Как сделать магнитный тормоз
Электромагнитные тормозные устройства
В некоторых устройствах, с целью торможения вращающихся элементов машины, применяется электромагнитный дисковый тормоз электродвигателя. Электромагнитное тормозное устройство монтируется прямо в двигателе или на двигателе, и по сути представляет собой вспомогательный двигатель или приводной узел, отвечающий всем требованиям касательно как позиционирования агрегата, так и с точки зрения безопасной его эксплуатации. Он включается пружинами и отпускается с помощью электромагнита.
Данное решение позволяет не только обеспечить безопасное торможение двигателя в случае аварии или позиционировать исполнительный орган машины во время ее функционирования, но и просто сокращает время работы машины во время ее торможения.
Существуют два типа дисковых электромагнитных тормозных устройств: дисковый тормоз переменного тока и дисковый тормоз постоянного тока (в зависимости от формы тока, которым питается данный тормоз). Для варианта тормоза, питаемого постоянным током, вместе с двигателем поставляется также и выпрямитель, при помощи которого постоянный ток получается из переменного, которым питается сам двигатель.
Конструкция тормозного устройства включает в себя: электромагнит, якорь и диск. Электромагнит изготовлен в виде набора катушек, расположенных в специальном корпусе. Якорь служит исполнительным элементом тормоза, и представляет собой антифрикционную поверхность, которая взаимодействует с тормозным диском.
Сам диск, с нанесенным на него фрикционным материалом, перемещается по зубцам втулки на валу двигателя. Когда в катушки тормозного устройства подано напряжение, якорь оттянут, и вал двигателя может свободно вращаться вместе с тормозным диском.
Затормаживание обеспечивается в свободном состоянии, когда пружины нажимают на якорь, и он воздействует на тормозной диск, вызывая тем самым остановку вала.
Тормоза такого типа находят обширное применение в системах с электрическим приводом. На случай аварийного отсутствия питания тормозного устройства, может быть предусмотрена возможность снять тормоз вручную.
В подъемно-транспортных машинах используется колодочный электромагнитный тормоз (ТКГ), удерживающий вал в заторможенном состоянии когда машина выключена.
ТКП — тормоз постоянного тока серии МП. ТКГ — тормоз электрогидравлический с толкателем серии ТЭ. Электромагнит тормоза ТКГ включает в себя привод и механическую часть, которая в свою очередь включает: подставку, пружины, систему рычагов и тормозные колодки.
Тормозное устройство устанавливается вертикально, причем тормозной шкив имеет горизонтальное положение. Механические части тормозных устройств питаемых переменным или постоянным током для шкивов одного и того же диаметра одинаковы.
Обычно такие устройства имеют буквенное обозначение ТК и число, обозначающее диаметр шкива для торможения. В момент включения питания рычаги нейтрализуют действие пружин и освобождают шкив для обеспечения ему возможности свободного вращения.
Электромагнитные тормоза находят применение в:
блокировке подъемных кранов, лифтов, укладочных машин и т. д. в выключенном состоянии; в механизмах остановки конвейеров, намоточных и ткацких станков, задвижек, прокатного оборудования и т. д.;
для сокращения выбега (времени холостого хода во время остановки) машин;
в системах аварийной остановки эскалаторов, мешалок и т. д.;
для остановки с позиционированием в точном положении в определенный момент времени.
В буровых установках применяется индукционное торможение, основанное на взаимодействии магнитных полей индуктора, в роли которого выступает электромагнит, и якоря, в обмотке которого наводятся токи, магнитные поля которых тормозят «причину их вызывающую» (см. Закон Ленца), создавая тем самым необходимый тормозящий момент ротору.
Рассмотрим это явление на рисунке. Когда в обмотке статора включается ток, его магнитное поле индуцирует вихревой ток в роторе. На вихревой ток в роторе действует сила Ампера, момент которой и является в данном случае тормозящим.
