Silniki indukcyjne specjalne

Spis treści

 

      1. Wiadomości ogólne

      Silniki o budowie specjalnej, wywodzące się z przekształcenia silnika indukcyjnego, charakteryzują się parametrami technicznymi wpływającymi na ich właściwości ruchowe i użytkowe oraz dostosowującymi je do różnorodnych wymagań i zastosowań.
      Praktycznie, inne wymagania stawia się silnikom jednofazowym powszechnie stosowanym do urządzeń gospodarstwa domowego, inne - silnikom przeznaczonym do napędu urządzeń o ciężkim rozruchu, a jeszcze inne - silnikom pracującym jako elementy wykonawcze w układach automatyki.

      Wśród wybranych silników indukcyjnych o budowie specjalnej można wyróżnić:
      - silniki wielobiegowe prędkość obrotową silnika zmienia się za pomocą zmiany liczby par biegunów
        wirującego pola magnetycznego;
      - silniki klatkowe o zwiększonym momencie rozruchowym stosuje sie do napędu urządzeń o dużym
        momencie bezwładności lub dużym momencie obrotowym hamującym;
      - silniki dźwigowe klatkowe i pierścieniowe przystosowane do różnych rodzajów pracy, służą do
        napędu dźwignic;
      - silniki samohamujące stosowane w napędach wymagających szybkiego zatrzymania po cyklu pracy
        lub po awaryjnej przerwie zasilania;
      - silniki o zwiększonym poślizgu stosowane do napędu urządzeń współpracujących z kołem zamachowym;
      - silniki przeciwwybuchowe stosowane w pomieszczeniach lub przestrzeniach zagrożonych wybuchem;
      - silniki o budowie ognioszczelnej mogą zawierać elementy iskrzące podczas pracy;
      - silniki o budowie wzmocnionej nie mogą zawierać części iskrzących, a ich uzwojenia przy największym
        prądzie w czasie pracy lub podczas stanu awaryjnego - nie mogą do chwili ich odłączenia osiągnąć
        temperatury wyższej niż dopuszczalna dla danej klasy temperaturowej;
      - silniki z osłoną gazową z nadciśnieniem mają obudowy szczelne, napełnione czystym powietrzem lub
        gazem ochronnym obojętnym (np. azotem) pod ciśnieniem wyższym o co najmniej 50 Pa niż ciśnienie
        w otaczającym środowisku;
      - silniki o zwiększonej częstotliwości są stosowane albo w celu uzyskania prędkości obrotowej
        większej niż 3000 obr/min, albo w celu zmniejszenia masy układu napędowego;
      - silniki liniowe płaskie są przeznaczone do napędu urządzeń transportowych (wózków, przenośników
        taśmowych, suwnic), do bezpośredniego przemieszczania elementów stalowych, a także do napędu
        pojazdów trakcyjnych szynowych i bezszynowych;
      - silniki pierścieniowe synchronizowane służą do napędu ścieraków w papierniach, młynów kulowych
        w cementowniach i innych urządzeń o trudnych warunkach rozruchowych;
      - silniki do wbudowania nie mają własnej obudowy ani własnego wału. Uzwojony rdzeń stojana
        i wirnika jest wmontowany w maszynę współpracującą;
      - silniki kołnierzowe niskiego napięcia o wale pionowym lub poziomym o parametrach jak silniki
        wykonania podstawowego;
      - silniki cichobieżne są przeznaczone do napędu urządzeń w środowisku, w którym jest wymagany
        niski poziom hałasu,

▲ do góry

      2. Specjalne warunki pracy silników indukcyjnych

      Specjalne warunki pracy silników indukcyjnych, w tym także silników indukcyjnych o  budowie specjalnej, mogą sprowadzać się np. do przypadkowych lub zamierzonych odchyleń napięcia i częstotliwości od wartości znamionowych, które w istotny sposób wpływają na zachowanie się silników w czasie pracy. Przykładowo, nagrzewanie się silnika oraz trwałość izolacji uzwojenia stojana zależą m.in. od prądu w uzwojeniu, który zmienia się pod wpływem napięcia oraz częstotliwości.
      Jeżeli zmiany napięcia i częstotliwości występują jednocześnie, przy czym stosunek U / f = const, to maksymalny elektromagnetyczny moment obrotowy silnika, a także w przybliżeniu jego moc, nie ulegają zmianie.
      Praca silnika indukcyjnego podczas rozruchu ze zwartym uzwojeniem wirnika odpowiada stanowi zwarcia (Rys. 1).


