Линейный двигатель принцип работы: Линейные двигатели — статья

Содержание

Линейные электродвигатели

Интересные и широкие перспективы развития электропривода связаны с применением так называемых линейных двигателей.
Большое число производственных механизмов и устройств имеют поступательное или возвратно-поступательное движение рабочих органов (подъемно-транспортные машины, механизмы подач различных станков, прессы, молоты и т. д.). В качестве привода этих механизмов и устройств до недавнего времени использовались обычные электродвигатели в сочетании со специальными видами механических передач (кривошипно-шатунный механизм, передача винт — гайка), преобразовывавших вращательное движение двигателей в прямолинейное движение рабочего органа.
Применение линейных электродвигателей позволяет упростить или полностью исключить механическую передачу, повысить экономичность и надежность работы привода и производственного механизма в целом.
Специфичность конструкции линейного двигателя определила появление и некоторых специальных терминов, применяемых для обозначения отдельных его частей. В настоящее время еще не принята единая система терминологии, поэтому в технической литературе одинаковый смысл вкладываются в понятия: статор — первичный элемент — индуктор, ротор — вторичный элемент — бегун — якорь — реактивная полоса. Часть двигателя, получающая энергию из сети, названа статором (хотя она не всегда является неподвижной частью), а часть двигателя, получающая энергию со статора, названа вторичным элементом.


Рис. 1. Принцип построения линейного двигателя переменного тока.
Линейные двигатели могут быть асинхронными, синхронными и постоянного тока, повторяя по принципу своего действия соответствующие двигатели вращательного движения.
Наибольшее распространение получили асинхронные линейные двигатели, которые мы и рассмотрим вначале. Представление об устройстве линейного асинхронного двигателя можно получить, если мысленно разрезать (рис. 1) статор 1 и ротор 4 с обмотками 2 и 3 обычного асинхронного двигателя вдоль оси по образующей и развернуть в плоскость, как это и показано на рисунке. Образовавшаяся «плоская» конструкция представляет собой принципиальную схему линейного двигателя. Если теперь обмотки 2 статора такого двигателя подключить к сети переменного тока, то образуется магнитное поле, ось которого будет перемещаться вдоль воздушного зазора со скоростью V, пропорциональной частоте питающего напряжения f и длине полюсного деления т:

Это перемещающееся вдоль зазора магнитное поле пересекает проводники обмотки 3 ротора и индуктирует в них ЭДС, под действием которой по обмотке начнут протекать токи. Взаимодействие токов с магнитным полем приведет к появлению силы, действующей, по известному правилу Ленда, в направлении перемещения магнитного поля. Ротор — в дальнейшем будем называть его уже вторичным элементом — под действием этой силы начнет двигаться с некоторым отставанием (скольжением) от магнитного поля, как и в обычном асинхронном двигателе.

Рис. 2. Линейные двигатели.
а — с длинным вторичным элементом; б — с коротким вторичным элементом; в — двухстаторный; г —с сердечником; 5 — со вторичным элементом в виде полосы.
Представленная на рис. 1 конструкция представляет собой линейный двигатель с одинаковыми размерами статора и вторичного элемента. Помимо такой конструкции, в зависимости от назначения линейного двигателя вторичный элемент может быть длиннее статора (рис. 2,а) или короче его (рис. 2,6). Такие двигатели получили соответственно название двигателей с коротким статором и коротким вторичным элементом.
Вторичный элемент линейного двигателя не всегда снабжается обмоткой. Часто — и в этом одно из достоинств линейного асинхронного двигателя — в качестве вторичного элемента используется металлический лист (полоса), как это показано на рис. 2Д. Вторичный элемент при этом может располагаться также между двумя статорами (рис. 2,в) или между статором и ферромагнитным сердечником (рис. 2,г). Двигатель с конструктивной схемой, приведенной на рис. 2,6, получил название двигателя с односторонним статором, со схемой по рис. 2,в — с двусторонним статором и со схемой по рис. 2,г — с односторонним статором и сердечником.
Вторичный элемент выполняется из меди, алюминия или стали, причем использование немагнитного вторичного элемента предполагает применение конструктивных схем с замыканием магнитного потока через ферромагнитные элементы, как, например, на рис. 2,в, г. Некоторое распространение получили составные сложные вторичные элементы с прилегающими друг к другу полосами из немагнитного и ферромагнитного материала, при этом ферромагнитная полоса выполняет роль части магнитопровода.
Принцип действия линейных двигателей со вторичным элементом в виде полосы повторяет работу обычного асинхронного двигателя с массивным ферромагнитным или полым немагнитным ротором. Обмотки статора линейных двигателей имеют те же схемы соединения, что и обычные асинхронные двигатели, и подключаются обычно к сети трехфазного переменного тока.
Отметим, что линейные двигатели очень часто работают в так называемом обращенном режиме движения, когда вторичный элемент неподвижен, а передвигается статор. Такой линейный двигатель, получивший название двигателя с подвижным статором, находит, в частности, широкое применение на электрическом транспорте.
Разновидностями линейных асинхронных двигателей являются дуговой и трубчатый (коаксиальный) двигатели.

Рис. 3. Дуговой двигатель.
Дуговой двигатель характеризуется расположением обмотки на части окружности, как это показано на рис. 3. Особенностью этого двигателя является зависимость частоты вращения его ротора I от длины дуги, на которой располагаются обмотки 2 статора 3.
Пусть обмотки статора располагаются на дуге, длина которой соответствует центральному углу сс=2тр, где т — длина полюсного деления и р — число пар полюсов. Тогда за один период тока вращающееся поле статора совершит поворот на угол. а в течение
одной минуты поле повернется на оборотов, т. е. будет иметь частоту вращения яр, об/мин. Выбирая различные а, можно выполнять дуговые двигатели с различными частотами вращения ротора.
Одна из типовых конструкций трубчатого линейного двигателя представлена на рис. 4.
Статор двигателя 1 имеет вид трубы, внутри которой располагаются перемежающиеся между собой плоские дисковые катушки 2 (обмотки статора) и металлические шайбы 3, являющиеся частью магнитопровода. Катушки двигателя соединяются группами и образуют обмотки отдельных фаз двигателя. Внутри статора помещается вторичный элемент 4 также трубчатой формы, выполненный из ферромагнитного материала. При подключении к сети обмоток статора вдоль его внутренней поверхности образуется бегущее магнитное поле, которое индуктирует в теле вторичного элемента токи, направленные по его окружности. Взаимодействие этих токов с магнитным полем двигателя создает на вторичном элементе силу, действующую вдоль трубы, которая и вызывает (при закрепленном статоре) движение вторичного элемента в этом направлении.
Трубчатая конструкция линейных двигателей характеризуется аксиальным направлением магнитного потока во вторичном элементе в отличие от плоского линейного двигателя, в котором магнитный поток имеет радиальное направление.

Рис. 4. Трубчатый (коаксиальный) линейный двигатель.
Рассмотрим теперь несколько типовых практических конструкций линейных асинхронных двигателей в совокупности с производственными механизмами.
Широкое применение линейные двигатели нашли в электрическом транспорте, чему способствовал целый ряд преимуществ этих двигателей. Одно из них, уже отмеченное выше, определяется прямолинейностью движения вторичного элемента (или статора), что естественно сочетается с характером движения различных транспортных средств.

Рис. 5. Сочленение линейного двигателя с транспортным средством.
Другое, не менее важное обстоятельство связано с независимостью силы тяги от силы сцепления колес с рельсовым путем, что недостижимо для обычных систем электрической тяги. Поэтому ускорения и скорости движения средств транспорта при использовании линейных двигателей могут быть сколь угодно высокими и ограничиваться только комфортабельностью движения, допустимой скоростью качения колес по рельсовому пути и дороге, динамической устойчивостью ходовой части транспорта и пути. Исключается при использовании линейных двигателей и буксование колес электрического транспорта.
Одна из возможных конструктивных схем сочленения линейного двигателя с рельсовым транспортным средством показана на рис. 5. Линейный двигатель, укрепленный на тележке 3 подвижного состава, имеет конструкцию с двусторонним статором 1. Вторичным элементом является укрепленная между рельсами полоса 2. Напряжение на статор двигателя подается с помощью скользящих контактов.
Известны также конструкции линейных двигателей, где вторичным элементом являются рельс или элементы
несущей конструкции. Такие схемы характерны, в частности, для монорельсовых пассажирских и грузовых дорог и механизмов передвижения кранов. На рис. 6 в качестве примера показаны отечественный линейный двигатель, сконструированный для монорельсовой дороги. Этот двигатель имеет двусторонний статор 1 с обмоткой 2, внутри которого находится вторичный элемент в виде полосы 3. Статор двигателя перемещается по полосе с помощью несущих роликов 5. Ролики 4 служат для взаимной фиксации статора и вторичного элемента в горизонтальном направлении. Технические данные этого двигателя следующие: максимальная сила тяги 3800 Н, скорость двигателя 37 км/ч, номинальный ток 200 А, коэффициент полезного действия 50%,коэффициент мощности 0,4. Двигатель питается от трехфазной сети переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 380 В.
На рис. 7 показан пример использования линейных асинхронных двигателей для механизмов транспортировки грузов различных изделий. Конвейер, предназначенный для перемещения сыпучего материала 1 из бункера 2, имеет металлическую ленту 3, укрепленную на барабанах 4. Металлическая лента проходит внутри статоров 5 линейного двигателя, являясь вторичным элементом. Применение линейного двигателя в этом случае позволяет снизить предварительное натяжение ленты и устранить ее проскальзывание, повысить скорость и надежность работы конвейера.

Рис. 6. Линейный двигатель для монорельсовой дороги.

Рис. 7. Линейный двигатель для транспортеров.
Большой интерес представляет использование линейного двигателя для машин ударного действия, например сваезабивных молотов, применяемых при дорожных работах и строительстве. Конструктивная схема такого молота показана па рис. 8. Статор линейного двигателя 1 располагается на стреле молота 2 и может перемещаться по направляющим стрелы в вертикальном направлении с помощью лебедки 3. Ударная часть молота 4 является одновременно вторичным элементом двигателя.
Для подъема ударной части молота двигатель включается таким образом, чтобы бегущее поле было направлено вверх. При подходе ударной части к крайнему верхнему положению двигатель отключается и ударная часть опускается вниз на сваю под действием силы тяжести. В некоторых случаях двигатель не отключается, а реверсируется, что позволяет увеличить энергию удара. По мере заглубления сваи статор двигателя перемещается вниз с помощью лебедки.
Электрический молот прост в изготовлении, не требует  повышенной точности изготовления деталей, нечувствителен к изменению температуры и может вступать в работу практически мгновенно.
Широкое распространение получает линейный двигатель и в легкой промышленности, в частности в текстильном производстве. Примером использования линейного двигателя в текстильной промышленности является привод челнока или прокладчика нити ткацкого станка. Идея такого применения линейных двигателей основывается на принципиальной возможности органического объединения функций челнока и вторичного элемента линейного двигателя.

Рис. 8. Линейный двигатель для сваезабивного молота.
Одна из возможных принципиальных схем ткацкого станка показана на рис. 9. Система электропривода образована двумя цилиндрическими статорами 1 и 2,
снабженными концевыми амортизаторами 3. Вторичным элементом является легкий алюминиевый прокладчик 4 с захватом для нити, который перемещается из одного статора в другой по направляющему каналу 5.
При нахождении прокладчика в статоре 1 устройство управления 6 подает напряжение на этот статор таким образом, что образовавшееся бегущее магнитное поле выталкивает прокладчик из статора. Прокладчик по направляющему каналу перелетает в другой статор, прокладывая нить, и тормозится там с помощью работающего в тормозном режиме статора 2 и амортизатора 3. Затем устройство управления переключает статор 2 для образования бегущего поля в направлении статора I, а сам статор 1 — в тормозной режим. Цикл перемещения прокладчика повторяется.


