1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое линейный асинхронный двигатель

Линейный двигатель

Лине́йный дви́гатель — электродвигатель, у которого один из элементов магнитной системы разомкнут и имеет развёрнутую обмотку, создающую магнитное поле, а другой взаимодействует с ним и выполнен в виде направляющей, обеспечивающей линейное перемещение подвижной части двигателя. Сейчас разработано множество разновидностей (типов) линейных электродвигателей, например:

  • линейные асинхронные электродвигатели (ЛАД),
  • линейные синхронные электродвигатели,
  • линейные электромагнитные двигатели,
  • линейные магнитоэлектрические двигатели,
  • линейные магнитострикционные двигатели,
  • линейные пьезоэлектрические (электрострикционные) двигатели и др.

Многие типы линейных двигателей, такие как асинхронные, синхронные или постоянного тока, повторяют по принципу своего действия соответствующие двигатели вращательного движения, в то время как другие типы линейных двигателей (магнитострикционные, пьезоэлектрические и др.) не имеют практического исполнения как двигатели вращательного движения. Неподвижную часть линейного электродвигателя, получающую электроэнергию из сети, называют статором, или первичным элементом, а часть двигателя, получающую энергию от статора, называют вторичным элементом или якорем (название «ротор» к деталям линейного двигателя не применяется, так как слово «ротор» буквально означает «вращающийся», а в линейном двигателе вращения нет).

Наибольшее распространение в транспорте и для больших линейных перемещений получили асинхронные и синхронные линейные двигатели, но применяются также линейные двигатели постоянного тока и линейные электромагнитные двигатели. Последние чаще всего используются для получения небольших перемещений рабочих органов и обеспечения при этом высокой точности и значительных тяговых усилий.

Историю линейных электродвигателей можно проследить, по крайней мере, с 1840-х годов до работы Чарльза Уитстона в Королевском колледже в Лондоне, но модель Уитстона была слишком неэффективной, чтобы быть практичной. Возможный линейный асинхронный двигатель описан в патенте США 782312 (1905; изобретатель Альфред Цеден из Франкфурта-на-Майне) и предназначен для привода поездов или лифтов. Немецкий инженер Герман Кемпер построил рабочую модель в 1935 году. В конце 1940-х годов профессор Эрик Лейтвейт из Имперского колледжа в Лондоне разработал первую полноразмерную рабочую модель.

В одностороннем варианте магнитное поле может создавать силы отталкивания, которые отталкивают проводник от статора, левитируя его и неся в направлении движущегося магнитного поля. Лэйтуэйт назвал более поздние версии магнитной рекой . В этих версиях линейного асинхронного двигателя используется принцип, называемый поперечным потоком, когда два противоположных полюса размещаются рядом. Это позволяет использовать очень длинные опоры и, таким образом, обеспечивает высокую скорость и эффективность.

Синхронный линейный двигатель


Схема синхронного линейного двигателя.
Основной областью применения синхронных двигателей, где их преимущества проявляются особенно сильно, является высокоскоростной электрический транспорт. Дело в том, что по условиям нормальной эксплуатации такого транспорта необходимо иметь сравнительно большой воздушный зазор между подвижной частью и вторичным элементом. Асинхронный линейный двигатель имеет при этом очень низкий коэффициент мощности (cosφ), и его применение оказывается экономически невыгодным. Синхронный линейный двигатель, напротив, допускает наличие относительно большого воздушного зазора между статором и вторичным элементом и работает при этом с cosφ, близким к единице, и высоким КПД, достигающим 96%. Применение синхронных линейных двигателей в высокоскоростном транспорте сочетается, как правило, с магнитной подвеской вагонов и применением сверхпроводящих магнитов и обмоток возбуждения, что позволяет повысить комфортабельность движения и экономические показатели работы подвижного состава.

Принципы [ править ]

В этой конструкции электродвигателя сила создается линейно движущимся магнитным полем, действующим на проводники в поле. Любой проводник, будь то петля, катушка или просто кусок металлической пластины, помещенный в это поле, будет иметь вихревые токи, индуцированные в нем, таким образом создавая противоположное магнитное поле в соответствии с законом Ленца . Два противоположных поля будут отталкивать друг друга, создавая движение, когда магнитное поле пронизывает металл.