Rys. 1. Schemat zastępczy silnika indukcyjnego w stanie zwarcia

      Na podstawie schematu zastępczego silnika indukcyjnego w stanie zwarcia, gdy poślizg s = 1, można wyznaczyć prąd rozruchowy Ir silnika indukcyjnego pobierany z sieci:

      Duży prąd rozruchowy Ir wpływa na zwiększenie strat cieplnych w silniku indukcyjnym oraz na wzrost spadków napięcia w sieci zasilającej U1, (Mr = cU12). Stan pracy silnika z dużym prądem rozruchowym wymaga odpowiedniego doboru przewodów zasilających o większej średnicy oraz zabezpieczeń przystosowanych do większych mocy zwarciowych. Prąd rozruchowy silnika indukcyjnego można ograniczyć przez zmniejszenie napięcia zasilania oraz powiększenie oporności w obwodzie stojana lub wirnika.

      2.1. Silniki indukcyjne dwuklatkowe i głębokożłobkowe
      Rozwiązania konstrukcyjne silników indukcyjnych dwuklatkowych i głębokożłobkowych łączą do pewnego stopnia zalety silników indukcyjnych pierścieniowych i klatkowych. W silnikach dwuklatkowych stosuje się odpowiednio wykonane uzwojenie wirnika o kształcie żłobka składającego się z dwóch klatek; klatki zewnętrznej nazywanej klatką rozruchową i klatki wewnętrznej - klatką roboczą. W silnikach głębokożłobkowych pręty wirnika mają znacznie większą wysokość niż szerokość (stosunek 10 - 15). Przykładowe kształty żłobków wirników dwuklatkowych i głębokożłobkowych przedstawia Rys. 2.


Rys. 2. Najczęściej spotykane kształty żłobków silnika indukcyjnego:
a), b), c) - z wirnikiem dwuklatkowym
d), e), f), g) - z wirnikiem głębokożłobkowym

      2.2. Silniki indukcyjne dwuklatkowego
      Klatka rozruchowa silnika dwuklatkowego składa się z prętów mosiężnych o małym przekroju i dużej rezystancji Rr. natomiast klatka robocza - z prętów wykonanych z miedzi o dużym przekroju i małej rezystancji Rg.
      Klatki rozruchowa i robocza mogą być zwarte pierścieniami wspólnymi, jeżeli pręty są wykonane z takich samych materiałów. albo pierścieniami oddzielnymi, jeżeli pręty wykonane są z różnych materiałów (ze względu na występujące odkształcenia termiczne).
      Jeżeli przez pręty klatek płynie prąd, to wokół prętów indukują się  strumienie magnetyczne rozproszone Φr i Φg . Ze względu na ukształtowanie obwodu magnetycznego (rys. 3) wokół klatki roboczej, o małej reaktancji rozproszenia, zamyka się więcej linii pola magnetycznego, niż wokół klatki rozruchowej o dużej reaktancji rozproszenia. Wynika stąd, że reaktancja rozproszenia klatki roboczej Xg jest znacznie większa od reaktancji rozproszenia klatki rozruchowej Xr.


