Линейный синхронный электродвигатель. Синхронный линейный двигатель


Линейный двигатель — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 18 февраля 2015; проверки требуют 15 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 18 февраля 2015; проверки требуют 15 правок. 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:

ru.wikipedia.org

Линейный двигатель Википедия

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, получающую энергию от статора, называют вторичным элементом или якорем (название «ротор» к деталям линейного двигателя не применяется, так как слово «ротор» буквально означает «вращающийся», а в линейном двигателе вращения нет).

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

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 = 2пf . 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, достигающим 96%. Применение синхронных линейных двигателей в высокоскоростном транспорте сочетается, как правило, с магнитной подвеской вагонов и применением сверхпроводящих магнитов и обмоток возбуждения, что позволяет повысить комфортабельность движения и экономические показатели работы подвижного состава.

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 путём, 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 её 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.
  • Линейный двигатель показал высокие характеристики и на металлорежущем оборудовании. Так на шлифовальных станках 3В130Ф4 установлен именно линейный двигатель для изменения положения бабки шлифовальной. На электроэрозионных станках и станках лазерной резки, так же устанавливают линейные двигатели
  • Станки для набор электрических схем также требуют решений на линейных двигателях.
  • 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]
  • Вертикальные линейные двигатели используются для лифтов в высотных зданиях, что позволяет обойтись без затраты энергии на подъем троса кабины лифта.

Линейные двигатели высокого и низкого ускорения

Все линейные двигатели 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, гипотетически, может использоваться в специальных устройствах, таких, как оружие или пусковые установки космических кораблей.

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

wikiredia.ru

Линейный двигатель — Википедия

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, получающую энергию от статора, называют вторичным элементом или якорем (название «ротор» к деталям линейного двигателя не применяется, так как слово «ротор» буквально означает «вращающийся», а в линейном двигателе вращения нет).

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

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 = 2пf . 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.

Видео по теме

Синхронный линейный двигатель

Схема синхронного линейного двигателя.

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

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 путём, 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 её 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.
  • Линейный двигатель показал высокие характеристики и на металлорежущем оборудовании. Так на шлифовальных станках 3В130Ф4 установлен именно линейный двигатель для изменения положения бабки шлифовальной. На электроэрозионных станках и станках лазерной резки, так же устанавливают линейные двигатели
  • Станки для набор электрических схем также требуют решений на линейных двигателях.
  • 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]
  • Вертикальные линейные двигатели используются для лифтов в высотных зданиях, что позволяет обойтись без затраты энергии на подъем троса кабины лифта.

Линейные двигатели высокого и низкого ускорения

Все линейные двигатели 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, гипотетически, может использоваться в специальных устройствах, таких, как оружие или пусковые установки космических кораблей.

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

wikipedia.green

Линейный двигатель — Википедия

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, получающую энергию от статора, называют вторичным элементом или якорем (название «ротор» к деталям линейного двигателя не применяется, так как слово «ротор» буквально означает «вращающийся», а в линейном двигателе вращения нет).

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

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 = 2пf . 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.

Схема синхронного линейного двигателя.

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

  • 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 путём, 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 её 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.
  • Линейный двигатель показал высокие характеристики и на металлорежущем оборудовании. Так на шлифовальных станках 3В130Ф4 установлен именно линейный двигатель для изменения положения бабки шлифовальной. На электроэрозионных станках и станках лазерной резки, так же устанавливают линейные двигатели
  • Станки для набор электрических схем также требуют решений на линейных двигателях.
  • 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]
  • Вертикальные линейные двигатели используются для лифтов в высотных зданиях, что позволяет обойтись без затраты энергии на подъем троса кабины лифта.

Линейные двигатели высокого и низкого ускорения[править | править код]

Все линейные двигатели 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, гипотетически, может использоваться в специальных устройствах, таких, как оружие или пусковые установки космических кораблей.

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

  1. ↑ Линейные асинхронные двигатели - Принцип действия
  2. ↑ Линейные электродвигатели

ru.wikiyy.com

Линейный синхронный электродвигатель

 

Использование: в тяговых приводах экипажей наземного транспорта на магнитном подвесе. Цель изобретения: позволяет увеличить усилие двигателя и уменьшить массу электрооборудования, установленного на экипаже. Сущность изобретения: линейный синхронный электродвигатель содержит первичную часть, состояющую из нескольких индукторов , расположенных на экипаже с шагом т 1 +Д1 I ПZ М . где I -2рт - длина магнитопровода индуктора; - расстояние между магнитопроводами; р - число пар полюсов индуктора; т - плюсное деление обмотки якоря; К р + За причем К 0. п 1,0,1,2,3., и вторичную часть, состоящую из ферромагнитных пакетов, на участках разгона и торможения транспортных средств установлена дополнительная трехфазная обмотка якоря с полюсным делением т (2р+К)т . Обмотка возбуждения соседних индукторов запитаны токами противоположного направления для образования переменнополюсного возбуждения по отношению к дополнительной обмотке якоря. Дополнительное тяговое усилие создается за счет взаимодействия переменнополюсного потока возбуждения Ф индукторов с переменным током обмотки якоря, которая питается от наземного преобразователя частоты 2 ил

