Сенсорные подшипники SKF последнего поколения - надёжное средство контроля электродвигателей

Сенсорные подшипники SKF последнего поколения - надёжное средство контроля электродвигателей
08.06.2016
SKF выпустила новое поколение сенсорных подшипников для работы в тяжёлых условиях с сохранением высоких технических параметров при низких эксплуатационных расходах.

Новейшей разработкой в области конструирования сенсорных подшипников стал сенсорный подшипник SKF с неподвижным наружным кольцом серии BMD.
Он разработан для различных областей применения, включая электромобили, вилочные погрузчики, погрузочно-разгрузочное и сельскохозяйственное оборудование, а также лесотехнические и строительные машины. Новый сенсорный подшипник с неподвижным наружным кольцом обеспечивает надёжную работу, имеет компактную и прочную конструкцию, обладает повышенной стойкостью к магнитному и электромагнитному воздействию, что увеличивает срок эксплуатации оборудования и снижает затраты на гарантийный ремонт. Кроме указанных отраслей, растёт спрос на асинхронные электродвигатели переменного тока и сопутствующие средства мониторинга в секторе малых электромобилей - от личного транспорта до гольфмобилей и пассажирских электрокаров в аэропортах.
Производители такого оборудования стремятся постоянно повышать общую эффективность и надёжность его функционирования, а также добиться экономичности путём снижения затрат на сборку и эксплуатацию.

Использование сенсорного подшипника SKF с неподвижным наружным кольцом в качестве датчика обратной связи в асинхронных электродвигателях переменного тока

В состав асинхронных электродвигателей переменного тока входит преобразователь частоты. Он создаёт переменный ток изменяющейся частоты в обмотках статора, индуцируя ток и магнитное поле в роторе. Для этого необходимо, чтобы частота тока в статоре была больше частоты вращения ротора. Асинхронные электродвигатели не могут работать при одинаковой частоте поля статора и ротора, поскольку при этом не возникает вращающий момент ротора. Максимальный вращающий момент и КПД электродвигателя также зависят от скольжения. Если изменять частоту тока в статоре и контролировать скольжение, то есть частоту вращения ротора, при помощи датчика обратной связи, например, сенсорного подшипника SKF, то электродвигатель сможет работать с максимальным вращающим моментом на разных скоростях. Тяговые электродвигатели для вилочных погрузчиков также работают на оборотах, превышающих номинальное. Поэтому во избежание превышения максимальной мощности необходимо уменьшать вращающий момент электродвигателя.

История инновационных разработок

SKF уже много лет разрабатывает сенсорные подшипники, первая серия которых была выпущена в 1995 году. С тех пор компания постоянно совершенствовала свою продукцию, что в итоге привело к созданию конструкции под названием BMD, которая представляет собой пятое поколение сенсорных подшипников SKF для управления электродвигателями переменного тока. Инженеры SKF стремятся создавать такие модели, которые легко интегрируются в оборудование конечных пользователей, при этом обеспечивая высокую надёжность, уменьшение потребности в техобслуживании и снижение эксплуатационных расходов. Как и предшествующие модели, сенсорные подшипники с неподвижным наружным кольцом серии BMD могут использоваться как в новых, так и в уже существующих установках с электродвигателями переменного тока. Новая серия BMD разработана с целью удовлетворения двух специфических требований, предъявляемых к этим изделиям на рынке: усиление защиты датчика и повышение уровня автоматизации производства при уменьшение затрат. Основной особенностью конструкции этой серии является повышенная надёжность как при механических, так и при электромагнитных воздействиях. В серии BMD используются радиальные шарикоподшипники 6206 SKF Explorer, которые отличаются малыми размерами, высокими эксплуатационными характеристиками и длительным сроком службы, а также эффективными сенсорными технологиями. Сенсорный подшипник с неподвижным наружным кольцом поставляется в двух исполнениях: с внешним коннектором и без него. Одним из преимуществ новой конструкции является возможность замены сенсорных подшипников SKF предыдущих серий (BMB и BMO) без модификации. Помимо полной взаимозаменяемости с предыдущими моделями, серия BMD поддерживает автоматическое перемещение для упрощения сборки и снижения производственных затрат. Благодаря компактности сенсорных подшипников SKF этой серии для размещения сенсорного датчика требуется очень небольшое дополнительное пространство, всего 6,2 мм.

Сенсорные технологии

В сенсорных подшипниках SKF с неподвижным наружным кольцом реализована технология, основанная на эффекте Холла, которая обеспечивает функциональность шагового энкодера. Сенсоры, использующие эффект Холла, по существу являются датчиками, выходное напряжение которых изменяется в присутствии магнитного поля. Импульсное кольцо, присоединяемое к внутреннему кольцу подшипника, представляет собой составное ферромагнитное кольцо, имеющее определённое количество северных и южных полюсов. Количество полюсов зависит от размера подшипника. Корпус, присоединённый к наружному кольцу, защищает датчик Холла, который запатентован SKF. Датчик позволяет производить точные измерения вплоть до нулевой частоты. В корпусе датчика находятся управляющие электронные схемы и сам датчик Холла, которые генерируют два прямоугольных сигнала. Сигналы могут обрабатываться контроллерами электродвигателя по мере необходимости. Другой характерной особенностью сенсорных подшипников SKF серии BMD является возможность эксплуатации при окружающей температуре до 150 °C. Такая температурная стойкость важна при использовании на транспортных средствах, где могут быть перепады температур, сильная вибрация и воздействие мощных электромагнитных полей.

Защитные характеристики

Основную угрозу для стабильной работы сенсорных подшипников представляют пиковые напряжения, которые приводят к перегрузке электронной схемы датчика. Пиковые напряжения могут возникнуть в результате множества различных причин, например, если провода датчика расположены рядом. В данной запатентованной конструкции подшипников используется новая технология защиты, как механической, так и электронной, что дополнительно повышает надёжность системы. Механическая защита сенсорного подшипника обеспечивается с помощью экранированной камеры, образуемой наружной поверхностью корпуса датчика, которая обеспечивает эффективную защиту от воздействия внешних магнитных полей. Электронная защита обеспечивается с помощью встроенного фильтра электромагнитных помех, защищающего датчик от перепадов напряжения и электростатических разрядов.

Перечисленные характеристики делают сенсорные подшипники SKF с неподвижным наружным кольцом чрезвычайно надёжными во всех возможных областях применения и позволяют минимизировать риски. связанные с возвратом техники и дорогостоящим ремонтом.