Рис. 9. Линейный двигатель для ткацких станков.
Ткацкие станки, выполненные по этому принципу, отличаются высокой производительностью, простотой автоматизации и удобством в обслуживании.
В настоящее время многие отечественные организации и заводы разрабатывают и серийно выпускают линейные асинхронные двигатели, среди них:
двигатели мощностью от нескольких ватт до 660 кВт со скоростями движения от 1,4 до 42 м/с для систем транспорта;
двухстаторные тяговые двигатели мощностью от 5 до 1000 кВт со скоростью движения 8,4—11,2 м/с для промышленного транспорта и различных производственных механизмов;
одностаторные тяговые двигатели для транспорта мощностью 26, 120 и 660 кВт со скоростью движения соответственно 10, 25,2 и 33,6 м/с;
тяговые двигатели с использованием рельса в качестве вторичного элемента;
линейные микродвигатели переменного и постоянного тока для привода машин легкой промышленности и для самопишущих измерительных приборов.
Таблица 1

Тип привода-толкателя

Номинальное усилие, Н

Ход штока, м

Время хода, с

Полезная мощность, Вт

ПТЛ-75

750

0,15

0,33

330

ЛТЛ-150

1500

0,25

0,56

660

ПТЛ-300

3000

0,3

0,67

1320

ПТЛ-100

1000

0,12

0,27

441

ПТЛ-200

2000

0,2

0,4

880

ПТЛ-600

6000

0,4

0,89

2640

В табл. 1 приведены технические данные цилиндрических линейных асинхронных двигателей, исиользуемых в безредукторном приводе-толкателе со скоростью движения штока 0,45 м/с.
Таблица 2

Тип двигателя

Мощность, кВт

Скорость бегущего поля, м/с

Среднее пусковое усилие, Н

КПД. %

Масса, кг

ЛАД 1

40

12

450

64

690

ЛАД 2

40

18

600

63

700

ЛАД 3

120

12

1100

70

870

Для привода слитковозов в прокатном производстве разработаны линейные асинхронные двигатели, технические данные которых приведены в табл. 2.
Наряду с асинхронными линейными двигателями применяются линейные двигатели постоянного тока. Они чаще всего используются для получения небольших перемещений рабочих органов и обеспечения при этом высокой точности и значительных пусковых усилий.
Кроме того, линейные двигатели постоянного тока (как и двигатели вращательного движения) позволяют при необходимости просто регулировать скорость движения рабочих органов. Рассмотрим примеры применения этих двигателей.
На рис. 10 показана схема привода продольного хода стола плоскошлифовального станка с использованием линейного двигателя постоянного тока. На столе 1 станка расположен вторичный элемент (якорь) 2 двигателя. Ток к обмоткам якоря подводится через коллектор 3 и щетки 4, установленные на станине 5 станка. На станине по всей длине хода якоря расположены полюсы двустороннего статора 6, при этом станина является одновременно и магнитопроводом двигателя.
На рис. 11 показана еще одна конструктивная схема линейного двигателя постоянного тока, который применяется для перемещения промышленных изделий. Этот двигатель по существу представляет собой двигатель постоянного тока с полым цилиндрическим якорем, разрезанный по образующей и развернутый в плоскость.


Рис. 11. Линейный двигатель для транспортировки изделий.

Рис. 10. Линейный двигатель для шлифовального станка.
Подвижная часть двигателя — якорь — состоит из немагнитного остова 1 и укрепленной на нем обмотки 2 якоря, которая может быть выполнена из изолированного обмоточного провода или изготовлена из медной фольги путем ее травления. Ширина витков обмотки в направлении движения, как и в обычных двигателях постоянного тока, близка к полюсному делению (т. е. расстоянию по окружности между полюсами магнитной системы двигателя). Токоподвод к обмотке осуществляется с помощью коллектора 3 и щеток 4. На станине двигателя 5 крепится комплект полюсов 6 с обмотками возбуждения 7, размещенных в ряд по направлению движения якоря. Другими частями магнитопровода двигателя являются стальные сердечники 8 и сама станина, выполненная также из ферромагнитного материала. Якорь двигателя вместе со столиком 9 для крепления перемещаемого изделия 10 движется по неподвижным опорам 11 так, что его плоскости с обмотками все время находятся в зазоре между сердечниками 8 и полюсами 6.
На принципе работы линейного двигателя основано действие специальных насосов для перекачки электропроводящих жидкостей и в том числе жидких металлов. Такие насосы, часто называемые магнитогидродинамическими, широко применяются в металлургии для транспортировки, дозировки и перемешивания жидкого металла, а также на атомных электростанциях для перекачки жидкометаллического теплоносителя.
Магнитогидродинамические насосы (МГД-насосы) могут быть постоянного или переменного тока. Конструктивная схема МГД-насоса постоянного тока показана на рис. 12.
Первичным элементом — статором двигателя является С-образный электромагнит 1 (для упрощения рисунка его обмотка возбуждения не показана). В воздушный зазор электромагнита помещается трубопровод 2 с жидким металлом. С помощью электродов 3, приваренных к стенкам трубопровода, через жидкий металл пропускается постоянный ток от внешнего источника. Часто обмотка возбуждения включается последовательно в цепь электродов 3.

Рис. 12. Магнитогидродинамический насос постоянного тока.

При возбуждении электромагнита на металл в зоне прохождения постоянного тока начинает действовать электромагнитная сила аналогично тому, как она действовала на проводник с током, помещенным в магнитное поле (см. рис. I). Под действием этой силы металл начнет перемещаться по трубопроводу, причем направление его движения просто определить по известному правилу левой руки.
Один из выполненных МГД-насосов этого типа имеет следующие данные: потребляемая мощность 625 кВт, ток 250 000 А, напряжение 2,5 В, КПД 62,5%. Насос обеспечивает транспортировку жидкого натрия при температуре 800°С со скоростью 12,4 м/с по каналу сечением 53×15,2 см2. Номинальный расход насоса 3670 м3/ч при напоре 39 Н/см2.
Преимуществами МГД-насосов являются отсутствие движущихся механических частей и возможность герметизации канала транспортировки металла.
Принцип линейного двигателя используется при разработке реактивных плазменных двигателей космических ракет. Модель такого плазменного двигателя можно также изобразить с помощью схемы, приведенной на рис. 12, где место жидкого металла заняла плазма — высокотемпературный (400°С и более) ионизированный и поэтому токопроводящий газ. Электроэнергию для работы такого двигателя предполагается получить с помощью ядерного реактора.
В последние годы все шире используются синхронные линейные двигатели. Основной областью применения этих 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.
Следует при этом отметить, что применение синхронных линейных двигателей в высокоскоростном транспорте сочетается, как правило, с так называемой магнитной подвеской вагонов и применением сверхпроводящих магнитов и обмоток возбуждения, что позволяет  повысить комфортабельность движения и экономические показатели работы подвижного состава.
Рассмотрим конкретные примеры использования линейных синхронных двигателей для транспорта. На рис. 13 показана схема путепровода и вагона электропоезда со скоростью движения 400—500 км/ч, предназначенного для перевозки 100 пассажиров.
Тяговый синхронный линейный двигатель имеет электромагнитное возбуждение с использованием сверхпроводящих магнитов. Обмотка возбуждения 1 состоит из ряда катушек, равномерно укрепленных под днищем вагона 5. В криогенной системе охлаждения обмоток используется жидкий гелий. Плоская трехфазная обмотка переменного тока 2 уложена в бетонное полотно дороги и питается от трехфазного инвертора, преобразующего напряжение постоянного тока в трехфазное напряжение переменного тока (здесь кратко рассмотрен принцип действия инвертора). С помощью инвертора осуществляются пуск, изменение скорости движения и торможение поезда. Номинальный ток обмотки 250 А; длина секции обмоток, одновременно включаемых на напряжение, 5 км. Номинальная мощность двигателя 5,2 МВт, номинальное тяговое усилие 40 кН, cos φ=0,92, коэффициент полезного действия 72%.
Путепровод 6 представляет собой бетонное полотно шириной 3,7 м, плоский характер поверхности которого выбран с целью снижения накопления льда и снега.

Рис. 13. Линейный синхронный двигатель для привода подвижного состава.
Вагон подвешивается над полотном дороги на высоте 15 см с помощью специальной системы магнитной подвески. Эта система состоит из удлиненных сверхпроводящих электромагнитов 3, расположенных по краям днища вагона, и плоских алюминиевых полос 4, укрепленных в полотне дороги. Принцип работы системы магнитной подвески основывается на действии электродинамических сил, возникающих при взаимодействии потоков сверхпроводящих электромагнитов 3 на борту вагона и вихревых токов, наведенных в алюминиевых полосах 4. Расисты показали, что при использовании магнитной подвески масса вагона оказывается на 20 т меньше, чем при системе подвески на воздушной подушке.
Для обеспечения поперечной устойчивости поезда при его движении применяется специальная система стабилизации. Она предусматривает укладку дополнительной обмотки (на рисунке не показана) вдоль оси дорожного полотна и основана на взаимодействии токов в этой обмотке с полем тяговых электромагнитов.
Разработанная система электрической тяги с применением описанного выше синхронного линейного двигателя отличается хорошими эксплуатационными показателями, однако для ее работы необходима укладка обмоток в полотно дороги, что удорожает изготовление системы и усложняет ее обслуживание, особенно при значительной протяженности дороги. В связи с этим были разработаны конструкции линейных синхронных двигателей, которые не требуют укладки обмоток в железнодорожное полотно. К их числу относятся линейные синхронные двигатели с так называемым униполярным возбуждением и когтеобразными полюсами. Двигатели того и другого исполнения были использованы для привода 50-тонного состава со скоростью движения 480 км/ч. Параметры двигателей: номинальная мощность 1340 кВт, тяговое усилие 106 Н, частота напряжения переменного тока 350 Гц. Расчетное значение коэффициента мощности равно 1, а коэффициента полезного действия 91— 96%. Масса двигателей при зазоре между составом и вторичным элементом в 1,5 см не превышает 4 т.

Рис. 14. Линейный синхронный двигатель с униполярным возбуждением.
На рис. 14 показана конструктивная схема синхронного линейного двигателя с униполярным возбуждением. Двигатель имеет два статора 1, установленных на подвижной части состава. Бегущее магнитное поле создается с помощью обмоток 2, подключаемых к сети переменного тока. Статоры соединяются магнитопроводом 3, на котором расположена обмотка униполярного возбуждения 4. Эта обмотка создает постоянный по направлению магнитный поток Фп, который пронизывает ферромагнитный вторичный элемент 5, укладываемый в. путепровод. Взаимодействие бегущего магнитного поля с намагниченным вторичным элементом создает силу тяги подвижного состава.
Сопоставление  линейных синхронных двигателей с униполярным возбуждением и когтеобразными полюсами с асинхронным линейным двигателем на то же тяговое усилие показало, что последний имеет худший коэффициент мощности (около 0,6), более низкий КПД (около 80%) и большую массу на единицу мощности двигателя.

Линейный двигатель — это… Что такое Линейный двигатель?

Лабораторный синхронный линейный двигатель. На заднем плане статор — ряд индукционных катушек, на переднем плане — подвижный вторичный элемент, содержащий постоянный магнит.

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, получающая энергию от статора, называют вторичным элементом или якорем (название «ротор» к деталям линейного двигателя не применяется, т.к. 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.

Асинхронный линейный двигатель

Представление об устройстве линейного асинхронного двигателя можно получить, если мысленно разрезать статор и ротор с обмотками обычного асинхронного двигателя вдоль оси по образующей и развернуть в плоскость. Образовавшаяся плоская конструкция представляет собой принципиальную схему линейного двигателя. Если теперь обмотки статора такого двигателя подключить к сети трехфазного переменного тока, то образуется магнитное поле, ось которого будет перемещаться вдоль воздушного зазора со скоростью V, пропорциональной частоте питающего напряжения f и длине полюсного деления t: V = 2tf. Это перемещающееся вдоль зазора магнитное поле пересекает проводники обмотки ротора и индуцирует в них ЭДС, под действием которой по обмотке начнут протекать токи. Взаимодействие токов с магнитным полем приведет к появлению силы, действующей, по правилу Ленца, в направлении перемещения магнитного поля. Ротор — в дальнейшем будем называть его уже вторичным элементом — под действием этой силы начнет двигаться. Как и в обычном асинхронном двигателе, перемещение элемента происходит с некоторым скольжением относительно поля S = (V — v)/V, где v — скорость движения элемента. Номинальное скольжение линейного двигателя равно 2-6%. [1] Вторичный элемент линейного двигателя не всегда снабжается обмоткой. Одно из достоинств линейного асинхронного двигателя заключается в том, что в качестве вторичного элемента может использоваться обычный металлический лист. Вторичный элемент при этом может располагаться также между двумя статорами, или между статором и ферромагнитным сердечником. Вторичный элемент выполняется из меди, алюминия или стали, причем использование немагнитного вторичного элемента предполагает применение конструктивных схем с замыканием магнитного потока через ферромагнитные элементы. Принцип действия линейных двигателей со вторичным элементом в виде полосы повторяет работу обычного асинхронного двигателя с массивным ферромагнитным или полым немагнитным ротором. Обмотки статора линейных двигателей имеют те же схемы соединения, что и обычные асинхронные двигатели, и подключаются обычно к сети трехфазного переменного тока. Линейные двигатели очень часто работают в так называемом обращенном режиме движения, когда вторичный элемент неподвижен, а передвигается статор. Такой линейный двигатель, получивший название двигателя с подвижным статором, находит, в частности, широкое применение на электрическом транспорте. Например, статор неподвижно закреплен под полом вагона, а вторичный элемент представляет собой металлическую полосу между рельс, а иногда вторичным элементом служат сами рельсы. Одной из разновидностей линейных асинхронных двигателей являются трубчатый (коаксиальный) двигатель. Статор такого двигателя имеет вид трубы, внутри которой располагаются перемежающиеся между собой плоские дисковые катушки (обмотки статора) и металлические шайбы, являющиеся частью магнитопровода. Катушки двигателя соединяются группами и образуют обмотки отдельных фаз двигателя. Внутри статора помещается вторичный элемент также трубчатой формы, выполненный из ферромагнитного материала. При подключении к сети обмоток статора вдоль его внутренней поверхности образуется бегущее магнитное поле, которое индуцирует в теле вторичного элемента токи, направленные по его окружности. Взаимодействие этих токов с магнитным полем двигателя создает на вторичном элементе силу, действующую вдоль трубы, которая и вызывает (при закрепленном статоре) движение вторичного элемента в этом направлении. Трубчатая конструкция линейных двигателей характеризуется аксиальным направлением магнитного потока во вторичном элементе в отличие от плоского линейного двигателя, в котором магнитный поток имеет радиальное направление.