(19) RU (1 1) (51) 5 H02 К41 03

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам эй®Юи

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ в е.тт® " ю!Мифтеь,"

К ПАТЕНТУ (21) 5027612/07 (22) 22.0791 (46) 15.1093 Bm Na 37-38 (76) Диалектов 8ладимир Борисович; Коломейцев

Леонид Филиппович Позицкий Олег Ьгеньевич;

Павтвоков Валерий Михайлович; Соколов Юрий

Дмитриевич (54) ЛИНЕЙНЫЙ СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Использование: в тяговых приводах экипажей наземного транаюрта на магнитном подвесе. Цель изобретенитс позволяет увеличить усилие двигателя и уменьшить массу электрооборудования, установленного на экипаже. Сущность изобретения: линейный синхронный электродвигатель содержит первичную часть, состояющую из нескольких индукторов, рааюложенных на экипаже с шагом т --4 +Ы

2 М

° где 2рт — длина магнитопровода индуктора; м 1 й=Кт —; р— число пар полюсов индуктора;т — плюсное депе1 ние обмотки якоря; К = р + 3n причем К > О, и

1,0,12,3 и вторичную часть, состоящую из ферромагнитных пакетов, на участках разгона и торможения транспортных средств установлена дополнительная трехфазная обмотка якоря с полюсным депением т =(2р+К)т . Обмотка возбуждения сог седних индукторов запитаны токами противоположного направления для образования переменнополюсного возбуждения по отношению к дополнительной обмотке якоря. Дополнительное тяговое усилие создается за счет взаимодействия переменнополюсного потока возбуждения Ф индукторов с переменным током обмотки якоря, которая питается от наземного преобразователя частоты 2 ил.

2001490

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано для привода экипажей наземного транспорта с магнитным подвешиванием (НТМП).

Известен линейный синхронный электродвигатель для привода транспортного средства н цщактррмэгьртном подвесе типа трансраййд 06 (ФРИ(1}. Двигатель содержит пф1ВнфЬ ЪсФь ф виде трехфазной обмотки якофМуфйрМнн и в пазы магнитопровода, рэсп го вдоль трассы (длинный статор), и вторичную часть, расположенную нэ экипаже в виде электромагнитов возбуждения (подвеса).

Электромагниты возбуждения, содержащие магнитный сердечник и обмотку, выполнены как отдельные короткие модули, расположенные вдоль экипажа по его краям.

Недостатком такого двигателя является его дороговизна, так как для выполнения обмотки статора вдоль всего пути требуются большие капитальные затраты.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является линейный синхронный электродвигатель с коротким индуктором (21. Двигатель содержит ферромагнитные пакеты, уложенные дискретно с постоянным шагом в протяженной путевой структуре, и индуктор, расположенный с зазором под ферромагнитными пакетами, состоящий из 0-образного мэгнитопровода с охватывающей его обмоткой возбуждения и трехфазных обмоток якоря, уложенных в пазах стержней 0-образного магнитопровода, Обмотка возбуждения создает магнитный поток, обеспечивающий необходимую для электромагнитного подвеса индукцию в зазоре между торцами стержней 0-обрэзногр магнитопровода индуктора и ферромагнитными пакетами путевой структуры. Взаимодействие токов трехфазной обмотки якоря с периодической переменной составляющей основного поля (созданного обмоткой возбуждения), обусловленной наличием дискретных ферромагнитных пакетов путевой структуры в постоянном магнитном поле индуктора, создает тяговое усилие.

Как известно, для увеличения средней скорости движения на перегоне транспортного средства нужно сокращать время разгона и торможения. Максимальное тяговое усилие, необходимое при разгоне или торможении экипажа у двигателя известной конструкции создается за счет увеличения напряжения и тока якоря. При этом, как известно из теории синхронных машин, увеличение напряжения якоря относительно

ЭДС возбуждения резко снижает коэффициент мощности, увеличивает полную потребляемую мощность. Таким образом, для

30 обеспечения форсированных режимов работы двигателя необходимо иметь запас мощности и, как следствие, увеличенную массу электрооборудования, установленного на экипаже.

