Capitolul 1. Clasificarea suspensiilor electromagnetice.
1.1 Principiile levitatiei electromagnetice
Ideea folosirii câmpurilor electrice și magnetice pentru levitatie (sau suspendare) a corpurilor a existat de mai multe secole. Interesul pentru aceasta a fost reînviat în secolul nostru în legătură cu dezvoltarea ingineriei și ingineriei instrumentale pentru măsurarea, nucleară, spațială, criogenică și alte tipuri de tehnologie modernă.
Din fizică se știe că sarcina electrică Q se deplasează cu viteză într-un câmp electromagnetic cu rezistență electrică și inducție magnetică. vigoare forțe.
Atunci când se utilizează magneți permanenți, forța magnetică poate fi o forță atractivă sau o forță respingătoare. Rezistența interacțiunii dintre un feromagnet și o sursă de câmp magnetic este întotdeauna o forță atractivă. Materialul neferomagnetic electric conductiv și sursa câmpului magnetic alternativ sunt întotdeauna respinse. Doi conductori care transportă curentul pot fi atrași și respinși.
Suspensiile electrice și magnetice, în funcție de principiul funcționării, sunt împărțite în nouă tipuri []: electrostatice; pe magneți permanenți; magnetic activ; rezonanță LC-; inducție; conductivă; diamagnetic; supraconductoare; MHD.
Următoarele secțiuni ale acestui capitol sunt dedicate unei scurte prezentări a principiilor de funcționare și a principalelor caracteristici tehnice ale fiecăruia dintre tipurile de suspensii enumerate.
1.2. Suspensie electrostatică.
În centrul lucrărilor de suspensie electrostatică (ESP), se folosesc forțe atractive între suprafețele conductive cu potențiale electrice diferite. O suprafață aparține unui corp conductiv suspendat, cealaltă suprafață unui sistem de electrozi. Un vacuum este creat în mod normal în spațiul interelectrodei.
Pentru a crea o suspensie electrostatică uniaxică (cu un singur capăt) a unui corp încărcat, acesta este plasat într-un câmp electric creat de două perechi de electrozi. .
Calitățile pozitive ale ESP sunt viteza mare a sistemului de control și absența unui câmp magnetic și pierderile de căldură. Dezavantajele ESP - nevoia de tensiuni mari și de vid în adâncime, capacitate redusă de încărcare. Principala aplicare a ESP este suspendarea rotoarelor de giroscoape [].
1.3. Suspendări pe magneți permanenți.
În suspensiile magneților permanenți (RPM), câmpul magnetic este creat de magneți permanenți sau electromagneți DC fără reglare. Corpul suspendat este realizat parțial sau complet din material feromagnetic și poate purta magneți permanenți. Suspendarea corpului (sau descărcarea parțială a suporturilor mecanice) se datorează forțelor magnetice de respingere sau atracție. Materialele cele mai potrivite pentru producerea de magneți permanenți sunt turnate și aliaje metalice-ceramice alno, ferite de bariu, precum și aliaje de samariu și cobalt.
În special, trebuie remarcat imposibilitatea fundamentală de a implementa o suspensie completă fără contact folosind doar magneți permanenți. Acest lucru rezultă din deja menționată la punctul 1.2 din teorema lui Earnshaw, precum și din cercetarea Brownback []. Anul trecut a arătat în 1939 că o suspensie stabilă a corpului într-un câmp magnetic constant este posibilă numai dacă permeabilitatea magnetică a materialului din care este realizat corpul este mai mică decât permeabilitatea magnetică a mediului înconjurător, adică, pentru diamagnetice și supraconductoare. Cu toate acestea, în literatura de specialitate există descriere uneori eronate, la prima vedere destul de modele viabile suspendarea completă a magnetului permanent (diagrama unui astfel de design curios.
Datorită inconvenientelor menționate, suporturile de magnet permanent sunt utilizate în principal pentru descărcarea suporturilor mecanice sau în combinație cu lagăre magnetice active, precum și în dispozitivele de măsurare [. ].
1.4 Suspensie electromagnetică cu circuit de rezonanță.
Suspensia electromagnetică cu un circuit LC rezonant (sau suspensie LC) este una dintre cele mai simple și nu necesită un regulator de suspensie special. Acesta a fost dezvoltat pentru prima oară în SUA de firma Cambridge Termionic și este descris în lucrările lui Chironis, Cross și Lyman.
În poziția de echilibru, forțele de atracție ale electromagneților sunt egale una cu cealaltă. Lăsați echilibrul corpului să fie rupt și se deplasează la o distanță spre dreapta. Apoi, inductanța va crește, - va scădea. Schimbarea curenților și forțelor va fi opusă: curentul și forța vor scădea și vor crește. Forța atractivă rezultată va fi direcționată spre stânga și poziția de echilibru va fi restabilită.
Simplitatea umerilor de proiectare și este însoțită de o serie de neajunsuri semnificative: sarcina utilă redusă; pierderi mari de energie pentru curenții turbionari și inversarea magnetizării; mici distanțe de lucru. Prin urmare, domeniul de aplicare al aplicației este limitat la rotoare ușor încărcate [12].
