بسیار پیش می‌آید که در شرایط اضطراری، لازم باشد تا الکتروموتور به سرعت متوقف شود اما توقف طبیعی، زمانبر است و امکان دارد خطرناک باشد. ماشین آلات مدرن و پیشرفته امروزی با سرعت بسیار بالاتری نسبت به پیش حرکت می‌کنند و از همین رو، توقف و راه‌اندازی‌های مکرر و استاپ اضطراری بخشی لاینفک از فرایند صنعتی محسوب میشوند. به همین دلیل، انتخاب یک ترمز الکتروموتور مناسب با نوع و شرایط عملکرد دستگاه، برای صنایع از اوجب واجبات است.
انواع مختلفی از ترمز موتور الکتریکی وجود دارد که در موارد گوناگونی مثل آسانسور و بالابر، جرثقیل، اره صنعتی، دستگاه‌های فرز، نوار نقاله و سایر ماشین آلات استفاده میشوند. انتخاب درست این ترمزها برای ایمنی دستگاه و اپراتور حیاتی است.
در این مقاله از آتور صنعت با چیستی انواع ترمز الکتروموتور آشنا می‌شویم و انواع این تجهیز را بررسی می‌کنیم تا در نهایت، بدانید جهت خرید ترمز موتور باید چه معیارهایی را درنظر بگیرید.
ترمز الکتروموتور چیست؟
ترمز الکتروموتور ابزاری است برای توقف یا نگه‌داشتن بارهایی که توسط موتورهای جریان مستقیم (DC) یا متناوب (AC) به حرکت درمی‌آیند. این ترمزها در صنایع مختلف از جمله حمل‌ونقل مواد، صنایع دریایی، بسته‌بندی و بسیاری موارد دیگر استفاده میشوند. بسته به نوع کاربری و ساختار، انواع ترمز موتور الکتریکی به شکل C-Face، استاندارد NEMA، پایه‌دار، قابل نصب روی سرووموتور، گیربکس‌های کوچک یا سیستم‌های متریک در دسترس هستند.
عملکرد ترمز الکتروموتور معمولاً به این شکل است که همراه با موتور کار می‌کنند و وظیفه آنها کاهش سرعت، توقف کامل یا جلوگیری از حرکت ناخواسته دستگاه‌هایی مثل نوار نقاله، جرثقیل و تجهیزات باربری است. ترمز موتور الکتریکی در نسخه‌های صنعتی معمولاً با استفاده از نیروی الکترومغناطیسی کنترل میشود تا حرکت چرخشی ماشین‌آلات سنگین را متوقف یا محدود کند.
ساختار ترمز الکتروموتور مغناطیسی معمولاً از یک سیم‌پیچ الکترومغناطیسی، لنت یا دیسک ترمز، صفحه لنگر (آرمیچر) و فنر تشکیل شده است. هنگام اعمال جریان برق، سیم‌پیچ یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند که صفحه لنگر را به سمت سیم‌پیچ جذب می‌نماید و سطح اصطکاکی را آزاد می‌کند. در نتیجه ترمز رها میشود و محور آزادانه می‌چرخد. با قطع جریان، میدان مغناطیسی از بین می‌رود، فنر وارد عمل میشود و آرمیچر را به سطح ترمز فشار می‌دهد تا محور متوقف شود. این نوع ترمز اغلب به‌عنوان ترمز ایمنی (fail-safe) عمل می‌کند و در کاربردهایی که نیاز به توقف و نگه‌داشتن بار هنگام قطع برق دارند، به کار می‌رود.
ساختار ترمز مکانیکی سادهتر است و اساس آن بر ایجاد اصطکاک بین دو سطح متحرک و ثابت است. در رایج‌ترین انواع ترمز الکتروموتور مکانیکی مثل ترمز دیسکی یا درام، اجزایی مانند کفشک، لنت، دیسک یا درام، فنر و بازوی محرک وجود دارند. با فعال شدن سیستم (مثلاً دستی یا پنوماتیکی)، کفشک‌ها یا لنت‌ها به سطح چرخان فشرده میشوند و اصطکاک حاصل، شفت را متوقف می‌کند. این ترمزها نیاز به برق ندارند و بسته به نوع طراحی می‌توانند عملکرد ساده، ارزان و قابل اعتماد برای بسیاری از کاربردهای عمومی یا محیط‌های بدون منبع تغذیه داشته باشند.
