Delta Electronics: Преобразователи ЧастотыПромышленная Автоматизация

Delta Electronics:
Преобразователи Частоты
Промышленная Автоматизация

электромеханические тормоза

Современные электромеханические тормоза

Современные электромеханические тормоза

С появлением первых электродвигателей возникла потребность ими управлять. Сначала для этого использовали громоздкие механические тормозные конструкции, которые в последствии усовершенствовала электрика. Старый добрый соленоид до сих пор надежно тормозит в любых погодных условиях. Учитывая современный уровень развития техники, просто электрического способа торможения становится недостаточно. Возникла потребность в плавном торможении, позиционировании вала двигателя с необходимой точностью, которая все время растет, его надежной фиксации с целью удержания груза и санкционирования разгона. С этими задачами идеально справляется двигатель, оснащенный электромеханическим тормозом при наличии электронного управления.

Существует несколько типов электромеханических тормозов:

• постоянного тока, переменного тока;
• с зависимым и независимым питанием;
• исходно заторможенные (стояночные), исходно расторможенные;
• встраиваемые, пристраиваемые;
• с наклеенной тормозной колодкой и тормозной колодкой на упругом элементе;
• с ручным растормаживанием и без него.

Итак, как было сказано выше, тормоза бывают постоянного и переменного тока. Какой тип из них выбрать зависит от типа двигателя, доступного источника питания и схемы управления тормозом.

Зависимое и независимое питание тормоза определяет тип его подключения к источнику энергии. При зависимом питании тормоз подключается к обмотке двигателя, а при независимом — к внешнему источнику питания.

Параметр “исходно заторможен/расторможен” определяет начальное состояние тормоза при обесточенной обмотке. Исходно расторможенные тормоза применяются для остановки вращающегося вала двигателя и подтормаживания с целью более точного контроля за скоростью вращения, в то время как исходно заторможенные тормоза предназначены для удержания груза (например, в приводе крана) и аварийной остановки двигателя, что позволяет значительно повысить надежность и безопасность.

Тип крепления тормозной колодки (наклеенная тормозная колодка или тормозная колодка на упругом элементе) определяется режимом работы тормоза — тормозит или растормаживает.

Все современные тормоза характеризуются следующими параметрами:

• статический тормозной момент (Нм);
• динамический тормозной момент (Нм);
• время остановки (мс);
• время отпускания (мс);
• время быстрого отпускания (мс);
• потребляемая (рассеиваемая) мощность (Вт);
• максимальная скорость ротора (об/мин);
• вес тормоза (кг);
• живучесть тормоза (время надежной эксплуатации);
• экологичность (наличие асбеста).

Современные электромеханические тормоза обеспечивают тормозной момент и время остановки в широком диапазоне необходимых значений. Все определяется приемлемыми габаритами и энергопотреблением тормоза. И вот здесь уже большую роль играет применение инновационных материалов и технических решений в конструкции тормоза (к примеру, применение износостойких материалов с большим коэффициентом трения в качестве тормозных дисков).

Охлаждение тормозов играет крайне важную роль. Во время работы тормоза (особенно мощные и имеющие циклическое, частое повторение процесса торможения) сильно нагреваются, а при нагреве ухудшаются их тормозные свойства и увеличивается износ.

Время срабатывания тормоза (время остановки, время отпускания) также играет важную роль. Это особенно актуально в быстродействующих системах, где необходимо оперативное управление регулируемым
органом.

Все тормоза рассчитаны на определенную скорость вращения ротора, при которой он будет работать, обеспечивая заявленные характеристики. При превышении допустимой скорости увеличится износ тормоза и может возникнуть опасность его разрушения.

Практически во всех современных тормозах существует возможность регулировки (точной подстройки) тормозного момента по нагрузке.

Зачастую требуется не просто остановить двигатель, а плавно понижая скорость подвести к определенной точке и в ней уже произвести окончательную остановку, либо скорректировать скорость вращения путем подтормаживания. Имеются тормоза обеспечивающие и эти функции.

