محامل مغناطيسية غير متصلة: الجهاز والقدرات والمزايا والعيوب

عند الحديث عن المحامل المغناطيسية أو أنظمة التعليق غير الملامسة ، لا يمكننا أن نفشل في ملاحظة صفاتها الرائعة: لا حاجة للتزييت ، ولا توجد أجزاء فرك ، وبالتالي لا توجد خسائر احتكاكية ، ومستوى اهتزاز منخفض للغاية ، وسرعة نسبية عالية ، واستهلاك منخفض للطاقة ، وتحكم آلي ومراقبة المحمل النظام ، القدرة على الختم.

كل هذه المزايا تجعل المحامل المغناطيسية أفضل الحلول للعديد من التطبيقات: لتوربينات الغاز ، للتكنولوجيا المبردة ، في المولدات الكهربائية عالية السرعة ، لأجهزة التفريغ ، لمختلف آلات قطع المعادن وغيرها من المعدات ، بما في ذلك عالية الدقة وعالية السرعة (حوالي 100000 دورة في الدقيقة) ، حيث من المهم عدم وجود خسائر ميكانيكية واضطرابات وأخطاء.

في الأساس ، يتم تصنيف المحامل المغناطيسية إلى نوعين: محامل مغناطيسية سلبية ونشطة. يتم تصنيع المحامل المغناطيسية السلبية يعتمد على المغناطيس الدائم، ولكن هذا النهج بعيد عن المثالية ، لذلك نادرًا ما يتم استخدامه.يتم فتح إمكانيات تقنية أكثر مرونة وأوسع نطاقًا باستخدام المحامل النشطة ، حيث يتم إنشاء مجال مغناطيسي عن طريق التيارات المتناوبة في لفات الأسلاك.

كيف يعمل المحمل المغناطيسي غير المتصل

يعتمد تشغيل التعليق أو المحمل المغناطيسي النشط على مبدأ الرفع الكهرومغناطيسي - التحليق باستخدام المجالات الكهربائية والمغناطيسية. هنا ، يحدث دوران العمود في المحمل دون ملامسة الأسطح مع بعضها البعض. لهذا السبب ، تم استبعاد التزييت تمامًا ولا يزال التآكل الميكانيكي غائبًا. هذا يزيد من موثوقية وكفاءة الآلات.

يلاحظ الخبراء أيضًا أهمية مراقبة موضع عمود الدوار. يراقب نظام المستشعر باستمرار موضع العمود ويوفر إشارات إلى نظام التحكم التلقائي لتحديد الموضع بدقة عن طريق ضبط المجال المغناطيسي للموضع للجزء الثابت - يتم تقوية أو إضعاف قوة الجذب على الجانب المطلوب من العمود عن طريق ضبط التيار في لفات الجزء الثابت للمحامل النشطة.

يسمح اثنان من المحامل النشطة المستدقة أو محمل نشط شعاعي ومحور واحد بتعليق الدوار دون ملامسة حرفيًا في الهواء. يعمل نظام التحكم gimbal بشكل مستمر ، ويمكن أن يكون رقميًا أو تناظريًا. هذا يوفر قوة احتباس عالية ، وسعة تحميل عالية وصلابة قابلة للتعديل وامتصاص الصدمات. تسمح هذه التقنية للمحامل بالعمل في درجات حرارة منخفضة وعالية ، في الفراغ ، وبسرعات عالية وفي ظروف زيادة متطلبات التعقيم.

جهاز حمل مغناطيسي نشط غير متصل

مما سبق يتضح أن الأجزاء الرئيسية لنظام التعليق المغناطيسي النشط هي: المحمل المغناطيسي ونظام التحكم الإلكتروني الأوتوماتيكي. تعمل المغناطيسات الكهربائية طوال الوقت على الدوار من جوانب مختلفة ويخضع عملها لنظام تحكم إلكتروني.

تم تجهيز الجزء المتحرك ذو المحامل المغناطيسية الشعاعية بألواح مغناطيسية حديدية ، والتي يتم تشغيلها بواسطة مجال مغناطيسي احتياطي من لفات الجزء الثابت ، ونتيجة لذلك يتم تعليق الجزء المتحرك في وسط الجزء الثابت دون لمسه. تراقب المستشعرات الحثية موضع الدوار في جميع الأوقات. ينتج عن أي انحراف عن الموضع الصحيح إشارة يتم إرسالها إلى وحدة التحكم لإعادة الدوار إلى الموضع المطلوب. يمكن أن تكون الخلوص الشعاعي بين 0.5 و 1 ملم.

