異步電動機上的電磁轉(zhuǎn)差離合器裝置

        在籠型轉(zhuǎn)子異步電動機軸上裝一個電磁轉(zhuǎn)差離合器，通過晶閘管控制裝置控制離合器繞組的電流，改變這一電流，即可以調(diào)節(jié)離合器的輸出轉(zhuǎn)速。

        電磁轉(zhuǎn)差離合器的基本工作原理是基于電磁感應(yīng)原理。圖1所示為一個電磁離合器的示意圖。由圖可見，轉(zhuǎn)差離合器主要是由主動和從動兩部分組成。主動部分由籠型轉(zhuǎn)子異步電動機帶動，以恒速旋轉(zhuǎn)。它是一個由鐵磁材料制成的圓筒，習(xí)慣上稱為電樞。從動部分一般是做成與直流電機電樞相類似，稱為磁極。在磁極上裝有勵磁繞組，繞組與磁極的組合稱為感應(yīng)子。被傳動的生產(chǎn)機械連接在感應(yīng)子的軸上。

        繞組的引線接于集電環(huán)上，通過電刷與直流電源接通，繞組內(nèi)流過的勵磁電流即由直流電源提供，當(dāng)勵磁繞組通以直流電時，沿封閉的磁路就產(chǎn)生了主磁通，磁力線通過氣隙—電樞—氣隙—磁極—氣隙而形成一個封閉回路。由于電樞為原動機所拖動，以恒定方向旋轉(zhuǎn)，因此電樞與磁極間有相對運動，電樞切割磁場，從而在電樞中產(chǎn)生感生電動勢，產(chǎn)生電流，并產(chǎn)生一個脈沖的電樞反應(yīng)磁場，它與主磁通合成產(chǎn)生電磁力。此電磁力所形成的電磁轉(zhuǎn)矩將驅(qū)使磁極跟著電樞同方向運動，這樣磁極就帶著生產(chǎn)機械一同旋轉(zhuǎn)。其調(diào)速系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。由圖可見，調(diào)速系統(tǒng)主要由晶閘管整流電源、電磁轉(zhuǎn)差離合器和異步電動機三大部分組成。晶閘管整流電源通常采用單相全波或橋式整流電路，通過改變晶閘管的控制角可以方便改變直流輸出電壓的大小。

圖1 電磁轉(zhuǎn)差離合器的調(diào)速原理

        由于異步電動機的固有機械特性比較硬，因此，可以認為電樞的轉(zhuǎn)速是近似不變的，而磁極的轉(zhuǎn)速則由磁極磁場的強弱而定，也就是說，由提供給電磁離合器的電流大小而定。因此，只要改變勵磁電流的大小就可以改變磁極的轉(zhuǎn)速，也就可以改變工作機械的轉(zhuǎn)速。

        由此可見，當(dāng)勵磁電流等于零時，磁極是不會轉(zhuǎn)動的，這就相當(dāng)于工作機械被“離開”。一旦加上勵磁電流，磁極即刻轉(zhuǎn)動起來，這就相當(dāng)于工作機械被“合上”。這就是離合器名字的由來。又因為它是基于電磁感應(yīng)原理來發(fā)生作用的，磁極與電樞之間一定要有轉(zhuǎn)差才能產(chǎn)生感應(yīng)電流和電磁轉(zhuǎn)矩，因此，全名就稱為“電磁轉(zhuǎn)差離合器”。又常將它連同它的異步電動機一起稱為“滑差電機”。

圖2 電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速時的機械特性

        由于轉(zhuǎn)差離合器在原理上與異步電動機相似，因此，改變轉(zhuǎn)差離合器的勵磁電流時的調(diào)速特性與異步電動機改變定子電壓的調(diào)速特性有很多相似的地方。其理想空載轉(zhuǎn)速為異步機轉(zhuǎn)速，而不是同步轉(zhuǎn)速。另外，當(dāng)勵磁電流過小時，磁場太弱，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩很小，負載將無法運轉(zhuǎn)而發(fā)生失控現(xiàn)象，因而機械特性存在失控區(qū)。其機械特性如圖2所示。

        從圖中可以看出，電磁轉(zhuǎn)差離合器的機械特性較軟，為保證轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行，通常采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，可以獲得10:1的調(diào)速范圍。

        電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速的主要特點是控制簡單，運行可靠，可實現(xiàn)無級調(diào)速，采用閉環(huán)控制后可以改善調(diào)速性能，擴大調(diào)速范圍；缺點是低速損耗大，效率低。適用于不需長期低速運行的場合。另外，由于系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量約為一般異步電動機的二倍，機電時間常數(shù)較大，不宜用于要求快速響應(yīng)的場合。

        電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)的機械特性可近似地用以下經(jīng)驗公式來表示： 

        式中，——離合器主動部分的轉(zhuǎn)速 

                 ——與離合器結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù) 

                 ——離合器轉(zhuǎn)矩 

                  -——勵磁電流