ترمز الکترومغناطیسی چیست؟
زرورق سیمپیچ را مانند آهنربای نعل اسبی در نظر بگیرید که دارای قطب شمال و جنوب است. اگر یک قطعه آهن با هر دو قطب تماس پیدا کند، یک مدار مغناطیسی ایجاد میشود. هنگامیکه برق اعمال شود، یک میدان مغناطیسی ایجاد میشود، این میدان (شار) بر شکاف هوا بین میدان و آرمیچر غلبه میکند. این جاذبه مغناطیسی، آرمیچر را در تماس با سطح میدان ترمز، میکشد. اصطکاک و قدرت میدان مغناطیسی چیزی است که باعث توقف حرکت چرخشی میشود. تقریبا تمام گشتاور ناشی از جاذبه مغناطیسی و ضریب اصطکاک، بین فولاد آرمیچر و فولاد روتور با میدان ترمز است.
سیم آهنربایی مسی (گاهی اوقات آلومینیومی) برای ایجاد سیمپیچی مورد استفاده قرار میگیرد که در آهنربای الکتریکی (بوبین)، توسط اپوکسی/چسب نگهداشته میشود. برای اکثر ترمزهای صنعتی، مواد اصطکاکی روی سیمپیچ قرار میگیرند و بین قطب داخلی و خارجی قرار داده میشوند. مواد اصطکاک با سطح ترمز همسطح است، زیرا باید بین پوسته سیمپیچ و آرمیچر، تماس فلز به فلز داشته باشیم.
نحوه کارکرد ترمز الکترومغناطیسی
در ترمز، تنها سه بخش اصلی وجود دارد. میدان، آرمیچر و توپی (که ورودی ترمز است). معمولا میدان مغناطیسی به چیزی جامد (یا دارای بازوی گشتاور) پیچ میشود. بنابراین هنگامیکه آرمیچر به میدان جذب میشود، گشتاور توقف به محفظه میدان منتقل شده و بار را کاهش میدهد. این کار میتواند خیلی سریع اتفاق بیفتد، اما زمان توقف ترمز را میتوان با مقدار ولتاژ/جریان اعمالشده به میدان کنترل کرد. هنگامیکه میدان شروع به تخریب کند، شار بهسرعت سقوط کرده و آرمیچر جدا میشود. در اکثر ترمزهای الکترومغناطیسی، فنرها آرمیچر را از سطح ترمز دور نگه میدارند که قدرت آزاد میشود و یک شکاف هوایی کوچک ایجاد میکند.
انواع ترمز الکتروموتور از یک آهنربای الکتریکی ثابت تشکیل شده است. در هنگام خرید الکتروموتور هم باید به نوع ترمز آن توجه کرد. همچنین، یک آرمیچر به یک فنر مسطح میپیچد و سپس به یک توپی میل پرچ میشود. توپی با اتصال کلیدی به شفت دستگاه متصل میشود. با اعمال نیروی الکتریکی به یک سیمپیچ الکترومغناطیسی، میدان مغناطیسی ایجاد میشود. نیروی مغناطیسی آنقدر قوی است که فنر صاف را منحرف کند و آرمیچر را در یک شکاف هوای کوچک به صفحه آهنربا بکشد. اتصال اصطکاک بین آهنربا و آرمیچر باعث کند شدن و توقف شفت چرخان میشود. هنگامیکه برق از آهنربا قطع میشود، فنر صاف آرمیچر را از روی شکاف هوا میکشد و از صفحه آهنربا دور میکند. با یک شکاف هوا بین آهنربا و آرمیچر، شفت آزادانه میتواند بدون هیچگونه کشش باقیمانده بچرخد.
اصل ترمز الکترومغناطیسی بر تبدیل انرژی جنبشی به انرژی حرارتی استوار است. هنگام فعال کردن ترمزها، یک نیروی توقف چندین برابر نیرویی که ماشین یا وسیله نقلیه را به حرکت درمیآورد، فعال میشود و انرژی جنبشی مربوطه را بهعنوان گرما از بین میبرد.
زمان توقف
در ترمز اولیه الکترومغناطیسی باید دو زمان درگیر شدن را در نظر گرفت. اولین مورد زمانی است که طول میکشد تا یک سیمپیچ میدان مغناطیسی ایجاد کند که بهاندازه کافی قوی باشد تا آرمیچر را به داخل بکشد. در این سناریو دو عامل موثر وجود دارد؛ اولین مورد، مقدار چرخش در یک سیمپیچ است که تعیین میکند با چه سرعتی یک میدان مغناطیسی ایجاد میشود. مورد دوم شکاف هوا بوده که فضای بین آرمیچر و صفحه ترمز است، زیرا خطوط مغناطیسی شار بهسرعت در هوا تضعیف میشوند. هرچه قطعه جاذب از سیمپیچ دورتر باشد، مدت بیشتری طول میکشد تا آن قطعه بر شکاف هوا غلبه کرده و جذب شود.
عامل دوم بسیار مهمتر از سیم آهنربا یا شکاف هوا است؛ محاسبه میزان اینرسی که ترمز برای کاهش سرعت نیاز دارد. بسیاری از مشتریان از این زمان بهعنوان زمان توقف یاد میکنند. در واقع زمان توقف فاکتوری است که مشتری نهایی بیشتر به آن توجه دارد. هنگامیکه مشخص شود چه مقدار اینرسی برای شروع یا توقف کار ترمز لازم است، میتوان اندازه مناسب ترمز را انتخاب کرد.