Плавное торможение/отпускание осуществляется на основании аналогового выходного сигнала преобразователя частоты, пропорционального частоте вращения двигателя, управляющего электромагнитным тормозом и подачей постоянной составляющей тока в обмотку двигателя или напряжением уставки компаратора, определяющего ток в обмотке тормоза путем импульсной накачки.

В заключение стоит отметить, что наиболее гибкого управления двигателем можно добиться, используя электромеханический тормоз в составе «Частотный электропривод» комплектного частотного привода.

Электромеханический тормоз

С этим тормозом двигатель подойдет к любым самым строгим требованиям: от задач позиционирования до конвейеров и подъемных механизмов.

Тормозные механизмы и системы автомобиля

Сообразно своему названию, тормозной механизм выполняет в автомобиле процесс торможения, то есть препятствует вращению колеса с целью понижения скорости или полной остановки. На сегодняшний день большинство автопроизводителей используют фрикционный тип тормозных устройств, принцип работы которого заключается в организации силы трения между вращающимися и стационарными элементами.

Обычно тормоза располагают во внутренней полости самого колеса, в этом случае такой механизм называют колесным. Если тормозное устройство включается в состав трансмиссии (за КПП), то механизм носит названием трансмиссионного.

Вне зависимости от места размещения и формы вращающихся деталей, любой тормозной механизм призван создавать максимально возможный тормозной момент, который не зависит от износа деталей, наличия конденсата на поверхности колодок или их степени нагрева во время трения. Обязательным условием для оперативного срабатывания механизма является конструкция устройства с минимальным зазором между двумя соприкасающимися поверхностями. В ходе длительной эксплуатации величина этого зазора неизменно будет увеличиваться за счет износа.

Три вида тормозных систем в автомобиле

На сегодняшний день все транспортные средства оснащаются тремя видами тормозных механизмов. Чтобы успешно и безопасно управлять автомобилем, требуется использовать следующие виды систем тормозов:

• Рабочая. Именно эта система обеспечивает уменьшение скорости на участке движения и гарантирует полную остановку транспортного средства.
• Запасная. Используется в том случае, если по каким-либо объективным причинам вышла из строя рабочая система. Функционально она работает так же, как и рабочая, то есть выполняет торможение и остановку автомобиля. Конструктивно может быть реализована как полностью автоматическая система или входить в состав рабочей.
• Стояночная. Применяется для стабилизации положения транспортного средства во время стоянки на длительное время.

В современных автомобилях принято использовать не только три вида систем тормозов, но и различные вспомогательные механизмы, которые призваны усилить результативность торможения. Это усилитель тормозов, ABS, контроллер экстренного торможения, электроблокировка дифференциала и прочее. Практически во всех автомобилях, представленных в ГК Favorit Motors, присутствуют вспомогательные устройства для эффективности прохождения тормозного пути.

Устройство тормозного механизма

Конструктивно механизм соединяет два элемента — само устройство тормоза и его привод. Рассмотрим каждое из них по отдельности.

Устройство тормоза в современных автомобилях

Механизм характеризуется работой подвижной и неподвижной частей, между которыми происходит трение, что, в конечном итоге, и снижает скорость автомобиля.

В зависимости от того, какую форму имеют вращающиеся детали, различают два вида тормозных устройств: барабанные и дисковые. Основное различие между ними заключается в том, что подвижными элементами барабанных тормозов являются колодки и ленты, а у дисковых — только колодки.

В качестве неподвижной (вращающейся) части выступает сам барабанный механизм.

Традиционный дисковый тормозной механизм состоит из одного диска, который вращается, и двух колодок, которые неподвижны и размещены внутри суппорта с обеих сторон. Сам суппорт при этом надежно зафиксирован на кронштейне. В основании суппорта имеются рабочие цилиндры, которые в момент торможения соприкасают колодки к диску.

