Информационное письмо
Образец оформления статьи
Анкета автора
11.04.2015

Применение линейных электрических двигателей

Мишуков Станислав Вадимович
Электроэнергетический факультет Ставропольский государственный аграрный университет г. Ставрополь, Россия
Аннотация: В статье описаны основные преимущества линейных двигателей и актуальность их применения в электрическом транспорте. Приведены принципиальные схемы, а так же описана реализованная конструкция с использованием линейных асинхронных двигателей в Московской монорельсовой транспортной системе.
Ключевые слова: линейные двигатель, привод, электротранспорт
Электронная версия
Скачать (523 Kb)

Линейный электродвигатель – электрическая машина, принцип работы которой построен на использовании энергии бегущего магнитного поля. Представление об устройстве такого двигателя можно получить, если мысленно разрезать статор и ротор с обмотками обычного двигателя вдоль оси по образующей и развернуть в плоскость. Образовавшаяся плоская конструкция представляет собой принципиальную схему линейного двигателя (рис. 1).

Рисунок 1 – Принципиальная схема линейного электродвигателя
Рисунок 1 – Принципиальная схема линейного электродвигателя

Такие двигатели не требуют кинематических цепей для преобразования вращательного движения, что упрощает конструкцию привода и повышает его КПД. На сегодняшний день разработано множество разновидностей линейных двигателей, например, линейные асинхронные электродвигатели (ЛАД), линейные синхронные электродвигатели, линейные электромагнитные двигатели, линейные магнитоэлектрические двигатели.

Широкое применение линейные двигатели нашли в электрическом транспорте. Электротранспорт — вид транспорта, использующий в качестве источника энергии электричество, а в приводе применяется – линейный электродвигатель. Преимущества такого транспорта очевидны:

  • во-первых, электротранспорт экологичен, т. к. у него полностью отсутствуют вредные выбросы в атмосферу;
  • во-вторых, электротранспорт создает мало шума – за счет меньшего количества движимых частей и механических передач;
  • в-третьих, электротранспорт обладает меньшей пожаро- и взрывоопасностью.

Помимо этого, такой вид транспорта очень выгоден с экономической точки зрения. Расходы на энергию у электротранспорта в 5,5 раз меньше чем у традиционного ДВС, а техническое обслуживание не требует затрат на замену масла, фильтров, свечей внутреннего сгорания.

Не менее важным является независимость силы тяги от силы сцепления колес с рельсовым путем, что невозможно для других систем электрической тяги. При использовании линейных двигателей ускорение и скорость движения могут быть очень большими и ограничиваться только максимально допустимой скоростью качения по рельсовому пути, динамической устойчивостью ходовой части транспорта. 

Рисунок 2 – Схема применения линейного двигателя на рельсовом транспортном средстве

Рисунок 2 – Схема применения линейного двигателя на рельсовом транспортном средстве

Одна из возможных схем применения линейного двигателя на рельсовом транспортном средстве показана на рис. 2. На тележке 3 укреплен линейный двигатель с двусторонним статором 1. Вторичным элементом является расположенная между рельсами полоса 2. С помощью скользящих контактов на статор подается напряжение, тем самым приводя конструкцию в движение.

Большое распространение получили устройства, где вторичным элементом является рельс и элементы несущей конструкции. Такие схемы характерны для монорельсовых пассажирских и грузовых дорог и механизмов передвижения кранов.

Рисунок 3 – Схема линейного двигателя монорельсовой дороги
Рисунок 3 – Схема линейного двигателя монорельсовой дороги

На рис. 3 в качестве примера представлен линейный двигатель, сконструированный для монорельсовой дороги. Этот двигатель имеет двусторонний статор 1 с обмоткой 2, внутри которого находится вторичный элемент в виде полосы 3. Статор двигателя перемещается по полосе с помощью несущих роликов 5. Ролики 4 служат для взаимной фиксации статора и вторичного элемента в горизонтальном направлении.

Самой крупной и единственной в мире монорельсовой системой с линейным асинхронным двигателем является (ММТС). В данной системе были применены монорельсовые пути в виде двух стальных балок коробчатого типа, уложенных на железобетонные опоры высотой от 4 до 6 метров. Заземление монорельсовых путей выполнено с помощью заземляющих отводов, уложенных внутри монолитных элементов опор. Специально для этой системы инженерами ТЭМП был разработан ЛАД, позволяющий увеличить КПД и решить проблемы пробуксовки состава при обледенении ходовой балки. В составе ММТС находится 6 вагонов, приводимых в движение двумя линейными двигателями с тягой 750 кгс. На состав подается постоянное напряжение 600 В, а максимальная скорость – 60 км/ч.

Таким образом, применение линейных электродвигателей в электротранспорте является достаточно новым и перспективным направлением. А его экологичность и экономичность многократно превышает показатели любого другого вида транспорта, что немаловажно в условиях ограниченности ресурсов.

Список литературы:

1. Гринченко В. А. Обоснование базовой конструкции линейного электродвигателя // Theoretical & Applied Science. - 2013. - Т. 1. - №11 (7). - С. 58-60.

2. Гринченко В. А., Мишуков С. В. Расчет статической силы тяги линейного электродвигателя новой конструкции // Новые задачи технических наук и пути их решения. - Уфа: Аэтерна, 2014. - С. 18-20.

3. Никитенко Г. В., Гринченко В. А. Линейный двигатель возвратно-поступательного движения с регулированием амплитуды колебаний якоря // Методы и технические средства повышения эффективности использования электрооборудования в промышленности и сельском хозяйстве. - Ставрополь: Агрус, 2009. - С. 407-410.

4. Никитенко Г. В., Гринченко В. А. Результаты исследования линейного двигателя для вакуумного пульсатора доильного аппарата // Методы и технические средства повышения эффективности использования электрооборудования в промышленности и сельском хозяйстве. - Ставрополь: Агрус, 2010. - С. 268-272.

5. Никитенко Г. В., Гринченко В. А. Статика электромеханических процессов в линейном электродвигателе для привода пульсатора доильного аппарата // Методы и технические средства повышения эффективности использования электрооборудования в промышленности и сельском хозяйстве. - Ставрополь: Агрус, 2011. - С. 199-202.

6. Пат. 2357143 Российская Федерация, МПК8 F 16 К 31/06. Электромагнитный клапан / Никитенко Г. В., Гринченко В. А.; заявитель и патентообладатель Ставроп. гос. аграр. ун-т. - № 2007141983/06; заявл. 12.11.07; опубл. 27.05.09.

7. Пат. 2370874 Российская Федерация, МПК8 H 02 K 33/12. Линейный двигатель / Никитенко Г. В., Гринченко В. А.; заявитель и патентообладатель Ставроп. гос. аграр. ун-т. - № 2008112342/09; заявл. 31.03.08; опубл. 20.10.09.