 Rys. 3. Przekrój prętów wirnika silnika dwuklatkowego, rozkład linii pola magnetycznego
rozproszonego, schemat zastępczy

      Parametry silnika indukcyjnego dwuklatkowego w czasie rozruchu i podczas pracy znamionowej są następujące:

      1) W pierwszej chwili rozruchu, gdy poślizg s = 1, częstotliwość f2 = 50 Hz (Rys. 1), reaktancja Xg klatki roboczej jest duża i płynie bardzo mały prąd w porównaniu z tym, jaki płynie przez klatkę rozruchową o stosunkowo małej reaktancji Xr, a prąd płynący przez pręty klatki rozruchowej jest dużo większy od prądu w klatce roboczej: Ir >> Ig;
      2) W początkowej fazie pracy silnika działanie klatki roboczej można pominąć i przyjąć, że prąd płynie tylko przez klatkę rozruchową o dużej rezystancji Rr (podobnie, jak włączenie na czas rozruchu dodatkowej rezystancji w obwód wirnika silnika pierścieniowego);
       3) Po rozruchu, ze wzrostem prędkości obrotowej poślizg silnika maleje (s = 0,02 - 0,05), częstotliwość f2 = 1 - 3 Hz, reaktancje klatek - roboczej i rozruchowej - są bardzo małe i mogą być pominięte. Prąd płynący przez pręty klatki rozruchowej jest dużo mniejszy od prądu w klatce roboczej:- Ir << Ig. Można przyjąć, że prąd płynie praktycznie przez pręty klatki roboczej o małej rezystancji Rg. Widać więc, że w czasie rozruchu przy dużych poślizgach występuje wypieranie prądu do klatki rozruchowej, natomiast przy małych poślizgach zjawisko to nie występuje.
      Poprzez sztuczne zwiększenie oporności czynnej w obwodzie wirnika moment rozruchowy wzrasta, a prąd rozruchowy maleje. Wzrostowi prędkości towarzyszy samoczynny zanik zjawiska wypierania prądu z klatki pracy, podobny do stopniowego wyłączania oporności rozrusznika w przypadku silnika pierścieniowego.

      Moment rozruchowy silnika dwuklatkowego Mr jest 2 - 3 - krotnie większy od momentu znamionowego MN

      Prąd rozruchowy silnika dwuklatkowego Ir jest 3 - 5 - krotnie większy od prądu znamionowego IN

      Charakterystyka mechaniczna silnika dwuklatkowego (Rys. 3), przedstawia moment wypadkowy silnika M w funkcji prędkości obrotowej n, składającą się z sumy momentów: rozruchowego Mr i momentu roboczego Mg.


Rys. 3. Charakterystyka mechaniczna silnika dwuklatkowego

      2.3. Silniki głębokożłobkowe
      Jeżeli przez pręt umieszczony w żłobku wirnika płynie prąd przemienny, to powstaje strumień magnetyczny rozproszenia Φr (Rys. 4). Dolne warstwy pręta są skojarzone ze znacznie większym strumieniem rozproszenia niż warstwy górne, stąd dolne warstwy mają znacznie większą reaktancję niż warstwy górne. Podobnie jak w silnikach dwuklatkowych, przy dużych wartościach poślizgu różnica ta jest większa. Przy rozruchu silnika głębokożłobkowego o wartości prądu decyduje reaktancja i dlatego prąd płynie głównie w górnej warstwie.

      Rozkład gęstości prądu wzdłuż wysokości żłobka (Rys. 5) przedstawia się następująco:
      - w chwili rozruchu (s = 1); f2 = sf1 to f2 = f1; (Xr >> Rr);
      - podczas pracy znamionowej (s = 0,03); f2 = sf1 to f2 = 0,03f1; (Xg << Rg).
      Podczas postoju silnika przez warstwy głębiej położone w żłobku płynie mały prąd, a przez warstwy górne - duży.
      Przy prędkościach znamionowych gęstość prądu jest praktycznie taka sama na całej wysokości pręta.


Rys. 4. Rozkład gęstości prądu wzdłuż wysokości żłobka oraz
zjawisko wypierania prądu w żłobku wirnika głębokożłobkowego

      Wypieranie prądu w żłobku wirnika powoduje pozorne zmniejszenie przekroju pręta dla przepływu prądu, a więc zwiększenie jego rezystancji. Przy prędkości bliskiej prędkości synchronicznej poślizg jest mały i wówczas częstotliwość prądu wirnika oraz reaktancja wirnika są małe.
      Zjawisko wypierania prądu w tym stanie pracy maszyny praktycznie nie występuje, prąd płynie równomiernie przez cały przekrój pręta, dzięki czemu rezystancja jest znacznie mniejsza niż w czasie rozruchu.
      Przykładowe kształty żłobków wirników głębokożłobkowych pokazano na rysunku 2

      Do zalet silnika głębokożłobkowego można zaliczyć:
      - prostszą obsługę względem silnika pierścieniowego, przy zachowaniu podobnych wartości oraz
      - większy moment rozruchowy względem silnika klatkowego.