Работая на полную мощь, тормозной диск очень сильно нагревается от трения с колодкой. Чтобы его охладить, в механизме используются потоки свежего воздуха. Диск имеет на своей поверхности отверстия, через которые выводится лишнее тепло и поступает холодный воздух. Имеющий специальные отверстия тормозной диск носит название вентилируемого. На некоторых моделях автомобилей (преимущественно гоночного и скоростного назначения) используют керамические диски, которые имеют гораздо меньшую теплопроводность.

На сегодняшний день, чтобы обезопасить водителя, тормозные колодки оснащаются датчиками, показывающими уровень их износа. В нужный момент, когда на панели загорится соответствующий индикатор, потребуется просто приехать в автосервис и провести замену. Специалисты ГК Favorit Motors обладают большим опытом и всем необходимым современным оборудованием для демонтажа старых тормозных колодок и монтажа новых. Обращение в компанию не займет много времени, тогда как качество работы будет на той высоте, которая обеспечит действительно комфортное и безопасное управление автомобилем.

Основные типы тормозных приводов

Главное назначение этого привода состоит в предоставлении возможности управления тормозным механизмом. На сегодняшний день существует пять типов приводов, каждый из которых выполняет свои функции в автомобиле и позволяет оперативно и четко подать сигнал механизму для торможения:

• Механический. Сфера применения — исключительно в стояночной системе. Механический тип привода объединяет несколько элементов (система тяги, рычаги, тросики, наконечники, уравнители и т.д.). Этот привод позволяет подать сигнал стояночному тормозу о фиксации транспортного средства на одном месте, даже в наклонной плоскости. Обычно применяется на парковках или во дворах, когда автовладелец оставляется машину на ночь.
• Электрический. Сфера применения — также стояночная система. Привод в этом случае получает сигнал от ножной электрической педали.
• Гидравлический. Основной и самый распространенный тип тормозного привода, который применяется в рабочей системе. Привод представляет собой объединение нескольких элементов (педаль тормоза, усилитель тормоза, цилиндр торможения, цилиндры на колесах, шланги и трубопроводы).
• Вакуумный. Данный тип привода также часто встречается на современных авто. Суть его работы такая же, как и у гидравлического, однако характерное отличие состоит в том, что при нажатии на педаль создается дополнительное вакуумное усиление. То есть исключена роль гидравлического усилителя тормозов.
• Комбинированный. Также применим только в рабочей тормозной системе. Специфика работы заключается в том, что тормозной цилиндр после нажатия на педаль давит на тормозную жидкость и заставляет ее поступать под высоким давлением к тормозным цилиндрам. Применение сдвоенного цилиндра позволяет разделять высокое давление на два контура. Таким образом, если один из контуров выйдет из строя, система всё равно будет полноценно функционировать.

Принцип работы системы тормозов на автомобиле

В связи с тем, что сегодня распространены транспортные средства с разными типами рабочей тормозной системы, принцип работы тормозного механизма будет рассмотрен на примере самой часто употребляемой — гидравлической.

Как только водитель нажимает на тормозную педаль, нагрузка сразу же начинает передаваться к усилителю тормозов. Усилитель вырабатывает дополнительное давление и передает его на главный тормозной цилиндр. Поршень цилиндра тут же нагнетает жидкость через специальные шланги и подает ее к тем цилиндрам, которые установлены на самих колесах. При этом давление тормозной жидкости в шланге сильно повышается. Жидкость поступает на поршни колесных цилиндров, которые начинают вращать колодки к барабану.

Как только водитель сильнее нажимает на педаль или же повторяет нажатие, соответственно будет увеличиваться давление тормозной жидкости во всей системе. Сообразно повышению давления будет усиливаться трение между колодками и барабанным устройством, что замедлит скорость вращения колес. Таким образом, наблюдается прямая связь между силой нажатия на педаль и замедлением скорости автомобиля.

После того, как водитель отпускает педаль тормоза, она возвращается на свое исходное место. Вместе с ней поршень главного цилиндра прекращает нагнетание давления, колодки отводятся от барабана. Давление тормозной жидкости спадает.