کاربردهای ترمز موتور الکتریکی
ترمز موتور الکتریکی در طیف گسترده‌ای از دستگاه‌ها و صنایع نقش حیاتی دارد. برخی از کاربردهای متداول آن عبارت‌اند از:
- آسانسور و بالابر برای متوقف‌کردن دقیق کابین هنگام ورود و خروج افراد و حفظ موقعیت آن در صورت قطع برق؛
- جرثقیل و وینچ جهت نگه‌داشتن دقیق بار در ارتفاع و جلوگیری از سقوط ناگهانی هنگام قطع برق؛
- نوار نقاله برای توقف دقیق خط تولید در زمان بارگیری یا تخلیه کالا؛
- توقف متناوب و دقیق ماشین‌آلات بسته‌بندی در نقطه‌ای مشخص جهت دوخت، برش یا پرکردن بسته؛
- توقف لحظه‌ای چاپگرهای صنعتی برای جلوگیری از خرابی چاپ یا گیر کردن کاغذ؛
- توقف سریع دستگاه‌های برش و سوراخ‌کاری برای جلوگیری از برش بیش از حد و ارتقای ایمنی؛
- توقف و کنترل غلطک‌ها در صنایع نساجی و سامانه‌های هدایت‌کننده پارچه جهت حفظ کیفیت محصول.
انواع ترمز الکتروموتور
ترمز الکتروموتور در مدل‌ها و مکانیزم‌های مختلفی عرضه میشود که میتوان آنها را بر اساس نوع جریان برق یا عملکرد، به گروه‌های مختلفی تقسیم کرد. از نظر عملکرد ترمزها در دو دسته کلی ترمزهای مکانیکی اصطکاکی و ترمزهای مغناطیسی قرار می‌گیرند.
دسته بندی ترمزهای الکتریکی از لحاظ منبع تغذیه هم شامل ترمز های AC ،DC و ترمز الکتروموتور تکفاز و سه فاز میشود.
انواع ترمز الکتروموتور مغناطیسی
ترمزهای مغناطیسی، بدون تماس فیزیکی عمل می‌کنند و با استفاده از میدان مغناطیسی، قطعات ترمز را فعال می‌سازند. در ادامه انواع ترمز موتور الکتریکی مغناطیسی یا مگنتی را بررسی می‌کنیم.
ترمز مغناطیسی دائم
این ترمزها در مواقعی که برق قطع میشود، چه بهصورت ناگهانی باشد و چه عمدی، اتوماتیک فعال میشوند و بار را متوقف می‌کنند. به همین دلیل است که به آنها ترمزهای ایمن در برابر قطع برق گفته میشود. در این سیستم‌ها، آهنربای دائم یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند که آرمیچر را به سمت بدنه ترمز جذب می‌کند.
با اعمال جریان برق به سیم‌پیچ، میدان مغناطیسی مخالف ایجاد میشود که میدان قبلی را خنثی کرده و ترمز را آزاد می‌کند. این ترمزها در شرایطی که دسترسی به برق محدود یا قطع شود، از حرکت ناخواسته جلوگیری می‌کنند.
ترمز الکترومغناطیسی
این ترمزها شامل یک سیم‌پیچ در پوسته، یک هاب و یک آرمیچر هستند. وقتی جریان برق به مدار وارد میشود، سیم‌پیچ فعال شده و میدان مغناطیسی ایجاد میشود. این میدان باعث جذب آرمیچر به سمت سطح ترمز میشود. تماس بین آرمیچر و میدان مغناطیسی، گشتاوری ایجاد می‌کند که باعث کاهش یا توقف چرخش میشود.
تمام نیروی ترمز از این میدان مغناطیسی و اصطکاک بین فلز آرمیچر و سطح ترمز به دست می‌آید. به محض قطع جریان، میدان مغناطیسی از بین رفته، فنر آرمیچر را به عقب می‌راند و ترمز آزاد میشود.
ترمز جریان گردابی
عملکرد ترمز جریان گردابی بر اساس پیوند مستقیم مغناطیسی بین روتور و استاتور است. وقتی میدان مغناطیسی از یک جسم رسانای در حال حرکت عبور می‌کند، ولتاژ القا شده جریان‌های چرخشی کوچکی به نام «جریان گردابی» در رسانا به وجود می‌آورد. این جریان‌ها درون روتورهایی که در میدان مغناطیسی می‌چرخند، تولید میشوند و با ایجاد یک نیروی مقاوم (نیروی لورنتس)، سرعت شافت را کاهش می‌دهند.
در این فرایند، بخشی از انرژی جنبشی به گرما تبدیل میشود و تلفات اُهمی و افزایش دمای قابل توجهی در پی دارد. نکته مهم اینجاست که برای ایجاد گشتاور در این ترمز الکتروموتور، باید حتماً بین روتور و استاتور یک اختلاف سرعت یا اسلیپ وجود داشته باشد.
