Lineaarimoottori

Lineaarimoottori on sähkömoottori , jonka " roottori " ja " staattorin " on "litistetty". Vaikka perinteinen pyörivä moottori tuottaa vääntömomentin (pyöriminen), lineaarimoottori tuottaa voiman (siirto), joka antaa esineiden tai ajoneuvojen liikkua.

Periaatteet

Laplace-junakokemus

Laplace kisko on yksinkertainen lineaarinen moottori, ja se on olennainen koe, joka havainnollistaa toimintaa, joka sähkömoottorin . Metallinen, sylinterimäinen sauva, joka on asetettu kosketukseen kahden sähköä johtavan kiskon kanssa, vaakasuora ja sulkee tasavirralla kulkevan sähköpiirin , kokoonpano asetetaan tasaiselle pystysuoralle magneettikentälle , käy sitten Laplace-voimalla .

Jos on tangon pituus, magneettikentän arvo ja virran arvo, Laplace-voima on tässä: ${\ displaystyle {l}}$ ${B}$ ${I}$

{\ displaystyle {F} = {B}. {I}. {l}}

Tanko kiihtyy, ja liikkuessaan puolestaan aiheuttaa sen nopeuteen verrannollisen vastaelektromoottorin voiman ( Lenz-Faradayn laki , sauva leikkaa magneettivuon) indusoidulla virralla vastakkaiseen suuntaan.

{\ displaystyle {\ varepsilon '} = - {B}. {l}. {v}}

Takana oleva sähkömoottorivoima kompensoi vähitellen sähkömoottorin voiman, ja voimakkuus pyrkii kohti nollaa vastakkaisten mekaanisten voimien puuttuessa. Siksi sauva saavuttaa rajanopeuden.

Esittely

Ohitamme tässä kahden kiskon, joiden oletetaan olevan ääretön, vastuksen, ja oletamme vastuksen ja massatangon . Toteamme lähdejännite , vakio, toimittaa laitteen. ${R}$ ${m}$ ${\ displaystyle {\ varepsilon}}$

Mukaan silmän lain , meillä on:

{\ displaystyle {\ varepsilon} + {\ varepsilon '} = {R}. {I}}

Mukaan Newtonin toinen laki :

{\ displaystyle {F} = {m}. {dv} / {dt}}

Korvaamalla saavutetaan ensimmäisen kertaluvun differentiaaliyhtälö , jossa ratkaisunopeus on eksponentiaalinen -Kt ja pyrkii kohti $v =$ ${I}$ $e / Bl$ . jossa $K = B 2 l 2 / Rm$
${\ displaystyle {v} = {\ frac {\ varepsilon} {Bl}} (1-e ^ {- Kt})}$

Kun sauva toimii (kitka, kaltevuus, ilmavastus jne. ) Tai käynnistettäessä virtalähteen toimittama ylimääräinen sähköenergia muuttuu mekaaniseksi energiaksi .

Motorisaatio

Virtamoottorit käyttävät vaihtovirtaa ja erityisesti suunniteltua raitaa.

Kaksi periaatetta voidaan säilyttää:

jos magneettivuotoja on kaksi, yksi radalla ja toinen liikkuvassa osassa, se on synkronimoottori ;
Jos magneettivuo syntyy vain yhdessä paikassa, esimerkiksi radalla, ja liikkuva osa on sähkömagneettisesti passiivinen, moottorin sanotaan olevan asynkroninen - vastaanotin voi tällöin olla vain yksi metallijohdin (kupari, alumiini, jne. ).

Synkronisen lineaarimoottorin yhteydessä raita voi koostua pysyvistä magneeteista , vuorotellen pohjoisen ja etelän napojen sarjoista. Käämit, jotka on kiinnitetty traktoriin verkkovirralla, järkevästi vaihesiirrolla, antavat nopeuden synkronoitua ( virran taajuudesta ja magneettien etäisyydestä riippuen ). Rata voi kuitenkin olla vuorattu sähkömagneeteilla, jotka on syötetty vaihtovirralla, ja pysyvillä magneeteilla, jotka on sijoitettu liikkuvaan osaan, kuten Maglev tai Transrapid , mikä sallii levitaation. Junan nopeus synkronoidaan sitten radalle sijoitettujen silmukoiden magneettisen aallon kanssa.