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, достигающем 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.

Применение линейных двигателей

  • Широкое применение линейные двигатели нашли в электрическом транспорте, чему способствовал целый ряд преимуществ этих двигателей: прямолинейность движения вторичного элемента (или статора), что естественно сочетается с характером движения различных транспортных средств, простота конструкции, отсутствие трущихся частей (энергия магнитного поля непосредственно преобразуется в механическую), что позволяет добиться высокой надежности и КПД. Еще одно преимущество связано с независимостью силы тяги от силы сцепления колес с рельсовым путем, что недостижимо для обычных систем электрической тяги. При использовании линейных двигателей исключается буксование колес электрического транспорта (именно этой причиной был обусловлен выбор линейного двигателя для ММТС), а ускорения и скорости движения средств транспорта могут быть сколь угодно высокими и ограничиваться только комфортабельностью движения, допустимой скоростью качения колес по рельсовому пути и дороге, и динамической устойчивостью ходовой части транспорта и пути.
  • Линейные асинхронные двигатели применяются для привода механизмов транспортировки грузов различных изделий. Такой конвейер имеет металлическую ленту, которая проходит внутри статоров линейного двигателя, являясь вторичным элементом. Применение линейного двигателя в этом случае позволяет снизить предварительное натяжение ленты и устранить ее проскальзывание, повысить скорость и надежность работы конвейера.
  • Линейный двигатель может применяться для машин ударного действия, например сваезабивных молотов, применяемых при дорожных работах и строительстве. Статор линейного двигателя располагается на стреле молота и может перемещаться по направляющим стрелы в вертикальном направлении с помощью лебедки. Ударная часть молота является одновременно вторичным элементом двигателя. Для подъема ударной части молота двигатель включается таким образом, чтобы бегущее поле было направлено вверх. При подходе ударной части к крайнему верхнему положению двигатель отключается и ударная часть опускается вниз на сваю под действием силы тяжести. В некоторых случаях двигатель не отключается, а реверсируется, что позволяет увеличить энергию удара. По мере заглубления сваи статор двигателя перемещается вниз с помощью лебедки. Электрический молот прост в изготовлении, не требует повышенной точности изготовления деталей, нечувствителен к изменению температуры и может вступать в работу практически мгновенно.
  • Разновидностью линейного двигателя можно считать магнитогидродинамический насос. Такие насосы применяются для перекачки электропроводящих жидкостей и в том числе жидких металлов, и широко применяются в металлургии для транспортировки, дозировки и перемешивания жидкого металла, а также на атомных электростанциях для перекачки жидкометаллического теплоносителя. Магнитогидродинамические насосы могут быть постоянного или переменного тока. Для насоса постоянного тока первичным элементом — статором двигателя постоянного тока — является С-образный электромагнит. В воздушный зазор электромагнита помещается трубопровод с жидким металлом. С помощью электродов, приваренных к стенкам трубопровода, через жидкий металл пропускается постоянный ток от внешнего источника. Часто обмотка возбуждения включается последовательно в цепь электродов. При возбуждении электромагнита на металл в зоне прохождения постоянного тока начинает действовать электромагнитная сила аналогично тому, как она действовала на проводник с током, помещенным в магнитное поле. Под действием этой силы металл начнет перемещаться по трубопроводу. Преимуществами МГД-насосов являются отсутствие движущихся механических частей и возможность герметизации канала транспортировки металла. [2]

Линейные двигатели высокого и низкого ускорения

Все линейные двигатели их можно разделить на две категории:

  • двигатели низкого ускорения
  • двигатели высокого ускорения

Двигатели низкого ускорения используются в общественном транспорте (маглев, монорельс, метрополитен) как тяговые, а также в станках (лазерных, водорезных, сверлильно-фрезерных) и другом технологическом оборудовании в промышленности. Двигатели высокого ускорения весьма небольшие по длине, и обычно применяются, чтобы разогнать объект до высокой скорости, а затем выпустить его (см. пушка Гаусса). Они часто используются для исследований гиперскоростных столкновений, а также в специальных устройствах, таких, как оружие[источник не указан 308 дней] или пусковые установки космических кораблей[каких?].

Линейные двигатели широко используются также в приводах подачи металлорежущих станков и в робототехнике. Для повышения точности позиционирования часто используются линейные датчики положения.

Источники

  1. Линейные асинхронные двигатели — Принцип действия
  2. Линейные электродвигатели

Ссылки

Линейные электродвигатели. Основные разновидности и их применение | RuAut

Назначение и типы линейных электродвигателей

Ротационные электродвигатели обычно предназначены для реализации вращательного движения рабочего механизма. Иногда эти двигатели осуществляют поступательные или возвратно-поступательные движения. Достигается это при помощи кинематических передач усложняющих конструкцию и снижающих коэффициент полезного действия привода. Применение линейных электродвигателей позволяет устранить эти недостатки.

В ротационных электродвигателях индуктор представляет собой цилиндр, внутри которого вращается ротор. В плоских линейных электродвигателях индуктор развернут на плоскости. Индуктор цилиндрического линейного электродвигателя — цилиндр, внутри которого линейно перемещаются вторичные элементы.

Основные типы линейных электродвигателей: линейные асинхронные электродвигатели, линейные синхронные электродвигатели, линейные электродвигатели постоянного тока, линейные шаговые электродвигатели. Наибольшее применение получили линейные асинхронные электродвигатели. Первичная обмотка асинхронного линейного электродвигателя возбуждает бегущее электромагнитное поле. В результате взаимодействия первичного поля и индуктируемых токов во вторичном элементе возникает тяговое усилие. Вторичный элемент прямолинейно перемещается. В линейных асинхронных электродвигателях имеют место ухудшающие характеристики краевые эффекты. Разомкнутость магнитной цепи в продольном направлении вызывает продольный краевой эффект. Увеличение числа полюсов индуктора снижает продольный краевой эффект. Наличие на краях вторичного элемента продольных составляющих токов, не создающих полезное тяговое усилие — поперечный краевой эффект. Увеличение ширины вторичного элемента снижает влияние поперечного краевого эффекта. Итак, принцип действия как ротационных, так и линейных электродвигателей имеет одну и ту же физическую природу.

Применение линейных электродвигателей

Линейные электродвигатели применяются там, где они упрощают конструкцию, повышают производительность машин и оборудования, или в тех случаях, когда использование ротационных электродвигателей по их характеристикам невозможно. Применение линейных электродвигателей наиболее перспективно в промышленном и пассажирском транспорте. В конвейерных поездах индукторы электропривода расположены вдоль рельсового пути, вторичный элемент электродвигателя находится на подвижном составе. Такие поезда удобны при транспортировке угля, руды и строительных материалов. На примере системы городского эстакадного пассажирского транспорта показан другой вариант исполнения линейного электродвигателя, где вторичный элемент установлен вдоль пути в виде токопроводящей вертикальной полосы. А индукторы установлены в движущемся вагоне. Линейные асинхронные электродвигатели широко применяются в приводах различных исполнительных механизмов и устройств. В приводах разъединителей тяговых подстанций цилиндрический линей электродвигатель существенно упрощает конструкцию, повышает быстродействие и эксплуатационную надежность оборудования.

В ряде случаев, вторичным элементом двигателя может быть и деталь рабочего механизма. Привод поворотного стола манипулятора осуществлен на базе плоских линейных электродвигателей, что обеспечивает высокую точность углового позиционирования стола и существенно упрощает механическую часть устройства. В отдельных случаях, линейные асинхронные электродвигатели могут эффективно выполнять сразу несколько целевых функций. Литейная карусельная машина. Ее привод реализован на линейных электродвигателях плоского исполнения. Он может перемещать и при технологической необходимости подогревать из ложницы. Коэффициент полезного действия таких приводов значительно выше, чем КПД приводов с одной целевой функцией.

Принцип работы линейного асинхронного электродвигателя может быть использован при создании других электромагнитных устройств, например в сепараторах цветных металлов. Линейные электродвигатели успешно применяются в различных системах внутрицехового транспорта. Основными преимуществами линейных электродвигателей являются возможность получения непосредственного прямолинейного движения, больших скоростей и ускорений, простота конструкции, бесшумность и надежность работы. Развитие микропроцессорной техники и разработка новых средств управления позволяют постоянно расширять области эффективного применения линейных электродвигателей.   

Шаговые двигатели. Принцип работы и управление

При большом числе зубцов ротора Zр его угол поворота значительно меньше угла поворота поля статора.

Величина углового шага редукторного реактивного шагового двигателя определяется выражением:

αш = 360 / Kt * Zр

В выражении для KT величину n2 следует брать равной 1, так как изменение направления поля не влияет на положение ротора.

Электромагнитный синхронизирующий момент реактивного двигателя обусловлен, как и в случае обычного синхронного двигателя, разной величиной магнитных сопротивлений по продольной и поперечной осям двигателя.

Основным недостатком шагового реактивного двигателя является отсутствие синхронизирующего момента при обесточенных обмотках статора.

Повышения степени редукции шаговых двигателей как активного, так и реактивного типа, можно достичь применением двух-, трех- и многопакетных конструкций. Зубцы статора каждого пакета сдвинуты относительно друг друга на часть зубцового деления. Если число пакетов — два, то этот сдвиг равен 1/2 зубцового деления, если три, то — 1/3, и т.д. В то же время, роторы-звездочки каждого из пакетов не имеют пространственного сдвига, то есть оси их полюсов полностью совпадают. Такая конструкция сложнее в изготовлении и дороже однопакетной. Кроме того, она требует сложного коммутатора.

Стремление совместить преимущества активного шагового двигателя (большой удельный синхронизирующий момент на единицу объема, наличие фиксирующего момента) и реактивного шагового двигателя (малая величина шага) привело к созданию гибридных индукторных шаговых двигателей.

В настоящее время имеется большое число различных конструкций индукторных двигателей, различающихся числом фаз, размещением обмоток, способом фиксации ротора при обесточенном статоре и т.д. Во всех конструкциях индукторных шаговых двигателей вращающий момент создается за счет взаимодействия магнитного поля, создаваемого обмотками статора и постоянного магнита в зубчатой структуре воздушного зазора. При этом синхронизирующий момент шагового индукторного двигателя по природе является реактивным и создается намагничивающей силой обмоток статора, а постоянный магнит, расположенный либо на статоре, либо на роторе, создает фиксирующий момент, удерживающий ротор двигателя в заданном положении при отсутствии тока в обмотках статора.

По сравнению с шаговым двигателем реактивного типа у индукторного шагового двигателя при одинаковой величине шага — больший синхронизирующий момент, лучшие энергетические и динамические характеристики.

Основы электроприводов | Festo

Увеличение использования сервоприводов в промышленности выявило недостаток знаний и навыков, что может негативно влиять на производительность. Данный курс раскрывает вопросы использования сервоприводов в промышленности и позволит Вам обрести знания и умения для подбора, наладки и обслуживания основных сервоприводов.

Целевая аудитория:
 обслуживающий персонал, операторы, инженеры и специалисты в области электротехники, занятые в наладке и обслуживании сервоприводов, преподаватели и тренеры.

Основные темы курса:
  • Основные характеристики приводов
  • Взаимодействие магнитных полей и механических сил: принцип работы генераторов
  • Основные виды электродвигателей: преимущества и недостатки
  • Асинхронные и синхронные двигатели: конструкция принцип работы
  • Способы регулирования частоты вращения вала двигателя
  • Скалярное и векторное управление двигателями
  • Двигатели постоянного тока: конструкция принцип работы
  • Шаговые двигатели: конструкция принцип работы
  • Сервоприводы: конструкция принцип работы
  • Обратная связь в серводвигателе
  • Линейные приводы: конструкция принцип работы
  • Оси для приводов линейного перемещения объектов
  • Конструкция и принцип работы осей с ременной, винтовой и линейной передачей: сравнительная характеристика, преимущества и недостатки
  • Программное обеспечение Positioning Drives для расчета и подбора приводов
  • Последовательность действий расчета и анализ полученных результатов.