دو نوع اصلی از ترمز جریان گردابی وجود دارد که به شرح زیر عمل می‌کنند.
- در نوع چرخشی یا دایره‌ای، سیم‌پیچ و میدان مغناطیسی در اطراف روتور قرار دارند و با عبور جریان الکتریکی از مگنت ترمز الکتروموتور، نیروی ترمز ایجاد میشود.
- در نوع خطی، یک یوغ مغناطیسی همراه با سیم‌پیچ‌های الکتریکی در امتداد ریل قرار می‌گیرد. این سیم‌پیچ‌ها قطب‌های شمال و جنوب را به صورت متناوب ایجاد می‌کنند تا مقاومت حرکتی به وجود بیاید.
ترمز هیسترزیس
این نوع ترمز الکتروموتور به خاطر دامنه وسیع گشتاورش شناخته میشود. ساختار آن شامل قطب‌های شبکه‌ای و یک روتور از جنس فولاد خاص است که به شافت متصل شده ولی تماس فیزیکی با سایر اجزا ندارد. درون سیستم، یک کاپ مقاومتی آزادانه می‌چرخد و با اعمال ولتاژ به سیم‌پیچ، میدان مغناطیسی درون سیستم القا می‌کند. این میدان در فضای هوایی بین قطب‌ها و روتور ایجاد میشود و از طریق جریان مغناطیسی، چرخش روتور را مهار می‌کند.
زمانی که برق قطع شود، روتور آزادانه می‌چرخد و هیچ نیروی مقاومتی منتقل نمی‌شود. در این ترمز موتور الکتریکی، گشتاور تنها از طریق میدان مغناطیسی و بدون استفاده از اصطکاک یا برش فیزیکی به وجود می‌آید. تنظیم گشتاور از طریق کنترل جریان مستقیم عبوری از سیم‌پیچ صورت می‌گیرد. به عبارت سادهتر، هرچه جریان بیشتر باشد، نیروی ترمز بیشتر خواهد بود.
ترمز مکانیکی الکتروموتور
در بسیاری از سیستم‌ها، از ترمز الکتروموتور مکانیکی برای توقف یا کنترل دقیق حرکت استفاده میشود. اگرچه برخی ترمزها با اعمال مستقیم نیروی مکانیکی فعال میشوند، گروهی از آنها نیز بر اساس اصطکاک طراحی شده‌اند. این دسته از ترمزها دارای انواع مختلفی هستند که در ادامه شرح‌شان می‌دهیم.
ترمز نواری یا تسمه‌ای
ساده‌ترین نوع ترمز الکتروموتور، ترمز تسمه است که معمولاً برای جلوگیری از چرخش معکوس مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ترمز شامل یک نوار انعطاف‌پذیر از جنس چرم، طناب یا فولاد با پوشش اصطکاکی است که به دور یک درام چرخان پیچیده شده. وقتی به یک طرف نوار نیروی کششی وارد شود، گشتاور اصطکاکی ایجاد می‌گردد و چرخش در یک جهت قفل میشود. هنگام رها شدن یا کاهش اصطکاک، درام می‌تواند در جهت مخالف بچرخد. ترمز نواری معمولاً در کاربردهای بالابر و کشش به کار می‌رود تا وقتی کشش متوقف میشود، بار سقوط نکند.
ترمز درام
ترمزهای درام بیشتر در چرخ‌های عقب خودروها استفاده میشوند. این نوع ترمز الکتروموتور با فشردن کفشک‌های اصطکاکی به سطوح داخلی درام چرخان عمل می‌کنند. ترمز درام شامل دو کفشک، یک پیستون، مکانیسم تنظیم الکتروموتور و مکانیسم ترمز اضطراری به همراه فنر است.
با اعمال نیرو، کفشک‌ها به دیواره داخلی درام فشار وارد می‌آورند و از سرعت می‌کاهند. هرچه این فشار بیشتر باشد، نیروی ترمز بیشتر خواهد بود. بسیاری از ترمزهای درام خاصیت خودتحریک هم دارند، یعنی طراحی آنها به گونه‌ای است که هنگام ترمزگیری، کفشک‌ها خود به خود به درام می‌چسبند و نیروی ترمز را افزایش می‌دهند.
سه نوع طراحی رایج در ترمزهای الکتروموتور درام وجود دارد:
- تک کفشک پیشرو: شامل یک سیلندر با دو پیستون است. هنگام ترمز، هر دو کفشک به درام فشار می‌آورند؛ یکی با نیروی محرک و دیگری بهصورت منفعل. این نوع برای حرکت به جلو و عقب کاربرد دارد.
