Freno a correnti parassite: design, funzionamento, resistenza, applicazione

Freno a correnti parassite

Un freno a correnti parassite è una delle alternative al freno idraulico tradizionale noto anche come freno elettrico. Si tratta di un dispositivo impiegato per rallentare o fermare un corpo in movimento dissipandone il KE in quanto il calore e la forza frenante sono forniti da una forza elettromagnetica tra un elettromagnete e il materiale conduttivo circostante, come da correnti parassite indotte in quella per induzione elettromagnetica.

In altre mani, i freni ad attrito funzionano sfruttando l'attrito tra 2 facce di materiale fissate insieme. 

• Il freno a correnti parassite serve per la sostituzione del freno idraulico. 
• Le applicazioni di campo create con corrente alternata sono state aggiornate.

Nota: Di solito, viene utilizzata un'accurata modellazione agli elementi finiti per convalidare l'analisi delle correnti parassite a causa della complessa forma matematica.

Come funziona un freno a correnti parassite?

Design del freno a correnti parassite

In questi freni, il campo magnetico comunemente prodotto dai magneti permanenti o da un elettromagnete a causa della forza frenante dell'elettromagnete può essere disattivato o variare a seconda delle necessità variando la corrente elettrica degli avvolgimenti dell'elettromagnete. 

Il vantaggio di questi freni non è azionato dall'attrito, non ci sono superfici frenanti da utilizzare, per questo motivo questo può sostituire il freno ad attrito. Il suo inconveniente è che la frenata è proporzionata alla velocità relativa del freno, e deve trasmettere forza quando l'oggetto in movimento è fermo, quindi nelle automobili, deve essere integrata da una frizione.

Vengono prodotte correnti parassite, come spiegato in precedenza quando un conduttore che passa attraverso un campo elettromagnetico, si generano forze opposte che circolano all'interno del conduttore metallico.

Seguirà il design del freno a correnti parassite:

• Questo tipo sarà in grado di rallentare un oggetto creando correnti parassite attraverso la creazione resistenza tramite emf
• L'azione frenante è fornita tramite il cambiamento del campo magnetico.
• Una forza frenante viene applicata da elettromagneti.

Per questo tipo di freni sono molto utilizzati gli elettromagneti, al posto dei magneti permanenti, perché l'energia del campo magnetico può essere alterata e quindi anche l'effetto frenante. Un problema chiave con i freni parassite è a volte non avere una coppia di “mantenimento” sufficiente. Pertanto, questi freni vengono spesso utilizzati insieme ai freni meccanici standard.

Resistenza al freno a correnti parassite

La forza frenante all'interno di un freno a correnti parassite è una forza elettromagnetica tra un magnete e conduttori tramite induzione elettromagnetica.

Vantaggio dei freni a correnti parassite

• È ideale per molti tipi di macchine a causa della mancanza di contatto fisico tra le parti, rendendo questo freno a manutenzione davvero ridotta rispetto a quello tradizionale.
• Il design economico è anche un vantaggio legato a questi freni che li ha resi una scelta preferita tra gli ingegneri.
• Le correnti parassite hanno un design meccanicamente robusto, sono presenti meno parti soggette a usura. 

Calcolo del freno a correnti parassite

I densità corrente del freno è il seguente:

Dove,

 σ è la conduttività, ω è la velocità angolare, μ è la permeabilità,

 R_tamburo è il raggio del tamburo, delta è profondità della pelle misurato da

La perdita di correnti parassite dei freni viene utilizzata come forza frenante. Il perdita di correnti parassite (P_e) è in termini usuali,

Dove vengono utilizzati i freni a correnti parassite?

Questi sono utilizzati per rallentare le rotaie ad alta velocità e le montagne russe, anche come concorrente dei freni ad attrito dei semirimorchi per aiutare a fermare il surriscaldamento e l'usura dei freni, per prevenire gli utensili elettrici abbastanza velocemente se l'alimentazione è spenta e nei contatori di energia elettrica utilizzati per la generazione della bolletta elettrica.

L'applicazione dei freni a correnti parassite

Questo viene fornito con molte applicazioni; un paio di casi sono i seguenti:

• Treni ad alta velocità
  • Si tratta di una tecnologia collaudata per rallentare un treno ad alta velocità, considerando il comfort per il passeggero e riducendo al minimo l'effetto a scatti. Attraverso l'uso della tecnologia, i pendolari, così come i treni, possono raggiungere in sicurezza velocità più elevate e mantenendo norme di sicurezza più elevate.

