Truyền động điện từ: chủng loại, mục đích, nguyên lý hoạt động

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Trong việc áp dụng các cơ chế truyền động nhỏ gọn, năng suất và chức năng ngày nay, hầu hết mọi lĩnh vực hoạt động của con người từ công nghiệp nặng đến vận tải và hộ gia đình đều được quan tâm. Đây cũng là lý do giải thích cho việc cải tiến liên tục các khái niệm truyền thống về đơn vị công suất, mặc dù chúng đang được cải thiện nhưng không làm thay đổi thiết bị cơ bản. Các hệ thống cơ bản phổ biến nhất của loại này bao gồm một ổ đĩa điện từ, cơ chế làm việc của chúng được sử dụng cả trong các thiết bị định dạng lớn và các thiết bị kỹ thuật nhỏ.

Chỉ định Lái xe

Trong hầu hết các ứng dụng đích, cơ chế này hoạt động như cơ quan điều hành của hệ thống. Một điều nữa là bản chất của chức năng được thực hiện và mức độ trách nhiệm của nó trong khuôn khổ của quá trình làm việc tổng thể có thể thay đổi. Ví dụ,trong van đóng ngắt, bộ truyền động này chịu trách nhiệm về vị trí hiện tại của van. Đặc biệt, do nỗ lực của nó, sự chồng chéo giả định vị trí của trạng thái thường đóng hoặc mở. Các thiết bị như vậy được sử dụng trong các hệ thống thông tin liên lạc khác nhau, chúng quyết định cả nguyên lý hoạt động và các đặc tính bảo vệ của thiết bị. Đặc biệt, bộ truyền động hút khói điện từ được đưa vào cơ sở hạ tầng của hệ thống an toàn phòng cháy chữa cháy, kết cấu với các ống thông gió. Vỏ ổ đĩa và các bộ phận làm việc quan trọng của nó phải chịu được nhiệt độ cao và các tiếp xúc có hại với khí độc hại nhiệt. Đối với lệnh thực thi, tự động hóa thường hoạt động khi phát hiện có dấu hiệu khói. Ổ đĩa trong trường hợp này là một phương tiện kỹ thuật để điều chỉnh luồng khói và sự cháy.

Một cấu hình phức tạp hơn để sử dụng bộ truyền động điện từ diễn ra trong van nhiều chiều. Đây là một loại hệ thống thu gom hoặc hệ thống phân phối, sự phức tạp của hệ thống này nằm ở sự kiểm soát đồng thời của toàn bộ các nhóm đơn vị chức năng. Trong các hệ thống như vậy, một bộ truyền động van điện từ được sử dụng với chức năng chuyển đổi dòng chảy qua các vòi phun. Lý do đóng hoặc mở kênh có thể là các giá trị nhất định của môi trường làm việc (áp suất, nhiệt độ), cường độ dòng chảy, cài đặt chương trình cho thời gian, v.v.

Thiết kế và thành phần

Phần tử làm việc trung tâm của biến tần là khối điện từ, được tạo thành bởi một cuộn dây rỗng vàlõi từ. Các kết nối điện từ liên lạc của bộ phận này với các bộ phận khác được cung cấp bởi các phụ kiện nhỏ bên trong có van xung điều khiển. Ở trạng thái bình thường, lõi được nâng đỡ bởi một lò xo có thân nằm trên yên. Ngoài ra, một thiết bị truyền động điện từ điển hình cung cấp sự hiện diện của bộ phận làm việc được gọi là hướng dẫn thủ công, bộ phận này đảm nhận các chức năng của cơ cấu trong những thời điểm thay đổi đột ngột hoặc hoàn toàn không có điện áp. Chức năng bổ sung có thể được cung cấp, được cung cấp bằng các phương tiện báo hiệu, các phần tử khóa phụ trợ và bộ cố định vị trí của lõi. Nhưng vì một trong những ưu điểm của loại ổ đĩa này là kích thước nhỏ của chúng, để tối ưu hóa, các nhà phát triển cố gắng tránh bão hòa thiết kế quá mức với các thiết bị thứ cấp.

Nguyên lý hoạt động của cơ chế

Trong cả thiết bị điện từ và điện từ, vai trò của môi chất hoạt động được thực hiện bởi từ thông. Để hình thành nó, nam châm vĩnh cửu hoặc một thiết bị tương tự được sử dụng với khả năng kết nối điểm hoặc ngắt hoạt động của nó bằng cách thay đổi tín hiệu điện. Cơ quan điều hành bắt đầu hoạt động kể từ thời điểm điện áp được đặt vào, khi dòng điện bắt đầu chạy qua các mạch của điện từ. Đến lượt nó, lõi, khi hoạt động của từ trường tăng lên, bắt đầu chuyển động của nó so với khoang của cuộn cảm. Thực ra nguyên lý hoạt động của ổ điện từ chỉ là chuyển hóa năng lượng điện thànhcơ học bằng từ trường. Và ngay sau khi điện áp giảm xuống, lực của lò xo đàn hồi phát huy tác dụng, đưa lõi trở lại vị trí của nó và phần ứng của ổ đĩa trở về vị trí bình thường ban đầu của nó. Ngoài ra, để điều chỉnh các giai đoạn truyền lực riêng lẻ trong truyền động nhiều giai đoạn phức tạp, có thể bật thêm truyền động khí nén hoặc thủy lực. Đặc biệt, họ có thể tạo ra điện chính từ các nguồn năng lượng thay thế (nước, gió, mặt trời), giúp giảm chi phí của quy trình làm việc của thiết bị.

