5167289624

136 WIADOMOŚCI URZĘDU PATENTOWEGO Nr 1/1952

Podstawowa myśl sprzęgła elektromagnetycznego, j polegająca na dociskaniu do siebie dwóch po wierzch- • ni ciernych za pomocą siły, wytwarzanej przez elektromagnes, otrzymała różnorodne rozwiązania konstrukcyjne. W artykule zostaną rozpatrzone niektóre konstrukcje i schematy.

Podstawowymi elementami, niezbędnymi w każdym sprzęgle elektromagnetycznym, są: powierzchnie cierne, urzeczywistniające sprzęgnięcie, uzwojenie, wytwarzające strumień magnetyczny, i rdzeń magnetyczny, kierujący i kształtujący ten strumień.

Powierzchnie cierne mogą być rozmieszczone tak samo, jak w zwykłym sprzęgle ciernym. Można wykonać elektromagnetyczne sprzęgio typu tarczowego ze stożkowymi powierzchniami i promieniowym tarciem. W ogólnej budowie maszyn rozpowszechniony jest typ tarczowy,.który poniżej wzięty będzie pod uwagę.

W sprzęgle typu tarczowego elektromagnes zostaje wykonany w postaci zwykłego okrągłego magnesu ze zworą talerzową. Obliczenie takiego magnesu ze względu na konieczną siłę nacisku, znaną z mechanicznego obliczenia sprzęgła, oraz ze względu na przenoszony moment skręcający nie jest skomplikowane i może być wykonane z dokładnością dostateczną dla praktyki. Na skutek stosunkowo niedużej szczeliny powietrznej przy rozłączonym sprzęgle rozproszenie w sprzęgłach elektromagnetycznych jest nieduże.

Obliczenie obwodu magnetycznego można uprościć, ponieważ podstawowa część siły magnetomotorycznej, wytwarzanej przez uzwojenie, jest używana na przeprowadzenie strumienia magnetycznego przez szczelinę powietrzną. W przybliżeniu można liczyć, że całkowita siła magnetomotoryczna uzwojenia powinna być- o 25—30% większa od siły magnetomotorycznej szczeliny powietrznej przy sprzęgle sprzęgniętym.

Jako materiał na rdzeń elektromagnesu sprzęgła, jeżeli nie stawia się w stosunku do niego specjalnych żądań ze względu na szybkość zgrywania się w pracy, można stosować zwykłą stal konstrukcyjną lub żelazo Arniko. Indukcja w rdzeniu' elektromagnesu może być przyjęta rzędu 10000 — 12000 gausów.

Uzwojenie, wytwarzające strumień magnetyczny, może być rozmieszczone na jednej z obracających się połówek sprzęgła. Prąd jest doprowadzany wówczas za pomocą kontaktów ślizgowych. Nieraz uzwojenie wirujące nie jest pożądane ze względu na kontakty ślizgowe lub ze względu na konieczność zmniejszenia ciężaru oraz momentu zamachowego części wirujących, lub też wreszcie ze względu na duży wymiar i ciężar samego uzwojenia. W tym przypadku może być zastosowana konstrukcja, w której cewka magnesująca jest nieruchoma i obejmuje obracający się rdzeń elektromagnesu. Taka konstrukcja, wprowadzająca do rdzenia elektromagnesu dodatkową szczelinę powietrzną, wymaga naturalnie zwiększenia siły magnetomotorycznej uzwojenia, lecz nieraz korzyści, jakie daje cewka nieruchoma, są tak duże, że warto pogodzić się z wymienionym zwiększeniem potrzebnej siły magnetomotorycznej.

Do zasilania uzwojenia stosowany jest zwykle prąd stały. Do sprzęgła na prąd zmienny konieczny jest rdzeń elektromagnesu z blachy stalowej, gdyż • inaczej straty na prądy wirowe, łącznie ze stratami na hysterezę, wywołują niedozwolone nagrzewanie

się. Poza tym przy jednakowych płaszczyznach biegunów średnia siła pociągowa przy prądzie zmiennym jest dwukrotnie mniejsza niż przy prądzie stałym. Chociaż w elektromagnesach na prąd zmienny przy włączeniu przebieg osiągnięcia przez prąd wartości ustalonej odbywa się dużo szybciej niż w elektromagnesach na prąd stały, lecz to nie okupuje ich wad, ponieważ podobną szybkość sprzęgania można osiągnąć również i w sprzęgłach na prąd stały przy zastosowaniu forsowania.

Zastosowanie prądu stałego nie może być obecnie uważane za cechę ujemną, ponieważ półprzewodnikowe prostowniki dają bardzo proste rozwiązanie. Można wbudować prostowniki w kadłub sprzęgła i doprowadzać doń prąd zmienny wprost z sieci. W innym wykonaniu sprzęgło posiada dodatkowe uzwojenie i nieruchome magnesy. Prąd zmienny, doprowadzany do takiego sprzęgła, jest prostowany prostownikiem, wbudowanym w sprzęgło.

W niektórych pędniach należy w ogóle wykluczyć możliwość rozłączenia sprzęgła w razie przypadkowej przerwy w dopływie prądu do uzwojenia. W tym celu bieguny rdzenia elektromagnesu zostają wykonane ze stali o dużym magnetyzmie szczątkowym. Siła, utrzymująca zworę na poczet magnetyzmu szczątkowego biegunów, winna być wystarczająca do wywarcia na powierzchnie cierne nacisku, niezbędnego do przeniesienia pełnego momentu skręcającego przy wyłączonym uzwojeniu sprzęgła. W celu rozłączenia sprzęgła należy doprowadzić do uzwojenia impuls prądu, przeciwny co do kierunku impulsowi, doprowadzonemu przy włączaniu, i w ten sposób rozmagnesować bieguny.    ,    __

Warunki chłodzenia sprzęgieł przy ustalonym ruchu pędni nie są ciężkie. Moc, doprowadzana do uzwojenia, zwykle jest nieduża, a powierzchnia sprzęgła dostateczna, aby ją rozproszyć. Cewka sprzęgła znajduje się w korzystnych warunkach oddawania ciepła, stykając się ze wszystkich stron z dużymi masami stali, co zezwala na przyjęcie dla uzwojeń sprzęgieł dużych gęstości prądu.

Warunki są gorsze przy uruchamianiu. W tym przypadku przy poślizgu powierzchni ciernych wydziela się dużo ciepła i przy częstych oraz ciężkich uruchamianiach temperatura może przekroczyć temperaturę dopuszczalną. Nieraz z tego powodu stosuje się ochronę cieplną sprzęgieł za pomocą przekaźnika, powodującego rozłączenie przy osiąganiu niedozwolonego przegrzania powierzchni sprzęgła.

Kolejne fazy włączania

Fizyczny obraz przebiegu przejściowego procesu włączenia sprzęgła można przedstawić w opisany poniżej sposób.

Przy doprowadzeniu do uzwojenia napięcia strumień magnetyczny narasta i zwora zaczyna się przesuwać. W pierwszym okresie zwora przesuwa się na odległość h==<5₀—ó, gdzie <5₀— szczelina powietrzna w stanie zwolnionym i <5 — szczelina powietrzna w stanie przyciągniętym. W tym okresie styk powierzchni ciernych nie istnieje i wał prowadzony jest nieruchomy. Czas trwania tego okresu jest określony tylko parametrami sprzęgła i nie zależy ani od charakterystyki silnika pędni, ani od parametrów mechanizmu napędzanego.

Drugi okres — powierzchnie cierne zetknęły się i ślizgają się jedna względem drugiej. Strumień