Сызықтық индукциялық моторлар: Құрылысы, қағидалары және қолданылуы
Linear induction motor
Сызықтық индукциялық моторлар: принциптері, қолданылуы, артықшылықтары мен кемшіліктері. Тіке сызықты қозғалыс жасауға арналған электрмоторлар туралы толық ақпарат.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Сызықтық мотордың түрі
Type of linear motor
Сызықтық индукциялық мотор (LIM) – басқа индукциялық моторлар сияқты бірдей жалпы принциптер бойынша жұмыс істейтін, бірақ көбінесе түзу сызықта тікелей қозғалыс жасауға арналған айнымалы ток (AC), асинхронды сызықтық мотор. Сызықтық индукциялық моторлардың бірінші немесе екінші жағының ұзындығы шектеулі болады, бұл соңғы эффектілерге алып келеді, ал дәстүрлі индукциялық мотор шексіз циклге орналасады. Атына қарамастан, барлық сызықтық индукциялық моторлар сызықтық қозғалыс жасамайды; кейбір сызықтық индукциялық моторлар үлкен диаметрлі айналуларды жасау үшін қолданылады, онда үздіксіз бірінші жақты пайдалану өте қымбатқа түседі. Айналатын моторлар сияқты, сызықтық моторлар көбінесе үш фазалы қуат көзімен жұмыс істейді және өте жоғары жылдамдықтарды қолдай алады. Дегенмен, мотордың күшін азайтатын соңғы эффектілер бар, және күш пен жылдамдық арасындағы қатынасты өзгерту үшін редукторды орнату көбінесе мүмкін болмайды. Сондықтан сызықтық индукциялық моторлар, белгілі бір күш шығыны үшін, әдеттегі айналатын моторларға қарағанда энергияны тиімсіз пайдаланады. LIM-дер, айналатын аналогтарынан айырмашылығы, левитация эффектін тудыра алады. Осы себепті олар көбінесе контактісіз күш қажет болған жерде, аз күтімді қажет ететін немесе жұмыс циклі төмен болған жағдайларда қолданылады. Олардың практикалық қолданыс аймақтарына магниттік левитация, сызықтық жылдамдату және сызықтық актuatorлар жатады. Сұйық металдарды сорғылау үшін де қолданылған.
A linear induction motor (LIM) is an alternating current (AC), asynchronous linear motor that works by the same general principles as other induction motors but is typically designed to directly produce motion in a straight line. Characteristically, linear induction motors have a finite primary or secondary length, which generates end effects, whereas a conventional induction motor is arranged in an endless loop. Despite their name, not all linear induction motors produce linear motion; some linear induction motors are employed for generating rotations of large diameters where the use of a continuous primary would be very expensive. As with rotary motors, linear motors frequently run on a three phase power supply and can support very high speeds. However, there are end effects that reduce the motor's force, and it is often not possible to fit a gearbox to trade off force and speed. Linear induction motors are thus frequently less energy efficient than normal rotary motors for any given required force output. LIMs, unlike their rotary counterparts, can give a levitation effect. They are therefore often used where contactless force is required, where low maintenance is desirable, or where the duty cycle is low. Their practical uses include magnetic levitation, linear propulsion, and linear actuators. They have also been used for pumping liquid metals.
Тарих
Сызықтық электр қозғалтқыштарының тарихы кем дегенде 1840 жылдарға дейін Лондондағы Король колледжінде Чарльз Уитстоунның жүргізген жұмысына барып тіреледі, бірақ Уитстоунның моделі практикалық қолдануға тым тиімсіз болды. АҚШ патенті 782312 (1905; Франкфурт-на-Майн қаласынан Альфред Зехден ойлап тапқан) мүмкін болатын сызықтық индукциялық моторды сипаттайды, ол пойыздарды немесе лифттерді қозғауға арналған. Неміс инженері Герман Кемпер 1935 жылы жұмыс істейтін модель құрастырды. 1940 жылдардың соңында Лондондағы Империал колледжінің профессоры Эрик Лейтвейт алғашқы толық көлемді жұмыс істейтін модельді жасады. Бір жақты нұсқасында магнит өрісі өткізгішті статордан итеріп, оны қозғалатын магнит өрісінің бағыты бойынша көтеріп, алып жүретін күштер тудырады. Лейтвейт кейінгі нұсқаларын магниттік өзен деп атады. Бұл сызықтық индукциялық мотордың нұсқалары көлденең ағын деп аталатын қағиданы қолданады, онда екі қарама-қарсы полюс қатар орналасады. Бұл өте ұзын полюстерді пайдалануға мүмкіндік береді, соның арқасында жоғары жылдамдық пен тиімділікке қол жеткізіледі.
