Католицький Микита Олександрович
студент Електроенергетичної факультету Ставропольський державний аграрний університет м Ставрополь, Росія
Анотація: У статті описано пристрій, види лінійних двигунів їх відмінності від інших видів електродвигунів, докладно описано застосування, переваги і недоліки. Мета статті полягає в описі переваги лінійних двигунів над іншими.
Ключові слова: Лінійний електродвигун, ротор, статор, привід, якір, муздрамтеатр
Katolickij Nikita Aleksandrovich
student Electricity Department Stavropol State Agrarian University Stavropol, Russia
Abstract: In article the device, types of linear engines of their difference from other types of electric motors is described, application, merits and demerits is in detail described. The purpose of article consists in the description of advantage of linear engines over others.
Keywords: linear electric motor, rotor, stator, drive, anchor, magnetic conductor
Електронна версія
Завантажити (449.4 Kb)
Протягом багатьох років промисловість залежить від різних ремінних і гвинтових передач, а також пневматичних механізмів необхідних для виконання лінійного позиціонування. Попит на високошвидкісну пропускну здатність, численні робочі цикли, гнучке налаштування та програмування дозволив визначити недоліки в цих пристроях. Часто при виконанні точного контрольованого позиціонування в поступальному русі доводиться йти на компроміс.
Завдяки технології безпосереднього приводу лінійного двигуна досягається висока якість вирішення завдань лінійного позиціонування. Ця технологія має на увазі безпосереднє використання сили електромагнітної взаємодії без використання ременя, шарико передачі або проміжної ланки іншого виду. Лінійний привід забезпечує безпосереднє лінійне переміщення (перетворення обертального руху в поступальний не відбувається).
Малюнок 1 - Пристрій лінійного двигуна
Електричний лінійний двигун є механізмом, в якому рухома частина не знаходиться в обертанні (в традиційних варіантах двигунів рухома частина обертається), а лінійно переміщується вздовж нерухомої частини агрегату, представленої у вигляді незамкнутого муздрамтеатру, довжина якого має довільне значення. Усередині муздрамтеатру створюється біжить магнітне поле. У стандартних електричних двигунах ротатор і статор згорнуті у вигляді кілець, а в лінійному двигуні ці елементи розтягнуті в смуги. Завдяки тому, що обмотка статора включається по черзі, створюється біжить магнітне поле. До складу лінійного електричного двигуна постійного струму входить якір з розташованої на його поверхні обмоткою, що є колектором (напрямних елементом) і розімкнутий магнітопровід з обмотками збудження (рухомий частиною), розташований в такому порядку, що вектори сил, що з'являються в полюсах муздрамтеатру, мають один напрямок . Простота регулювання швидкості переміщення рухомої частини - відмінна риса лінійного електродвигуна. Агрегати змінного струму можуть бути синхронного і асинхронного типу. Якір в асинхронному лінійному електродвигуні виконується у вигляді бруска, найчастіше прямокутного перетину, на якому відсутня обмотка. Монтаж якоря виконується вздовж шляху переміщення рухомої частини агрегату, оснащеної магнитопроводом з розгорнутими багатофазними обмотками, які живляться від джерела змінного струму. В результаті взаємодії магнітного поля муздрамтеатру рухомої частини і поля якоря з'являються сили, що змушують рухому частину переміщатися швидше, щодо нерухомого якоря. Процес відбувається до моменту рівняння швидкості переміщення рухомої частини і біжить магнітного поля.
Найчастіше такі агрегати використовуються в сфері електричного транспорту. Цьому сприяють особливі переваги двигунів такого зразка:
Прямолінійний рух статора відмінно підходить для багатьох засобів пересування;
Проста конструкція, в якій відсутні труться елементи, тобто енергетичний потік всередині магнітного поля безпосередньо перетворюється в механічну енергію. Завдяки цьому досягаються високі показники ККД і надійності агрегату;
Незалежність сили тяги від зчеплення колісних пар з рейковими шляхами. Це властивість недосяжно для стандартних агрегатів електричної тяги;
Відсутність ймовірності буксирування коліс електричного транспорту, що стало причиною для вибору лінійного двигуна;
Прискорення і швидкість руху транспорту можуть мати будь-які значення, обмежені комфортабельністю пересування, допустимою швидкістю кочення коліс по рейкових шляхах і дорогах, а також ступенем динамічної стійкості ходової частини транспортного засобу і шляху.