- دو کفشک پیشرو: در این مدل، هر کفشک یک عملگر مستقل دارد تا ترمز قوی‌تری اعمال شود.
- طراحی Duo-Servo: این نوع یک سیلندر با دو پیستون دارد و انتهای پایینی کفشک‌ها بهصورت شناور به هم متصل شده‌اند. هنگام ترمز، کفشک‌ها درون درام حرکت کرده و نیروی یکی به دیگری منتقل میشود. این طراحی برای چرخ‌های عقب بسیار مؤثر است و در هر دو جهت کار می‌کند.
برای اینکه این نوع ترمز به‌درستی عمل کند، فاصله کفشک‌ها از درام باید کم باشد اما تماس نداشته باشند. با ساییده شدن کفشک‌ها، فاصله بیشتر شده و پیستون برای ترمزگیری نیاز به حرکت بیشتری دارد. به همین دلیل از مکانیزم تنظیم خودکار استفاده میشود تا این فاصله را جبران کند.
ترمز دیسکی
ترمز الکتروموتور دیسکی یک کالیپر دارد که لنت‌ها را به دو طرف دیسکی که در حال چرخش است، فشار می‌دهد. این نوع ترمز هم می‌تواند برای چهار چرخ خودرو استفاده شود یا فقط برای چرخ‌های جلو (در کنار ترمز درامی عقب). رایج‌ترین نوع ترمز دیسکی، مدل تک‌پیستونه با کالیپر شناور است. اجزای اصلی آن شامل لنت، کالیپر پیستون دار و دیسک هستند که روی توپی چرخ نصب میشود.
وقتی در سیم‌پیچ جریانی برقرار نباشد، فنرهای فشاری، لنت‌ها را به دیسک فشار می‌دهند و در نتیجه ترمز الکتروموتور دیسکی فعال میشود. این اصطکاک بین لنت و دیسک باعث کاهش سرعت چرخش میشود. با ورود جریان به سیم‌پیچ، نیروی مغناطیسی ایجادشده پیستون را در جهت مخالف فشار می‌دهد، لنت‌ها را عقب می‌کشد و ترمز آزاد میشود. به دلیل اصطکاک بالا در این فرایند گرمای زیادی تولید میشود اما چون اجزای ترمز در معرض هوا و تهویه هستند، خنک‌سازی آنها سریعتر از ترمزهای درامی صورت می‌گیرد.
علاوه بر صنایع خودرو، ترمز الکتروموتور دیسکی در دستگاه‌های CNC، توربین‌ها و ژنراتورهای سنگین کار، جرثقیل و آسیاب صنعتی هم کاربرد دارد.
ترمز دینامیکی
در ترمز الکتروموتور دینامیکی که به آن ترمز مقاومتی هم گفته میشود، پس از قطع برق موتور مانند یک ژنراتور عمل می‌کند. انرژی حرکتی موتور بهصورت گرما، از طریق مقاومت‌هایی که به پایانه‌های موتور متصل هستند، تخلیه میشود.
با قطع برق، مقاومت در مدار موتور قرار می‌گیرد و باعث ایجاد گشتاوری میشود که خلاف جهت چرخش است. این نوع ترمز برای کاهش سریع سرعت بسیار مؤثر است و به دلیل نبود قطعات اصطکاکی، استهلاک مکانیکی کمی دارد.
ترمز دینامیکی معمولاً در تجهیزاتی مانند لوکوموتیوها، لیفتراک‌ها، آسانسورها و جرثقیل‌ها به کار گرفته میشود، خصوصاً در شرایطی که توقف‌های مکرر نیاز است. چون انرژی بهصورت گرما تلف میشود، بازدهی آن از ترمز احیایی کمتر میشود ولی طراحی‌اش سادهتر و مقاوم‌تر است. از آنجا که بارهای سنگین گرمای زیادی ایجاد می‌کنند، طراحی دقیق مقاومت، مدیریت حرارتی و حفاظت الکتریکی در این سیستم حیاتی است.
ترمز احیایی
در ترمز احیایی هم موتور بهصورت ژنراتور عمل می‌کند، اما تفاوت اصلی اینجاست که انرژی تولید شده به منبع تغذیه یا باتری بازگردانده میشود، نه اینکه به گرما تبدیل شود. وقتی سرعت موتور از سرعت سنکرون فراتر می‌رود یا در حال کاهش است، جریان الکتریکی تولیدشده باعث گشتاور معکوس شده و انرژی به ذخیره‌ساز بازمی‌گردد.