يعمل حامل الدعم المغناطيسي بطريقة مماثلة. يتم توصيل المغناطيسات الكهربائية على شكل حلقة بعمود قرص الجر. توجد المغناطيسات الكهربائية على الجزء الثابت. توجد المستشعرات المحورية في نهايات العمود.

للاحتفاظ بشكل موثوق بدوار الماكينة أثناء توقفها أو في وقت فشل نظام الاستبقاء ، يتم استخدام محامل كروية الأمان ، والتي يتم إصلاحها بحيث يتم ضبط الفجوة بينها وبين العمود على نصف مساحة المحمل المغناطيسي .

يوجد نظام التحكم الأوتوماتيكي في الخزانة وهو مسؤول عن التعديل الصحيح للتيار المتدفق عبر المغناطيسات الكهربائية وفقًا للإشارات من مستشعرات موضع الدوار. ترتبط قوة مكبرات الصوت بالقوة القصوى للمغناطيسات الكهربائية ، وحجم فجوة الهواء ووقت رد فعل النظام للتغير في موضع الدوار.

احتمالات المحامل المغناطيسية عدم الاتصال

الحد الأقصى لسرعة الدوار الممكنة في محمل مغناطيسي شعاعي محدودة فقط بقدرة لوحات الدوار المغناطيسية على مقاومة قوة الطرد المركزي. عادةً ما يكون الحد الأقصى للسرعة الطرفية هو 200 م / ث ، بينما بالنسبة للمحامل المغناطيسية المحورية ، يكون الحد مقيدًا بمقاومة الفولاذ المصبوب للتوقف - 350 م / ث بالمواد العادية.

تحدد المغناطيسات الحديدية المطبقة أيضًا الحد الأقصى للحمل الذي يمكن أن يتحمله المحمل مع قطر وطول الجزء الثابت المقابل. بالنسبة للمواد القياسية ، يبلغ الحد الأقصى للضغط 0.9 نيوتن / سم 2 ، وهو أقل من محامل التلامس التقليدية ، ولكن يمكن تعويض فقدان الحمل عن طريق السرعة الطرفية العالية مع زيادة قطر العمود.

استهلاك الطاقة للمحمل المغناطيسي النشط ليس مرتفعًا جدًا. أكبر الخسائر في المحمل ترجع إلى التيارات الدوامة ، ولكن هذا أقل بعشر مرات من الطاقة المفقودة عند استخدام المحامل التقليدية في الآلات. باستثناء أدوات التوصيل والحواجز الحرارية والأجهزة الأخرى ، تعمل المحامل بفاعلية في الفراغ والهيليوم والأكسجين ومياه البحر والمزيد. نطاق درجة الحرارة من -253 درجة مئوية إلى + 450 درجة مئوية.

العيوب النسبية للمحامل المغناطيسية

وفي الوقت نفسه ، فإن المحامل المغناطيسية لها عيوب أيضًا.

بادئ ذي بدء ، من الضروري استخدام محامل دوارة إضافية للأمان ، والتي يمكنها تحمل كحد أقصى من الفشل ، وبعد ذلك يجب استبدالها بأخرى جديدة.

ثانيًا ، تعقيد نظام التحكم الآلي ، والذي ، إذا فشل ، سيتطلب إصلاحات معقدة.

ثالثًا ، ترتفع درجة حرارة لف الجزء الثابت للمحمل عند التيارات العالية - تسخن الملفات وتحتاج إلى تبريد خاص بها ، ويفضل التبريد السائل.

أخيرًا ، يكون استهلاك المواد للمحمل غير الملامس مرتفعًا لأن سطح المحمل يجب أن يكون كبيرًا لدعم القوة المغناطيسية الكافية - الجزء الثابت للمحمل كبير وثقيل. بالإضافة إلى ظاهرة التشبع المغناطيسي.

ولكن على الرغم من العيوب الظاهرة ، فإن المحامل المغناطيسية تستخدم الآن على نطاق واسع ، بما في ذلك في الأنظمة البصرية عالية الدقة وفي تركيبات الليزر. بطريقة أو بأخرى ، منذ منتصف القرن الماضي ، كانت المحامل المغناطيسية تتحسن طوال الوقت.