Участники:

  • Поймут способы управления шаговыми двигателями и сервоприводами
  • Изучат критерии подбора приводов
  • Рассмотрят компоненты, необходимые для системы с электронным приводом и требования электромагнитной совместимости
  • Смогут использовать конфигурационное программное обеспечение
  • Смогут собирать, подключать питание и конфигурировать систему
  • Смогут выбирать наиболее подходящие привода для конкретных задач
  • Научатся осуществлять поиск и устранение неисправностей, распознавать сообщения об ошибках
  • Узнают основные требования техники безопасности при работе с сервоприводами

Начальная подготовка:
 базовые знания в области электроники и датчиков.

Продолжительность:
 4 дня

задавая тенденции в линейном электроприводе

Тенденции современного информационного общества, стремительное развитие техники и сплетение различных областей знаний воедино дают мощный толчок для использования системного подхода в разработке средств автоматизации вообще и систем управления движением в частности. Таким системным подходом для Festo является концепция мехатроники, в рамках которой разработан оптимизированный набор компонентов (пневматических,  механических, электрических и электронных), программные средства для расчета и выбора элементов системы перемещения, а также для конфигурирования, настройки и программирования. Все механические, электрические и электронные интерфейсы стандартизованы, благодаря чему можно гибко подбирать состав системы перемещения под конкретную задачу. Базовые компоненты системы дополнены исчерпывающим набором опций и переходных элементов, что позволяет решать задачи построения мехатронных систем в комплексе.

 

ЗАДАВАЯ ТЕНДЕНЦИИ В ЛИНЕЙНОМ ПЕРЕМЕЩЕНИИ

 

Стремясь не просто следовать тенденциям в управляемом линейном перемещении, но и задавать их, компания Festo разработала и запустила в серийное производство уникальный по своим характеристикам электромеханический привод ELGL-LAS на базе линейного двигателя с магнитно-воздушной подвеской каретки и интегрированной измерительной системой. Этот привод способен решать задачи высокоточного позиционирования с высокой скоростью и ускорением, обладая при этом встроенной функцией стояночного тормоза. Высокая надежность, отсутствие износа, высокая линейность перемещения – все это характерные особенности ELGL-LAS.

 

КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

 

Конструкция линейного привода 

 

Рассмотрим более подробно конструкцию линейного привода. На рисунке № 1 представлены и обозначены элементы, составляющие линейный привод ELGL-LAS. Основание изготовлено из стали, на нем с шагом 5 мм отфрезерованы зубцы, пространство между зубцами залито компаундом. Получившаяся плоскость отшлифована. На каретке расположены постоянные редкоземельные магниты, обмотки и форсунки для подачи воздуха. Также на каретке расположены необходимые пневматические и электрические интерфейсы для подачи сжатого воздуха и подключения силового и информационного кабелей. Обязательным элементом линейного привода ELGL-LAS является измерительная система линейных перемещений. В стандартном оснащении эту функцию выполняет магнитный линейный энкодер с высоким разрешением. Линейный энкодер состоит из магнитной линейки, закрепленной на основании, и измерительной головки, закрепленной на каретке. Также линейный привод ELGL-LAS имеет необходимые крепежные и установочные отверстия, оснащается механическими ограничителями хода и дополнительными монтажными элементами. Стоит отметить, что магнитная система ELGL-LAS сконструирована так, что в процессе работы магнитное поле замыкается внутри самого линейного двигателя (линии магнитной индукции не достигают даже нижней плоскости привода – измерительная система магнитная, чувствительная к внешним магнитным полям, работает абсолютно четко).

 

Принцип действия линейного двигателя

 

При объяснении принципа работы линейного двигателя чаще всего прибегают к аналогии: «Представьте себе двигатель вращательного движения, который распилен вдоль оси вращения и его статор и ротор развернуты в плоскость». Для понимания и проведения аналогии этого, как правило, достаточно. Посмотрим более подробно принцип действия линейного двигателя, конструкция которого заложена в линейный привод ELGL-LAS. 

 

Рис. 1. Конструкция линейного привода ELGL-LAS

В основу конструкции ELGL-LAS положен принцип работы вентильно-индукторного двигателя (Switch Reluctance Motor). 

 

В конструкции ELGL-LAS предусмотрены три активные обмотки, расположенные на каретке. Обмотки смещены друг относительно друга по оси движения на определенное расстояние. Рассмотрим режим поочередного подключения обмоток. Сначала подключаем первую обмотку L1. Магнитная система основания и каретки пытается занять наиболее оптимальное положение: обмотка L1 притягивается к ближайшему зубцу и фиксирует положение. Далее подключаем следующую обмотку L2. Под действием магнитных сил каретка перемещается вправо к следующему зубцу. То же самое происходит и после подключения третьей обмотки L3. Если мы переходим от поочередного режима подключения к непрерывному, т.е. формируем трехфазный синусоидальный ток, а как следствие и бегущее магнитное поле, то линейный двигатель осуществляет уже не шаговые движения, а плавные и непрерывные.

 

 

Рис 2. Три активные обмотки, расположенные на каретке.

Важной особенностью линейных электроприводов подобного принципа действия является возможность установки дополнительных кареток на основание и управление каждой из них по отдельности или синхронизировано, в зависимости от требований задачи.

 

Принцип действия пневмостатического подшипника

 

Если сравнивать с другими типами подшипников, пневмостатический подшипник имеет особенность: он работает бесконтактно. Это значит, что в штатном режиме эксплуатации отсутствует износ, а как следствие пропадает необходимость в обслуживании. В таком подшипнике воздушная подушка создается между кареткой и основанием. Для подвешивания каретки над основанием в определенном положении необходима сила, уравновешивающая действие сжатого воздуха. В качестве этой силы выступает сила притяжения постоянных магнитов, установленных на каретке, к стальному основанию. При отключении сжатого воздуха каретка притягивается к основанию. Таким образом, каретка удерживает свою позицию и не может быть сдвинута с места. То есть функция удерживающего тормоза заложена в самом принципе действия воздушного подшипника. При уравновешивании сил магнитного притяжения и сжатого воздуха устанавливается воздушный зазор в пределах 7-15 мкм. Малый воздушный зазор диктует высокие требования на плоскостность монтажных поверхностей. А при выполнении этих требований возможно достичь хороших значений по точности и линейности перемещений.  Принцип действия такого подшипника идеально подходит для линейного двигателя, который призван  решать задачи с высокими требованиями по точности и линейности перемещений. 

 

Рис. 3. Принцип действия магнитно-воздушной подвески.

Измерительная система

 

В качестве измерительной системы, как уже отмечено, используется линейный магнитный энкодер. Энкодер состоит из магнитной линейки, закрепленной на основании, и считывающей головки, закрепленной на каретке. Энкодер выполняет функцию измерения текущего положения и скорости. Эти данные, обрабатываемые системой управления, используются для организации внутренних законов управления (замыкания контуров тока, скорости, положения), а также для достижения высоких показателей по повторяемости перемещений. Энкодер – относительный с дискретностью 2 мкм.

 

Контроллер двигателя

 

В качестве системы управления линейным электроприводом ELGL-LAS используется интеллектуальный электронный преобразователь – контроллер двигателя CMMP-AS, включающий в себя силовую и управляющую часть. И поскольку линейный двигатель ELGL-LAS представляет собой не стандартный синхронный серводвигатель или шаговый  двигатель, а электрическую машину по принципу действия вентильно-индукторного двигателя, для управления которого должны использоваться алгоритмы частотно-токового регулирования индукторными синхронными двигателями, то и контроллер двигателя должен поддерживать эти требования. Контроллер двигателя CMMP-AS полностью оснащен  алгоритмами управления линейным двигателем подобного типа, а также оптимизирован для работы с конкретными двигателями ELGL-LAS. Помимо наличия необходимых алгоритмов CMMP-AS обладает целым рядом функций, которые позволяют использовать его без внешней системы управления движением. Это, например, функции: «Летающая пила», «Электронный кулачок», «Электронный редуктор» и т.д. 

 

Рис. 4. Контроллер двигателя.

ПРИМЕНЕНИЯ

 

Электромеханический привод ELGL-LAS на базе линейного двигателя с воздушным подшипником используется в задачах перемещения и позиционирования, где требуется высокая точность и линейность перемещения. Основные области применения это: электроника, полупроводниковая техника и измерительные системы. Также схожие требования присущи задачам для перемещения и  сборки миниатюрных изделий, например, при производстве часов.

 

РАСЧЕТ И ВВОД В ЭКСПЛУАТАЦИЮ

 

Для сокращения времени расчета и ввода в эксплуатацию, для оптимального выбора и максимального удобства в работе разработаны специализированные программные продукты для расчета и подбора элементов систем перемещения и программные средства для конфигурирования и ввода в эксплуатацию. Подробные характеристики линейного привода ELGL-LAS введены в базу программного обеспечения.

 

 

Подбор и расчет

 

PositioningDrives – простая и одновременно мощная программа для расчета и подбора систем электропривода позволяет исключить ошибки, сократить время и оптимизировать решение. Исходные данные: ход, массу, повторяемость, направление перемещения необходимо ввести в программу. Предусмотрено ограничение требуемого времени перемещения, а также предварительный выбор типа привода и вариантов комплектации. Для удобства выбора подобранные варианты можно отсортировать по типам двигателя и привода, функции компонентов, продолжительности цикла или стоимости. Программа также выдает подробные результаты, такие как: графики движения, результаты расчета динамики, параметры системы, характеристики и список компонентов.

 

Рис. 5. Экран PositioningDrives.

 

Ввод в эксплуатацию

 

Программа конфигурирования FCT FESTO для ввода в эксплуатацию. Управление и сохранение всех параметров приводной системы можно осуществлять в одном общем проекте. Управление проектом и данными для всех типов поддерживаемых устройств. Простота в использовании благодаря графически поддерживаемому вводу параметров. Универсальный режим работы для всех приводов. Работа в автономном режиме, сидя за компьютером, или в оперативном режиме находясь непосредственно рядом со станком. Программные продукты Posidioning Drives и FCT доступны для свободного скачивания на сайте www.festo.com

 

Рис. 6. Экран FCT Festo.

 

ПНЕВМАТИКА + ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА + ЭЛЕКТРОНИКА = МЕХАТРОНИКА

 

Линейный привод ELGL-LAS от Festo стал средоточием самых последних тенденций в области управляемого линейного перемещения. Здесь применены технологии линейного двигателя,  пневмостатического подшипника, высокоточных измерений линейных перемещений на базе магнитных датчиков, а также оптимизированные алгоритмы системы управления. Также ELGL-LAS является идеальным воплощением концепции Мехатроники Festo, поскольку сочетает в себе и пневматику, и электромеханику, и электронику, причем каждая из областей техники является неотъемлемой его частью. 

 

 

 

 

 

 

ДП «Фесто»

 

 

Виталий Мысечко,

менеджер направления

Электромеханический привод и мехатроника

 

 

Достоинства и недостатки линейного двигателя

Страница 4 из 6

Достоинствами линейных асинхронных двигателей, используемых в качестве двигателя транспортных средств, являются:
отсутствие скользящих электрических контактов, вращающихся деталей и зубчатых колес; из-за отсутствия в приводе зубчатой передачи эксплуатационные расходы могут быть снижены на 25%;
отсутствие ограничений, обусловливаемых сцеплением колес с рельсами;
уменьшение массы двигателя, установленного на вагоне, связанное с тем, что элемент, играющий роль вторичного элемента, установлен на полотне дороги, однако в отличие от двигателей с вращающимися частями скорость ротора относительно статора не может быть повышена путем применения зубчатых колес. Это способствует увеличению веса линейного двигателя с продольным потоком по сравнению с эквивалентным двигателем с вращающимися частями, установленным на обычном вагоне. Следует сказать, что в связи с изобретением линейного двигателя с поперечным потоком этот недостаток несколько смягчается·;
улучшение тепловых характеристик, объясняемое тем, что работающий двигатель удаляется от нагреваемой им части реактивной шины;
отсутствие ограничений, накладываемых предельно допустимой окружной скоростью вращающихся деталей;
при экстренном торможении не возникает проблем. Чтобы затормозить вагон, надо поменять направление бегущего магнитного поля переключением двух фаз или питать обмотки линейного двигателя постоянным током, а также можно использовать рекуперативное торможение. Для этого необходимо снижать частоту питания, чтобы синхронная скорость была меньше скорости вагона. В этом случае линейный двигатель будет работать в режиме генератора [113];
двигатель бесшумный, не загрязняет воздух [122].

Линейному двигателю присущи следующие недостатки:
применение линейного двигателя связано с недостаточным использованием габарита подвижного состава;
увеличение стоимости из-за необходимости выполнения реактивной шины из цветного металла;
относительно низкий к.п.д. и коэффициент мощности; необходимость выполнения поперечной направляющей системы; трудность обеспечения прохождения кривых участков пути и стрелочных переводов;
необходимость обеспечения питания трехфазным током при переменных напряжениях и частоте [113, 154];
необходимо поддерживать малый зазор между неподвижным и подвижным элементами двигателя [122].
Есть еще одна проблема, которая присуща всем высокоскоростным видам электрического транспорта, — это проблема токосъема при высоких скоростях. Этим вопросом занимаются во многих странах мира [196, 197].
Все указанные недостатки являются недостатками конструкций и могут быть устранены по мере дальнейших разработок, а к.п.д. и cosφ зависят от особенностей линейного асинхронного двигателя.

