电磁转差离合器的基本工作原理

电磁转差离合器调速系统，实质上就是在笼型转子异步机轴上装一个电磁转差离合器，通过晶闸管控制装置控制离合器绕组的电流，改变这一电流，即可以调节离合器的输出转速。
电磁转差离合器的基本工作原理是基于电磁感应原理。图9.1所示为一个电磁离合器的示意图。由图可见，转差离合器主要是由主动和从动两部分组成。主动部分由笼型转子异步电动机带动，以恒速旋转。它是一个由铁磁材料制成的圆筒，习惯上称为电枢。从动部分一般是做成与直流电机电枢相类似，称为磁极。在磁极上装有励磁绕组，绕组与磁极的组合称为感应子。被传动的生产机械连接在感应子的轴上。绕组的引线接于集电环上，通过电刷与直流电源接通，绕组内流过的励磁电流即由直流电源提供，当励磁绕组通以直流电时，沿封闭的磁路就产生了主磁通，磁力线通过气隙—电枢—气隙—磁极—气隙而形成一个封闭回路。由于电枢为原动机所拖动，以恒定方向旋转，因此电枢与磁极间有相对运动，电枢切割磁场，从而在电枢中产生感生电动势，产生电流，并产生一个脉冲的电枢反应磁场，它与主磁通合成产生电磁力。此电磁力所形成的电磁转矩将驱使磁极跟着电枢同方向运动，这样磁极就带着生产机械一同旋转。其调速系统的原理框图如图1所示。由图可见，调速系统主要由晶闸管整流电源、电磁转差离合器和异步电动机三大部分组成。晶闸管整流电源通常采用单相全波或桥式整流电路，通过改变晶闸管的控制角可以方便改变直流输出电压的大小。

图1 电磁转差离合器的调速原理

由于异步电动机的固有机械特性比较硬，因此，可以认为电枢的转速是近似不变的，而磁极的转速则由磁极磁场的强弱而定，也就是说，由提供给电磁离合器的电流大小而定。因此，只要改变励磁电流的大小就可以改变磁极的转速，也就可以改变工作机械的转速。
由此可见，当励磁电流等于零时，磁极是不会转动的，这就相当于工作机械被“离开”。一旦加上励磁电流，磁极即刻转动起来，这就相当于工作机械被“合上”。这就是离合器名字的由来。又因为它是基于电磁感应原理来发生作用的，磁极与电枢之间一定要有转差才能产生感应电流和电磁转矩，因此，全名就称为“电磁转差离合器”。又常将它连同它的异步电动机一起称为“滑差电机”。

图2 电磁转差离合器调速时的机械特性

由于转差离合器在原理上与异步电动机相似，因此，改变转差离合器的励磁电流时的调速特性与异步电动机改变定子电压的调速特性有很多相似的地方。其理想空载转速为异步机转速，而不是同步转速。另外，当励磁电流过小时，磁场太弱，产生的转矩很小，负载将无法运转而发生失控现象，因而机械特性存在失控区。其机械特性如图2所示。
从图中可以看出，电磁转差离合器的机械特性较软，为保证转速稳定运行，通常采用转速闭环控制，可以获得10:1的调速范围。
电磁转差离合器调速的主要特点是控制简单，运行可靠，可实现无级调速，采用闭环控制后可以改善调速性能，扩大调速范围；缺点是低速损耗大，效率低。适用于不需长期低速运行的场合。另外，由于系统的转动惯量约为一般异步机的二倍，机电时间常数较大，不宜用于要求快速响应的场合。
电磁转差离合器调速系统的机械特性可近似地用以下经验公式来表示：

式中，——离合器主动部分的转速
——与离合器结构有关的系数
——离合器转矩
-——励磁电流