ترمز احیایی بازده مصرف انرژی را بالا می‌برد، وابستگی به ترمزهای مکانیکی را کاهش می‌دهد و باعث استهلاک کمتر اجزا میشود. این نوع ترمز بهویژه در خودروهای الکتریکی و هیبریدی، قطارها، آسانسورها و سیستم‌های صنعتی پر توقف کاربرد دارد.
انواع ترمز موتور الکتریکی بر اساس منبع تغذیه
گفتیم که ترمزهای الکتروموتور بر اساس نوع منبع تغذیه به دسته‌های اصلی ترمز AC (جریان متناوب)، ترمز DC (جریان مستقیم) و ترمز الکتروموتور سه فاز و تکفاز تقسیم میشوند. این تقسیم‌بندی بر ساختار داخلی، عملکرد، و نحوه‌ی کنترل آنها تأثیر مستقیمی دارد.
ترمز DC الکتروموتور
در ترمز DC الکتروموتور، فنرها نیرویی را به صفحه آرمیچر وارد می‌کنند تا دیسک اصطکاکی را بین دو صفحه نگه دارند. توپی که به شافت موتور متصل است، گشتاور ترمز را ایجاد می‌کند. وقتی به سیم‌پیچ انرژی وارد شود، صفحه آرمیچر به سمت هسته جذب میشود و دیسک اصطکاکی آزاد میشود تا همراه با توپی و شافت بچرخد. ترمز DC الکتروموتور معمولاً به دسته آزادکننده دستی و قابلیت تنظیم گشتاور مجهز است.
ترمز AC الکتروموتور
ترمز الکتروموتور مستقیم با جریان متناوب (AC) کار می‌کند و معمولاً کنار موتورهای القایی برای توقف یا کاهش سرعت شافت به‌کار می‌رود. این ترمزها ساختار ساده‌ای دارند، واکنش نسبتاً سریع نشان می‌دهند و بیشتر در کاربردهای عمومی صنعتی و ماشین‌آلات تولیدی استفاده میشوند.
ترمز سه‌فاز
ترمزهای سه‌فاز عملکردی مشابه ترمز DC دارند. یک سیم‌پیچ الکتریکی میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند تا صفحه آرمیچر را به عقب بازگرداند. در این سیستم گشتاور قابل تنظیم است، ولی واکنش آن به اندازه ترمز DC سریع نیست.
ترمز تکفاز
در طراحی این نوع ترمز الکتروموتور تفاوت‌هایی وجود دارد. ساختار ترمز الکتروموتور تکفاز از یک سلونوئید خطی برای کشیدن یک مکانیزم مکانیکی بهره می‌گیرد که باعث آزاد شدن فنرهای فشاری و بالا رفتن صفحه فشار میشود. وقتی صفحه فشار بالا رفت، دیسک بدون مزاحمت می‌چرخد.
البته گشتاور در این نوع ترمز قابل تنظیم نیست. نقطه ضعف دیگر، فرسایش بالای قطعات متحرک است. بنابراین این نوع ترمز موتور الکتریکی برای کاربردهایی که نیاز به توقف دقیق دارند، پیشنهاد نمی‌شود.
با توجه به اوصافی که برای انواع ترمز الکتروموتور بررسی کردیم، می‌توانید در جدول زیر مقایسه ای اجمالی بین مدلهای مختلف انجام بدهید.
جدول مقایسه‌ای انواع ترمزهای الکتروموتور
| نوع ترمز | اصل عملکرد | کاربردها | مزایا | محدودیت‌ها | حدود هزینه | تماسی / غیر تماسی |
| ترمز مغناطیسی دائمی | استفاده از مگنت دائم برای درگیر کردن لنت‌ها هنگام قطع برق | ترمز نگه‌دارنده در ربات‌ها، آسانسورها | ایمنی بالا در قطع برق، طراحی فشرده | گشتاور پایین، مناسب فقط برای نگه‌داشتن | متوسط | تماسی |
| ترمز الکترومغناطیسی | استفاده از میدان مغناطیسی برای فشردن سطوح اصطکاکی | اتوماسیون صنعتی، نقاله‌ها، بالابرها | واکنش سریع، کاربرد متنوع | فرسایش با گذشت زمان، اتلاف انرژی اصطکاک | متوسط | تماسی |
| ترمز جریان گردابی | القای جریان در یک رسانا برای ایجاد مقاومت مغناطیسی | قطارهای پرسرعت، تست تردمیل، آسانسورها | بی‌صدا، بدون سایش | قدرت ترمز کم در سرعت‌های پایین | بالا | غیر تماسی |
| ترمز هیسترزیس | ایجاد مقاومت مغناطیسی بدون تماس فیزیکی | میزهای آزمایش، کنترل گشتاور دقیق | گشتاور نرم، بدون سایش مکانیکی | هزینه بالا، کاربرد محدود | بالا | غیر تماسی |