           2.4. Silniki indukcyjne jednofazowe
      Silniki indukcyjne jednofazowe są to silniki o wirniku klatkowym i skupionym lub rozłożonym uzwojeniu stojana przeznaczonym do zasilana z sieci jednofazowej. Znajdują one szerokie zastosowanie w napędach elektrycznych urządzeń gospodarstwa domowego, urządzeń technologicznych małej mocy w przemyśle i w rolnictwie, a także w pomocniczych napędach przemysłowych.

                
Rys. 5. Rozkład pola magnetycznego silnika indukcyjnego jednofazowego

       Prąd przemienny doprowadzony do jednofazowego uzwojenia stojana wytwarza pulsujące pole magnetyczne Φ, nieruchome w przestrzeni, które można rozłożyć na dwa pola kołowe Φ1 i Φ2, wirujące w przeciwnych kierunkach (Rys. 5).

Φ = Φ1 + Φ2

       Pola magnetyczne Φ1 i Φ2 indukują w uzwojeniu wirnika siły elektromotoryczne, pod wpływem których w uzwojeniach wirnika płyną prądy. W konsekwencji klatka wirnika wytworza również dwa pola magnetyczne wirujące w przeciwnych kierunkach.

       W wyniku oddziaływania pól magnetycznych stojana z polami magnetycznymi wirnika wytworzone zostają dwa momenty składowe M1 i M2. Suma tych momentów daje charakterystykę momentu elektromagnetycznego M silnika indukcyjnego jednofazowego (Rys. 6).


Rys. 6. Przebieg momentu elektromagnetycznego M i jego składowych M1 i M2
silnika indukcyjnego jednofazowego

      Z charakterystyki momentu elektromagnetycznego widać, że silnik indukcyjny jednofazowy nie wytwarza początkowego momentu rozruchowego (przy n = 0, Mr = 0), nie może samodzielnie dokonać rozruchu, nie ma też określonego kierunku wirowania. Wystarczy jednak nadać wirnikowi silnika jednofazowego pewną prędkość początkową w dowolnym kierunku do wartości, przy której moment elektromagnetyczny jest większy od momentu obciążenia zewnętrznego, aby silnik dokonał rozruchu i osiągnął prędkość podsynchroniczną na stabilnej części charakterystyki momentu wypadkowego M.
      Zatem silnik indukcyjny jednofazowy może być traktowany jak dwa silniki wielofazowe pracujące na wspólnym wale, których strumienie wirują w kierunkach przeciwnych. Aby uzyskać moment rozruchowy, praktyczne konstrukcje silników jednofazowych są wyposażane w dodatkowe uzwojenia rozruchowe, połączone szeregowo z kondensatorami.
      Silniki indukcyjne jednofazowe małej mocy budowane są najczęściej jako silniki:
      - małej mocy ze zwartą fazą pomocniczą, o polu magnetycznym wzbudzanym przez prąd w cewce lub
        w cewkach skupionych, osadzonych na biegunach wydatnych;
      - o polu magnetycznym wzbudzanym przez prąd w uzwojeniach rozłożonych, umieszczonych w żłobkach;
      - z fazą rozruchową rezystancyjną; w stojanie umieszcza się uzwojenie dwufazowe (dzielone w odpowiednim
        stosunku na fazę główną i fazę rozruchową).

▲ do góry

     3. Silniki indukcyjne liniowe

      Silniki indukcyjne specjalne charakteryzują się przede wszystkim wybraną konstrukcja budowy, dobranymi parametrami technicznymi i użytkowymi oraz względami bezpieczeństwa.
      W silniku indukcyjnym liniowym następuje przemiana energii elektrycznej w energię mechaniczną ruchu postępowego - bez pośrednictwa innych mechanizmów. Dzięki temu unika się budowy kosztownych przekładni zębatych oraz poprawia właściwości dynamiczne.
      Silniki liniowe dzielą się na:
      - prądu stałego,
      - indukcyjne,
      - synchroniczne, w tym reluktancyjne i krokowe (skokowe),
      - elektromagnetyczne,
      - o ruchu drgającym (wibratory).

      Z silnikiem indukcyjnym liniowym są związane określenia podstawowe, takie jak:
      - część pierwotna - jest to część lub części silnika względem siebie nieruchome, których co najmniej
        jedno posiada uzwojenie zasilane z sieci;
      - część wtórna - jest to część silnika, w której indukują się prądy wywołane strumieniem magnetycznym
        wzbudzającym w części pierwotnej;
      - bieżnia (bieżnik) - element silnika konieczny do utrzymania siły ciągu F.

      Rozróżnia się następujące rodzaje silników indukcyjnych liniowych:
      - jednostronny - część pierwotna oddziałuje na część wtórną tylko z jednej strony;
      - dwustronny - dwie części pierwotne oddziałują na część wtórną z obu jej stron;
      - pojedynczy - o jednej części pierwotnej;
      - podwójny - dwie lub więcej części pierwotnych oddziałują na jedną część wtórną;
      - płaski - powierzchnie aktywne są płaskie w kształcie prostokąta;
      - łukowy - powierzchnia aktywna lub powierzchnie aktywne jednej części jest powierzchnią
        walcową, a drugiej części - wycinkiem powierzchni walcowej;
      - tubowy - powierzchnia aktywna cylindryczna;
      - pompa liniowa indukcyjna - częścią wtórna jest metal ciekły nieferromagnetyczny.

       Silniki indukcyjne liniowe dzieli się na silniki indukcyjne płaskie i silniki indukcyjne tubowe. Podobnie jak silniki wirujace, silniki liniowe mogą być prądu stałego i prądu przemiennego.
      Budowa silnika indukcyjnego liniowego wywodzi się z przekształcenia silnika cylindrycznego wirującego (Rys. 7). Przekształcenie to polega na przecięciu stojana i wirnika silnika cylindrycznego półpłaszczyzną ograniczoną osią maszyny i rozwinięciu ich po obwodzie; w efekcie otrzymamy silnik liniowy płaski (Rys. 7b). Natomiast przez zwinięcie silnika liniowego płaskiego, wzdłuż osi pokrywającej się z kierunkiem ruchu, otrzymamy silnik tubowy (Rys. 7 c). Część pierwotna silnika (4) nosi nazwę induktora, a część wtórna (5) - bieżnika (Rys. 7).


Rys. 7. Idea budowy silnika indukcyjnego liniowego
a) silnik cylindryczny, b) silnik liniowy płaski, c) silnik tubowy
Oznaczenia: 1 - stojan, 2 - uzwojenie stojana, 3 - wirnik, 4 - bieżnik, 5 - induktor, 6 - uzwojenie induktora