Магнитные поля в тяговых линейных двигателях отличаются от магнитных полей реактивных асинхронных двигателей в силу ряда обстоятельств. Одни из них связаны с различием в параметрах (например, в десятки раз больший зазор в магнитной системе линейного двигателя) и отражаются на количественной стороне явлений, другие связаны с особенностями конструкции линейного двигателя и вызывают новые физические явления в машине.

Отметим важнейшие из них.
Индуктор тягового линейного двигателя имеет конечную длину в направлении бегущего магнитного поля, которое как бы возникает на одном и исчезает на другом конце сердечника индуктора. Эту особенность характеризуют как «разомкнутость» магнитной системы линейного двигателя. Она, в частности, вызывает несимметрию токов в обмотках индуктора и пульсирующую составляющую магнитного поля индуктора [21, 168]. Пульсацию магнитного поля можно уменьшить при помощи компенсирующих катушек или полностью устранить при помощи новой конструкции магнитной системы линейного двигателя [21, 126, 154]. Это явление называется первичным продольным краевым эффектом.
Отдельные участки реактивной шины последовательно входят в магнитное поле движущегося индуктора и затем выходят из этого поля. Процессы «входа-выхода» вызывают ряд новых, характерных и неустранимых явлений, совокупность которых называют вторичным продольным эффектом. Токи, наводимые в участках реактивной шины, определяются изменением магнитных потоков, сцепленных с контурами токов на этих участках. Изменение в потокосцеплениях вызывается как перемещением поля (скольжением) индуктора относительно шины со скоростью V=SV, так и процессами «входа» участков реактивной шины в магнитное поле индуктора и последующим их «выходом» из этого поля. Соответственно с этим токи в шине могут быть подразделены на токи скольжения, создающие тяговые усилия линейного двигателя, и вихревые токи, связанные с установлением и исчезновением магнитного поля в участках шины при их проходе через зазор индуктора.
Магнитные поля индуктора подразделяются на главное поле и на боковые и торцевые поля рассеяния. Последние являются пульсирующими полями. Явление вторичного краевого эффекта заключается в том, что в проводящем вторичном элементе не может сразу, мгновенно возникнуть магнитный поток. Во вторичном элементе возникает мгновенно электрическое поле, и токи, создаваемые этим полем, стремятся создать противопоток, в результате чего на входе резко падает индукция.
Аналогичная картина на выходе, только там токи во вторичном элементе стараются препятствовать уменьшению потока, и магнитное поле выносится за конец индуктора. Это явление тем ярче выражается, чем выше синхронная скорость.
Описанные краевые эффекты более или менее подробно анализированы в литературе [1, 6, 7, 21, 26, 31-33, 75, 76, 83, 97, 101, 120, 125, 129, 130, 141, 146, 159, 170-173]. Одновременно и в Японии [141], и в СССР, в Ленинградском политехническом институте и в ВЭлНИИ, были получены результаты, которые не объясняются ранее разработанной теорией вторичного продольного эффекта [204—206].
Лабораторный макет тягового линейного двигателя был разработан ВЭлНИИ и изготовлен на Новочеркасском электровозостроительном заводе. Все физические процессы в нем протекали, как в реактивном линейном двигателе, и было обеспечено удобство исследований. Он состоит из индуктора с двойным сердечником 1 (рис. 14), несущим обмотку 2 и установленным на раму 3 так, что зазор между сердечниками может регулироваться в пределах 20-50 мм. Функции реактивной шины в макете выполняет реактивный диск 4 из дюралюминия, насаженный на вал нагрузочной машины постоянного тока. Первый вариант сердечников имел среднюю длину 860 мм при ширине 120 мм. На сердечнике уложена шестиполюсная трехфазная обмотка.
Особенностью данного исполнения макета тягового линейного двигателя, отличающей его от аналогичных установок, является дугообразная форма сердечников индуктора. Этим обеспечивается соответствие траекторий бегущего магнитного поля индуктора и перемещений в нем элементов вращающегося реактивного диска, следствием чего является соответствие процессов макета линейного тягового двигателя данного исполнения таковым в реальном тяговом двигателе с поступательным движением элементов. Установка питается от машинного агрегата, чем обеспечивается синусоидальная форма кривых тока в обмотках линейного двигателя и снимаются побочные явления, связанные с, высшими гармоническими тока. 

Рис.  14. Макет линейного двигателя.

По механическим параметрам макет тягового линейного двигателя может работать при линейных скоростях до 350 км/ч, но и по условиям питания эта скорость была ограничена 100 км/ч. Линейная скорость диска относится к середине ширины пакетов стали индуктора [204, 207].
При малых синхронных скоростях вторичного элемента вместо тормозных усилий появляются тяговые, при постепенном увеличении синхронной скорости тяговые усилия уменьшаются и переходят в тормозные (рис. 15) [205, 141].
Существуют также краевые поперечные эффекты, которые проявляются в поперечном направлении двигателя, так как ширина сердечника ограничена. Краевые поперечные эффекты существуют и во вращающихся машинах, но они менее значительны. Во-первых, во вращающемся двигателе ток проходит по проводникам, расположенным в роторе (за некоторым исключением), а не в общей массе ротора. В роторе асинхронного двигателя активный ток проходит по токопроводящим стержням, а обратный — по короткозамкнутым кольцам. Сплошной ротор линейного двигателя не позволяет отделить активные токи от обратных. Во-вторых, ширина ротора и статора во вращающемся двигателе одинакова. В линейном двигателе ротор может быть шире, чем статор, иметь ту же либо меньшую ширину, чем статор.
Обратные токи протекают и в тех зонах ротора, которые расположены за статором, если статор уже, чем ротор.
Если же в силу конструктивных причин статор шире, чем ротор, то обратные токи, естественно, проходят в частях ротора, находящихся в активной зоне статора. Поток возбуждения плохо используется, и это явление приводит к кажущемуся увеличению вторичного сопротивления. Этот эффект стремится увеличить пусковое усилие, но номинальный режим работы двигателя становится менее эффективным [175].

Рис. 15. Зависимость результирующей электромагнитной силы, вызванной процессами «входа-выхода», от индукции для различных синхронных скоростей движения
Явление описано и в зарубежной, и в отечественной литературе [8, 10, 11, 15, 68, 69, 71, 115].

Линейный асинхронный двигатель

: принцип работы, характеристики и применение

LIM означает линейный асинхронный двигатель, и это улучшенная версия роторного асинхронного двигателя, которая производит поступательное поступательное движение вместо вращательного. Помимо крутящего момента, это устройство создает линейное движение и силу. Сделав прорезь радикальной формы во вращающейся индукционной катушке и, таким образом, выровняв секцию, конструкция и функциональность линейного асинхронного двигателя могут быть продемонстрированы на схеме ниже.

Каталог

Чарльз Уитстон начал проектировать линейный асинхронный двигатель в Лондоне в 1840-х годах, но он по-прежнему остается неэффективным. В то время как Герман Кемпер разработал рабочую модель в 1935 году, а Эрик представил полноразмерную рабочую версию в 1940 году. После этого это устройство использовалось во множестве приложений в различных отраслях промышленности. Линейный асинхронный двигатель, его теория работы, производительность, архитектура, конструкция, преимущества и недостатки, а также основные области применения подробно описаны в этой статье.Давайте подробнее рассмотрим концепцию.

LIM расшифровывается как линейный асинхронный двигатель, и это улучшенная версия роторного асинхронного двигателя, которая производит поступательное линейное движение вместо вращательного движения. Помимо крутящего момента, это устройство создает линейное движение и силу. Сделав прорезь радикальной формы во вращающейся индукционной катушке и, таким образом, выровняв секцию, конструкция и функциональность линейного асинхронного двигателя могут быть продемонстрированы на схеме ниже.

Выход представляет собой выровненный статор или статор с металлическими пластинами на верхней стороне, несущими трехфазные многополюсные обмотки с проводниками, расположенными под углом 900 градусов к направлению движения.Он также включает в себя обмотку с короткозамкнутым корпусом, которая обычно состоит из бесконечного алюминиевого или медного листа, удерживаемого на прочной металлической опоре.

Независимо от названия устройства, не все линейные асинхронные двигатели генерируют линейное движение, и лишь некоторые из них используются для вращения большого диаметра, что делает использование бесконечных первичных секций более дорогим.

I. Общее представление о линейном асинхронном двигателе

1. Конструкция линейного асинхронного двигателя

И если это не кажется стандартным асинхронным двигателем, базовая структура и архитектура линейного асинхронного двигателя почти идентичны идентичны таковым у трехфазного асинхронного двигателя.Первичная часть линейного асинхронного двигателя создается там, где в секции статора многофазного асинхронного двигателя делается разрез, который располагается на плоской поверхности. Аналогичным образом, когда в роторной части многофазного асинхронного двигателя делается разрез и размещается на плоской поверхности, образуется вторичная часть линейного асинхронного двигателя.

Кроме того, существует модель линейного асинхронного двигателя под названием DLIM (двусторонний линейный индукционный двигатель), которая используется для повышения производительности. В этой модели основной сегмент расположен на противоположном конце вспомогательной части.Как на основной, так и на вспомогательной стороне эта конструкция используется для увеличения коэффициента использования флюса. Так устроен линейный асинхронный двигатель.

2. Принцип работы линейного асинхронного двигателя

Когда управляемое трехфазное управление используется для включения первичной части двигателя, поток потока происходит по всей длине первичной секции. Вращающееся магнитное поле в статорной части трехфазного асинхронного двигателя эквивалентно этому линейному вращению магнитного поля.

Из-за относительного ускорения между проводником и движением магнитного потока может возникнуть индукция электрического тока в проводниках вторичной обмотки. Индуцированный ток взаимодействует с движением потока, создавая линейную или круговую тягу энергии, как видно из:

Vs = 2tfs м / сек

Если первичная секция остается устойчивой во время движения второй секции, сила заставляет вторичную секцию двигаться в том же направлении, что и первичная секция, создавая необходимое прямолинейное смещение.Когда к устройству подается питание, создаваемое поле становится линейно движущимся полем со скоростью, представленной приведенным выше уравнением.

Частота сети, рассчитанная в Гц, выражается в уравнении через «fs».

Линейное движущееся поле, оцениваемое в м / сек, обозначается буквой «Vs.»

Буква «т» обозначает шаг линейной вехи, который представляет собой расстояние между столбами, измеряемое в метрах.

В = (1 с) Vs

Согласно той же логике, в случае асинхронного двигателя вторичный рабочий ход не сохраняет ту же скорость, что и значение скорости магнитного поля.В результате этого происходит промах.

Ниже представлена ​​схема линейного асинхронного двигателя:

3. Преимущества и недостатки линейного асинхронного двигателя

Преимущества

  • На момент сборки магнитное притяжение отсутствует. силы. Поскольку системы LIM не имеют постоянных магнитов, сила притяжения отсутствует при сборке машины.

  • Линейные асинхронные двигатели также обладают возможностью летать на большие расстояния.У постоянных магнитов нет вторичных частей, поэтому эти системы в основном используются для устройств большой длины. Отсутствие магнитов во втором сегменте позволяет этим устройствам быть недорогими, поскольку создание магнитной дорожки жизненно важно для стоимости устройства.

  • Подходит для тяжелых условий эксплуатации. Линейные асинхронные двигатели наиболее широко используются в линейных двигателях высокого давления, где требуется постоянная номинальная сила ускорения около 25 граммов и сотни фунтов.

Недостатки

  • Системы LIM сложнее разрабатывать, поскольку они требуют сложных алгоритмов управления.

  • Во время эксплуатации они усилили силы притяжения.

  • В неподвижном состоянии показывает небольшую силу.

  • Увеличенный физический масштаб устройства требует большего размера корпуса.

  • Для обеспечения доступности требуется больше мощности.У линейных двигателей с постоянными магнитами ниже КПД, и они выделяют больше тепла. Это требует интеграции оборудования водяного охлаждения в архитектуру.

II. Характеристики линейного асинхронного двигателя

Конечный эффект

По сравнению с круглыми асинхронными двигателями LIM имеет функцию, известную как «конечный эффект». Конечным результатом являются потери качества и мощности, которые вызваны отбором и понижением магнитной энергии на конце основной секции из-за относительного движения между первичной и вторичной секциями.