Недостатками известной конструкции являются низкие энергетические показатели двигателя в режимах с повышенной тягой и большая масса электрооборудования, установленного на экипаже.

Целью изобретения является увеличение тягового усилия двигателя и уменьшение массы электрооборудования, установленного на экипаже.

Указанная цель достигается тем, что в линейной синхронном электродвигателе, содержащем вторичную часть в виде ферро-. магнитных пакетов, уложенных дискретно с постоянным шагом вдоль протяженной путевой структуры, состоящей иэ участков разгона, равномерного движения и торможения, и первичную часть, расположенную с зазором под ферромагнитными пакетами и состоящую из последовательно расположенных один за другим отдельных индукторов, установленных на подвижном транспортном средстве, включающих магнитопровод с охватывающей его обмоткой возбуждения и расположенные на его стержнях обмотки якоря, двигатель снабжен дополнительной обмоткой якоря с полюсным делением гг = (2р + К) т1, установленной на ферромагнитных пакетах вторичной части на участках разгона и торможения транс35 портных средств, а магнитопроводы соседних индукторов расположены на экипаже с шагом юг- IM+ Л1, где r> — полюсное деление обмотки якоря индуктора; р — число пар полюсов индуктора; К - р+ Зп, причем К > О, 40 n - — 1. О. 1, 2, 3,..., 1м - 2р г1 — длина магнитопровода индуктора: Ь! - К т1 — расстояние между магнитопроводами соседних индукторов.

Таким образом, на участках разгона и

45 торможения к тяговому усилию двигателя, образованному в результате взаимодействия поля возбуждения с токами обмоток якоря, расположенных на индукторе, добавляется тяговое усилие. образованное в ре50 зультате взаимодействия поля возбуждения с токами якорной обмоъки, расположенной на пути. За счет этого происходит увеличение тягового усилия и улучшение энергетических показателей двигателя при меньшей

55 массе электрооборудования на транспортном средстве по сравнению с прототипом.

На фиг. 1 изображен линейный синхронный двигатель, вид спереди; на фиг. 2— то же, вид сбоку.

5 2001490 6

Индуктор содержит U-образный магнитопровод 1 с двумя стержнями 2, в пазах 3 которых размещена сосредоточенная по фазам трехфазная обмотка якоря 4, охватывающая зубцы 5 и имеющая число пазов на полюс и фазу qt = 0.5 и полюсное деление

t1. Стержни 2 магнитопровода охватывают катушки обмотки 6 возбуждения. Длина магнитопровода индуктора со стороны воздушного зазора д: I> = 2р т1, где р — число пар полюсов индуктора (e нашем примере р - 1). Первичная часть двигателя состоит из нескольких индукторов, расположенных на экипаже последовательно один эа другим с шагом tz -!м + Ь I, где расстояние между магнитопроводами Л I = К т1, К = р + Зп, причем К > О, n = -1, О, 1, 2, 3.... Вторичная часть двигателя, отделенная от первичной части воздушным зазором д, на участках пути, предназначенных для разгона и торможения. состоит из ферромагнитных пакетов 7; уложенных дискретно в пути через двойное полюсное деление 2 г1, и дополнительной сосредоточенной трехфазной обмотки якоря 8. охватывающей ферромагнитные пакеты 7 и имеющей число пазов на полюс и фазу qz = 0,5. Полюсное деление дополнительной обмотки якоря

tz (2р+ К) tt. Фазы обмотки якоря А. В, С индукторов занимают различное положение llo отношению к своим магнитопроводам в соответствии с расположенными напротив них ферромагнитными пакетами вторичной части.

Для образования переменно полярного возбуждения (N, S. N,...) по отношению к дополнительной обмотке якоря 8 обмотки 6 возбуждения соседних индукторов запитаны токами противоположного направления.

Вторичная часть двигателя на участках пути с равномерным движением состоит из ферромагнитных пакетов 9, уложенных также через 2 tt.