Как известно, в тормозном режиме способны работать асинхронные и синхронные машины переменного тока, а также машины постоянного тока, когда вал движется относительно статора. Если вал неподвижен (относительное перемещение отсутствует), то тормозящего действия не будет.
Таким образом, тормоза на основе электродвигателей применяются для затормаживания движущихся валов, а не для удержания их в состоянии остановки. При этом интенсивность замедления движения механизма можно в таких случаях плавно регулировать, что иногда удобно.
На следующем рисунке приведена схема работы гистерезисного тормоза. Когда в обмотку статора подается ток, на ротор действует вращающий момент, в данном случае он тормозящий, и возникает здесь из-за явления гистерезиса от перемагничивания монолитного ротора.
Donfish.org: Рыбалка в Донбассе
Меню навигации
Пользовательские ссылки
Информация о пользователе
Вы здесь » Donfish.org: Рыбалка в Донбассе » Бейткастинг » Всё о тормозных системах мультипликаторных катушек.
Всё о тормозных системах мультипликаторных катушек.
Сообщений 1 страница 5 из 5
Поделиться12014-12-15 09:28:23
С самого начала мне был неясен принцип работы магнитных систем подтормаживания в мультах. Как могут магниты тормозить алюминий? Я понимал, что это принцип короткозамкнутого ротора, но подтверждения этому всё не мог найти, и вот мне попался видео-ролик, который всё расставил по своим местам.
Поделиться22015-11-22 22:23:15
Интересная статья для интересующихся. Рекомендую к прочтению.
Аэродинамический тормоз мультипликаторной катушки
На страницах прессы и в беседах рыболовов периодически возникает вопрос, какая катушка лучше: безынерционная или мультипликаторная? И для доказательства своей точки зрения сторонники и противники начинают сравнивать технические характеристики такие как, например, дальность заброса, тяговое усилие или преимущества в тех или иных условиях ловли. Как мне кажется, ответ очень прост, если сначала понять, зачем же мы берем в руки спиннинг. У основоположников спиннинга, англичан, есть пословица: «Джентльмен предпочитает хобби карьере». На первый взгляд, это очень несерьезный подход. Но упрекать англичан в легкомысленности я бы не стал. Они давно уже поняли что, уделяя внимание своему хобби, человек приобретает заряд энергии, который повысит его результат на профессиональном поприще. Проще говоря, если рассматривать конечную цель занятия спиннингом как добычу рыбы, то это занятие для большинства из нас убыточное. (Здесь я не рассматриваю профессионалов, у них другие критерии.) Если же видеть в рыбалке источник бодрости и здоровья, то это занятие одно из самых эффективных. Сколько раз мне доводилось слышать от других (да и себя ловил на таких мыслях), что рыбалка не удалась, ничего стоящего не поймал, зря потратил силы и время. А ведь можно посмотреть по другому. День, проведенный в увлекательном занятии на свежем воздухе, который не вычитается из жизни, а наоборот продлевает её, приобретенный позитивный заряд, разве это не есть главные результаты? Ведь не требуем же мы материальной отдачи от занятий бегом, плаваньем или, скажем бильярдом.
Сформулировав своё отношение к рыбалке, мы можем определить какой тип катушки лучше.
Достоинство безынерционной катушки в том, что она позволяет работать с приманками малого веса и большой парусности. Она прощает ошибки в технике заброса, позволяет ловить в условиях ограниченного пространства. И плюс ко всему её проще освоить.
Достоинство мультипликатора в том, что он делает сам процесс ловли очень увлекательным. В нем заложен больший потенциал для нашего самосовершенствования. Но он не терпит фамильярности и невнимательности, требует постоянной практики. А результативность ловли зависит от совершенно других факторов, о которых написаны целые книги. К слову, известные мне сторонники мультипликатора ловят рыбу очень хорошо. И вовсе не потому, что ловят мультипликатором. У них философия отношения к рыбалке правильная.