Только во вторичном сегменте система имеет тенденцию иметь такую ​​же универсальность, что и роторная машина, требуя, чтобы она располагалась примерно на два полюса друг от друга, но с минимальным основным уменьшением тяги, которое существует при малом скольжении, несмотря на то, что это либо на 8 или более полюсов длиннее. Из-за характера концевых эффектов машины LIM не могут работать налегке, в то время как асинхронные двигатели общего назначения могут работать с двигателем с более близким синхронным полем в условиях низкой нагрузки.Для сравнения, линейные двигатели производят эквивалентные потери в результате конечного эффекта.

Thrust

Устройства LIM генерируют привод, практически идентичный обычным асинхронным двигателям. Даже если они модулируются конечными результатами, эти движущие силы имеют характеристическую кривую, очень похожую на кривую скольжения. Тяговое усилие — это еще один термин для этого. Это показано как:

F = Pg / Vs

, измеренное в ньютонах

Левитация

Кроме того, в отличие от роторных двигателей, машины LIM обладают электродинамической силой левитации, которая имеет нулевое показание при проскальзывании & lsquo; 0 ‘, приводя к по существу определенному расстоянию, поскольку скольжение увеличивается в любом направлении.Это происходит только в односторонних двигателях, поскольку обычно этого не происходит, если вторичный сегмент защищен железной опорной пластиной, поскольку это обеспечивает притяжение, которое преодолевает подъемную нагрузку.

Эффект поперечной кромки

Линейные асинхронные двигатели часто имеют эффект поперечной кромки, что означает, что на путях тока в одном направлении движения возникают потери, сводящие к минимуму эффективную тягу. Как следствие, возникает поперечный краевой эффект.

Производительность

Эффективность линейного асинхронного двигателя может быть рассчитана с использованием принципа, описанного ниже, в котором синхронная скорость движущейся волны выражается как:

Vs = 2f (стержень линейного полюса) ….. м / с

& lsquo; f & rsquo; соответствует подаваемой частоте, измеренной в герцах

Скорость вторичной части роторного асинхронного двигателя в LIM меньше синхронной скорости и определяется по формуле:

Vr = Vs (1-s), ‘ s ‘- скольжение LIM, и оно равно

S = (Vs Vr) / Vs

Линейная сила определяется как F = мощность воздушного зазора / Vs

Кривая скорости тяги LIM почти эквивалентна кривой зависимости скорости вращения асинхронного двигателя от крутящего момента.По сравнению с линейным асинхронным двигателем и роторным асинхронным двигателем, для линейного асинхронного двигателя требуется больший воздушный зазор, что приводит к увеличению тока намагничивания и минимальной выходной мощности и коэффициенту мощности.

В RIM части статора и ротора имеют идентичные области, в то время как в LIM один сегмент короче другого. Более короткий участок будет иметь более непрерывный проход, чем более длинный участок с постоянной скоростью.

III. Применение линейных асинхронных двигателей

В таких системах в первую очередь используются линейные асинхронные двигатели.

  • Конвейерные ленты из алюминия

  • Управляющее оборудование, которое является электронным

  • Высокоскоростные приводы выключателя

  • Приложения для улучшения челноков

Принцип работы линейного асинхронного двигателя

Привет друзья, в этом В статье я опишу принцип работы линейного асинхронного двигателя . Эта статья предоставит вам ответы на различные вопросы о LIM.

Что такое линейный асинхронный двигатель?


Линейный асинхронный двигатель — это усовершенствованная версия цилиндрического асинхронного двигателя. Это особый тип асинхронного двигателя, который обеспечивает линейное движение вместо вращательного движения, как в случае обычного асинхронного двигателя.

Если асинхронный двигатель на рисунке (A) разрезан в осевом направлении и разложен, как показано на рисунке (B), он соответствует линейному асинхронному двигателю (LIM).

Вторичный проводник теперь отображается в виде листа.Обычно это проводящая пластина из меди или алюминия, в которой индуцируются токи взаимодействия.

Как первичный, так и вторичный можно сделать мобильным. Разумеется, неподвижный элемент должен быть непрерывным на всем протяжении предполагаемого пути.



Магнитное притяжение между элементами может быть уравновешено в ротационной машине, но не может быть легко уравновешено в плоской машине. Чтобы уравновесить магнитное притяжение, первичная обмотка размещается по обе стороны от вторичной обмотки (Рисунок C).Эта конструкция обычно используется для тяги.


Первичная обмотка имеет трехфазную распределенную обмотку, размещенную в пазах. Он работает по тому же принципу, что и цилиндрический асинхронный двигатель.

Когда фазовая первичная обмотка LIM получает питание от трехфазного источника, создается магнитное поле, движущееся по прямой линии от одного конца к другому с линейной синхронной скоростью V s .

Линейная синхронная скорость задается как:

В с = 2tf м / с

Где t = шаг полюсов в метрах
f = частота питания.

Здесь следует отметить, что синхронная скорость не зависит от количества полюсов, и поэтому любая желаемая линейная скорость может быть достигнута путем регулировки шага полюсов.

Поскольку поток движется линейно, он индуцирует токи в пластине ротора. Индуцированные токи, взаимодействующие с полем, создают давление на пластину ротора и тянут пластину ротора в одном и том же направлении. Это основной «принцип работы линейного асинхронного двигателя».

Как и цилиндрический асинхронный двигатель, LIM также работает со скоростью меньше синхронной.Он не может работать с синхронной скоростью. Причины те же, что и в случае с цилиндрическим асинхронным двигателем.

Скольжение линейного асинхронного двигателя, s = (v s — v) / v s

Тяговое усилие или тяга, F можно контролировать, изменяя частоту и напряжение, чтобы плотность индукции оставалась постоянной.

Эффект поперечной кромки и конечный эффект


Есть два конкретных эффекта, которые возникают в LIM, но не в цилиндрическом асинхронном двигателе.Эти эффекты представляют собой поперечный краевой эффект и конечный эффект.

Путь наведенного тока во вторичной обмотке не определен должным образом, поскольку вторичная обмотка LIM представляет собой сплошную проводящую пластину. Часть пути тока, параллельная направлению движения вторичной обмотки, не создает полезной тяги, а только способствует потерям.

Это известно как поперечный краевой эффект в линейном асинхронном двигателе, потому что пути тока, параллельные направлению движения, больше проходят по краям проводящей пластины.

В LIM с короткой первичной обмоткой пути тока к концу структуры поля на проводящей пластине выходят за пределы структуры поля, и такие участки путей тока не создают полезной тяги, а только вносят вклад в потери двигателя. В линейном асинхронном двигателе это известно как конечный эффект. Его можно эффективно уменьшить, увеличив количество полюсов двигателя.

  • Линейный асинхронный двигатель обычно используется для тяги, когда первичные обмотки конечной длины выполняются на транспортном средстве, в то время как вторичный принимает форму непрерывной токопроводящей шины (используется алюминий).
  • LIM имеет превосходство над цилиндрическим асинхронным двигателем на скорости более 200 км / ч. Он является отличным источником движущей силы для поездов с магнитной подвеской, в которых выходит из строя цилиндрический асинхронный двигатель.

  • Применяется в автоматических раздвижных дверях.
  • Его можно использовать на конвейерах, мостовых кранах, самосвалах и т. Д.
  • Использование LIM ограничено лишь несколькими приложениями до сих пор из-за трудностей проектирования и экономических соображений.


Преимущества линейных асинхронных двигателей:

  • Низкая начальная стоимость.
  • Низкие затраты на обслуживание за счет отсутствия вращающихся частей.
  • Нет ограничения максимальной скорости из-за центробежных сил.
  • Нет перегрева ротора.
  • Соотношение мощности теста к массе.

Недостатки линейных асинхронных двигателей:

  • Типичный воздушный зазор в LIM составляет порядка 25 мм, в то время как в цилиндрическом двигателе он составляет около 1 мм, т.е. он имеет больший воздушный зазор, что приводит к меньшей мощности. фактор.
  • LIM имеет гораздо более высокое сопротивление ротора, работает с большим скольжением при заданной тяге и, соответственно, имеет низкий КПД.
  • Очень высокие капитальные затраты на установку реактивного рельса вдоль центральной линии пути.


Спасибо, что прочитали о принципе работы линейного асинхронного двигателя .

Трехфазный асинхронный двигатель | Все сообщения

© www.yourelectricalguide.com/ Принцип работы линейного асинхронного двигателя.

Линейные двигатели — обзор

1.8.2 Поведение при механической нагрузке

Предположим, что с примитивным линейным двигателем, работающим на холостом ходу, мы внезапно прикрепляем струну, несущую груз, так что теперь у нас есть устойчивое положение. сила Т (= мг), противодействующая движению проводника.На этом этапе в проводнике нет тока, и поэтому единственная сила, действующая на него, будет составлять Т. Таким образом, проводник начнет замедляться. Но как только скорость падает, обратно э.д.с. станет меньше В , и ток начнет течь в проводник, создавая электромагнитную движущую силу. Чем больше падает скорость, тем больше ток и, следовательно, больше сила, развиваемая проводником. Когда сила, развиваемая проводником, станет равной нагрузке ( T ), замедление прекратится и будет достигнуто новое состояние равновесия.Скорость будет ниже, чем на холостом ходу, и теперь проводник будет вырабатывать непрерывную механическую выходную мощность, то есть действовать как двигатель.

Напомним, что электромагнитная сила, действующая на проводник, прямо пропорциональна току, поэтому, как мы видели ранее, установившийся ток прямо пропорционален приложенной нагрузке. Если бы мы исследовали переходное поведение математически, мы бы обнаружили, что падение скорости следовало той же экспоненциальной реакции первого порядка, которую мы наблюдали в период разгона.И снова свойство саморегулирования очевидно, поскольку при приложении нагрузки скорость падает ровно настолько, чтобы позволить протекать току, достаточному для создания силы, необходимой для уравновешивания нагрузки. Вряд ли можно было пожелать лучшего в плане исполнения, но дирижер делает это без какого-либо внешнего вмешательства с нашей стороны.

(Читатели, знакомые с системами управления с обратной связью, вероятно, поймут, что причина такой превосходной работы заключается в том, что примитивный двигатель обладает отрицательной обратной связью по скорости через движущий e.м.ф.).

Возвращаясь к уравнению. (1.21) отметим, что ток напрямую зависит от разницы между В и E , и обратно — от сопротивления. Следовательно, для данного сопротивления, чем больше нагрузка (и, следовательно, установившийся ток), тем больше необходимая разница между V и E и, следовательно, тем ниже установившаяся скорость работы, как показано на рис. 1.19.

Рис. 1.19. Влияние сопротивления на способность двигателя поддерживать скорость при приложении нагрузки.

Мы также можем видеть из уравнения. (1.21), что чем выше сопротивление проводника, тем больше он замедляется при приложении заданной нагрузки. И наоборот, чем меньше сопротивление, тем больше проводник способен поддерживать скорость холостого хода перед лицом приложенной нагрузки, как также показано на рис. 1.19. Мы можем сделать вывод, что единственный способ получить абсолютно постоянную скорость с этим типом двигателя — это сделать сопротивление проводника равным нулю, что, конечно, невозможно. Тем не менее реальный d.c. Двигатели обычно имеют небольшое сопротивление, и их скорость не сильно падает при приложении нагрузки — характеристика, которая очень желательна для большинства применений.

Мы завершаем наше исследование производительности при загрузке, спрашивая, как плотность потока влияет на поведение. Вспоминая, что электромагнитная сила пропорциональна плотности потока, а также току, мы можем сделать вывод, что для развития данной силы требуемый ток будет выше при слабом потоке, чем при сильном.Следовательно, с учетом того факта, что всегда будет существовать верхний предел тока, который проводник может безопасно переносить, максимальная сила, которая может быть развита, будет изменяться прямо пропорционально плотности потока, при этом слабый поток приводит к низкому максимуму. сила и наоборот. Это подчеркивает важность работы с максимальной плотностью потока, когда это возможно.

Мы также можем увидеть еще один недостаток низкой плотности потока, отметив, что для достижения заданной силы падение скорости будет непропорционально большим, когда мы перейдем к более низкой плотности потока.Мы можем увидеть это, представив, что нам нужна определенная сила, и рассмотрев, как мы достигаем ее, во-первых, с полным потоком, а во-вторых, с половинным потоком. При полном потоке будет некоторое падение скорости, которое вызывает двигательную ЭДС. чтобы упасть достаточно, чтобы пропустить требуемый ток. Но, например, при половинном потоке потребуется вдвое больший ток для развития той же силы. Отсюда двигательная ЭДС. должен упасть вдвое больше, чем при полном движении. Однако, поскольку плотность потока теперь составляет только половину, падение скорости должно быть в четыре раза больше, чем при полном магнитном потоке.Таким образом, «двигатель» с половинным потоком имеет нагрузочную характеристику с градиентом нагрузки / скорости в четыре раза большим, чем у двигателя с полным потоком. Это показано на рис. 1.20, приложенное напряжение отрегулировано так, чтобы в обоих случаях скорость холостого хода была одинаковой. Двигатель с половинным магнитным потоком явно уступает по способности удерживать заданную скорость при приложении нагрузки.

