Nei sistemi di automazione, o più in generale in campo industriale è comune trovare sistemi di frenatura meccanica accoppiati sull’asse di motori asincroni.
Questi freni sono generalmente tenuti allentati da un elettromagnete con alimentazione derivata dalla stessa linea di alimentazione del motore, nel momento in cui su questa linea è assente la tensione di alimentazione, il freno si chiude per effetto delle molle presenti nel gruppo freno, realizzando una coppia frenante costante.
Questo tipo di freno elettromagnetico è in genere del tipo a disco, ed accoppiato ad un motore asincrono realizza un unico sistema detto motore autofrenante, comprendente un motore asincrono di tipo trifase o monofase.
Il freno di tipo elettromagnetico, può avere la sua bobina alimentata o in corrente continua o in corrente alternata a seconda del tipo; nel caso della bobina freno alimentata in corrente alternata si trovano spesso i suoi conduttori collegati ai morsetti di fase del motore, considerando tensioni di alimentazione di 230-400 V 50 Hz, pertanto la bobina viene eccitata contemporaneamente all’alimentazione del motore tenendo conto nell’applicazione che questo tipo di alimentazione della bobina freno introduce un lieve ritardo nell’intervento dell’elettromagnete del freno stesso.

3a FRENO INTORQ

Il funzionamento di un freno elettromagnetico alimentato in corrente alternata, già precedentemente descritto, può essere rivisto considerando una sua rappresentazione …

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Con il freno alimentato l’elettromagnete, vincendo la forza delle molle, attira a sé il nucleo mobile sbloccando così il disco freno contemporaneamente liberando l’asse del motore che potrà girare. Mentre quando non è alimentato l’elettromagnete, sarà la forza delle molle a mantenere il disco freno premuto, bloccando di fatto l’asse del motore che non potrà muoversi; la forza esercitata dalle molle determinerà la coppia frenante che può essere regolata agendo su dei dadi di regolazione di tipo autobloccanti, pertanto maggiormente saranno compresse le molle maggiore sarà la coppia frenante.

Nel caso in cui l’alimentazione della bobina del freno elettromagnetico debba essere in corrente continua, si ricorre all’utilizzo di un ponte raddrizzatore opportunamente dimensionato. Anche questo in genere è alloggiato all’interno della scatola della morsettiera del motore, dove si realizzano gli opportuni collegamenti. Questo tipo di blocchetti raddrizzatori presentano alcune particolarità, soddisfano il compito di raddrizzamento della tensione alternata in continua, e presentano dei filtri contro le emissioni in radiofrequenza, ed incorporano dei dispositivi di protezione contro le sovratensioni.

0 Blocchetto raddrizzatore SEW

I blocchetti raddrizzatori per la loro connessione presentano cinque morsetti, attraverso i quali si realizzano le connessioni verso la bobina del freno elettromagnetico come indicato nelle specifiche del produttore,nel caso SEW come il modello BG1,5 sempre della SEW, serigrafato sullo stesso blocchetto raddrizzatore.

In alcuni casi sono utilizzati due morsetti sul blocchetto raddrizzatore ad un controllo diretto del freno, attraverso un contatto NO del contattore di potenza che alimenta il rispettivo motore, e per ottenere un tempo di risposta ridotto del freno al momento del bloccaggio, si interrompe così l’alimentazione continua del freno contemporaneamente a quella del motore…

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I tempi di innesto/disinnesto del freno espressi in ms,variano se l’elettromagnete del freno è alimentato in corrente alternata piuttosto che in continua, rispettivamente in ca 4..10ms/4..10ms mentre in cc 8..40ms/10..120ms.
La bobina dell’elettromagnete di un freno può pertanto trovarsi in due condizioni, ovvero quando è alimentata e quando èdisalimentata. Nella prima condizione l’elettromagnete vincendo la forza delle molle attira a se il nucleo mobile sbloccando il disco freno, rendendo libera la rotazione dell’albero; contrariamente quando la bobina non è alimentata ilnucleo mobile si trova spinto dalle molle che premendo sul disco freno bloccando la rotazione dell’albero .

Anche per il freno elettromagnetico in corrente continua si può vedere il funzionamento considerando una sua rappresentazione …

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Come già detto il freno elettromagnetico in corrente continua viene alimentato da un blocchetto raddrizzatore alloggiato all’interno della scatola di collegamento del motore stesso. Quando l’elettromagnete viene alimentato, viene conseguentemente attratta l’ancora mobile consentendo cosi alla ventola di ruotare solidale con l’albero motore a mezzo della linguetta e mantenuta nella giusta posizione da una molla e da un prigioniero con dado autobloccante. Mentre quando l’elettromagnete non è alimentato l’ancora mobile spinta da tre molle (10) preme sulla superficie di attrito della ventola determinando la coppia frenante e l’arresto dell’asse motore.

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del termine "motore autofrenante" ...

Con il termine di motore autofrenante, si vuole intendere un sistema costituito da un motore elettrico ed un freno di tipo a disco o lamelle o conico incorporato nella stessa carcassa;definizione considerata a mio avviso al pari di quella utilizzata nei cataloghi di vari costruttori di motori elettrici autofrenanti, o negli argomenti trattati nei relativi testi scolastici.

Pertanto:

-nel caso dei motori con freno di tipo elettromagnetico,riportati in questa esposizione, i freni sono mantenuti allentati da un elettromagnete alimentato in derivazione alla linea di alimentazione dello stesso motore, pertanto nell'istante in cui viene a mancare la tensione di alimentazione l'elettromagnete si diseccita ed il freno si chiude per effetto delle molle del freno adeguatamente calibrate per la forza frenante da esercitare.

-nel caso del motore con freno a cono incorporato nello stesso motore;argomento non trattato in questa esposizione ma citato in una recente discussione nel forum, si può aggiungere che inn questo tipo di motore autofrenante,nell'istante in cui si fornisce alimentazione al motore il cono di frenatura, che è libero di scorrere assialmente guidato da apposite spine che lo rendono anche solidale con il rotore, viene risucchiato verso il nucleo polare dall'azione magnetizzante esercitata sull'ancora del magnete dal campo magnetico statorico pertanto staccato dalla superficie frenante fissa, ruota liberamente insieme al rotore. Nell'istante in cui viene a mancare la tensione di alimentazione ai capi del motore, il nucleo polare rilascia l'ancora del magnete e il cono mobile, e per l'azione della molla del freno viene premuto contro la parete conica fissa realizzando così una energica forza frenante.

Entrambi i sistemi di frenatura visti,rientrano nei sistemi di frenatura meccanica dei motori elettrici,ovvero nel caso in cui,ad alimentazione disinserita,viene applicatauna determinata coppia resistente,attraverso un sistema frenante che dissipa tutta l'energia in gioco permettendo cosi di non sollecitare termicamente il motore.

Riferimenti:

Impianti elettrici. Ortolani Venturi – Hoepli 1985

SEW blocchetti raddrizzatore per freni in corrente continua

INTORQ freni elettromagnetici, per motori asincroni.

Motore autofrenante ad indotto conico Demag

Motori autofrenanti ad indotto cilindrico Demag