| ترمز تسمه ای | نوار تنیده‌شده‌ای که به دور درام پیچیده و اصطکاک ایجاد می‌کند | دستگاه‌های ساده، دوچرخه، گاری | ساده و ارزان | گشتاور کم، داغ شدن سریع | پایین | تماسی |
| ترمز درام | اصطکاک بین کفشک‌ها و سطح داخلی یک درام چرخان | خودروها، ماشین‌آلات صنعتی | گشتاور بالا، طراحی بسته | حجیم، نگهداری پیچیده‌تر | متوسط | تماسی |
| ترمز دیسکی | اصطکاک بین لنت‌ها و دیسک چرخان | خودرو، موتورسیکلت، ماشین‌آلات با عملکرد بالا | اتلاف حرارت بهتر، عملکرد یکنواخت | امکان داغ شدن، در معرض محیط | متوسط | تماسی |
تفاوت ترمز الکتروموتورهای AC و DC چیست؟
ترمز الکتروموتورهای DC و AC تفاوت‌های اساسی در منبع تغذیه و نحوه کنترل دارند و همین موضوع باعث میشود عملکرد و کاربردشان هم متفاوت باشد. ترمزهای DC معمولاً با جریان مستقیم کار می‌کنند و در بسیاری از موارد، رکتیفایر ترمز الکتروموتور یا یکسو کننده هم برای آنها عرضه میشود. این نوع ترمز موتور الکتریکی اغلب در طراحی‌های الکترومغناطیسی یا فنری به کار می‌رود و دقت بالا و واکنش سریع دارد.
به همین دلیل، در کاربردهایی که توقف لحظه‌ای یا نگه‌داشتن موقعیت اهمیت دارد (مثل بالابر، جرثقیل یا بازوهای رباتیک صنعتی) بسیار مؤثر است. ویژگی بارز این ترمزها این است که در سرعت‌های مختلف می‌توانند نیروی ترمز ثابتی اعمال کنند و چون به نوسانات جریان متناوب وابسته نیستند، پایداری بیشتری در شرایط پویا دارند.
در مقابل، ترمز الکتروموتورهای AC مستقیم از جریان متناوب استفاده می‌کنند و ساختار ساده‌تری دارند. این ترمزها بیشتر در کنار موتورهای القایی و در تجهیزات عمومی صنعتی مثل نقاله یا پمپ دیده میشوند که در آنها دقت بالا در توقف چندان حیاتی نیست. با این حال، نیروی ترمز در این مدل ممکن است با نوسانات جریان AC تغییر کند و همین امر باعث کاهش یکنواختی عملکرد در بارهای خاص شود.
ترمز موتور الکتریکی از نوع AC معمولاً صدا و لرزش بیشتری دارد و برای تحمل تغییرات میدان مغناطیسی، به قطعات مکانیکی مقاوم‌تری نیاز دارد. ترمزهای DC بیشتر با سیستم‌های اتوماسیون و اینورتر سازگارند. ترمزهای AC برای محیط‌هایی که هزینه پایین و سادگی مهم‌تر از دقت عملکرد است، گزینه مناسب‌تری به حساب می‌آیند.
نکات مهم در انتخاب ترمز برای موتور الکتریکی
انتخاب صحیح ترمز الکتروموتور علاوه بر تعیین سطح عملکرد و ایمنی سیستم مکانیکی، اثر مستقیمی بر بازدهی و دوام مجموعه دارد. خلل در عملکرد و عدم توقف به موقع، می‌تواند خسارت مالی و جانی دربر داشته باشد. در این بخش مهمترین نکاتی را با شما درمیان می‌گذاریم که باید در هنگام تصمیم گیری برای خرید ترمز الکتروموتور درنظر بگیرید.
1. نوع کاربرد، توقف تدریجی یا ناگهانی
اولین و مهمترین فاکتور در انتخاب ترمز، بررسی نوع توقف مورد نیاز است. اگر سیستم شما مانند فن، پمپ یا نوار نقاله نیاز به توقف آرام و بدون ضربه دارد، ترمزهای دینامیکی یا تزریق جریان مستقیم گزینه‌های مناسبی هستند. این نوع ترمز موتور الکتریکی بدون تماس مکانیکی، سرعت را به ملایمت کاهش می‌دهد. در مقابل برای سیستم‌هایی با ریسک بالا و بار سنگین مثل آسانسورها یا لیفت‌های صنعتی، توقف سریع و ایمن ضروری است. در این شرایط، ترمزهای فنری با قطع برق یا روش پلاگینگ (برگشت گشتاور) مناسب‌ترند.