• Utensili elettrici e attrezzature industriali
  • Una delle sue principali applicazioni è lo spegnimento o il rallentamento di emergenza in apparecchiature industriali pesanti e utensili elettrici. Quando vengono attivati, questi freni possono portare in sicurezza una macchina pesante a un arresto rapido e senza ritardi.

• Attrezzatura per esercizio fisico
  • Forse anche i freni a correnti parassite più normali potrebbero essere sfruttati nel centro fitness.

• Bicicletta con freno a correnti parassite

• Giostre del parco di divertimenti
  • Le giostre del parco di divertimenti sono dotate di freno a correnti parassite per generare potenza di arresto in audaci attrezzature sportive. Ciò fornisce un alto grado di sicurezza; Impiegando questi freni è possibile una rapida commutazione e un rapido aumento della velocità, queste sono buone caratteristiche per l'Amusement Park Riding.
  • Questo sistema frenante viene generalmente utilizzato dopo un salto sulle montagne russe o dopo la velocità eccessiva. Utilizzando il freno a correnti parassite, più velocemente andrà sulle montagne russe, più velocemente il freno sarà in grado di rallentare.

• Contatori di energia elettrica:

Perché le auto non hanno freni a correnti parassite?

• Uno svantaggio fondamentale dei freni a correnti parassite è la minore coppia di "tenuta". Pertanto, i freni a correnti parassite vengono spesso utilizzati insieme al freno meccanico standard.
• Anche questo dissipa il calore durante l'operazione di interruzione. Rispetto alla frenata rigenerativa, non è possibile caricare la batteria del veicolo. L'alta velocità e il peso di questi treni consumerebbero i freni convenzionali in pochissimo tempo.

Tipi di freni a correnti parassite

1. Freni lineari a correnti parassite. (i conduttori sono posti in rettilineo)
2. Freni a correnti parassite del disco. (il conduttore è in un rotore a disco piatto che ruota)

Freno lineare a correnti parassite

Qui, il magnete non tocca il binario ma viene tenuto a una piccola distanza costante dal binario. (Solo circa pochi mm). 

Un vantaggio di questo freno lineare è che poiché ogni parte del binario passa solo attraverso il campo magnetico del freno, rispetto al freno a disco dove ogni segmento del disco tocca fisicamente il freno, quindi meno produzione di calore, meno rumore, nessuna usura -tear ma hanno una potenza frenante maggiore rispetto ai freni a disco convenzionali. Il freno a correnti parassite è l'opzione migliore da utilizzare per la frenata di emergenza.

Le moderne montagne russe utilizzano questo tipo di frenata. Per evitare i problemi posti dalle interruzioni di elettricità, usano magneti permanenti piuttosto che elettromagneti, quindi non hanno bisogno di una fonte di alimentazione. Questo uso non ha la possibilità di regolare la potenza di frenata con la stessa rapidità con cui gli elettromagneti.

Freni a correnti parassite del disco

A correnti parassite del disco il freno è composto da un disco metallico non ferromagnetico conduttivo (rotore) fissato all'asse della ruota.

Questo tipo di freni si riscalda facilmente rispetto al freno lineare standard. Questi sono utilizzati nei veicoli, ad esempio treni e apparati elettrici come la sega circolare, per fermare la lama istantaneamente ogni volta che l'elettricità è spenta.

Produttori di freni a correnti parassite

Alcuni dei buoni produttori di freni a correnti parassite lo sono

• Intamina
• Ricambi auto Guangzhou Kingan
• Taylor dinamometro
• Telma
• Dynamatic ecc.

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Dott. Subrata Jana

Sono Subrata, Ph.D. in Ingegneria, più specificatamente interessato ai settori legati alle scienze nucleari ed energetiche. Ho esperienza multi-ambito, dal tecnico dell'assistenza per azionamenti elettronici e microcontrollori al lavoro specializzato di ricerca e sviluppo. Ho lavorato su vari progetti, tra cui la fissione nucleare, la fusione con il solare fotovoltaico, la progettazione di riscaldatori e altri progetti. Nutro un vivo interesse per il settore scientifico, l'energia, l'elettronica e la strumentazione e l'automazione industriale, principalmente a causa dell'ampia gamma di problemi stimolanti ereditati da questo campo, che ogni giorno cambia con la domanda industriale. Il nostro obiettivo qui è quello di esemplificare questi argomenti scientifici non convenzionali e complessi in modo semplice e comprensibile.