyłącznik termiczny silnika – co to, rodzaje, zasada działania
