Ikviens zina, ka magnēti mēdz piesaistīt metālus. Turklāt viens magnēts var piesaistīt otru. Bet mijiedarbība starp viņiem neaprobežojas tikai ar pievilcību, viņi var viens otru atgrūst. Matērija atrodas magnēta polios – pretēji poli pievelk, tie paši poli atgrūž. Šis īpašums ir visu un diezgan jaudīgo elektromotoru pamatā.
Ir arī tāda lieta kā levitācija magnētiskā lauka ietekmē, kad virs magnēta novietots priekšmets (kuram ir tam līdzīgs pols) karājas telpā. Šis efekts ir praktiski izmantots tā sauktajā magnētiskajā gultnē.
Kas ir magnētiskais gultnis
Elektromagnētiskā tipa ierīci, kurā rotējošo vārpstu (rotoru) stacionārā daļā (statorā) atbalsta magnētiskās plūsmas spēki, sauc par magnētisko gultni. Mehānismam darbojoties, to ietekmē fiziski spēki, kas mēdz novirzīt asi. Lai tos pārvarētu, magnētiskais gultnis tika aprīkots ar vadības sistēmu, kas uzrauga slodzi un dod signālu, lai kontrolētu magnētiskās plūsmas stiprumu. Magnēti savukārt ir stiprāki vaimazāk ietekmē rotoru, saglabājot to vidējā pozīcijā.
Magnētiskais gultnis ir plaši izmantots rūpniecībā. Tās būtībā ir jaudīgas turbomašīnas. Sakarā ar berzes neesamību un attiecīgi nepieciešamību izmantot smērvielas, mašīnu uzticamība ir daudzkārt palielināta. Mezglu nodilums praktiski netiek novērots. Tas arī uzlabo dinamisko raksturlielumu kvalitāti un palielina efektivitāti.
Aktīvie magnētiskie gultņi
Magnētiskais gultnis, kurā spēka lauks tiek veidots ar elektromagnētu palīdzību, tiek saukts par aktīvo. Pozicionālie elektromagnēti atrodas gultņa statorā, rotoru attēlo metāla vārpsta. Visu sistēmu, kas notur vārpstu vienībā, sauc par aktīvo magnētisko balstiekārtu (AMP). Tam ir sarežģīta struktūra, un tas sastāv no divām daļām:
- gultņu bloks;
- elektroniskās vadības sistēmas.
AMP pamatelementi
Radiālais gultnis. Ierīce, kurai uz statora ir elektromagnēti. Viņi tur rotoru. Uz rotora ir īpašas feromagnēta plāksnes. Kad rotors ir piekārts viduspunktā, nav kontakta ar statoru. Induktīvie sensori izseko mazākās rotora stāvokļa novirzes telpā no nominālās. To signāli kontrolē magnētu spēku vienā vai otrā punktā, lai atjaunotu līdzsvaru sistēmā. Radiālais klīrenss ir 0,50-1,00 mm, aksiālais klīrenss ir 0,60-1,80 mm
- Magnētiskais gultnisvilces spēks darbojas tāpat kā radiālais. Uz rotora vārpstas ir piestiprināts vilces disks, kura abās pusēs uz statora ir uzstādīti elektromagnēti.
- Drošības gultņi ir paredzēti, lai noturētu rotoru, kad ierīce ir izslēgta vai ārkārtas situācijās. Darbības laikā papildu magnētiskie gultņi nav iesaistīti. Attālums starp tiem un rotora vārpstu ir uz pusi mazāks nekā magnētiskajam gultņam. Drošības elementi tiek montēti uz lodīšu vai slīdgultņu bāzes.
- Vadības elektronika ietver rotora vārpstas stāvokļa sensorus, pārveidotājus un pastiprinātājus. Visa sistēma darbojas pēc magnētiskās plūsmas regulēšanas principa katrā atsevišķā elektromagnēta modulī.
Pasīvā magnētiskā tipa gultņi
Pastāvīgo magnētu gultņi ir rotora vārpstas turēšanas sistēmas, kurās netiek izmantota atgriezeniskās saites vadības ķēde. Levitācija tiek veikta tikai augstas enerģijas pastāvīgo magnētu spēku dēļ.
Šādas balstiekārtas trūkums ir nepieciešamība izmantot mehānisko aizturi, kas izraisa berzes veidošanos un samazina sistēmas uzticamību. Magnētiskā pietura tehniskā nozīmē šajā shēmā vēl nav ieviesta. Tāpēc praksē pasīvo gultni izmanto reti. Ir patentēts modelis, piemēram, Nikolajeva balstiekārta, kas vēl nav pavairota.
Magnētiskā lente riteņa gultnī
Koncepcija"magnētiskais riteņa gultnis" attiecas uz ASB sistēmu, ko plaši izmanto mūsdienu transportlīdzekļos. ASB gultnis atšķiras ar to, ka tajā ir iebūvēts riteņu ātruma sensors. Šis sensors ir aktīva ierīce, kas iestrādāta gultņa starplikā. Tas ir veidots, pamatojoties uz magnētisko gredzenu, uz kura mijas elementa poli, kas nolasa magnētiskās plūsmas izmaiņas.
Kad gultnis griežas, notiek pastāvīgas magnētiskā gredzena radītā magnētiskā lauka izmaiņas. Sensors reģistrē šīs izmaiņas, ģenerējot signālu. Pēc tam signāls tiek nosūtīts uz mikroprocesoru. Pateicoties tam, darbojas tādas sistēmas kā ABS un ESP. Viņi jau labo automašīnas darbu. ESP atbild par elektronisko stabilizāciju, ABS regulē riteņu griešanos, spiediena līmenis sistēmā ir bremzes. Tas uzrauga stūres sistēmas darbību, paātrinājumu sānu virzienā, kā arī koriģē transmisijas un dzinēja darbību.
Galvenā ASB gultņa priekšrocība ir iespēja kontrolēt griešanās ātrumu pat pie ļoti maziem apgriezieniem. Tajā pašā laikā tiek uzlaboti rumbas svara un izmēra rādītāji, tiek vienkāršota gultņa uzstādīšana.
Kā izveidot magnētisko gultni
Vienkāršāko magnētisko gultni, ko dari pats, ir viegli izgatavot. Tas nav piemērots praktiskai lietošanai, taču tas skaidri parādīs magnētiskā spēka iespējas. Lai to izdarītu, jums ir nepieciešami četri tāda paša diametra neodīma magnēti, divi magnēti ar nedaudz mazāku diametru, vārpsta, piemēram, plastmasas caurules gabals, un uzsvars,piemēram, puslitra stikla burka. Mazāka diametra magnēti tiek piestiprināti pie caurules galiem ar karstu līmi tā, ka tiek iegūta spole. Vienam no šiem magnētiem vidū no ārpuses ir pielīmēta plastmasas bumbiņa. Identiskiem stabiem jābūt vērstiem uz āru. Četri magnēti ar vienādiem poliem uz augšu ir izvietoti pa pāriem attālumā no caurules segmenta garuma. Rotoru novieto virs guļošajiem magnētiem un tajā pusē, kur plastmasas bumbiņa ir pielīmēta, to atbalsta ar plastmasas burku. Šeit ir magnētiskais gultnis un gatavs.