При работе двигателя обмотки 6 возбуждения каждого индуктора питаются постоянным током, а обмотки якоря 4 и 8 питаются трехфаэным переменным током, каждая от своего источника тока. Магнитный поток возбуждения Ф, созданный обФормула изобретения

ЛИНЕЙНЫЙ СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий вторичную часть в виде ферромагнитных пакетов, уложенных дискретно с постоянным шагом вдоль протяженной путевой структуры, состоящей иэ участков разгона, равномерного движения и торможения, и первичную часть, расположенную с зазором под фер5

45 моткой 6 проходит по ярму и стержням 4 магнитопровода 1 и через воздушные зазоры д замыкается на ферромагнитных пакетах 7 и 9 вторичной части. Переменная составляющая потока Фв воздушном зазоре д, образованная за счет дискретного расположения ферромагнитных пакетов и имеющая период изменения 2 т1, взаимодействует с током обмотки якоря 4 и создает тяговое усилие по принципу однополярного индукторного двигателя. Поскольку обмотки 6 возбуждения соседних индукторов эапитаны токами противоположного направления, то индукторы создают в зазоре д переменнополярный поток возбуждения с периодом изменения 2 tz, который взаимодействует с переменным током дополнительной обмотки якоря 8 и создает дополнительное тяговое усилие по принципу синхронного двигателя. При этом дополнительная обмотка якоря 8 питается от источника, расположенного на путевой структуре, Дополнительное тяговое усилие может составлять 2-3 значения номинального тягового усилия двигателя.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого двигателя заключается в повышении его тягового усилия (в 3-4 раза) на участках пути, предназначенных для разгона и торможения транспортных средств, эа счет снабжения вторичной части двигателя дополнительной якорной обмоткой, питающеися от наземного преобразователя частоты, а также в существенном уменьшении массы экипажного электрооборудования (индукторов и преобразователя частоты) за счет того, что в отличие от прототипа оно рассчитано на незначительную перегрузку по тяге. (56) 1. С.P.Parisch, Н.G,Raschbichler — Оег

eisenbehtete Synchrone Zaugstatormotor fur

die TransrapId Versuchsaulage Emsland (ТМ. Е).//Zeitschrift fur Eisenbahnwesen und

Verkehrstechnik — ZEV — Glassers Annalen.—

1981 — N. 7-8 — s. 225-232.

2. Патент ФРГ N 2164078, кл. В 60 L

13/00, 1972. ромагнитными пакетами и состоящую иэ последовательно расположенных друг эа другом отдельных индукторов, установленных на подвижном элементе, включающих магнигопровод с охватывающей его обмоткой возбуждения и расположенные на его стержнях обмотки якоря, отличающийся тем, что двигатель снабжен дополнительной обмоткой якоря с полюсным делением

2001430

1 б

Фиа 2

Составитель 8. Диалектов

Техред М. Моргентал Корректор М. Демчик

Редактор Л. Волкова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва. Ж-35, Рву искал наб., 4/5

Заказ 3131

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 (2p+K) т,, установленной на ферромагнитных пакетах вторичной части на участках разгона и торможения транспортных средств, а магнитопроводы соседних индукторов расположены на подвижном элементе с шагом > 1„+ Ы, где полюсное деление обмотки якоря индуктора; р - число пар полюсов индукторэ; K - р

+ Зп, причем К > 0; n - -1,0,1,2,3,...;

1„= 2р т, - длина магнитопровода индукторэ, Ь! = K.i> - расстояние между мэгнитопроводами соседних индукторов.

8

1 б

    

www.findpatent.ru

Синхронный линейный двигатель

Основной областью применения синхронных линейных двига-телей, где их преимущества проявляются особенно сильно, является высокоскоростной электрический транспорт, по условиям эксплуатации которого необходимо иметь большой воздушный зазор между подвижной частью и вторичным элементом. Синхронный ЛД допускает наличие относительно большого воздушного зазора между статором и вторичным элементом и работает при этом с коэффициентом мощности, близким к единице. Применение синхронных ЛД в высокоскоростном транспорте сочетается с так называемой магнитной подвеской вагонов и применением сверхпроводящих магнитов и обмоток возбуждения, что позволяет повысить комфортабельность движения и экономические показатели работы подвижного состава.

Рис. 15.12. Временные диаграммы взаимодействия сил отталкивания и притяжения при работе линейного двигателя.

Тяговый синхронный ЛД (рис.15.13,а) имеет электромагнитное возбуждение с использованием сверхпроводящих магнитов. Обмотка возбуждения 1 состоит из ряда катушек, равномерно укреплённых под днищем вагона 5. В криогенной системе охлаждения обмоток исполь-зуется жидкий гелий. Плоская трёхфазная обмотка переменного инвер-тора, преобразующего напряжения постоянного тока в трёхфазное нап-ряжение переменного тока. С помощью инвертора осуществляется пуск, изменение скорости движения и торможение поезда. Путепровод 6 представляет собой бетонное полотно, плоский характер поверхности которого выбран с целью снижения накопления льда и снега. Вагон под-вешивается над полотном дороги на высоте 15 см с помощью специаль-ной системы магнитной подвески. Эта система состоит из удлинённых сверхпроводящих электромагнитов 3, расположенных по краям днища вагона, из плоских алюминиевых полос 4, укреплённых в полотне дороги. Принцип работы системы магнитной подвески основывается на действии электродинамических сил, возникающих при взаимодействии потоков сверхпроводящих электромагнитов 3 на борту вагона и вихре-вых токов, наведённых в алюминиевых полосках 4.

