Полное руководство: Асинхронный двигатель с тормозом — принцип работы, схемы подключения и выбор для промышленной автоматизации 

Асинхронный двигатель с тормозом — это электромеханическое устройство, объединяющее в себе стандартный асинхронный электродвигатель и встроенную тормозную систему (обычно электромагнитную). Основная функция данного агрегата заключается в мгновенной остановке вала при отключении питания и его надежной фиксации в неподвижном состоянии. Это критически важно для обеспечения безопасности персонала, предотвращения движения механизмов по инерции и точного позиционирования в таких системах, как подъемники, автоматические ворота, конвейеры и станки с ЧПУ.

Почему в современной автоматизации необходим электродвигатель с тормозом?

В сфере промышленной автоматизации инерция — главный враг точности и безопасности. Стандартный двигатель после отключения питания продолжает вращаться некоторое время. В отличие от него, асинхронный двигатель с тормозом решает три ключевые задачи:

• Экстренное торможение: Остановка вала за доли секунды (обычно 0.02–0.2 с) в аварийных ситуациях.
• Фиксация груза: Удержание вертикальных нагрузок в подъемных механизмах и лифтах при отсутствии напряжения.
• Циклическая точность: Уменьшение выбега вала на автоматических линиях, например, при фасовке или маркировке продукции.

Особенно актуально использование таких решений в оборудовании, где требуется строгое соблюдение такта работы, например, в автоматических передаточных устройствах и AGV-тележках, компоненты для которых поставляет компания Шэньчжэнь Цземэйкан (JMC).

Устройство и принцип действия электромагнитного тормоза

Понимание внутренней механики помогает правильно обслуживать оборудование. Конструктивно асинхронный двигатель с тормозом состоит из статора, ротора и тормозного узла, который чаще всего располагается со стороны вентилятора охлаждения.

Основные компоненты тормозного узла:

• Электромагнит (катушка): При подаче напряжения создает магнитное поле.
• Якорь: Подвижная металлическая пластина.
• Тормозной диск (фрикцион): Насажен на вал двигателя через зубчатую втулку.
• Пружины: Обеспечивают механическое прижатие диска, когда питание отключено.

Принцип работы прост и надежен (система “Normal Closed” или “нормально замкнутая”): пока двигатель обесточен, мощные пружины прижимают тормозной диск к корпусу, блокируя вал. Как только подается напряжение на обмотки двигателя и параллельно на катушку тормоза, электромагнит притягивает якорь, сжимая пружины и освобождая фрикционный диск — вал начинает вращение.

Схема подключения электродвигателя с тормозом

Правильная схема подключения электродвигателя с тормозом — залог долговечности оборудования. Существует два основных способа управления тормозом, влияющих на скорость срабатывания.

1. Подключение через выпрямитель (AC/DC)

Большинство промышленных тормозов работают от постоянного тока (обычно 24В, 96В или 170В DC), в то время как двигатель питается от переменного тока (380В AC). Для этого в клеммной коробке устанавливается специальный выпрямительный блок.

• Медленное торможение: Питание выпрямителя берется напрямую с клемм двигателя. При отключении питания остаточная ЭДС двигателя поддерживает ток в катушке тормоза еще несколько миллисекунд, что делает остановку мягкой, но не мгновенной.
• Быстрое торможение: Цепь постоянного тока разрывается отдельным контактом пускателя. Это мгновенно гасит поле в катушке, и электромагнитный тормоз срабатывает максимально быстро. Этот метод обязателен для подъемных механизмов.

Сравнение: Асинхронный двигатель с тормозом vs Серводвигатель

При проектировании автоматизированных систем, таких как лазерные станки или высокоточные автоматические двери, инженеры часто стоят перед выбором: использовать классический асинхронник или более продвинутый сервопривод. Ниже приведено сравнение, помогающее определиться с выбором.

Если ваша задача требует высокой точности, например, для лазерной резки или 3D-печати, мы рекомендуем рассмотреть шаговые и серводвигатели от JMC, которые обеспечивают превосходный контроль движения.

Применение в промышленной автоматизации

Использование двигателей с тормозными системами охватывает широкий спектр отраслей. Основные направления, где без них не обойтись:

1. Автоматические транспортные системы (AGV)

В логистических роботах и AGV тележках тормозные системы электродвигателей играют роль парковочного тормоза. Когда робот останавливается для загрузки, тормоз блокирует колеса, предотвращая скатывание даже на наклонных поверхностях.

2. Автоматические двери и ворота

Здесь используется комбинация безопасности и удержания. Двигатель должен надежно фиксировать ворота в открытом или закрытом положении, противостоя ветровой нагрузке или попыткам взлома.

3. Станкостроение и лазерное оборудование

Хотя в осях подачи чаще применяются сервоприводы, для привода вспомогательных механизмов (смена инструмента, стружкоудаление) часто выбирают трехфазный асинхронный двигатель с тормозом из-за его надежности и неприхотливости.

Как выбрать двигатель с тормозом: чек-лист оптимизатора

Чтобы избежать ошибок при закупке комплектующих для автоматизации, обратите внимание на следующие параметры:

1. Тормозной момент (Nm): Должен быть в 1.5–2 раза выше номинального момента двигателя для гарантии надежной фиксации.
2. Режим работы (S1-S4): Для частых пусков и остановок требуются усиленные тормозные диски и специальная вентиляция.
3. Ручная разблокировка: Наличие рычага растормаживания (“ручника”) обязательно для систем, где может потребоваться перемещение груза вручную при аварии.
4. Степень защиты (IP): Для промышленных условий рекомендуются приводы с защитой не ниже IP54/IP55.

Заключение и техническая поддержка

Выбор между классическим асинхронным двигателем и современным сервоприводом зависит от конкретных задач вашего производства. Если вам требуется надежная “рабочая лошадка” для конвейера — выбирайте асинхронный двигатель с встроенным тормозом. Если же цель — создание высокоточного автоматизированного комплекса, стоит обратить внимание на системы управления движением более высокого класса.

Компания Шэньчжэнь Цземэйкан (JMC Motion) обладает 10-летним опытом в поставках компонентов для промышленной автоматизации. Мы предлагаем широкий ассортимент приводов, серводвигателей и аксессуаров для модернизации вашего оборудования.