После первых забросов мультипликатором мне он сразу же понравился, но появилось ощущение недоработаности. С тех пор начал изучать этот механизм с разных точек зрения. Размышления и эксперименты привели меня к изобретению, о котором хочу Вам рассказать. Я описываю ход своих рассуждений, пытаясь поймать тонкую грань между строгостью формулировок и наглядностью. Возможно, какой-то из этих аспектов страдает. Но, все же искренне надеюсь, что в сказанном содержится полезная информация не только для новичков, но и признанных мастеров мультипликатора.
Для полноты изложения приглашаю Вас совершить небольшой экскурс в историю вопроса. Мультипликаторная катушка была изобретена в 1810 году в США Джорджем Снайдером, а запатентована через сто лет в Англии. Уже в 20-е годы прошлого века лучшие образцы американских катушек содержали в себе полностью отключаемую шпулю, автоматический лесоукладыватель, и регулируемый осевой тормоз. Но широкое распространение она получила только с 1954 года, когда Гетт Боргстрем, основатель фирмы «Abu Garcia», продемонстрировал на Всемирной ярмарке в Нью-Йорке, ставшую в последствии легендарной, модель Record Ambassador 5000.
Катушка Record Ambassador 5000 имела очень удачную конструкцию. Но её успех определил центробежный тормоз. Центробежный тормоз позволял далеко забрасывать приманку, значительно снижая риск запутывания лески. Это техническое решение оказалось настолько удачным, что используется в катушках классической компоновки до сих пор.
Для того чтобы понять, почему центробежный тормоз оказался столь эффективным, рассмотрим процесс заброса с точки зрения механики. Заранее оговорюсь, что в полное описание сложнее, мы же будем рассматривать только главные факторы.
В начальный момент заброса приманку разгоняют до скорости Vр и отпускают шпулю. Приманка разгоняет шпулю, а сама теряет скорость. Наступает момент, когда скорость приманки и линейная скорость обода шпули становятся равными. Это и есть начальная скорость броска V0, которая в числе прочих параметров определяет дальность полета приманки. Здесь полезно рассмотреть численные значения. Инертность шпули можно выразить через некоторую эквивалентную массу. Такая масса называется приведённой. Величина приведенной массы шпули для мультипликаторов среднего размера равна 12—20 грамм. Причем основную часть этой массы вносит леска. Предположим, что приведенная масса для некой катушки равна 15грамм, и нам удалось разогнать приманку до Vр=60м/с. В табл.1 показана зависимость начальной скорости броска V0 от массы приманки. Для наглядности в третьей строке приведена дальность, которую мы могли бы получить, если б не мешали силы сопротивления. На практике эта дальность значительно ниже и зависит от формы приманки.
Масса приманки, г 40 30 20 10 5
Начальная скорость V0, м/с 43,6 40 34 24 15
S теор. max, м 194 163 119 59 23
Таблица показывает, почему при весе приманки менее 10 грамм, классический мультипликатор применять не эффективно. В момент, когда скорости приманки и обода шпули сравнялись, начинается собственно полет приманки как тела, брошенного под углом к горизонту. Из всех сил, тормозящих приманку, выделим три: трение лески о кольца удилища, сила тяжести и сила сопротивления воздуха. Действие этих сил приводит к тому, что приманка стремительно теряет скорость.
Для того чтобы предотвратить запутывание лески и получить максимальную дальность заброса, необходимо согласовать вращение шпули и движение приманки. Лучшее устройство для торможения шпули — это большой палец мастера. Но для того, чтобы стать мастером забросов, как и в любом другом деле необходима длительная практика и настойчивость.
Чтобы облегчить процесс управления шпулей, и сделать его доступным для начинающих, в мультипликатор встраивают несколько типов тормозов. Первый — осевой фрикционный. Он позволяет компенсировать действие сил тяжести и трения лески о кольца. Дело в том, что величину действия этих сил на участке траектории от начала до наивысшей точки можно приблизительно считать постоянной. Именно на этом факте основан остроумный способ регулировки силы фрикционного тормоза. Напомню, что он сводится к тому, что удилище располагают горизонтально и отпускают приманку свободно падать, подбирая величину торможения такой, чтобы приманка опускалась с максимальной скоростью, но при этом не возникала «борода». Имейте в виду, что после нескольких забросов узлы трения нагреются, и сила трения уменьшится. Поэтому сначала лучше немножко перетянуть.