Лінійні двигуни асинхронного типу необхідні для приводу механізмів транспортування різної продукції. Ці конвеєри оснащують металевими стрічками, що проходять всередині статоров лінійних рухових систем, які виконують функцію вторинного елемента. Завдяки використанню лінійної рухової системи знижується ступінь попереднього натягу стрічки, усувається ймовірність її прослизання, а також підвищуються показники швидкості і надійності роботи конвеєра.
Лінійні двигуни використовують для машин ударної дії, наприклад, молоти для забивання паль, необхідні в сфері дорожніх робіт і будівництві. Статор лінійної рухової системи розміщують на стрілі молота, а його переміщення по напрямних елементів стріли в вертикальному напрямку забезпечується завдяки лебідці. Ударна частина молота виконує функцію вторинного елемента рухової системи. Для здійснення підйому ударної частини молота включення двигуна відбувається так, що біжить поле прямує вгору. При досягненні ударним елементом крайнього верхнього положення відбувається деактивація двигуна і відбувається переміщення ударного елементу вниз на поверхню палі під впливом сили тяжіння. Іноді деактивация двигуна не відбувається - рухова система працює в реверсному режимі, збільшуючи силу удару. Відповідно до ступеня поглиблення палі статор рухової системи переміщається вниз завдяки лебідці. Конструкція електричного молота досить проста. Його виготовити досить просто. Підвищена точність в ході виробництва його елементів не потрібно, а його конструкція не чутлива до змін температурних показників, тому пристрій може моментально приступити до виконання своїх функцій.
Одним з видів лінійних рухових систем вважаються магнитогидродинамические насоси. Ці пристрої використовують для перекачування електропровідних рідин. Такі насоси широко використовуються: в металургії для виконання транспортування, дозування, а також переміщення металу в рідкому вигляді і на АЕС для виконання перекачування жидкометаллических теплоносіїв.
Магнітогідродинамічні насоси бувають двох видів: постійного і змінного струму. У першому випадку в ролі первинного елемента (статора) виступає С-подібний електромагніт. У повітряний зазор електричного магніту монтують трубопровід з рідким металом. Завдяки електродів, привареним до стінок трубопроводу, пропускається постійний струм від зовнішнього джерела. У більшості випадків обмотка збудження входить в послідовний ланцюг електродів. При порушенні електричного магніту на метал, розташований на ділянках, по яких проходить постійний струм, виявляється вплив електромагнітної сили, такої ж, як сила, що діє на провідник зі струмом, розташованих в зоні магнітного поля. В результаті впливу цієї сили відбувається переміщення металу по трубопроводу. Ключові відмінності МГД насосів полягають у відсутності рухомих механічних елементів, а також в можливості герметизації каналу транспортування металу.
До переваг лінійних рухових систем варто віднести відсутність обертових елементів. До недоліків варто віднести низькі енергетичні показники, порівняно зі стандартними моделями електричних приводів, що пояснюється розімкнутої електромагнітної ланцюгом і суттєвими робочими зазорами. Крім того недоліками є складність і висока вартість виготовлення. Лінійні рухові системи використовують для поїздів, високошвидкісного наземного транспорту, пов'язаний із командою левітірующіх транспортних засобів. Загальні показники ККД стандартного агрегату і лінійного електричного двигуна, в разі його оптимізації, практично рівні, у випадках, коли виключаються проміжні ланки передачі сили тяги. Згодом лінійні електродвигуни витіснять традиційні приводи з редукторами.