- برای توقف اضطراری و نگه‌داشتن بار، از ترمزهای مکانیکی اصطکاکی استفاده کنید.
- برای کاهش سرعت در فرآیند، ترمزهای مغناطیسیبدون تماس یا مجهز به بازیاب انرژی بهترند.
2. قدرت بار و گشتاور مورد نیاز
ترمز موتور الکتریکی باید حداقل به اندازه گشتاور موتور توان توقف بار را داشته باشد. محاسبه نادرست ممکن است منجر به شکستن ترمز، داغ شدن بیش از حد یا عملکرد ناپایدار شود. برای شروع، گشتاور ترمز را باید براساس جرم بار، سرعت و زمان توقف محاسبه کنید. در بارهای عمودی یا تحت کشش جاذبه، به ترمزی نیاز دارید که توان نگه‌داشتن بار را هم داشته باشد، به‌خصوص اگر سیستم ایمنی قطع برق داشته باشید.
در اغلب محصولات، گشتاور ترمز با واحد نیوتن‌متر (Nm) بیان میشود. پیشنهاد می‌کنیم 25 تا 50 درصد بیشتر از گشتاور محاسبه‌شده را در نظر بگیرید تا در برابر بارهای متغیر یا فرسایش قطعات مقاومت کافی وجود داشته باشد.
3. شرایط محیطی و عملکردی
محیط کاری مستقیم بر طول عمر و پایداری ترمز دارد. اگر سیستم شما در شرایط مرطوب، آلوده یا شیمیایی فعالیتأثیر ت می‌کند، بهتر است از ترمزهای الکترومغناطیسی با پوشش اپوکسی یا ترمزهای درامی کاملاً بسته استفاده کنید. برای فضای باز یا مکان‌هایی با رطوبت بالا، استفاده از بدنه با درجه حفاظت IP بالا و آلیاژهایی با مقاومت خوردگی مثل فولاد ضدزنگ یا آلومینیوم توصیه میشود.
- دماهای بالا یا پایین می‌توانند سرعت واکنش ترمز را تغییر دهند یا مواد اصطکاکی را تحلیل ببرند.
- چرخه کاری بالا (توقف‌های مکرر) نیازمند سیستم‌های با حفاظت حرارتی یا خنک‌کننده خارجی است.
- اگر به دنبال ترمز الکتروموتور کم صدا هستید، ترمزهای بدون تماس مثل جریان گردابی یا هیسترزیس انتخاب‌های بهتری هستند.
4. نوع الکتروموتور استفاده شده
ترمز باید با نوع الکتروموتور شما سازگاری الکتریکی داشته باشد. برای موتورهای القایی AC میتوان از ترمز تزریق جریان DC، ترمز فنری مکانیکی یا پلاگینگ استفاده کرد. برای موتورهای سروو یا استپر که نیاز به دقت بالا دارند، ترمزهای هیسترزیس یا ترمزهای مغناطیسی دائمی پیشنهاد میشود که بدون واکنش برگشتی (بک‌لش) موقعیت را حفظ می‌کنند.
اگر موتور شما توسط اینورتر (VFD) کنترل میشود، باید مطمئن باشید که ترمز در عملکرد آن اختلال ایجاد نمی‌کند. در این موارد، به رله‌های ترمز تخصصی یا مدار کنترل تایمینگ نیاز دارید. ولتاژ ترمز هم باید با سیستم کنترل شما تطبیق داشته باشد (معمولاً 24 ولت DC یا 90 ولت DC یا 230 ولت AC). در بعضی سیستم‌ها، نیاز به رکتیفایر یا کنتاکتور خارجی هست، پس حتماً از قبل پیش‌بینی کنید.
5. هزینه و نگهداری
هزینه اولیه مهم است، اما هزینه نگهداری و خرابی‌های احتمالی در بلندمدت تأثیر بیشتری بر بازگشت سرمایه دارد. ترمزهای اصطکاکی (دیسکی، درامی، نواری) معمولاً ارزان‌تر هستند اما به تعویض دوره‌ای لنت نیاز دارند.
از سوی دیگر ترمزهای جریان گردابی یا هیسترزیس گران‌ترند اما بدون سایش و نیاز به سرویس کمی دارند. ترمزهای بازیاب هم انرژی برق مصرفی را کاهش می‌دهند، ولی مدار کنترل پیچیده‌تری می‌طلبند.