1.5. Suspensie magnetică activă
Senzorul măsoară deplasarea corpului feromagnetic suspendat dintr-o poziție de echilibru dată. Semnalul de măsurare este procesat de către regulator. amplificator de putere, alimentat de la o sursă de alimentare externă, convertește semnalul într-un curent de control în bobina electromagnetului care determină forța de atracție magnetică, astfel încât poziția de echilibru perturbat este restabilită. Stabilitatea suspensiei, precum și rigiditatea și amortizarea necesare sunt realizate prin alegerea corespunzătoare a legii de control.
Suspensia magnetică activă în comparație cu suspensia pe magneți permanenți și suspensie are următoarele avantaje principale: capacitatea de încărcare a AMP este mult mai mare și este de 40-80 pe 1 cm2 din suprafața suportului; rezistență mecanică ridicată; posibilitatea de a pune în aplicare o suspendare stabilă a corpului fără contact; Posibilitatea variației rigidității și amortizării într-o gamă largă. Dezavantajele AMP includ: prezența unei surse de alimentare externe și complexitatea relativ ridicată și costul cauzat de prezența unei unități de control electronice. Datorită avantajelor sale incontestabile, acest tip de suspensie este cel mai răspândit în inginerie (istoria dezvoltării AMP și domeniul de aplicare a acesteia vor fi discutate în capitolul următor).
1.6. Suspensie de inducție.
Principiul de funcționare al suspensiei de inducție (SP), bazată pe faptul că organismul conductor este suspendat este pus într-o înaltă frecvență, câmpul magnetic alternativ al electromagnetului, iar suspensia este realizată de forțe repulsive câmpului principal și curenții turbionari induși de acest câmp în organism este suspendat. Este de asemenea posibil de realizare SP cu care se confruntă atunci când electromagnet alimentat cu o tensiune de frecvență înaltă, plutește pe suprafața conductoare.
Trebuie remarcat faptul că, dacă corpul suspendat are o permeabilitate magnetică mare, atunci în plus față de forța de inducție respingătoare, există o forță semnificativă care atrage corpul spre electromagnet. Prin urmare, utilizarea IP pentru suspendarea corpurilor feromagnetice este inadecvată.
Revizuirea stării de inginerie și a teoriei PA este efectuată de AA Fomin [1]. Un domeniu important de aplicare a PI este topirea fără metale a metalelor ultrapurabile. Esența sa constă în faptul că o bucată de metal este încălzită și topită de inducție de energia câmpului magnetic al suspensiei [].
Mișcarea SP, constând dintr-o staționare șină conducătoare de electricitate și montată pe un cărucior de curent continuu magnet supraconductor în mișcare este utilizat la crearea unui terestru de mare viteză transportată cu un pad magnetic (sm.razd.1.11).
Simplitatea designului, abilitatea de a opera în medii corozive, în vid și la viteze mari, posibilitatea de a crea susține proprietăți frecare care permit utilizarea SP în dispozitive pentru diferite scopuri, de la echipament la inginerie fizică exactă putere experiment și transport. Un dezavantaj semnificativ al costurilor energetice mari (până la 100W 1H de sarcină) este principalul obstacol la nivel practic introducerea SP.
1.7. Suspensie conductivă.
Principiul suspensiei conductive (CP) se bazează pe deplasarea conductorului cu curentul din câmpul magnetic. Actualul KP este împărțit în suspensii DC și suspensii AC (câmpul magnetic și curentul trebuie să coincidă în fază). Pe lângă suspensiile de inducție, cutiile de viteze sunt utilizate cel mai adesea pentru topirea instabilă a metalelor pure, dar pot fi utilizate și în dispozitivele de transport.
Principalul dezavantaj al CP.
1.8. Suspensie diamagnetică
Principiul de funcționare al suspensiei diamagnetic (DP), bazată pe faptul că diamagnetic plasat într-un câmp magnetic magnetizat în direcția opusă direcției câmpului, și este împins în afara câmpului magnetic. Cele mai bune diamagnetice sunt grafitul și bismutul. Capacitatea de încărcare DP este extrem de mică. Domeniile posibilei aplicări a DP sunt senzori cinematici și senzori pentru măsurarea forțelor instantanee [].
1.9. Supraveghere superconductoare
Suspensia superconductoare (SP) include un superconductor montat pe un corp suspendat și un electromagnet convențional sau superconductor. Principiul acțiunii lor se bazează pe faptul că câmpul magnetic nu pătrunde în corpul supraconductorului și este deci un diamagnetic ideal care este respins de câmpul magnetic. Această circumstanță elimină interdicția "Irnoshow" și permite crearea unei suspensii a unui corp supraconductor fără un sistem de stabilizare externă [].
1.10. Suspensie de magneziu hidrodinamică
Suspensia electromagnetică în transportul terestru de mare viteză (VSNT)
Relevanța dezvoltării VSNT pentru viteze de 500 km / h și mai mult este cunoscută din presă.
Comparând avantajele și dezavantajele diferitelor tipuri de suspensii electromagnetice considerate mai sus, se poate concluziona că cel mai practic interes în ceea ce privește utilizarea industrială largă în ansamblurile de rulmenți ale mașinilor rotative este suspensia magnetică activă. Lagărele care funcționează pe principiul suspensiei magnetice active și denumite în mod obișnuit rulmenți magnetici activi (AMP) și vor face obiectul unei examinări suplimentare.
Realizat de uCoz
Trimiteți-le prietenilor: