Конструктивные схемы и классификация ЛАД

Наиболее просто можно представить себе ЛАД, если мысленно разрезать по образующей цилиндра обычный асинхронный двигатель и развернуть его в плоскость. На рис. 1,а условно изображена конструкция асинхронного двигателя, ротор которого представлен в виде полого медного цилиндра. Если из статора вырезать и оставить в конструкции часть, соответствующую некоторому центральному углу α, то получится так называемый дугостаторный или сегментный двигатель (рис. 1,б), который по характеру электромагнитных процессов может рассматриваться как модификация ЛАД. Важной в техническом и эксплуатационном отношениях особенностью дугостаторного двигателя является зависимость частоты вращения ротора не только от полюсного деления и частоты тока в обмотке статора, но и от угла α: при заданном числе пар полюсов р и частоте сети f частота вращения ротора будет тем ниже, чем меньше угол α. Эта возможность редукции частоты вращения оказывается удобной для привода тихоходных вращающихся устройств большого диаметра (шаровые мельницы, поворотные круги и т. п.).

Рис. 1. Конструктивные схемы асинхронных роторных и линейных двигателей:
а - роторный АД нормального исполнения; б - роторный дугостаторный АД; в - ЛАД с коротким индуктором; г - ЛАД с коротким вторичным элементом; д - цилиндрический ЛАД

Если разрезать и развернуть в плоскость асинхронный двигатель, то длины первичной и вторичной частей будут практически одинаковыми и по мере движения их относительно друг друга будет сокращаться активная зона машины и ухудшаться все ее характеристики. Чтобы избежать этого, в зависимости от технических условий поступают двояким образом: либо первичную часть -   индуктор ("бывший статор") выполняют коротким, а вторичную часть - бегун ("бывший ротор") - длинным (рис. 1,в), либо индуктор выполняют длинным, а вторичную часть - короткой (рис. 1,г).

Топологической разновидностью ЛАД является цилиндрический (трубчатый) асинхронный    двигатель (рис. 1,д).

В этом двигателе цилиндрические катушки обмотки размещаются в индукторе и соединяются друг с другом таким образом, чтобы вдоль оси цилиндра возникло бегущее поле; вторичный элемент имеет вид штока, совершающего поступательное движение.

Плоские ЛАД, в свою очередь, могут иметь две основные конструктивные разновидности: двусторонние (рис. 2,а) и односторонние (рис. 2,б). В двусторонних ЛАД вторичная часть перемещается в зазоре между двумя индукторами, в односторонних ЛАД магнитный поток индуктора замыкается через обратный (пассивный) магнитопровод.

Рис. 2. Двусторонний (а) и односторонний (б) ЛАД

Следующим отличительным признаком является конструкция вторичного элемента (рис. 3). Самым простым является вторичный элемент в виде изотропной проводящей шины (рис. 3,а). Часто встречаются показанные на рис. 3,б вторичные элементы в виде медной или алюминиевой шины, наложенной с одной или с двух сторон на ферромагнитную полосу (в англоязычной литературе такая конструкция получила название "сэндвича"). На рис. 3,в показана конструкция в виде медной или алюминиевой шины, в которой выштамповываются прорези или окна, остающиеся "пустыми" или заполняемые ферромагнитным материалом. Конструкция с "магнитным заполнением" может иметь разновидности: например, ферромагнитные элементы могут иметь вид заклепок, пронизывающих медную или алюминиевую полосу. На рис. 3,г показан развернутый в плоскость ротор с обмоткой в виде беличьей клетки: медные стержни, замыкаемые на торцах шинами. Возможно применение фазной и более сложных обмоток вторичного элемента.