      Część pierwotna silnika liniowego zbudowana jest z pakietu blach w formie grzebienia, z uzwojeniem trójfazowym (rozwinięty stojan maszyny wirującej), natomiast część wtórną stanowi ferromagnetyczna warstwa przewodząca (z miedzi lub aluminium), spełniająca rolę klatki. W silniku tym występuje działanie dynamiczne pola indukcji magnetycznej wzbudzonej w jednej części silnika na prądy indukowane w układzie elektrycznym części drugiej.
      W wyniku przekształcenia silnika wirującego w liniowy nastąpiło przejście od pola magnetycznego wirującego do pola magnetycznego wędrującego - wzdłuż induktora. Droga magnetyczna, wzdłuż której wiruje pole magnetyczne, jest w silniku wirującym zamknięta, natomiast w silniku liniowym ma swój początek, gdzie pole powstaje, oraz koniec, gdzie pole zanika. W silniku tym występuje działanie dynamiczne pola indukcji magnetycznej wzbudzonej w jednej części silnika na prądy indukowane w układzie elektrycznym części drugiej. W wyniku tego działania następuje ruch jednej części względem drugiej, z prędkością mniejszą od prędkości przemieszczania się pola indukcji.
      Jeżeli w wytworzonym strumieniu magnetycznym zostanie umieszczony bieżnik (płyta o dużej przewodności elektrycznej, np. z miedzi lub aluminium), to zaindukowane w nim prądy, współdziałając ze strumieniem magnetycznym, spowodują powstanie siły ciągu F, skierowanej w kierunku ruchu strumienia (wzdłuż pakietu induktora). Siła wytworzona w silniku liniowym, podobnie jak w każdym innym silniku indukcyjnym, jest wyrażona wzorem:

      gdzie:
      c - stała konstrukcyjna;
      p - liczba par biegunów induktora;
     Φ1 - strumień biegunów głównych, sprzęgający się z częścią wtórną silnika;
     ψ2 - kąt fazowy między napięciem indukowanym w części wtórnej a prądem I2 indukowanym w tej części.

      W następstwie działania siły F postaje ruch silnika względem bieżnika. Zmianę kierunku siły ciągu F uzyskuje się przez zmianę kolejności faz. Prędkość obwodowa (liniowa), z jaką strumień magnetyczny biegnie wzdłuż pakietu, względem obwodu wewnętrznego wytoczenia stojana o średnicy D, wyrażona w metrach na sekundę, wynika ze wzoru:

      gdzie:
     f - częstotliwość napięcia zasilającego, w Hz;
     Tp - długość podziałki biegunowej stojana (induktora), w metrach.

          Silniki liniowe pracują na ogół przy prędkości wynoszącej zaledwie 10 - 15% prędkości synchronicznej. Prędkość silnika reguluje się zwykle przez zmianę wartości siły ciągu F, uzyskanej przez zmianę wartości napięcia zasilania U1 lub wielkości szczeliny powietrznej między silnikiem a bieżnią. Zmianę wartości napięcia uzyskuje się przez zastosowanie dodatkowych urządzeń, np.: transformatorów regulacyjnych, układów tyrystorowych, impulsatorów, dławików, lub zasilanie układu napięciem o regulowanej częstotliwości.
      Polepszenie parametrów pracy silnika indukcyjnego liniowego może zapewnić umieszczona za płytą (za bieżnikiem) zwora wykonana z materiału o dobrej przewodności magnetycznej, przyciągana ze znaczną siłą F przez uzwojony pakiet, lub bliźniaczy silnik linowy umieszczony z drugiej strony płyty w miejsce zwory, który zapewni ponad dwukrotnie zwiększoną siłą ciągu F.
      Silniki indukcyjne liniowe dzieli się na silniki indukcyjne płaskie i silniki indukcyjne tubowe. Podobnie jak silniki wirujące, silniki liniowe mogą być prądu stałego i prądu przemiennego.

      3.1. Silniki indukcyjne liniowe płaskie
Silniki liniowe płaskie mogą być budowane w wielu odmianach. Najczęściej są to silniki z  jednostronnym lub dwustronnym induktorem (Rys. 8). W płaskim pakiecie żłobków induktora (w rdzeniu części pierwotnej) jest rozłożone uzwojenie wielofazowe, wytwarzające pole magnetyczne wędrujące. W silniku jednostronnym warstwa przewodząca części wtórnej spełnia funkcję rdzenia i uzwojenia, a w silniku dwustronnym jest to tylko uzwojenie wykonane z blachy lub taśmy z materiału przewodzącego.