The history of linear electric motors can be traced back at least as far as the 1840s to the work of Charles Wheatstone at King's College in London, but Wheatstone's model was too inefficient to be practical. A feasible linear induction motor is described in US patent 782312 (1905; inventor Alfred Zehden of Frankfurt am Main), and is for driving trains or lifts. German engineer Hermann Kemper built a working model in 1935. In the late 1940s, professor Eric Laithwaite of Imperial College in London developed the first full size working model. In a single sided version, the magnetic field can create repulsion forces that push the conductor away from the stator, levitating it and carrying it along the direction of the moving magnetic field. Laithwaite called the later versions a magnetic river. These versions of the linear induction motor use a principle called transverse flux where two opposite poles are placed side by side. This permits very long poles to be used, and thus permits high speed and efficiency.
Соңғы әсер
Дөңгелек индукциялық мотордан өзгеше, сызықтық индукциялық моторда "соңғы әсерлер" байқалады. Бұл соңғы әсерлерге өнімділік пен тиімділіктегі жоғалтулар жатады, олардың себебі первикалық және екіншілік бөліктердің салыстырмалы қозғалысынан магниттік энергияның жоғалуы деп есептеледі. Екіншілік бөлігі қысқа болғанда, ол кем дегенде екі полюстік болса, роторлық машина сияқты жұмыс істейді, бірақ сылқысы төмен болғанда (шамамен 0,3-тен төмен) қысқа первикалық итермелеудің азаюы сегіз полюстік немесе одан да көп болғанға дейін байқалады. Дегенмен, соңғы әсерлердің салдарынан сызықтық моторлар "бос жүріс" режимінде жұмыс істей алмайды – қалыпты индукциялық моторлар аз жүктеме кезінде дерлік синхронды өріспен жұмыс істей алады. Керісінше, соңғы әсерлер сызықтық моторларда әлдеқайда маңызды жоғалтулар тудырады. Үлкен ауа саңылауы мотордың индуктивтілігін де арттырады, бұл үлкен және қымбат конденсаторларды қажет етеді. Алайда, сызықтық индукциялық моторлар беріліс қораптары мен ұқсас жетектердің қажеттілігін жоюға мүмкіндік береді, ал олардың өздерінің де жоғалтулары бар; ал "жақсылық коэффициентінің" маңыздылығы туралы білім үлкен ауа саңылауының әсерін азайтуға көмектеседі. Қалай болғанда да, қуатты пайдалану әрқашан ең маңызды фактор болып табылмайды. Мысалы, көп жағдайда сызықтық индукциялық моторларда қозғалмалы бөліктер азырақ болады және оларға аз күтім қажет. Сонымен қатар, қозғалыс басқару жүйелерінде роторлық-сызықтық түрлендіргіштермен айналатын моторлардың орнына сызықтық индукциялық моторларды қолдану, басқару жүйесінің жолақтығы мен дәлдігін арттырады, себебі роторлық-сызықтық түрлендіргіштер басқару жүйесіне кері байланыс, статикалық үйкеліс және/немесе механикалық икемділікті енгізеді.
Unlike a circular induction motor, a linear induction motor shows 'end effects'. These end effects include losses in performance and efficiency that are believed to be caused by magnetic energy being carried away and lost at the end of the primary by the relative movement of the primary and secondary. With a short secondary, the behaviour is almost identical to a rotary machine, provided it is at least two poles long but with a short primary reduction in thrust that occurs at low slip (below about 0.3) until it is eight poles or longer. However, because of end effects, linear motors cannot 'run light' normal induction motors are able to run the motor with a near synchronous field under low load conditions. In contrast, end effects create much more significant losses with linear motors. The larger air gap also increases the inductance of the motor which can require larger and more expensive capacitors. However, linear induction motors can avoid the need for gearboxes and similar drivetrains, and these have their own losses; and working knowledge of the importance of the goodness factor can minimise the effects of the larger air gap. In any case power use is not always the most important consideration. For example, in many cases linear induction motors have far fewer moving parts, and have very low maintenance. Also, using linear induction motors instead of rotating motors with rotary to linear transmissions in motion control systems, enables higher bandwidth and accuracy of the control system, because rotary to linear transmissions introduce backlash, static friction and/or mechanical compliance in the control system.