Frana cu curenti turbionari

Prezentare

Franele utilizate pe standurile motoarelor termice sunt frane electrice deoarece pe langa precizie si sensibilitate ridicata permit si automatizarea lucrarilor de incercare cercetare.

Franele electrice sunt generatoare electrice, categoria raspandita pentru standurile cu motoare termice este cea a franelor cu curenti turbionari.

O frana cu curenti turbionari este formata dintr-un indus si un inductor. Inductorul poate fi realizat in diferite variante.

tipuri constructive uzuale de frane cu curenti turbionari

In figura a este prezentata varianta cu mai multi poli magnetici, cu bobine de excitatie pentru fiecare iar in figura c varianta cu mai multi poli magnetici dar cu o singura bobina de excitatie. In figurile b si c sunt prezentate doua variante de frana cu curenti turbionari cu rotorul masiv sau danturat si cu statorul cilindric care contine o singura infasurare de excitatie.

Atat indusul cat si inductorul pot fi mobili.

Pentru toate cele patru tipuri constructive prezentate in figura inductorul produce un camp magnetic in intrefier a carui configuratie este aratata in figura de mai jos.

          Campul magnetic in intrefierul franei cu curenti turbionari

Prin rotatia indusului sau inductorului se produce o deplasare a campului magnetic fata de indus.

Atat in materialul indusului cat si al inductorului se produce o distributie de curenti turbionari aratata in figura de mai jos.

          Deplasarea campului magnetic inductor si producerea curentilor turbionari

Cuplul care apare rezulta din interactiunea dintre campul magnetic inductor si campul magnetic de reactie, produs de sistemul de curenti turbionari si va tinde sa deplaseze piesa imobila in sensul deplasari relative a campului inductor. In cazul aplicarii partii mobile a unui cuplu de sens contrar celui activ piesa mobila va fi si ea franata.

Se obtine astfel o frana electromagnetica al carui cuplu de franare depinde de valoarea campului magnetic din intrefier produs de excitatie si de viteza de deplasare relativa a acestuia fata de indus.

Puterea mecanica consumata pentru a produce miscarea partii mobile se va transforma in caldura. Aceasta caldura va trebui evacuata de un agent de racire, pentru a nu permite indusului sa depaseasca o anumita limita de temperatura.

Frana electromagnetica transforma asadar energia ce este furnizata de motorul de antrenare, care roteste rotorul franei, in caldura produsa in indus de curentii turbionari. Ea nu poate functiona ca motor sau ca generator care sa furnizeze energie electrica in exterior.

Toata energia electrica produsa se consuma in circuitul secundar al franei putand fi considerata ca un generator sincron functionand in scurtcircuit.

Un asemenea sistem inductor-indus poate fi folosit si drept cuplaj electromagnetic. Arborele motor are turatia constanta si antreneaza una din partile cuplajului. Cealanta parte va fi legata de arborele antrenat care va avea o turatie constanta sau functie de sarcina o turatie variabila intre cele doua parti existand o alunecare depinzand de sarcina si de curentul de excitatie al inductorului.

Tipul de frana adoptat de noi este radial cu diametre relativ mari dar inguste ca in figura de mai jos.

Frana cu curenti turbionari adoptata pentru standul de incercare MT