Читать еще:  Шум на холодную двигателя 1zr fe

п s знак равно 2 ж s / п =2f_/p> [8]

где f s — частота питающей сети в Гц, p — число полюсов, а n s — синхронная скорость магнитного поля в оборотах в секунду.

Картина бегущего поля имеет скорость:

v s = 2 t f s =2tf_> [8]

где v s — скорость линейного бегущего поля в м / с, а t — шаг полюсов.

Для скольжения s скорость вторичной обмотки линейного двигателя определяется выражением

v r = ( 1 − s ) v s =(1-s)v_> [8]

Мотор-ролики

Линейные асинхронные электродвигатели – не единственная инновация в области электрических силовых агрегатов. В последнее время в конвейерах все шире стали применять мотор-ролики (MDR – Motor Driven Roller). Еще два года назад на выставке оборудования по транспортировке материалов и логистике ProMat в Чикаго лишь несколько фирм представили конвейеры с приводом от мотор-роликов, зато в экспозиции в январе 2007 г. в ассортименте почти каждой фирмы, предлагающей конвейеры, были модели с мотор-роликами.

В Соединенных Штатах конвейеры с приводом от мотор-роликов впервые использовала почтовая служба. Конструкция их проста. Внутри ведущего ролика устанавливается миниатюрный электродвигатель постоянного тока, работающий от напряжения 24 В, и редуктор. В обычных конвейерах один мотор-ролик приходится на 9 обычных роликов.

По словам специалистов, если конвейер перемещает грузы непрерывным потоком, привод от наружных электродвигателей более экономичен. Конвейеры с мотор-роликами рентабельны и используются в основном в тех случаях, когда надо накапливать поступающие грузы на конвейере, а затем перемещать их дальше либо когда требуется разделять поток грузов на группы и перемещать грузы группами.

У мотор-роликов целый «букет» преимуществ. Уровень шума от конвейеров, оснащенных мотор-роликами, значительно ниже, чем от обычных конвейеров. Они позволяют экономить энергию: не только благодаря более высокому к.п.д. мотор-роликов, но и потому, что конвейер работает только тогда, когда надо. Еще одно преимущество – более высокий уровень систем управления мотор-роликами. В настоящее время выпускаются конвейеры с мотор-роликами, развивающие скорость до 90 м/мин, а если поток грузов уменьшился, можно снизить скорость до 30 м/мин, уменьшив таким образом износ деталей конвейера и энергопотребление. Наконец, мотор-ролик практически не нуждается в техобслуживании. Поскольку он работает лишь тогда, когда надо, его ресурс продляется на годы. Когда электродвигатель выйдет из строя, мотор-ролик заменяют другим практически без остановки конвейера.

Использует

Благодаря этим свойствам линейные двигатели часто используются в маглев движитель, как у японцев Линимо поезд на магнитной подушке линия рядом Нагоя.

Первая в мире коммерческая автоматизированная магнитолевая система была низкоскоростной шаттл на магнитной подвеске который бежал от терминала аэропорта Бирмингем аэропорт к ближайшему Бирмингемский международный железнодорожный вокзал между 1984–1995 гг. [12] Длина пути составляла 600 метров (2000 футов), а поезда «летели» на высоте 15 миллиметров (0,59 дюйма), левитировали с помощью электромагнитов и приводились в движение линейными асинхронными двигателями. [13] Он проработал почти одиннадцать лет, но устаревание проблемы с электронными системами сделали его ненадежным в последние годы. Один из оригинальных автомобилей выставлен на выставке Railworld в Питерборовместе с RTV31 парящий поезд. [14]

Однако линейные двигатели использовались независимо от магнитной левитации, такие как Токиос Toei Ōedo Line. В Bombardier Innovia Metro представляет собой пример автоматизированной системы, в которой используется движитель LIM. Самый длинный быстрый транзит система, использующая такую ​​технологию, является Метро Гуанчжоу, примерно 130 км (81 миль) маршрута с использованием поездов метро LIM вдоль Строка 4, Строка 5 и Строка 6. Они также используются Tomorrowland Transit Authority PeopleMover в Tomorrowland в волшебное королевство в Мир Уолта Диснея в Bay Lake, Флорида только за пределами Орландо, Флорида.