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.Схема синх-ронного ЛД с униполярным возбуждением, рис.15.13,б имеет два ста-тора 1, установленных на подвижной части состава. Бегущее магнитное поле создаётся с помощью обмоток 2, подключаемых к сети перемен-ного тока. Статоры соединяются магнитопроводом 3, на котором расположена обмотка униполярного возбуждения 4. Обмотка создаёт постоянный по направлению магнитный поток пронизывающий фер-ромагнитный вторичный элемент 5, укладываемый в магнитопровод. Взаимодействие бегущего магнитного поля с намагниченным вторич-ным элементом создаёт силу тяги подвижного состава.

Рис. 15.13: а – линейный СД для подвижного состава, б – линейный СД с униполярным возбуждением

Сопоставление линейных СД с униполярным возбуждением и когтеобразными полюсами с асинхронным ЛД 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.

studlib.info

Синхронный линейный двигатель

Механика Синхронный линейный двигатель

просмотров - 216

Основной областью применения синхронных линœейных двига-телœей, где их преимущества проявляются особенно сильно, является высокоскоростной электрический транспорт, по условиям эксплуатации которого крайне важно иметь большой воздушный зазор между подвижной частью и вторичным элементом. Синхронный ЛД допускает наличие относительно большого воздушного зазора между статором и вторичным элементом и работает при этом с коэффициентом мощности, близким к единице. Применение синхронных ЛД в высокоскоростном транспорте сочетается с так называемой магнитной подвеской вагонов и применением сверхпроводящих магнитов и обмоток возбуждения, что позволяет повысить комфортабельность движения и экономические показатели работы подвижного состава.

Рис. 15.12. Временные диаграммы взаимодействия сил отталкивания и притяжения при работе линœейного двигателя.

Тяговый синхронный ЛД (рис.15.13,а) имеет электромагнитное возбуждение с использованием сверхпроводящих магнитов. Обмотка возбуждения 1 состоит из ряда катушек, равномерно укреплённых под днищем вагона 5. В криогенной системе охлаждения обмоток исполь-зуется жидкий гелий. Плоская трёхфазная обмотка переменного инвер-тора, преобразующего напряжения постоянного тока в трёхфазное нап-ряжение переменного тока. С помощью инвертора осуществляется пуск, изменение скорости движения и торможение поезда. Путепровод 6 представляет собой бетонное полотно, плоский характер поверхности которого выбран с целью снижения накопления льда и снега. Вагон под-вешивается над полотном дороги на высоте 15 см с помощью специаль-ной системы магнитной подвески. Эта система состоит из удлинённых сверхпроводящих электромагнитов 3, расположенных по краям днища вагона, из плоских алюминиевых полос 4, укреплённых в полотне дороги. Принцип работы системы магнитной подвески основывается на действии электродинамических сил, возникающих при взаимодействии потоков сверхпроводящих электромагнитов 3 на борту вагона и вихре-вых токов, наведённых в алюминиевых полосках 4.

Были разработаны конструкции линœейных синхронных двигателœей, которые не требуют укладки обмоток в желœезнодорожное полотно. К их числу относятся линœейные синхронные двигатели с так называемым униполярным возбуждением и когтеобразными полюсами.Схема синх-ронного ЛД с униполярным возбуждением, рис.15.13,б имеет два ста-тора 1, установленных на подвижной части состава. Бегущее магнитное поле создаётся с помощью обмоток 2, подключаемых к сети перемен-ного тока. Статоры соединяются магнитопроводом 3, на котором расположена обмотка униполярного возбуждения 4. Обмотка создаёт постоянный по направлению магнитный поток пронизывающий фер-ромагнитный вторичный элемент 5, укладываемый в магнитопровод. Взаимодействие бегущего магнитного поля с намагниченным вторич-ным элементом создаёт силу тяги подвижного состава.

Рис. 15.13: а – линœейный СД для подвижного состава, б – линœейный СД с униполярным возбуждением

Сопоставление линœейных СД с униполярным возбуждением и когтеобразными полюсами с асинхронным ЛД 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.

Читайте также

  • - Синхронный линейный двигатель

    Основной областью применения синхронных линейных двига-телей, где их преимущества проявляются особенно сильно, является высокоскоростной электрический транспорт, по условиям эксплуатации которого необходимо иметь большой воздушный зазор между подвижной частью и... [читать подробенее]

  • oplib.ru