Рис. 1.20. Влияние потока на падение установившейся скорости движения при приложении нагрузки.

У нас может возникнуть соблазн подумать, что более высокая скорость, которую мы можем получить за счет уменьшения потока, каким-то образом способствует лучшей производительности, но теперь мы видим, что это не так.При уменьшении потока вдвое, например, скорость холостого хода для данного напряжения удваивается, но когда нагрузка поднимается до тех пор, пока в проводнике не течет номинальный ток, развиваемая сила уменьшается только вдвое, поэтому механическая мощность остается той же. Фактически мы торгуем скоростью против силы, и нет никаких предложений получить что-то даром.

Дизайн, работа, использование, применение и преимущества

В период 1840-х годов Чарльз Уитстон в Лондоне начал разработку линейного асинхронного двигателя, но это кажется непрактичным.В то время как в 1935 году рабочая модель была введена в разработку Германом Кемпером, а полноразмерная рабочая версия была представлена ​​Эриком в 1940 году. Затем это устройство использовалось во многих приложениях во многих отраслях промышленности. В этой статье четко объясняется линейный асинхронный двигатель, его принцип работы, характеристики, конструкция, конструкция, преимущества и недостатки, а также основные области применения. Давайте погрузимся в концепцию.


Что такое линейный асинхронный двигатель?

Линейный асинхронный двигатель

сокращенно LIM, и это усовершенствованная версия роторного асинхронного двигателя, где выходом является линейное поступательное движение вместо вращательного движения.Это устройство генерирует линейное движение и силу, отличную от вращающего момента. Конструкция и функциональные возможности линейного асинхронного двигателя могут быть показаны на рисунке ниже путем создания прорези радикальной формы в вращающейся индукционной катушке и, таким образом, выравнивания секции.

Выход представляет собой выровненный статор или верхнюю сторону, имеющую покрытые железом ламели, на которых установлена ​​трехфазная многополюсная обмотка с проводниками, расположенными под углами 90 0 к направлению движения. Он также состоит из обмотки закрытого типа, в то время как обычно он поставляется с бесконечным алюминиевым или медным листом, который держится на твердой металлической опоре.

Независимо от названия устройства, не все линейные асинхронные двигатели генерируют линейное движение, лишь немногие из устройств, генерируемых устройством, используются для создания оборотов большого диаметра, а использование бесконечных первичных секций обходится дороже.

Конструкция

Основная конструкция и конструкция линейного асинхронного двигателя почти аналогичны трехфазному асинхронному двигателю, хотя и не похожи на конструкцию обычного асинхронного двигателя.Когда в секции статора многофазного асинхронного двигателя формируется разрез и размещается на плоской поверхности, это создает первичную секцию линейного асинхронного двигателя. Точно так же, когда в секции ротора многофазного асинхронного двигателя образуется прорезь и размещается на плоской поверхности, это создает вторичную секцию линейного асинхронного двигателя.

Конструкция линейного асинхронного двигателя В дополнение к этому существует еще одна модель линейного асинхронного двигателя, которая используется для повышения производительности, и называется DLIM, которая представляет собой двусторонний линейный асинхронный двигатель.Эта модель имеет первичную секцию, которая расположена на другом конце вторичной секции. Эта конструкция используется для улучшения использования флюса как на первичной, так и на вторичной стороне. Это конструкция линейного асинхронного двигателя .


Принцип работы линейного асинхронного двигателя

В следующем разделе дается четкое объяснение работы линейного асинхронного двигателя .

Здесь, когда первичная секция двигателя запитана с использованием сбалансированной трехфазной мощности, тогда будет движение магнитного потока по всей длине первичной секции.Это линейное движение магнитного поля равно вращающемуся магнитному полю в секции статора трехфазного асинхронного двигателя.

При этом будет индукция электрического тока в проводниках вторичной обмотки из-за относительного движения между проводником и движением потока. Индуцированный ток вступает в связь с движением магнитного потока для создания либо линейной тяги силы, и это показано как

Vs = 2tfs м / сек

Когда первичная секция сделана постоянной, а вторая секция имеет движения, то сила сама тянет вторичную секцию в своем направлении, и это приводит к возникновению необходимого прямолинейного движения.Когда в систему подается питание, генерируемое поле будет обеспечивать линейное движущееся поле, скорость которого представлена ​​в соответствии с вышеупомянутым уравнением.

В уравнении «fs» соответствует величине измерения частоты питающей сети в Гц

«Vs» соответствует линейному движущемуся полю, измеренному в м / сек.

«t» соответствует шагу линейного полюса, что означает расстояние между полюсом, измеренное в метрах

V = (1-s) Vs

В соответствии с тем же обоснованием, в состоянии асинхронного двигателя вторичный ходовой элемент не поддерживает ту же скорость, что и значение скорости магнитного поля.Из-за этого возникает пробуксовка.

Схема линейного асинхронного двигателя показана следующим образом:

Работа LIM

Характеристики линейного асинхронного двигателя

Некоторые из характеристик LIM: имеет характеристику, называемую «конечным эффектом». Конечный эффект состоит из потерь эффективности и производительности, которые являются следствием магнитной энергии, которая уносится и падает в конце первичной секции за счет относительного движения первичной и вторичной секций.8 или больше полюсов длиннее. При наличии концевых эффектов устройства LIM не обладают способностью работать на легком, тогда как обычные асинхронные двигатели обладают этой способностью управлять двигателем с более близким синхронным полем в условиях минимальной нагрузки.В противоположность этому конечный эффект приводит к соответствующим потерям в линейных двигателях.

Thrust

Привод, создаваемый устройствами LIM, почти такой же, как и у обычных асинхронных двигателей. Эти движущие силы представляют примерно такую ​​же характеристическую кривую, как и скольжение, даже несмотря на то, что они модулируются конечными эффектами. Это также называется тяговым усилием. Это показано как

F = Pg / Vs , измеренное в ньютонах

Левитация

Кроме того, в отличие от роторного двигателя, устройства LIM обладают электродинамической силой левитации, которая имеет нулевое значение при скольжении «0», и это создает приблизительно фиксированная величина зазора при увеличении скольжения в любом из направлений.Это имеет место только в односторонних двигателях, и эта характеристика обычно не возникает, когда для вторичной секции используется железная опорная плита, потому что это создает притяжение, которое преодолевает подъемное давление.

Поперечный краевой эффект
Линейные асинхронные двигатели

также демонстрируют поперечный краевой эффект, заключающийся в том, что на путях тока, находящихся в одном направлении движения, возникают потери, и из-за этих путей будет уменьшаться эффективная тяга.Поскольку из-за этого возникает поперечный краевой эффект.

Производительность

Производительность линейного асинхронного двигателя может быть определена с помощью описанной ниже теории, где синхронная скорость движущейся волны представлена ​​как

Vs = 2f (стержень линейного полюса) ……. .м / с

‘f’ соответствует частоте питания, измеренной в герцах

В случае роторного асинхронного двигателя скорость вторичной части в LIM меньше, чем синхронная скорость, и равна

Vr = Vs (1-s), s — это скольжение LIM, и это

S = (Vs — Vr) / Vs

Линейная сила определяется как

F = мощность воздушный зазор / Vs

Форма кривой тяги и скорости LIM почти идентична кривой скорости v / s крутящего момента роторного асинхронного двигателя.При сравнении LIM и роторного асинхронного двигателя линейный асинхронный двигатель нуждается в увеличенном воздушном зазоре, и из-за этого будет увеличиваться ток намагничивания, а такие факторы, как производительность и коэффициент мощности, будут минимальными.

В случае RIM площадь секций статора и ротора одинакова, тогда как в LIM одна короче другой секции. При постоянной скорости более короткий участок будет иметь непрерывный проход, чем другой.

Преимущества и недостатки

Преимущества линейного асинхронного двигателя :

Ключевые преимущества LIM:

  • Во время сборки отсутствуют силы магнитного притяжения.Поскольку устройства LIM не имеют постоянных магнитов, во время сборки системы не существует силы притяжения.
  • Линейные асинхронные двигатели также обладают преимуществом перемещения на большие расстояния. Эти устройства используются в основном для устройств большой длины, поскольку вторичные секции не имеют постоянных магнитов. Отсутствие магнитов во второй секции позволяет этим устройствам быть недорогими, поскольку цена устройства в решающей степени зависит от разработки магнитной дорожки.
  • Эффективно используется в тяжелых условиях. Линейные асинхронные двигатели в основном используются в условиях линейных двигателей высокого давления, где они имеют постоянную номинальную силу ускорения около 25 г / м и несколько сотен фунтов.

Недостатки линейного асинхронного двигателя :

  • Конструкция устройств LIM несколько сложна, поскольку они требуют сложных алгоритмов управления.
  • Они имеют повышенные силы притяжения во время работы.
  • Не показывает силы во время простоя.
  • Увеличенный физический размер устройства означает, что размер упаковки больше.
  • Требуется больше мощности для функциональности. По сравнению с линейными двигателями с постоянными магнитами, КПД ниже, и они выделяют больше тепла. Это также требует включения в конструкцию устройств водяного охлаждения.

Применение линейных асинхронных двигателей

Исключительное использование линейных асинхронных двигателей можно найти в таких приложениях, как

  • Металлические конвейерные ленты
  • Механическое управляющее оборудование
  • Приводы для высокоскоростных выключателей
  • Приводы для ускорения челнока

В целом, это все о концепции линейных асинхронных двигателей.В этой статье дается четкое объяснение принципов, конструкции, работы, использования, преимуществ и недостатков линейных асинхронных двигателей. Кроме того, необходимо знать, как работают характеристики скорости v / s шага полюсов в линейном асинхронном двигателе?

Основы линейных двигателей

Одним из захватывающих недавних достижений в науке о двигателях является появление линейных двигателей. Линейные двигатели — это электрические асинхронные двигатели, в которых используются очень интересные принципы. Они делают возможным создание сверхбыстрых поездов на магнитной подушке (магнитной левитации) и другие инновации.

Скорость и КПД делают линейные двигатели разными


Средний электродвигатель производит вращательное движение для перемещения груза. Линейные двигатели , как следует из названия, движутся по прямой линии. Вместо вращающегося ротора , который вращает статический статор , статор линейного двигателя развернут и разложен горизонтально.

Линейные двигатели могут быть чрезвычайно энергоэффективными и достигать невероятных скоростей. Обычно в них используются сверхпроводящие магниты, охлаждаемые до сверхнизких температур.Это снижает энергопотребление и неизбежный термический износ.

Линейные двигатели в практическом применении


Основные идеи, лежащие в основе линейных двигателей, существуют уже давно. Фактически, фундаментальные принципы, делающие их возможными, были впервые сформулированы в 1895 году. Однако после Второй мировой войны не было возможности разработать какие-либо практические приложения до 1947 года.

С тех пор они были восприняты как «машины будущего», например:

Несмотря на огромную мощность, линейные двигатели не являются сложными с механической точки зрения.Они построены на асинхронном двигателе переменного тока, в котором используются электромагниты, расположенные на краю двигателя, для создания вращающегося магнитного поля. Это вызывает токи, которые заставляют ротор вращаться. Подобные асинхронные двигатели переменного тока очень распространены в электромобилях.

Линейный двигатель — это, по сути, один из таких асинхронных двигателей переменного тока, «разрезанных» и «развернутых». Дорожка из плоских катушек, обычно сделанных из алюминия или меди, служит статором — она ​​называется первичной обмоткой . Подвижная платформа, называемая вторичным элементом , действует как ротор.

Во время работы вторичная обмотка скользит мимо первичной обмотки, поддерживаемой магнитным полем.

Сверхпроводящие магниты — ключ к эффективной системе


Если линейные двигатели понимались так долго, что удерживало их от широкого использования? Ответ кроется в ограничениях традиционных электромагнитов. Было просто слишком дорого и дорого разработать подходящие магниты, поскольку большую часть времени теоретически существовали линейные двигатели.

Для преодоления технических ограничений были приняты сверхпроводящие магниты.Сверхпроводящие магниты можно охлаждать до очень низких температур, чтобы снизить энергопотребление при выполнении больших работ, например при подъеме поезда.

Хотите узнать больше? Просмотрите наши линейные двигатели.