Asynkronisen lineaarimoottorin yhteydessä radalla syntyvä magneettikenttä on vuorotellen vähintään kolmen vaiheen ja aallon kanssa, joka kulkee nopeudella v1. Matkaviestinnän osa, vastaanotin voi olla vain yksinkertainen johtavasta levystä, tai säikeet keskenään samansuuntaiset (ja kohtisuorassa polku) on yhdistetty päistään, kuten oikosulkumoottorin , joka asynkronisen pyörivän moottorin litistetty. Pyörrevirrat (niin kauan levyyn tai sauvaan), tai aiheuttamat virtaukset (jos pylväät), vastakkaiset muutos magneettivuon ( Lenzin laki ), asettaa liikkeessä traktorin, joka saavuttaa nopeus saavuttivat lähes v1 v2 (erona on liukua ). Käänteisesti magneettikenttä voidaan myös tuottaa liikkuvaan osaan, ja toissijainen (kisko) on yksinkertainen johtava levy, jossa pyörrevirrat indusoituvat.

Yksi lineaarimoottorin tärkeimmistä eduista on sen vahvuus pienillä nopeuksilla, tarkkuus ja pienempi kuluminen (vähemmän kosketusta, koska saat voimaa suoraan eikä vääntömomenttia).

Luokat

Nämä moottorit on jaettu kahteen pääryhmään:

pitkät moottorit:
- ne, joiden kiihtyvyys on alhainen, käytetään sekä Transrapidin että SkyTrainin kuljetuksessa ;
- ne, joilla on nopea kiihtyvyys aseissa, kuten magneettinen tykki ja avaruusalus.
rajoitetun iskun moottorit (kutsutaan lineaarisiksi toimilaitteiksi)

Samassa luokassa esiintyvät sähkömagneettiset induktiopumput , jotka mahdollistavat johtavan nesteen kuljettamisen. Ensimmäiset tämäntyyppisten pumppujen testit tehtiin elohopealla, sitten NaK: lla (natrium / kaliumseos ). Suurimmat teolliset saavutukset koskevat natriumin kiertämistä tietyntyyppisissä ydinreaktoreissa ja nestemäisen alumiinin annostelupumpuissa .

Huomautuksia ja viitteitä

Huomautuksia

Jos traktori saavuttaa nopeuden v1, indusoitua virtaa ei enää ole, joten voimaa ei enää ole. Siksi se menee hieman alapuolelle kuormasta riippuen. Mitä suurempi kuormitus, sitä suurempi luisto sekä mekaanisessa energiassa käytetty sähköenergia.

Viitteet

Mikä on lineaarimoottori - periaate , etel.ch-verkkosivustolla, kuultu 12. joulukuuta 2015
Harris Benson ja Mathieu Lachance ( trans. Vuodesta Englanti), Physics , vol. 2: Sähkö ja magneetti , Louvain-la-Neuve / Pariisi, De Boeck ,2015, 5 th ed. ( 1 st toim. 1993), 593 s. ( ISBN 978-2-8041-9380-5 , lue verkossa ) , luku . 8 (“Magneettikenttä”), s. 437-438
[video] Blotfib, ” Synkroninen lineaarimoottori (selitykset) ” ,2007(käytetty 7. helmikuuta 2016 )
" Asynkroninen lineaarimoottori " , osoitteessa axesindustries.com (käytetty 7. helmikuuta 2016 )
[video] Nathan Black, " Maglev-junan esittely - synkroniset lineaarimoottorit ja magneettilevyt " ,2009(käytetty 7. helmikuuta 2016 )
Etel SA, " Lineaarimoottori - suora käyttö " (käytetty 6. helmikuuta 2016 )

Katso myös

Aiheeseen liittyvät artikkelit

Ulkoiset linkit

" Maglev: Toimintaperiaatteet " , osoitteessa trainalevitationmagnetique.wordpress.com ,2012(käytetty 7. helmikuuta 2016 )

Jinlin Gong, École centrale de Lille, " Lineaarisen induktiomoottorin mallinnus ja optimaalinen suunnittelu rautatiejärjestelmälle " [PDF] ,2011(käytetty 7. helmikuuta 2016 )
Guillaume Bellot, Timothée Quésada, Justin Massiot, Rémi Rève ( TPE ), " Magneettiset levitaatiojunat " ,2006(käytetty 7. helmikuuta 2016 )
Gilles Gomila, " Lineaarimoottori, vertaansa vailla nopeudella ja tarkkuudella " [PDF] , sur mesure.com ,2005(käytetty 7. helmikuuta 2016 )
Michel Kant, " Sähkömoottorit, joissa on lineaarinen ja yhdistetty liike - lineaarimoottori " , www.techniques-ingenieur.fr ,2004(käytetty 7. helmikuuta 2016 )