Тормозные электромагниты предназначены для управления механическими тормозами. В свою очередь эти тормоза служат для остановки крановых механизмов в заданном положении или ограничения пути торможения в случае выбега при отключении приводного электродвигателя.
Наиболее широко для крановых механизмов применяются колодочные и ленточные тормоза (при необходимости иметь тормозные моменты свыше 10 кН х м) - пружинные и иногда грузовые. Реже применяются дисковые тормозные устройства (тормозной момент до 1 кН х м и конические (тормозной момент до 50 Н х м).
Катушки тормозных электромагнитов включаются одновременно с электродвигателем и растормаживает тормоз. При отключении электродвигателя одновременно обесточиваются катушки тормозного электромагнита и происходит торможение - затяжка тормоза под действием пружины или груза.
Для тормозов крановых механизмов применяют тормозные электромагниты переменного тока: трехфазные серии КМТ (рис. 1) - длинноходовые (максимальный ход якоря от 50 до 80 мм), однофазные серии МО (рис. 2) - короткоходовые (ход штока тормоза от 3 до 4 мм), постоянного тока: серии КМП и ВМ - длинноходовые (ход якоря от 40 до 120 мм), серии МП (рис. 3) - короткоходовые (ход якоря от 3 до 4,5 мм).
Рис. 1. Тормозной электромагнит серии КМТ: 1 -корпус, 2 - якорь, 3 - направляющие, 4 - стержень, 5 - поршень, 6~ крышка демпфера, 7 -цилиндр демпфера, 8 - винт для регулирования компрессии, 9 - клеммник, 10 - крышка клеммника, 11 - латунные держатели катушек, 12 - ярмо, 13 - крышка, 14 - катушка
Рис. 2. Тормозной электромагнит серии МО: 1 - неподвижное ярмо, 2 - короткозамкнутый виток, 3 - угольник, 4 - крышка, 5 - катушка, .6 - якорь, 7 - планка, 8 - щека, 9 -ось, 10 - тяга
Основными параметрами тормозных электромагнитов с поступательно перемещающимся якорем (КМТ, КМП, ВМ и МП) являются тяговое усилие и ход якоря, а для клапанных электромагнитов серии МО - момент электромагнита и угол поворота якоря.
Тормозные электромагниты всех вышеуказанных серий являются самостоятельными электрическими аппаратами, сочлененными с тормозами.
На современных кранах отечественного производств широко применяются колодочные тормоза серии ТС с короткоходовыми электромагнитами и пружинные лодочные тормоза ТКП (см. рис. 3) со встроенными катушками постоянного тока. У этих тормозов рычаг 1 отлит вместе с корпусом электромагнита, а якорь элекромагнита - вместе с рычагом.
Рис. 3. Тормозной электромагнит серии МП: 1 - корпус, 2 - катушка, 3 - якорь, 4 - штыръ, 5 - тех отолитов а я втулка, 6 - крышка, 7 - амортизирующая пружина, 8 - полюсный наконечник
Катушки тормозных электромагнитов переменно тока включаются параллельно и рассчитаны на полное напряжение сети. При их включении имеет место значительный бросок тока: для электромагнитов серии КМТ Iпуск = (10-30)Iном, серии МО - Iпуск = (5-6)Iном.
При выборе защитных аппаратов, например предохранителей, следует учитывать величину пускового тока. Пусковой ток определяют по формулам
Iпуск = Sп /√3U
для трехфазных электромагнитов
Iпуск = Sп /U
где, Sп - полная мощность в момент пуска, ВА, напряжение сети, В.
Катушки тормозных электромагнитов постоянного тока могут быть последовательного и параллельного включения (возбуждения).
Электромагниты с катушки последовательного включения - быстродействующие из-за малой индуктивности и надежны в работе, как обеспечивают затормаживание, механизма при обрывах в цепи якоря электродвигателя. Их недостатком является возможность ложных затормаживаний с последующими растормаживаниями при очень малых нагрузках, например при холостом ходе. Поэтому их целесообразно применять для крановых механизмов со сравнительно небольшими колебаниями нагрузки, а следовательно, и величины тока якоря, например, для механизмов передвижения кранов.
Значения тока составляют для механизмов подъема около 40 % величины номинального тока электродвигателя, а для механизмов передвижения- около 60%, Поэтому величина тягового усилия или момента тормозов с катушками последовательного включения указана в каталогах для двух значений тока катушки: для 40 и 60 % от номинального (соответственно для механизмов подъема и передвижения).
Если же в процессе пуска электродвигателя минимальное значение тока, протекающего но катушке тормозного электромагнита, меньше 40 или 60 % от номинального, то необходимо уменьшить момент тормоза относительно значений, указанных для величины тока 40 или 60 % от номинального (за счет уменьшения усилия пружины тормоза или массы тормозного груза).
Тормозные электромагниты постоянного тока с катушками параллельного включения не имеют вышеуказанных недостатков. Однако из-за значительной индутивности катушек эти электромагниты инерционны. Кроме того, менее надежны, так как при обрыве цепи якоря электродвигателя катушки этих электромагнитов продолжают обтекаться током, и тормоз остается расторможенным.
Первый недостаток может быть устранен путём форсировки, для чего последовательно с катушкой включают экономическое сопротивление, которое в течении времени втягивания якоря электромагнита шунтирует размыкающими контактами токового реле и вводит в схему после втягивания якоря электромагнита, снижая величину тока в катушке и, следовательно, ее нагрев.
Второй недостаток устраняется включением катушки реле тока последовательно в цепь якоря электродвигателя, а его замыкающих контактов - последовательно в цепь катушки электромагнита. При применении форсировки время форсировки должно быть не более 0,3 - 0,6 с.
Для питания электромагнитов постоянного тока с сети переменного тока применяют типовые однополупериодные выпрямители с диодами на ток до 3 А и группой конденсаторов с емкостью от 2 до 14 мкФ, что обеспечивает выходные параметры, соответствующие условиям питания катушек электромагнитов.
Тормозные электромагниты переменного тока широко применяются для крановых установок, однако практика их эксплуатации показала, что они имеют ряд недостатков: относительно малая износостойкость, значительные токи включения катушек в 7 - 30 раз превышающие их номинальные токи (при полностью втянутых якорях), сильные удары при затормаживании и растормаживании из-за отсутствия регулирования плавности процесса торможения, выход из строя катушек из-за перегрева при неполном втягивании якоря.
Общим недостатком тормозных электромагнитов постоянного и переменного тока является несовершенство тяговых характеристик: в начале хода якоря развивайся наименьшее тяговое усилие, а в конце - наибольшее.
При всех указанных недостатках тормозные электромагниты постоянного тока более надежны в эксплуатации чем электромагниты переменного тока. Поэтому для управления тормозами крановых механизмов с силовым электрооборудованием на переменном токе часто примеряют тормозные электромагниты постоянного тока с питанием от полупроводниковых выпрямителей.
Учитывая, что тормозные электромагниты обладают рядом существенных недостатков, указанных выше, в настоящее время широкое применение для привода крановых тормозов находят длинноходовые электрогидравлические толкатели.