Рис. 3. Конструкции вторичного элемента:
а - проводящая полоса (шина); б - составная полоса ("сэндвич"); в - проводящая полоса с прорезями; г - "развернутая" беличья клетка

Как плоские, так и цилиндрические ЛАД могут иметь еще две разновидности. В одних магнитный поток может замыкаться в плоскостях, совпадающих с направлением движения вторичной части. Это наиболее распространенные двигатели с продольным магнитным потоком (рис. 4,а). В других в целях уменьшения полюсного деления (а, следовательно, и длины лобовых частей обмоток) высокоскоростных двигателей или отдаления обмотки от высокотемпературной зоны в магнитогидро-динамических машинах конструируют индуктор таким образом, что основной магнитный поток замыкается в плоскостях, перпендикулярных к направлению движения вторичной части. Такие двигатели называются машинами с поперечным магнитным потоком (рис. 4,б). Они могут иметь многочисленные конструктивные модификации.

Рис. 4. Конструктивные и поясняющие схемы ЛАД с продольным (а) и с поперечным (б) магнитными потоками:
1 - линии электрического тока; 2 - линии магнитного потока

Возможна классификация и по другим признакам. Например, можно выделить роторные ЛАД (с вращающимся вторичным элементом), к которым следует отнести дугостаторный двигатель, а также конструкцию с дисковым ротором, принцип действия которой ясен из рис. 5. Может быть сконструирован ЛАД с катящимся ротором.

Рис. 5. ЛАД с дисковым ротором:
1 - индуктор; 2 - диск

На рис. 6 представлена схема классификации ЛАД, отражающая их основные конструктивные особенности.

Рис. 6. Классификация ЛАД

В зависимости от области применения линейные двигатели можно разбить на три группы:
1) для получения механической силы ("силовые машины") - это двигатели, в которых определяющим является пусковое или удерживающее усилие; их ход бывает коротким или равным нулю, скорость движения низкой, действие кратковременным, энергетические характеристики менее существенны (КПД равен нулю при работе на упор), чем удельные силовые показатели, т. е. сила, отнесенная к мощности, к массе или к активной поверхности индуктора;
2) для получения механической энергии, т. е. для получения на ограниченном пути максимально возможной энергии ("электропульта", разгон автомобилей при их разрушающих испытаниях, движение моделей судов и т. п.). Как правило, кроме линейных двигателей никакими другими приемлемыми средствами аналогичных результатов достигнуть нельзя;
3) для получения механической мощности - это двигатели транспортных систем и работающих непрерывно или с высокими продолжительностями включения промышленных электроприводов. Для этих двигателей среди прочих существенную роль играют энергетические характеристики (в частности, энергетический фактор - произведение КПД и cosφ).

Источник: О.Н. Веселовский, А.Ю. Коняев, Ф.Н. Сарапулов "Линейные асинхронные двигатели", Москва, Энергоатомиздат, 1991, 256 с.

1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голоса -ов)

22 февраля 2012 | Машины постоянного тока

Определение коммутации Коммутацией называется процесс переключения секций обмотки из одной параллельной ветви в другую и изменения тока в них на обратное. Во время коммутации секции замыкаются накоротко щетками, через которые ток из...

29 января 2013 | Машины постоянного тока

Свойства генераторов анализируются с помощью характеристик, которые устанавливают зависимости между основными величинами, определяющими работу генераторов. Такими основными величинами являются: 1) напряжение на зажимах U, 2) ток возбуждения iв, 3) ток...

12 января 2015 | Электротехника

В практических задачах встречаются цепи, имеющие всего две узловые точки. Между узловыми точками может быть включено произвольное количество ветвей. Расчет таких цепей значительно упрощается, если пользоваться методом узлового напряжения. Рассмотрим сущность...

13 апреля 2015 | Электротехника

На рисунке 1 даны схема и векторная диаграмма для цепи с последовательным соединением активного сопротивления, индуктивности и емкости. Рисунок 1. Последовательное соединение r, L и C Напряжение на зажимах цепи равно сумме...

16 января 2015 | Электротехника

Современная электротехника использует различные виды проводниковых материалов, такие как твердые, жидкие и при соответствующих условиях газообразные проводники. Твердыми проводниками являются металлы. К жидким проводникам относятся электролиты и расплавленные...

Информационный сайт "Электромеханика", © 2011-2019. Копирование материалов запрещено.