Читать еще:  Что содержит номер двигателя

Технология линейных асинхронных двигателей также используется в некоторых запущенные американские горки. В настоящее время это все еще непрактично для уличного бега трамваи, хотя теоретически это можно сделать, закопав его в прорези.

За пределами общественного транспорта вертикальные линейные двигатели были предложены в качестве подъемных механизмов в глубоких шахты, и использование линейных двигателей растет в управления движением Приложения. Они также часто используются на раздвижных дверях, например, в низкий этаж трамваи такой как Alstom Citadis и Евротрам.

Также существуют двухосные линейные двигатели. Эти специализированные устройства использовались для прямого ИксY движение для точной лазерной резки ткани и листового металла, автоматизированное составление, и формирование кабеля. Кроме того, линейные асинхронные двигатели с цилиндрической вторичной обмоткой использовались для обеспечения одновременного линейного и вращательного движения для монтажа электронных устройств на печатных платах. [15]

Большинство используемых линейных двигателей — это LIM (линейные асинхронные двигатели) или LSM (линейные синхронные двигатели). Линейные двигатели постоянного тока не используются, поскольку они более дорогостоящие и линейные. SRM страдает плохой тягой. Таким образом, для длительных пробегов на тяговых усилиях предпочтительнее использовать LIM, а для краткосрочных — LSM.

Линейные асинхронные двигатели также использовались для запуска самолетов Westinghouse Electropult. [7] система в 1945 году была ранним примером, и Электромагнитная система запуска самолета (EMALS) должна была быть поставлена ​​в 2010 году.

Линейные асинхронные двигатели также используются в ткацких станках, магнитная левитация позволяет бобинам плавать между волокнами без прямого контакта.

Первый безканальный лифт изобретен ThyssenKrupp использует мощность линейного индукционного привода. [16]

Принципы

В этой конструкции электродвигателя сила создается линейно движущимся магнитное поле действуя на проводников в полевых условиях. Любой проводник, будь то петля, катушка или просто кусок металлической пластины, помещенный в это поле, будет иметь вихревые токи индуцированный в нем создавая противоположное магнитное поле в соответствии с Закон Ленца. Два противоположных поля будут отталкивать друг друга, создавая движение, когда магнитное поле пронизывает металл.

п s = 2 ж s / п < displaystyle n_ = 2f_ / p> [8]

где жs частота питающей сети в Гц, п — количество полюсов, а пs — синхронная скорость магнитного поля в оборотах в секунду.

Картина бегущего поля имеет скорость:

v s = 2 т ж s < displaystyle v_ = 2tf_ > [8]

где vs — скорость линейного бегущего поля в м / с, а т — полюсный шаг.

За промах s , скорость вторичной обмотки линейного двигателя определяется выражением

v р = ( 1 − s ) v s < displaystyle v_ = (1-s) v_ > [8]

Толкать

Привод, создаваемый линейными асинхронными двигателями, в чем-то похож на обычные асинхронные двигатели; движущие силы демонстрируют примерно аналогичную характеристическую форму относительно скольжения, хотя и модулируемую концевыми эффектами. [9]

Существуют уравнения для расчета тяги двигателя. [10]

Конечный эффект

В отличие от асинхронного двигателя круглого сечения, линейный асинхронный двигатель демонстрирует «конечные эффекты». Эти конечные эффекты включают в себя потери производительности и эффективности, которые, как считается, вызваны уносом магнитной энергии и потерями в конце первичной обмотки из-за относительного движения первичной и вторичной обмоток.