А вот уравнять силу аэродинамического сопротивления без потери дальности так просто не удастся. Дело в том, что если скорость уменьшится в два раза, то сопротивление уменьшится в четыре раза. Такой закон зависимости величин называют квадратичным. Его изображают в виде параболы. Следовательно, тормозить шпулю необходимо по квадратичному закону. Сейчас уже трудно узнать, осознанно или интуитивно Гётт Боргстрем применил центробежный тормоз, но он, что называется, попал в точку. Сила, с которой центробежный тормоз действует на шпулю, тоже квадратично зависит от скорости. Благодаря этому свойству центробежного тормоза, появляется возможность согласовать движения шпули и приманки на восходящем участке траектории. Мы рассматриваем восходящий участок траектории потому, что после прохождения наивысшей точки приманка снова начинает ускоряться. И дальше, почти до самого приводнения приманки, тормозить шпулю вредно. А вот перед самым приводнением приманки шпулю надо остановить. Таковы условия оптимального заброса.
Однако центробежный тормоз обладает рядом недостатков, а именно:
Регулируется только ступенчато, что не во всех случаях позволяет настроить катушку наилучшим образом.
Для регулировки тормоза катушку приходится частично разбирать. Разбирать катушку в качающейся лодке, под дождем или в темноте не только неприятно, но и вредно для механизма. Во внутрь корпуса могут попасть песок и влага, которые в последствии приведут к отказу или поломке катушки.
Величина силы торможения сильно зависит от состояния поверхности, по которой скользят грузики. Попадание в место трения влаги или масла приводит к внезапному отказу центробежного тормоза и как следствие — запутыванию лески.
Для устранения перечисленных недостатков был придуман магнитный тормоз. Магнитный тормоз действительно их устраняет. Сила торможения создаваемая им, тоже зависит от скорости. Если, скорость уменьшить, например, в два раза, сила торможения уменьшится тоже в два раза. Такой закон зависимости величин называют линейным. Его и изображают в виде прямой линии. А, как сказал бы математик, линия — это очень плохое приближение параболы. Мы или проигрываем в дальности заброса, или на каком-то участке траектории получаем перебежку (см. график).
На графике видно, что существует только одна точка, когда силы совпадают. Я сознательно не нанес масштаб, потому, что это верно для любого случая. Именно поэтому при всем удобстве в использовании магнитный тормоз не смог вытеснить центробежный и применяется только в некоторых моделях катушек легкого класса. Недавно на рынке появилась катушка с магнитным тормозом, работой которого управляет контроллер. Полагаю, что назначение контроллера — преобразовывать линейный закон торможения в квадратичный. На практике испытать такой мультипликатор мне пока не довелось. Возможно, результат и достигнут. Но цена такого решения в прямом и переносном смыслах оказалась очень высокой.
А ведь решение этой задачи лежит на поверхности. Как говорили древние: «Подобное излечивается подобным». Чтобы уравнять действующую на приманку силу сопротивления воздуха, шпулю необходимо тормозить тоже сопротивлением воздуха. Для реализации этого способа торможения необходимо заставить шпулю вращать турбину. Тогда поток воздуха, создаваемый турбиной, будет отнимать энергию у шпули и тем самым её тормозить. Причем по требуемому квадратичному закону.
Как настраивать такой тормоз? Необходимо регулировать поток на входе или выходе турбины при помощи заслонок. Вот и все.
