ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ТОРМОЗОМ

Электродвигатель постоянного тока с электромагнитным тормозом относится к области электротехники и электромеханики, а конкретнее - к электрическим машинам постоянного тока и предназначен для работы в сервоприводах системы безопасности атомных электростанций АЭС для ввода - вывода стержней поглотителей в активную зону ядерного реактора, как режиме регулирования мощности реактора, так и в режиме его аварийного отключения.
Область применения электродвигателя постоянного тока с электромагнитным тормозом в сервоприводах системы безопасности атомных электростанций.
Известны электродвигатели с электромагнитным тормозом (). Типовой электродвигатель состоит из следующих основных деталей: подшипникового щита переднего, подшипника переднего, крышки коробки выводов, прокладки, клеммной колодки, станины, шпонки, ротора с валом, электромагнитного тормоза, подшипника заднего, кольца пружинного, щита подшипникового заднего, вентилятора, кожуха вентилятора.
Применяются электродвигатели данного типа для торможения вращающихся частей машины, а их задачей является: аварийное торможение с целью обеспечения функции безопасности привода, остановка исполнительных механизмов машин, связанная с функцией их позиционирования.
Наиболее близким аналогом является электродвигатель ДП 100-500-2,5 ОАО «Электромашиностроительный завод «Лепсе» г.Киров (Руководство по технической эксплуатации 8Б3.121.016 РЭ, Паспорт 8Б3.121.016 ПС).
Электродвигатель ДП 100-500-2,5 предназначен для перемещения регулирующего органа системы управления и защиты реакторов большой мощности.
Электродвигатель представляет собой четырехполюсную машину постоянного тока. Электродвигатель реверсивный, реверсирование осуществляется изменением направления тока в обмотке якоря или изменением характера нагрузки.
Электродвигатель состоит из следующих основных узлов: корпуса, якоря, суппорта, электромагнитного тормоза. Корпус является магнитопроводом электродвигателя. Внутри корпуса крепятся винтами полюса с катушками возбуждения. Якорь состоит из вала, пакета железа с обмоткой и коллектора, напрессованных на вал. Якорь вращается на двух подшипниках.
К суппорту крепятся четыре щеткодержателя, нажатие на которые осуществляется спиральными пружинами. Щетки одной полярности соединены между собой междущеточными соединениями.
Электромагнитный тормоз состоит из корпуса, являющегося магнитопроводом, катушки, тормозного диска, цилиндрической пружины, втулки с направляющими роликами, упорной втулки.
Для доступа к щеткам и коллектору в корпусе имеются четыре окна. Снаружи электромагнитный тормоз закрывается колпаком.
Аналог имеет следующие недостатки:
- меньший момент при динамическом торможении;
- большее время срабатывания электромагнитной муфты;
- нет запаса по мощности и К.П.Д;
Целью. настоящей полезной модели является исключение указанных недостатков.
+0,2
Предложен электродвигатель постоянного тока с электромагнитным тормозом, состоящий из станины, катушки возбуждения, полюсов, якоря, вала, коллектора, основания, подшипников, щеток, электромагнитного тормоза, включающего корпус электромагнитного тормоза (ЭМТ), катушку электромагнитного тормоза (ЭМТ), диск тормозной, пружину. Сердечники магнитопроводов (полюса) статора выполнены наборными из пластин магнитотвердого сплава 52К4Ф. Магнитопровод электромагнитного тормоза выполнен из последовательно установленных магнитопроводящего каркаса, представляющего собой катушку в корпусе, разделительной немагнитной латунной шайбы и опорного замыкающего магнитопроводящего кольца. Зазор между катушкой электромагнитного тормоза и тормозным диском определяется заданной скоростью электродинамического торможения и составляет величину 0,5мм.
Цель создания полезной модели достигается тем, что для увеличения момента динамического торможения в качестве магнитопроводов (полюсов) статора выбран магнитотвердый сплав 52К4Ф, который обеспечивает эффективную стабильную работу электродвигателя в режиме самоторможения при принудительном вращении ротора и замыкании обмотки статора на якорь, что также позволило повысить К.П.Д.электродвигателя на 30% и полную мощность на 20%. Для повышения быстродействия электромагнитной муфты тормоза вместо сплошного магнитопровода был предложен наборный с установкой немагнитного кольца. Уменьшение зазора между тормозным диском и магнитопроводом позволило повысить быстродействие муфты на 20% и снизить потребляемый ток на 30%.
На фиг.1 представлена электромонтажная схема, электродвигателя постоянного тока с электромагнитным тормозом: независимая обмотка возбуждения 1; «волновая» обмотка якоря 2; электромагнитный тормоз 3.
На фиг.2 представлен общий вид электродвигателя постоянного тока с электромагнитным тормозом: станина 1; катушка возбуждения 2; полюс (из сплава 52К4Ф) 3; якорь 4; вал 5; коллектор 6; основание 7; корпус электромагнитного тормоза (ЭМТ) 8; катушка электромагнитного тормоза (ЭМТ) 9; диск тормозной 10; крышка 11; колпак 12; пружина 13; подшипник 14; щетка 15; подшипник 16; шпонка 17; пружина 18; диск 19; втулка 20.
На фиг.3 представлен электромагнитный тормоз: катушка в корпусе 1; немагнитная шайба 2; замыкающее кольцо 3.
На фиг.4 представлен электромагнитный тормоз.
Электродвигатель постоянного тока с электромагнитной муфтой представляет собой коллекторный электродвигатель независимого возбуждения со встроенным электромагнитным тормозом, т.е. состоит из трех основных частей: неподвижной - электромагнитного тормоза, статора и вращающейся - якоря, разделенных воздушным зазором.
На внутренней поверхности станины 1 статора расположены сердечники полюсов 3 набранные и склепанные из сплава 52К4Ф с катушками возбуждения 2. Со стороны, обращенной к якорю, сердечники полюсов имеют полюсные наконечники, которые обеспечивают необходимое распределение магнитной индукции в воздушном зазоре. Якорь 4 представляет собой цилиндрическое тело, вращающееся в пространстве между полюсами и состоящее из сердечника, жестко закрепленного на валу, обмотки, коллектора и щеточного узла. Сердечник якоря собирают, из штампованных листов электротехнической стали, покрытых изолирующим лаком, что уменьшает потери от вихревых токов, которые возникают при вращении якоря в магнитном поле полюсов. На наружной поверхности сердечника якоря имеются пазы, в которых расположена волновая обмотка якоря. Корпус электромагнитной муфты 8 одновременно является и задним подшипниковым щитом электродвигателя в него помещена катушка электромагнитной муфты 9 и через разделяющую немагнитную шайбу 2 установлено замыкающее кольцо 3 фиг 3.
При одновременной подаче постоянного напряжения на катушку. возбуждения 1 и якорь 2 фиг.1 электродвигатель начинает вращаться, при смене полярности на якоре 2 направление вращения электродвигателя меняется. Электродвигатель имеет остаточный поток намагничивания (за счет применения в качестве материала полюса сплава 52К4Ф), что позволяет в режиме генератора при принудительном вращении якоря влево со скоростью до 15000 об/мин обеспечивать самоторможение якоря в течение 4 сек., при этом в обмотке якоря генерируется напряжение не менее 100 В.
При отключении питания с обмоток возбуждения 1 и якоря 2 и подаче напряжения на электромагнитный тормоз 3 он должен обеспечивать момент торможения не менее 2 Н*м, а при повторном включении обмотки возбуждения 1 и якоря 2 электромагнитный тормоз должен отключится не более чем за 0,1 с.