   
Rys. 8. Schemat budowy silnika indukcyjnego liniowego płaskiego:
a) z jednostronnym induktorem, b) z dwustronnym induktorem

Oznaczenie: 1 - induktor (rdzeń części pierwotnej), 2 - bieżnik (warstwa
przewodząca części wtórnej), 3 - rdzeń ferromagnetyczny części wtórnej

 

       3.2. Silnik liniowy tubowy
      W silnikach tubowych część pierwotną i część wtórną stanowią cylindry ustawione względem siebie współosiowo. Część wtórna jest umieszczona wewnątrz części pierwotnej silnika. Wytworzone w cylindrze części pierwotnej pole magnetyczne porusza się w kierunku osiowym, pociągając za sobą nieuzwojoną, ferromagnetyczną część wtórną. Zwiększenie siły ciągu F silnika tubowego można uzyskać np. przez pokrycie rdzenia części wtórnej warstwą o dobrej przewodności elektrycznej.


Rys. 9. Budowa i zasada działania silnika liniowego tubowego
Oznaczenia: 1 - rura ferromagnetyczna, 2 - pierścieniowe cewki uzwojenia pierwotnego,
3 - pierścienie ferromagnetyczne, 4 - warstwa przewodząca części wtórnej,
5 - rdzeń ferromagnetyczny części wtórnej.

      Obecnie stosuje się wiele innych odmian silników o ruchu złożonym. Silniki liniowe tubowe mają szerokie zastosowanie w automatyce, w napędach maszyn specjalnych, w trakcji elektrycznej, do napędu: suwnic, drzwi przesuwnych, wyłączników, zaworów, maszyn i urządzeń w transporcie zakładowym itp.
      Stosowane są również do wykonywania określonych operacji, takich jak.:
      - przesuwanie i podnoszenie bram, drzwi, ruchomych regałów, pokryw, pojemników;
      - przerzucanie rozjazdów szynowych, dźwigni wyłączników;
      - zaciskanie obrabianych elementów;
      - dozowanie materiałów sypkich i płynnych.

      Liniowy napęd bezpośredni realizowany przez silniki liniowe wykorzystywany jest również w obrabiarkach numerycznych i maszynach specjalnych.

      3.3. Silniki indukcyjne liniowe dwufazowe
      W silnikach tych część ruchomą stanowi induktor złożony z dwóch współpracujących części, pomiędzy którymi znajduje się aluminiowy bieżnik. Cewki o numerach nieparzystych są połączone szeregowo, zasilane napięciem u1 o stałej amplitudzie U1. Cewki o numerach parzystych, też są połączone szeregowo, zasilane napięciem u2 o amplitudzie U2 przesuniętym w fazie o 90o (Rys. 10).


Rys. 10. Silnik indukcyjny liniowy dwufazowy

      Przy większej liczbie kolumn i uzwojeń induktora strumienie magnetyczne poszczególnych kolumn (poza skrajnymi kolumnami) pozostają przesunięte względem siebie kolejno o 90o. Otrzymane pole magnetyczne przesuwa się względem induktora z prędkością synchroniczną:

vs = 2fTp

       przy czym:
      f - częstotliwość sieci (zwykle 50 Hz);
   Tp - długość podziałki biegunowej, w metrach (w przypadku uzwojenia dwufazowego równa podwójnej
         odległości między kolumnami).
      Prędkość liniowa nie zależy o ilości par biegunów.

      Siła pociągowa uzyskana w układzie

      Przy czym:
      - Rw i Lw - rezystancja i indukcyjność bieżni dla prądów wirowych,
      - s = (vo - v) vs - poślizg,
      - v - prędkość rzeczywista przemieszczania się induktora względem bieżni.

      W napędach pojazdów szynowych stosuje sie podobne silniki trójfazowe.
      Małe silniki są wykonywane z induktorem jednoczęściowym. Bieżnia w nich musi mieć podłoże magnetyczne, po przeciwnej stronie niż induktor oraz szczególnie staranne powinno być łożyskowanie - ze względu na duże siły przyciągania do bieżni.
      W silnikach bardzo małej mocy część rozruchową stanowią induktory o wielu kolumnach i induktorach wytwarzających pole, w których przesuwa się aluminiowa lub miedziana płytka. Właściwości dynamiczne silnika liniowego są analogiczne jak dla zwykłego silnika obrotowego.

▲ do góry

Menu serwisu