Bộ truyền động điện từ hoạt động

Dạng chuyển động của lõi truyền động và khả năng hoạt động như một bộ phận công suất đầu ra của nó xác định các tính năng của các hành động mà cơ chế có thể thực hiện. Cần lưu ý ngay rằng trong hầu hết các trường hợp đây là những thiết bị có cùng kiểu chuyển động cơ bản của cơ khí chấp hành, ít khi được bổ sung các chức năng kỹ thuật phụ trợ. Trên cơ sở này, ổ đĩa điện từ được chia thành các loại sau:

• Quay. Trong quá trình áp dụng dòng điện, một phần tử công suất được kích hoạt, tạo ra một lượt. Các cơ chế như vậy được sử dụng trong van bi và van phích cắm, cũng như trong hệ thống van bướm.
• Có thể đảo ngược. Ngoài hành động chính, nó có thể cung cấp một sự thay đổi theo hướng của phần tử sức mạnh. Phổ biến hơn trong các van điều khiển.
• Đẩy. Thiết bị truyền động điện từ này thực hiện một hành động đẩy, cũng được sử dụng trong phân phối vàvan kiểm tra.

Theo quan điểm của giải pháp kết cấu, phần tử nguồn và lõi có thể là các bộ phận khác nhau, điều này làm tăng độ tin cậy và độ bền của thiết bị. Một điều nữa là nguyên tắc tối ưu hóa đòi hỏi sự kết hợp của nhiều nhiệm vụ trong chức năng của một thành phần kỹ thuật để tiết kiệm không gian và tài nguyên năng lượng.

Phụ kiện điện từ

Các cơ quan điều hành của ổ đĩa có thể hoạt động trong các cấu hình khác nhau, thực hiện các hành động nhất định cần thiết cho hoạt động của một cơ sở hạ tầng làm việc cụ thể. Nhưng trong mọi trường hợp, chỉ riêng chức năng của yếu tố cốt lõi hoặc sức mạnh sẽ không đủ để tạo ra hiệu ứng đủ để hoàn thành nhiệm vụ cuối cùng, với một số trường hợp ngoại lệ hiếm hoi. Trong hầu hết các trường hợp, một liên kết chuyển tiếp cũng được yêu cầu - một loại máy dịch của năng lượng cơ học được tạo ra từ cơ học được điều khiển trực tiếp sang thiết bị mục tiêu. Ví dụ, trong hệ thống dẫn động tất cả các bánh, ly hợp điện từ không chỉ hoạt động như một bộ truyền lực mà còn như một động cơ kết nối chặt chẽ hai phần của trục. Các cơ chế không đồng bộ thậm chí có cuộn dây kích từ riêng của chúng với các cực rõ rệt. Phần đầu của các khớp nối như vậy được chế tạo theo nguyên tắc của cuộn dây rôto của động cơ điện, cung cấp cho phần tử này các chức năng của một bộ biến đổi và bộ dịch lực.

Trong các hệ thống đơn giản hơn với tác động trực tiếp, nhiệm vụ truyền lực được thực hiện bởi các thiết bị ổ bi tiêu chuẩn, bộ xoay và bộ phân phối. Riêngviệc thực thi và cấu hình hành động, cũng như kết nối với hệ thống truyền động, được thực hiện theo những cách khác nhau. Thông thường, các lược đồ riêng lẻ cho các thành phần giao tiếp với nhau được phát triển. Trong cùng một bộ ly hợp truyền động điện từ, toàn bộ cơ sở hạ tầng được tổ chức với trục kim loại riêng, vòng trượt, bộ thu và thanh đồng. Và đây là không tính đến sự sắp xếp song song của các kênh điện từ với các mảnh cực và đường bao theo hướng của đường sức từ.

Thông số vận hành ổ đĩa

Cùng một thiết kế với sơ đồ hoạt động điển hình có thể yêu cầu kết nối các công suất khác nhau. Ngoài ra, các mô hình điển hình của hệ thống truyền động khác nhau về tải điện, loại dòng điện, điện áp, v.v. Thiết bị truyền động van điện từ đơn giản nhất hoạt động trên 220 V, nhưng cũng có thể có các kiểu có thiết kế tương tự, nhưng yêu cầu kết nối với mạng công nghiệp ba pha ở 380 V. Yêu cầu cung cấp điện được xác định bởi kích thước của thiết bị và các đặc tính của cốt lõi. Ví dụ, số vòng quay của động cơ xác định trực tiếp lượng điện năng tiêu thụ, cùng với đó là các đặc tính cách điện, cuộn dây và các thông số điện trở. Nói một cách cụ thể về cơ sở hạ tầng điện công nghiệp, dự án tích hợp truyền động hạng nặng cần xem xét lực kéo, đặc tính vòng tiếp đất, sơ đồ triển khai thiết bị bảo vệ mạch, v.v.