قبل از خرید، حتماً این سوالات را بررسی کنید:
- عمر مفید مواد اصطکاکی چقدر است؟
- آیا قطعات یدکی به‌راحتی در دسترس هستند؟
- ترمز الکتروموتور نیاز به تنظیم دستی دارد یا خودش را کالیبره می‌کند؟
بهتر است به سراغ برندهایی بروید که سیستم‌های ماژولار ارائه می‌دهند؛ یعنی بتوان قطعه را تعویض کرد بدون اینکه تمام مجموعه را باز کنید.
6. یکپارچه‌سازی با اینورتر یا سیستم‌های PLC
اگر سیستم شما به PLC یا درایو فرکانس متغیر (VFD) متصل است، کنترل ترمز باید دقیقاً با منطق کنترلی هماهنگ باشد. مثلاً خروجی دیجیتال PLC می‌تواند برای فعال یا آزاد کردن ترمز براساس شرایط ایمنی استفاده شود.
سیستم باید طوری تنظیم شود که ترمز فقط وقتی آزاد شود که موتور کاملاً متوقف شده باشد. اگر از ترمز تزریق جریان DC استفاده می‌کنید، چک کنید که اینورتر قابلیت پشتیبانی از آن را داشته باشد و امکان تنظیم زمان کاهش سرعت (ramp-down) فراهم است. برای ترمزهای بازیاب، اینورتر باید قابلیت جریان دوطرفه داشته باشد یا به مقاومت تخلیه و چاکر ترمز مجهز شود.
در سامانه‌های اتوماسیون پیچیده، انتخاب ترمزی که خروجی وضعیت (مانند میکروسوئیچ وضعیت ترمز) داشته باشد، سطح ایمنی و توان تشخیص خطا را بالا می‌برد.
جمع بندی
ترمزهای موتور الکتریکی از اجزای حیاتی هر سیستم مکانیکی هستند که تأثیری تعیین کننده بر عملکرد، ایمنی، عمر مفید موتور و دقت عملیاتی می‌گذارند. انتخاب درست ترمز موتور الکتریکی می‌تواند حرکت مکانیکی را به کنترلی دقیق و قابل پیش‌بینی تبدیل کند. هر نوع ترمزی برای کاربرد مشخصی طراحی شده و انتخاب مناسب، بررسی دقیق عواملی مثل گشتاور، سرعت، شرایط محیطی و منطق کنترلی سیستم را می‌طلبد.
ایمنی دستگاه‌ها، اپراتورها و افزایش عمر مفید سیستم‌های صنعتی، اهمیتی استراتژیک دارد و قابل اغماض نیست. چه در حال طراحی یک سیستم جدید باشید، چه در فکر ارتقای تجهیزات موجود و به دنبال هماهنگ‌سازی عملکرد با نیازهای واقعی، باید ترمز الکتروموتور را با سنجش جوانب مختلف انتخاب نمایید.
جهت دریافت مشاوره تخصصی و انتخاب ترمز متناسب با نیازتان، می‌توانید از طریق مسیرهای ارتباطی تلفنی و آنلاین با کارشناسان ما تماس بگیرید و راهکارهای دقیق و اختصاصی دریافت کنید.
سؤالات متداول در مورد ترمز الکتروموتور
- آیا نصب ترمز روی همه الکتروموتورها ممکن است؟
بستگی به نوع موتور و کاربری دارد؛ همه موتورها قابلیت نصب ترمز ندارند و ممکن است نیاز به تطبیق یا تغییرات مکانیکی و برقی باشد. - چه تفاوتی بین ترمز AC و DC وجود دارد؟
ترمز DC پاسخ سریعتر و کنترلپذیرتر دارد، در حالی که ترمز AC سادهتر و اقتصادیتر است اما دقت و ثبات کمتری دارد. - آیا میتوان ترمز را بهصورت جداگانه به موتور اضافه کرد؟
بله، در بسیاری از موارد ترمزها بهصورت جداگانه و ماژولار به موتور اضافه میشوند، بهویژه در مدلهای فلنجدار یا محوردار. - عمر مفید ترمز الکتروموتور چقدر است؟
عمر مفید ترمز به نوع آن و شرایط کاری بستگی دارد، اما معمولاً بین ۱ تا ۵ سال است و با نگهداری مناسب قابل افزایش است. - آیا ترمزها با اینورتر هم سازگارند؟
بله، بسیاری از ترمزها با اینورتر سازگارند، اما نیاز به تنظیم دقیق مدار کنترلی و هماهنگی با منطق PLC دارند. - تفاوت ترمز آنی (Fail-Safe) و عادی چیست؟
ترمز آنی (Fail-Safe) در زمان قطع برق فعال میشود؛ ولی ترمز عادی فقط در صورت اعمال برق فعال خواهد بود.