Принцип работы линейного двигателя

В данной статье на основе принципа работы синхронного линейного двигателя с постоянными магнитами разработан драйвер синхронного линейного двигателя с постоянными магнитами. Когда в катушке генерируется ток, в ней создается магнитное поле, если вы помещаете внутрь катушки металлический сердечник, магнитные линии потока концентрируются на сердечнике, что увеличивает индукцию катушки по сравнению с воздушным сердечником.Принцип работы линейного двигателя Дата : 2019-03-12 14:54:00 Хиты : 49 Линейный двигатель — это вид механической энергии, которая может быть напрямую преобразована в механическую энергию линейного движения без какого-либо промежуточного механизма преобразования. Линейный двигатель — это электродвигатель, статор и ротор которого «раскручены», поэтому вместо создания крутящего момента (вращения) он создает линейную силу по всей своей длине. Линейный двигатель имеет только один паз для катушки (рис. 2г). Статор и ротор двигателя выровнены таким образом, чтобы магнитное сопротивление было минимальным.Это простой механизм, вращательное движение пальца преобразуется в поступательное. Когда к первичной обмотке подается трехфазный переменный ток, индуцируется бегущая волна электромагнитного потока, которая движется относительно первичной обмотки. Принцип шагового двигателя с регулируемым сопротивлением основан на свойстве магнитных линий, которые отражают путь с низким сопротивлением. Принцип работы линейного асинхронного двигателя Когда первичная обмотка LIM возбуждается сбалансированным трехфазным источником питания, поток начинает распространяться по всей длине первичной обмотки.Линейный энкодер — это датчик, позволяющий фиксировать движение объекта по одной оси. Что такое линейный двигатель — Принцип Линейные двигатели — это особый класс синхронных бесщеточных серводвигателей. Выбор шагового двигателя. Линейные двигатели (LM) обеспечивают линейное перемещение на высоких скоростях с большой точностью. Рональд Ронер. В продуктах Eltra он измеряется в миллиметрах между отметками. Из-за этого тока вращающееся магнитное поле постоянной амплитуды и постоянной скорости… Здесь, когда первичная часть двигателя находится под напряжением • Рассматривается трехфазный линейный двигатель.Они работают как моментные двигатели, но открываются и раскатываются. Электрический привод — это механическое устройство, которое с помощью двигателя преобразует электрическую мощность в крутящий момент. Существует два типа шаговых двигателей с регулируемым сопротивлением. Линейный двигатель может быть получен путем отрезания вращающегося двигателя по его радиусу от центральной оси вала к внешней поверхности сердечника статора и его раскатывания (Рис. 34.1). . Принцип работы якоря в двигателях … якорь — это компонент электродвигателя, который проводит переменный ток.Вокруг постоянного магнита, имеющего ось вращения: ① Когда внешние магниты вращаются (так называемое вращающееся магнитное поле), ② Полюса N и S притягиваются и отталкиваются друг от друга, ③ Приводя к вращению магнит с осью вращения (центр) . Следовательно, влияние угла поворота θ на выходную скорость v было исследовано, чтобы лучше понять принцип движения разработанного линейного ультразвукового двигателя, как показано на рис. Ns = Синхронная скорость = 120f / P. Линейные асинхронные двигатели представляют собой настоящее чудо инженерной мысли, поскольку они позволяют преобразовать обычный двигатель для специального назначения с более или менее похожим принципом работы, тем самым увеличивая его универсальность.Принцип работы реактивного реактивного двигателя прост, возьмем железную деталь. Рис. Обычно это делается с целью мониторинга или управления параметрами движения, такими как скорость, скорость, направление, расстояние или положение. Конечно, можно увидеть конструкцию двигателя с внешним расположением ротора, такие электродвигатели называются электродвигателями наизнанку. Отталкивающий двигатель является одним из однофазных двигателей коллекторного типа с заведенным ротором и расположением щеток. Поскольку полезная нагрузка напрямую связана с ротором без использования элементов трансмиссии, моментные двигатели классифицируются как прямые приводы.Подготовка детали более важна. 2. Некокованный материал нельзя сваривать. Как работает абсолютный линейный энкодер? Он состоит из подходящего двигателя, соединенного с датчиком обратной связи по положению. Когда на катушку подается ток, создается сила. Такой датчик имеет в конструкции специальную шкалу с отметками, расположенными на его поверхности. Под действием объединенной силы возбуждающей силы и собственной гравитации материала материал отбрасывается на поверхность экрана, чтобы… Его рабочий цикл составляет: 7 с при 1.8 МВт; 16 с при 0 МВт; 5 с при 1,3 МВт и 32 с при 0 МВт. Источник питания, показанный на рисунке. Обмотки якоря проводят переменный ток даже в машинах постоянного тока из-за действия коммутатора (который периодически меняет направление тока) или из-за электронной коммутации, как в бесщеточных двигателях постоянного тока. Во-первых, мощность, подаваемая для подключения к двигателю постоянного тока, когда вал запускается в момент вращения, теперь кривошип вращает ползунок штифта внутри … Разница в том, что два регулятора имеют разную конструкцию, так что LDO имеет меньший перепад давления и более низкое энергопотребление, чем у обычного линейного регулятора.Электродвигатель — это электромеханическое устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую. Линейный двигатель с длинным статором разделен на несколько секций. Линейные двигатели, используемые во многих промышленных и (высокотехнологичных) сферах производства, являются незаменимой частью самых быстрых и эффективных процессов. На этой схеме мы видим стандартный принцип работы электродвигателя. В исследовании представлен линейный ультразвуковой двигатель (ЛУСМ) с металлическим статором эллиптической формы и двумя ортогональными режимами колебаний.При изменении температуры сопротивление термистора изменяется предсказуемым образом. Если вы уже понимаете основные принципы различных типов двигателей, вы можете сразу перейти к более сложным и тонким случаям, описанным в книге профессора Джона Стори «Как работают настоящие электродвигатели». Они работают как моментные двигатели, но открываются и раскатываются. Чтобы привод работал в обратном направлении, просто поменяйте местами провода от привода (обратная полярность) от батареи или источника питания.Концепция линейного двигателя: идея достаточно проста. Подшипниковые магниты, а также транспортное средство притягиваются этим полем. Линейный серводвигатель также аналогичен сервомотору позиционного вращения, который обсуждался выше, но с дополнительными шестернями для изменения положения вращения с кругового на возвратно-поступательное. Большинство устройств с линейным перемещением имеют эквивалент вращения, и приводы со звуковой катушкой не являются исключением. Принцип работы энкодера Энкодеры используются для преобразования вращательного или линейного движения в цифровой сигнал. Принцип работы электрического линейного привода заключается в том, что он объединяет двигатель и винт, преобразуя вращение вала двигателя в поступательное движение штока поршня электрического линейного привода.Направляющая такая же, как и в конструкции IronCore. Типичные скорости для линейных двигателей составляют 3 метра в секунду с разрешением 1 микрон и более 5 метров в секунду, 200 дюймов в секунду с более грубым разрешением. Метки, проходящие через датчик, указывают на текущее изменение положения. Благодаря этому току в воздушном зазоре между статором и ротором создается вращающееся магнитное поле постоянной амплитуды и постоянной скорости. https://www.h3wtech.com/blog/linear-induction-motor-how-it-works Принцип работы накопителя LSM очень похож на принцип работы его родительского RSM.Реальные двигатели используют те же принципы, но их геометрия обычно сложна. Несмотря на… Теперь у нас есть достаточное понимание, чтобы представить линейный двигатель… Фотография линейного магнитострикционного двигателя расширенного диапазона с двухсторонними трехфазными статорами. Линейный асинхронный двигатель. Линейный асинхронный двигатель (LIM) — это усовершенствованная версия роторного асинхронного двигателя, которая обеспечивает линейное поступательное движение вместо вращательного движения. Станок для лазерной резки с линейным двигателем, что может показаться странным для некоторых клиентов.Как и линейные двигатели, они работают по принципу постоянного магнитного поля и катушечной обмотки. Технология движения высокоскоростных линейных двигателей является горячей точкой в ​​области двигателей в последние годы. Распределение магнитного потока в статоре практически равномерное (рис. 2б). Принцип работы серводвигателя 3D-анимация. Угол шага: необходимо выбрать угол шага двигателя в соответствии с требованиями точности нагрузки. В основном серводвигатель состоит из двигателя постоянного тока, который управляется переменным резистором (потенциометром) и некоторыми шестернями.Основной принцип работы электрических линейных приводов заключается в преобразовании вращательного движения в поступательное. Подобно ротационному асинхронному двигателю, он имеет две обмотки; первичная обмотка и вторичная обмотка. Принцип работы классификации электродвигателей линейного асинхронного двигателя. После уменьшения скорости с помощью зубчатой ​​или червячной передачи двигатель приводит в движение пару гаек. https://www.iqsdirectory.com/articles/actuator/linear-actuator.html Он работает по принципу магнитного отталкивания между двумя полюсами.Аналоговый мультиметр — это измеритель, который может измерять два или более электрических свойства и отображать измеренные свойства по калиброванным шкалам с помощью указателя. Линейные двигатели, используемые во многих промышленных и (высокотехнологичных) сферах производства, являются незаменимой частью самых быстрых и эффективных процессов. Направление механической силы задается правилом левой руки Флеминга, а ее величина определяется как F = BIL Ньютон. В следующем разделе дается четкое объяснение работы линейного асинхронного двигателя.В то время как версии, изображенные на большинстве изображений и видео продуктов, являются линейными, поворотные приводы со звуковой катушкой удовлетворяют потребность в плавном, дугообразном движении и создании крутящего момента с малым временем отклика. Преимущества использования термистора — точность и стабильность. В случае работы от трехфазного переменного тока (переменного тока) наиболее широко используемым двигателем является трехфазный асинхронный двигатель, так как этот тип двигателя не требует дополнительного пускового устройства. Эти типы двигателей известны как индукционные с самозапуском. моторы.

Баскетбол Свободы 2020 2021, Лондонское телешоу гангстеров, Как быстрее заживлять раны на лице, Конго против Гвинеи-Бисау лицом к лицу, Мартин Готтлиб и партнеры, Горан Пандев Чистая стоимость 2020, Теннисный рисунок для одиночного разряда, Адрес сервисных компаний, Действующий президент — это тот, кто Quizlet, Политика посетителей больницы Джексона,

Что такое линейный асинхронный двигатель и зачем он нужен?

Линейный асинхронный двигатель — это тип асинхронного двигателя специального назначения, который используется для получения прямолинейного двигателя.Другой обычный тип асинхронного двигателя обеспечивает вращательное движение. Это усовершенствованный тип асинхронного двигателя, который обеспечивает линейное движение. В этом двигателе статор называют первичным, а ротор — вторичным. Таким образом, на стороне ротора индукционных машин с гильзой находились плоские алюминиевые проводники. Этот тип асинхронных двигателей в настоящее время становится все более популярным. Линейные двигатели работают на переменном токе и являются асинхронными двигателями. Принцип работы линейного двигателя такой же, как и принцип работы асинхронного двигателя.

Принцип работы линейного асинхронного двигателя

Когда статор асинхронных машин с вкладышем питается от трехфазного источника питания.

Поток перемещается и индуцируется в части ротора и проходит вдоль всей части статора. Роторная часть включает в себя алюминиевые проводники, и электрический ток индуцируется в этих алюминиевых проводниках ротора.

В этих двигателях ротор (вторичный) неподвижен, а статор (первичный) движется. Синхронную скорость линейного двигателя можно представить следующим уравнением.

Ns = 2fs / p

fs = частота питания (Гц)

P = количество полюсов в двигателе

Ns = синхронная скорость двигателя

Что такое двусторонние линейные асинхронные двигатели

При двусторонней линейной индукции электродвигатель (DLIM) есть первичные обмотки с обеих сторон ротора. Эти двухсторонние асинхронные двигатели (DLIM) используются для индукции большего магнитного потока с обеих сторон двигателя.

КПД асинхронного двигателя гильзы ниже, чем у асинхронных двигателей роторного типа.

Преимущества и недостатки линейных асинхронных двигателей

Ниже приведены некоторые преимущества и недостатки асинхронных двигателей (линейное движение).

Преимущества этого линейного двигателя

  • В узле не возникает магнитного притяжения, поскольку внутри этого двигателя нет постоянного магнита.
  • Двигатели этого типа хорошо работают при больших перемещениях.
  • Это также рентабельные методы для такого рода приложений.
  • можно использовать большое усилие для такого рода приложений, поэтому он лучше для тяжелых условий эксплуатации.

Недостатки индукционных машин с футеровкой

  • Конструкция этих индукционных машин с футеровкой несколько сложна.
  • Для управления этим двигателем необходимо использовать сложные методы управления.
  • Этот двигатель не производит никакого усилия в состоянии покоя.
  • Линейные асинхронные двигатели физически больше по сравнению с двигателями с постоянными магнитами.
  • Он имеет низкий КПД и потребляет большую мощность.

Применение линейного асинхронного двигателя

Асинхронные машины с футеровкой теперь используются для множества различных применений, связанных с линейными движениями. Ниже приведены некоторые из распространенных применений этих двигателей в наши дни.

  • Автоматические раздвижные двери
  • Механическая конвейерная лента
  • Перекачка жидкого металла
  • Погрузочно-разгрузочные работы с краном
  • Электротяговая промышленность
  • Выключатели высокого напряжения
  • Электрические краны
  • используют в качестве сверхпроводящих магнитов
  • Этот принцип линейных двигателей является широко используется при запуске ракет.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.