Работоспособность всей тормозной системы всецело зависит от работоспособности каждого ее элемента. Тормозная система является одной из самых важных в автомобиле, поэтому не терпит пренебрежительного отношения. В случае подозрения на каике-либо дефекты в ее работе, или появление индикации от датчика колодок, следует немедленно обратиться к профессионалам. ГК Favorit Motors предлагает свои услуги по диагностике степени износа и замене любых компонентов системы торможения. Качество работ и предоставление разумных цен на услуги гарантировано.

Торможение электродвигателей

Торможение электродвигателей должно осуществляться с надлежащей интенсивностью, это является важным фактором для безопасной эксплуатации агрегата, получения высокого КПД и правильного позиционирования рабочих органов.

Остановка двигателей может осуществляться следующими способами:

• динамическим;
• методом противовключения;
• рекуперативным.

Каждый способ имеет свои преимущества, что дает возможность подобрать наиболее эффективный для реализации того или иного технологического процесса вариант.

Торможение электродвигателей: динамический режим

Чтобы достичь максимально высокой точности при торможении двигателя, применяют динамический метод, который заключается в следующем:

• обмотку статора отсоединяют от электросети переменного тока;
• далее обмотку подключают к источнику постоянного тока;
• как следствие, меняет свое направление электромагнитный момент, который и обеспечивает торможение.

Этот процесс можно сравнить с работой динамо-машин, чем и объясняется название метода. В процессе остановки двигателя в тормозных резисторах и обмотке статора происходит рассеивание тормозной энергии. Изменение тормозного момента можно регулировать, меняя значение подведенного к статорной обмотке напряжения.

Использование динамического типа торможения рекомендуется для остановки двигателей, обеспечивающих работу такого оборудования, как:

• станки для обработки дерева;
• подъемные устройства;
• циркулярные пилы.

Применение противовключения

При использовании этого способа обмотки переключают таким образом, чтобы направление, в котором вращается поле, сменилось на противоположное. Вращение ротора относительно неподвижного магнитного поля (постоянного), которое создает статорная обмотка во время торможения, позволяет изменить направление тока в роторе и показатели электродвижущей силы, при этом:

• ротор вращается, постоянно замедляясь, навстречу магнитному потоку;
• момент двигателя принимает отрицательное значение;
• показатель скольжения (S) снижается (от 2 до 1).

Преимуществом данного метода можно считать тот факт, что противовключение позволяет обеспечить очень быстрое торможение.

Рекуперативный способ торможения

Выбор рекуперативного метода целесообразен, если речь идет о моторах трамваев, электровозов, электромобилей, троллейбусов и т.п. При торможении работа двигателя осуществляется по принципу генератора, выработанная при этом энергия передается в энергосистему (через тяговую подстанцию) или в сеть.

Наряду с преимуществами, рекуперативная методика торможения имеет и недостатки, к которым относится зависимость тормозного момента от разности скорости и нейтрали. Эта разность может быть отрицательной (если нейтраль выше, чем скорость транспортного средства). В результате трамвай или троллейбус переходит в режим торможения, но продолжает двигаться. Это может создавать дискомфорт (резкие толчки при движении, вызванные скачками напряжения).

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Тормозной момент — двигатель

В режиме противовключения двигателем из сети потребляется большое количество энергии и протекает значительный ток. Введение резистора в цепь ротора уменьшает ток, потребляемый из сети, и изменяет тормозной момент двигателя . [46]

И 0, имеет место генераторный режим. Практически из-за электромагнитной инерции обмотки возбуждения процесс торможения будет происходить по динамической характеристике 2, и тормозной момент двигателя не достигнет значения — Мняч. Генераторному режиму в этом случае соответствует заштрихованная область во втором квадранте. [47]

Замедление может быть как при отключенном, так и при включенном электродвигателе. В первом случае оно происходит под действием замедляющего момента статического сопротивления, во втором — в результате тормозного момента двигателя , который совпадает с моментом статического сопротивления. [48]