С короткой вторичной обмоткой поведение почти идентично роторной машине, при условии, что она имеет длину как минимум два полюса, но с коротким первичным снижением тяги, которое происходит при малом скольжении (ниже примерно 0,3), пока оно не станет восьми полюсов или больше. [7]

Однако из-за концевых эффектов линейные двигатели не могут «работать налегке» — обычные асинхронные двигатели могут работать с двигателем с почти синхронным полем в условиях низкой нагрузки. Напротив, конечные эффекты создают гораздо более значительные потери с линейными двигателями. [7]

Читать еще:  Что такое предпусковой подогреватель двигателя webasto

Левитация

Кроме того, в отличие от роторного двигателя, электродинамическая левитация сила, она равна нулю при нулевом скольжении и дает примерно постоянную величину силы / зазора, когда скольжение увеличивается в любом направлении. Это происходит в односторонних двигателях, и левитация обычно не происходит, когда на вторичной обмотке используется железная опорная пластина, поскольку это вызывает притяжение, которое подавляет подъемную силу. [9]

Использует

Благодаря этим свойствам линейные двигатели часто используются в маглев движитель, как у японцев Линимо поезд на магнитной подушке линия рядом Нагоя.

Первая в мире коммерческая автоматизированная магнитолевая система была низкоскоростной шаттл на магнитной подвеске который бежал от терминала аэропорта Бирмингем аэропорт к ближайшему Бирмингемский международный железнодорожный вокзал между 1984–1995 гг. [12] Длина пути составляла 600 метров (2000 футов), а поезда «летели» на высоте 15 миллиметров (0,59 дюйма), левитировали с помощью электромагнитов и приводились в движение линейными асинхронными двигателями. [13] Он проработал почти одиннадцать лет, но устаревание проблемы с электронными системами сделали его ненадежным в последние годы. Один из оригинальных автомобилей выставлен на выставке Railworld в Питерборовместе с RTV31 парящий поезд. [14]

Однако линейные двигатели использовались независимо от магнитной левитации, такие как Токиос Toei Ōedo Line. В Bombardier Innovia Metro представляет собой пример автоматизированной системы, в которой используется движитель LIM. Самый длинный быстрый транзит система, использующая такую ​​технологию, является Метро Гуанчжоу, примерно 130 км (81 миль) маршрута с использованием поездов метро LIM вдоль Строка 4, Строка 5 и Строка 6. Они также используются Tomorrowland Transit Authority PeopleMover в Tomorrowland в волшебное королевство в Мир Уолта Диснея в Bay Lake, Флорида только за пределами Орландо, Флорида.

Технология линейных асинхронных двигателей также используется в некоторых запущенные американские горки. В настоящее время это все еще непрактично для уличного бега трамваи, хотя теоретически это можно сделать, закопав его в прорези.

За пределами общественного транспорта вертикальные линейные двигатели были предложены в качестве подъемных механизмов в глубоких шахты, и использование линейных двигателей растет в управления движением Приложения. Они также часто используются на раздвижных дверях, например, в низкий этаж трамваи такой как Alstom Citadis и Евротрам.

Также существуют двухосные линейные двигатели. Эти специализированные устройства использовались для прямого ИксY движение для точной лазерной резки ткани и листового металла, автоматизированное составление, и формирование кабеля. Кроме того, линейные асинхронные двигатели с цилиндрической вторичной обмоткой использовались для обеспечения одновременного линейного и вращательного движения для монтажа электронных устройств на печатных платах. [15]

Большинство используемых линейных двигателей — это LIM (линейные асинхронные двигатели) или LSM (линейные синхронные двигатели). Линейные двигатели постоянного тока не используются, поскольку они более дорогостоящие и линейные. SRM страдает плохой тягой. Таким образом, для длительных пробегов на тяговых усилиях предпочтительнее использовать LIM, а для краткосрочных — LSM.

Линейные асинхронные двигатели также использовались для запуска самолетов Westinghouse Electropult. [7] система в 1945 году была ранним примером, и Электромагнитная система запуска самолета (EMALS) должна была быть поставлена ​​в 2010 году.

Линейные асинхронные двигатели также используются в ткацких станках, магнитная левитация позволяет бобинам плавать между волокнами без прямого контакта.

Первый безканальный лифт изобретен ThyssenKrupp использует мощность линейного индукционного привода. [16]

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector