Hamulce do silników elektrycznych są kluczowym elementem w wielu systemach napędowych, zapewniającym kontrolę nad ruchem i zatrzymaniem maszyn. Znajdują one zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, takich jak automatyka przemysłowa, robotyka, transport czy energetyka. W artykule przedstawię zastosowania hamulców, ich budowę oraz przypadki, w których należy je stosować.

Zastosowanie hamulców do silników elektrycznych

Hamulce są stosowane w silnikach elektrycznych przede wszystkim w celu:

• Zatrzymywania ruchu – umożliwiają szybkie i kontrolowane zatrzymanie obracającego się elementu maszyny.
• Utrzymania pozycji – w aplikacjach, gdzie konieczne jest zatrzymanie wału silnika w określonym miejscu i zapobieganie jego obrotowi pod wpływem sił zewnętrznych (np. w windach, manipulatorach).
• Zabezpieczenia przed niekontrolowanym ruchem – zapobiegają ruchowi zwrotnemu lub grawitacyjnemu, co jest istotne w mechanizmach dźwigowych i przenośnikach.
• Zmniejszenia zużycia energii – poprzez kontrolowane hamowanie można redukować straty energii oraz obciążenie mechaniczne komponentów napędu.

Budowa hamulców do silników elektrycznych

Hamulce stosowane w silnikach elektrycznych mogą mieć różne konstrukcje, jednak najczęściej spotykane typy to:

1. Hamulce elektromagnetyczne

Są to najczęściej stosowane hamulce w silnikach elektrycznych. Ich działanie opiera się na wykorzystaniu pola magnetycznego do ściskania tarczy hamulcowej. Składają się z:

• Cewki elektromagnetycznej, która generuje pole magnetyczne po podaniu napięcia,
• Tarczy hamulcowej, która jest dociskana do powierzchni hamującej,
• Sprężyn powrotnych, które powodują rozsprzężenie hamulca po zaniku prądu. Hamulce elektromagnetyczne są stosowane np. w dźwigach, suwnicach, maszynach CNC czy systemach transportowych.

Hamulce elektromagnetyczne tarczowe są włączane sprężynowo i luzowane elektromagnetycznie. Stosowane są do hamowania ruchu obrotowego wału (najczęściej silnika elektrycznego) i mogą być wykorzystywane jako hamulce bezpieczeństwa. W zależności od wersji zasilania występują w dwóch odmianach:

• Zasilane prądem stałym (DC) – mogą być zasilane ze źródła prądu przemiennego po dołączeniu układu prostującego, dostarczanego na życzenie odbiorcy razem z hamulcem.
• Zasilane prądem przemiennym (AC) – wyróżniają się dynamiczną pracą charakterystyczną dla elektromagnetycznych urządzeń prądu przemiennego. Uzyskują one bardzo krótkie czasy działania (hamowania i luzowania) i zapewniają prostotę układu sterowania poprzez połączenie ze źródłem prądu przemiennego, np. zaciskami skrzynki przyłączeniowej silnika.

Hamulce te charakteryzuje stosunkowo prosta budowa oraz możliwość regulacji parametrów takich jak moment hamowania i czas hamowania. Ich dodatkową zaletą jest cicha praca, szczególnie istotna w urządzeniach obsługiwanych przez kilka napędów, pracujących z dużą częstotliwością łączeń. Moment hamowania można dokładnie ustawić za pomocą nakrętki regulacyjnej. Konstrukcja hamulca gwarantuje prosty i bezproblemowy montaż. Dostępne są różne opcje wykonania pod względem wyposażenia, zasilania hamulca i warunków klimatycznych stosowania, co pozwala na dopasowanie do specyficznych warunków użytkowania.

2. Hamulce tarczowe

Hamulce tarczowe działają na podobnej zasadzie jak w pojazdach mechanicznych. Tarcza połączona z wałem silnika jest ściskana przez szczęki lub klocki hamulcowe, co powoduje spowolnienie lub zatrzymanie ruchu.

3. Hamulce bębnowe

Mniej popularne w nowoczesnych aplikacjach, ale nadal stosowane w starszych maszynach i systemach napędowych. Mają postać bębna obracającego się razem z wałem silnika, do którego dociskane są szczęki hamulcowe.

4. Hamulce sprężynowe

Działają na zasadzie sprężyn napierających na element hamujący, a zwalnianie hamulca następuje poprzez podanie napięcia do siłownika elektromagnetycznego. Są stosowane tam, gdzie konieczne jest bezpieczeństwo w przypadku awarii zasilania (np. windy, systemy ewakuacyjne).

Kiedy należy stosować hamulce do silników elektrycznych?

Hamulce w silnikach elektrycznych należy stosować w następujących przypadkach:

1. W aplikacjach wymagających precyzyjnego zatrzymania – np. robotyka, maszyny CNC, systemy montażowe.
2. Gdy konieczne jest zabezpieczenie przed samoczynnym ruchem – np. w dźwigach, windach, suwnicach.
3. W mechanizmach o wysokiej bezwładności – gdzie zatrzymanie silnika tylko przez odcięcie zasilania mogłoby być zbyt długie.
4. W systemach awaryjnego zatrzymania – np. w liniach produkcyjnych, pojazdach szynowych.
5. W aplikacjach dynamicznych, wymagających kontrolowanego hamowania – np. w maszynach pakujących, turbinach wiatrowych.