Конструктивно устройство состоит из трех деталей: крыльчатки, соединенной со шпулей и двух дисков со сквозными отверстиями (возможны и другие решения). Один из дисков при помощи вынесенной за пределы корпуса рукоятки можно поворачивать относительно другого, изменяя площадь сечения, через которое проходит воздушный поток и тем самым настраивать тормоз для заброса выбранного типа приманки. Тормоз настолько прост, что может быть встроен в любую мультипликаторную катушку без существенных изменений её конструкции. Детали тормоза легко изготовить из любого термопластика. Стоимость деталей в массовом производстве сравнима со стоимостью пластиковой приманки.
P. S. Данная статья была написана в 2004 году и опубликована в журнале «Рыбак Рабыка» &„70; 5 за 2005 г., с целью привлечения внимания производителей мультипликаторов. Спустя некоторое время стало понятно, что все написанное подходит к обычной инерционной катушке. Инерционная катушка с таким тормозом была изготовлена и испытана. Результаты оказались весьма интересными. Катушка позволяет забрасывать приманки весом от 7 грамм на леске 20 lb. Приманки весом от 20 грамм уверенно забрасывали даже люди, которые впервые в жизни взяли в руки спиннинг. После публикации статьи стало известно, что контроллер не преобразует зависимость, а отслеживает натяжение лески.
Василий Пилипчук, Москва
Опубликовано в газете «Рыбак Рыбака» № 5—2005
Электродвигатели с тормозом
Подписка на рассылку
Одним из важных конструктивных элементов электродвигателя является тормоз. Он позволяет обеспечить максимально быструю остановку электродвигателя, что необходимо при многих технологических процессах. Электродвигатели с тормозом устанавливаются на деревообрабатывающих и металлорежущих станках, талях и крановых установках, на упаковочных линиях, эскалаторах, лифтах и на других механизмах, требующих практически мгновенного останова за регламентированное время.
Электродвигатели с тормозом бывают общего назначения. В маркировке таких двигателей после числа, обозначающего количество полюсов, ставится буква «Е», Некоторые агрегаты могут быть укомплектованы тормозом с ручным растормаживанием. В маркировке такой конструктивный элемент обозначается буквенно-числовым индексом «Е2».
Задачи, выполняемые электромагнитным тормозом
Электродвигатели с электромагнитным тормозом устанавливаются на самом разном оборудовании. Тормоз призван выполнять следующие задачи:
Наиболее распространенной задачей является остановка привода на требуемое время или в определенном положении, в соответствии с технологическим процессом.
В зависимости от типа напряжения, подаваемого на катушки электромагнитов, тормоза бывают постоянного или переменного тока. Питание тормоза может быть общим или независимым, в последнем случае в маркировке рядом с буквой «Е» указывается буква «Н».
Особенности конструкции электромагнитного тормоза и принцип действия
Электродвигатели с встроенным тормозом, вне зависимости от типа напряжения имеют одинаковую конструкцию. Конструктивно тормоз состоит из трех основных элементов:
Принцип действия
В выключенном или остановленном состоянии электродвигатель всегда является заторможенным. Это обеспечивается нажимом тарельчатых пружин на якорь, который воздействует непосредственно на тормозной диск. При этом создается рассчитанный тормозной момент, определяемый, обычно, силой прижатия накладок и их площадью. В результате вал двигателя останавливается.
В момент подачи тока на катушку электромагнита, она генерирует магнитное поле, притягивающее к себе якорь. Он, в свою очередь, отпускает тормозной диск, и вал электродвигателя начинает вращаться. Если с задачей динамического торможения лучше всего справляются сложные электронные устройства, то для работы двигателя в режиме частых пусков остановов лучше всего использовать электромеханические тормозные устройства с ручным растормаживанием.
На что обратить внимание при выборе электромагнитного тормоза.
Двигатели могут комплектоваться различными по характеристикам электромагнитными тормозами. Если есть возможность выбрать параметры, то в первую очередь стоит обратить внимание на статический и динамический тормозной момент, а также на время срабатывания. Последний из этих параметров наиболее важен в момент аварийного срабатывания или для расчета тормозного пути. Также стоит поинтересоваться ресурсом тормозных накладок, особенно в том случае, если пуск и останов двигателя происходит регулярно.