Hệ thống truyền động mô-đun

Phổ biến nhấtyếu tố hình thức cấu trúc để sản xuất các cơ cấu truyền động dựa trên nguyên tắc hoạt động điện từ là khối (hoặc tổng hợp). Đây là một thiết bị độc lập và có phần biệt lập được gắn trên thân của cơ cấu mục tiêu hoặc cũng là một bộ phận dẫn động riêng biệt. Sự khác biệt cơ bản giữa các hệ thống như vậy nằm ở chỗ bề mặt của chúng không tiếp xúc với các lỗ của các liên kết nguồn chuyển tiếp và hơn nữa là các phần tử làm việc của các cơ quan điều hành của thiết bị mục tiêu. Ít nhất, những liên hệ như vậy không đòi hỏi phải áp dụng bất kỳ biện pháp nào để bảo vệ cả hai cấu trúc. Loại khối của bộ truyền động điện từ được sử dụng trong trường hợp các đơn vị chức năng cần được cách ly khỏi ảnh hưởng tiêu cực của môi trường làm việc - ví dụ, khỏi các nguy cơ hư hỏng do ăn mòn hoặc tiếp xúc với nhiệt độ. Để tạo ra một liên kết cơ học, người ta sử dụng cùng một phần ứng cách điện như thân.

Tính năng ổ đĩa tích hợp

Một loại ổ điện từ hoạt động như một phần không thể thiếu của hệ thống làm việc, tạo thành một cơ sở hạ tầng liên lạc duy nhất với nó. Theo nguyên tắc, các thiết bị như vậy có kích thước nhỏ gọn và trọng lượng thấp, cho phép chúng được tích hợp vào nhiều cấu trúc kỹ thuật khác nhau mà không ảnh hưởng đáng kể đến các đặc điểm chức năng và công thái học của chúng. Mặt khác, tối ưu hóa kích thước và nhu cầu mở rộng khả năng buộc (kết nối trực tiếp với thiết bị) hạn chế người sáng tạo trong việc cung cấpmức độ bảo vệ cao của các cơ chế đó. Do đó, các giải pháp cách nhiệt thân thiện với ngân sách điển hình đang được nghĩ ra, như tách các ống kín, giúp bảo vệ các phần tử nhạy cảm khỏi các tác động mạnh của môi trường làm việc. Các trường hợp ngoại lệ bao gồm van chân không có bộ truyền động điện từ trong vỏ kim loại, trong đó các phụ kiện làm bằng nhựa có độ bền cao được kết nối với nhau. Nhưng đây đã là những mô hình phóng to chuyên dụng có khả năng bảo vệ toàn diện chống lại các yếu tố độc hại, nhiệt và cơ học.

Khu vực ứng dụng của thiết bị

Với sự trợ giúp của ổ đĩa này, các nhiệm vụ hỗ trợ cơ khí ở các cấp độ khác nhau sẽ được giải quyết. Trong các hệ thống quan trọng và phức tạp nhất, phụ kiện không có đệm được sử dụng để điều khiển các thiết bị điện từ, làm tăng mức độ tin cậy và hiệu suất của thiết bị. Trong sự kết hợp này, các thiết bị được sử dụng trong mạng lưới đường ống vận tải và thông tin liên lạc, trong việc bảo trì các kho chứa các sản phẩm dầu mỏ, trong ngành công nghiệp hóa chất, tại các trạm chế biến và nhà máy trong các ngành công nghiệp khác nhau. Nếu chúng ta nói về các thiết bị đơn giản, thì trong lĩnh vực nội địa, ổ đĩa quạt điện từ cho các hệ thống cung cấp và thoát khí là phổ biến. Các cơ cấu định dạng nhỏ cũng tìm thấy vị trí của chúng trong các thiết bị lắp đặt ống nước, máy bơm, máy nén, v.v.

Kết

Miễn là cấu trúc của cơ cấu truyền động được thiết kế phù hợp, trên cơ sở các yếu tố điện từ, bạn có thể thu được khá nhiều lợi nhuậnnguồn của lực cơ học. Trong các phiên bản tốt nhất, các thiết bị như vậy được phân biệt bởi nguồn lực kỹ thuật cao, hoạt động ổn định, tiêu thụ điện năng tối thiểu và tính linh hoạt khi kết hợp với các thiết bị truyền động khác nhau. Về điểm yếu đặc trưng, chúng thể hiện ở khả năng chống nhiễu thấp, đặc biệt rõ rệt trong hoạt động truyền động điện từ của máy cắt trên đường dây cao áp có điện áp 10 kV. Các hệ thống như vậy, theo định nghĩa, cần được bảo vệ đặc biệt chống nhiễu điện từ. Ngoài ra, do sự phức tạp về kỹ thuật và cấu trúc do sử dụng cơ cấu đòn bẩy có bản lề với tay đẩy và chốt giữ trong công tắc, cần phải kết nối bổ sung các thiết bị điện bảo vệ để loại bỏ rủi ro đoản mạch trong mạch.