Снижение температуры стенок происходит также из-за поступления в цилиндры больших количеств воздуха. Воздух, соприкасаясь со стенками цилиндров, нагретых от трения поршня и поршневых колец, уносит значительное количество тепла. Уменьшение тормозного момента двигателя можно компенсировать более эффективной работой колесных тормозов автомобиля или переводом двигателя на повышенный скоростной режим, что достигается переключением на низшую передачу. [50]

На осциллограммах видно, что при замыкании роторной цепи за счет электромагнитных процессов, возникающих при этом в двигателе, происходит увеличение постоянного тока, подаваемого в статор при динамическом торможении. Это ведет к увеличению тормозного момента двигателя в момент включения. Затем по мере затухания электромагнитных переходных процессов тормозной момент двигателя снижается, стремясь к значению, соответствующему при данной скорости моменту на статической характеристике. При размыкании роторной цепи постоянный ток, подаваемый в статор, резко уменьшается, постепенно возрастая затем до своего установившегося значения. [52]

При этом момент статический из момента сопротивления превратится в движущий, а тормозной момент двигателя изменит свой знак и будет продолжать действовать как тормозной. [54]

Включение реле РП9 приводит к включению реле РП8 с выдержкой времени на отключение около 0 25 с, замыкающий контакт ( 47 — 56) которого включен в цепь контактора КБ параллельно размыкающим контактам реле РЗ и замыкающим контактам реле РУВ и РУН. Поэтому после включения реле замедления РЗ разрывается цепь реле РП8, контакты которого спустя 0 25 с отключают контактор большой скорости К.Б. Таким образом замедление кабины несколько задерживается. После отключения контактора КБ с некоторой выдержкой времени отключается реле РВ9, что приводит к отключению контактора фазы КФ и уменьшению тормозного момента двигателя в период перехода его с большой на малую скорость. После окончания выдержки времени на отключение реле РВ10 контактор КФ снова включается. [56]

Торможение электродвигателя может быть чисто механическим и заключаться в зажиме тормозных колодок на его шкиве, но может быть также скомбинировано с электрическим торможением и рекуперативным генераторным торможением. Крановые тормозные электромагниты включаются в схему управления так, что их обмотки отключаются от цепи одновременно с электродвигателями, что ведет к отпадению их сердечников и механическому зажатию тормозных колодок. Для выбора тормозных электромагнитов требуются данные о продолжительности включения ПВ электродвигателя, длине хода якоря электромагнита в зависимости от места его установки и величине тягового усилия в зависимости от тормозного момента двигателя . [57]

Принцип действия воздушных замедлителей основан на использовании трения в двигателе для создания тормозного момента. В результате тормозной момент двигателя увеличивается в среднем на 70 — 80 % по сравнению с моментом при обычном торможении двигателем. Тормозной момент двигателя трансмиссия увеличивает настолько, что тормозной момент на ведущих колесах оказывается достаточным для поддержания постоянной скорости автомобиля на спуске. [58]

На осциллограммах видно, что при замыкании роторной цепи за счет электромагнитных процессов, возникающих при этом в двигателе, происходит увеличение постоянного тока, подаваемого в статор при динамическом торможении. Это ведет к увеличению тормозного момента двигателя в момент включения. Затем по мере затухания электромагнитных переходных процессов тормозной момент двигателя снижается, стремясь к значению, соответствующему при данной скорости моменту на статической характеристике. При размыкании роторной цепи постоянный ток, подаваемый в статор, резко уменьшается, постепенно возрастая затем до своего установившегося значения. [59]

Тормозной момент зависит от тока возбуждения, скорости вращения двигателя и внешнего сопротивления в цепи обмотки статора. Торможение синхронных двигателей методом противовключения хотя и возможно, но практического применения почти не находит. Это объясняется тем, что в режиме противовключения тормозной момент двигателя из-за низкого коэффициента мощности сравнительно мал, несмотря на большую величину тормозного тока, вызывающего значительный нагрев пусковой обмотки. [60]