دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه:14
فهرست و توضیحات:
ظهور یاتاقان های مغناطیسی
سیستم های کنترل:
ملاحظات طراحی:
جریان الکتریکی کنترل شده که از سیم پیچ ها می گذرد، یک نیروی جاذب روی روتور فرو مغناطیس ایجاد می کند و روتور را در فاصله هوایی به صورت معلق نگه می دارد. فاصله هوایی معمولا حدود 0.5 میلیمتر در نظر گرفته می شود و در برخی کاربردهای خاص می تواند به بزرگی 2 میلیمتر هم طراحی شود. روتور روی شافتی قرار می گیرد که در فاصله هوایی است و لزومی ندارد که در مرکز قرار گیرد. این خاصیت از لحاظ کاربردی مفید است. زیرا می توان فرسودگی شافت و هم چنین لرزش های آن را جبران کرد، مانند ماشین های سنگ زنی که در طول کارکرد فرسوده می شوند. یک یاتاقان مغناطیسی کف گرد حرکت محوری را کنترل می کند. روتور یاتاقان کف گرد، یک دیسک توپر آهنی است که به شافت متصل شده و در یک فاصله مشخص از استاتور، در یک طرف یا هر دو طرف شافت، قرار می گیرد. در حین کار، نیروهای الکترومغناطیسی تولید شده به وسیله استاتور، روی روتور عمل کرده و حرکت محوری را کنترل می کنند. یاتاقان های مغناطیسی، هم چنین شامل یاتاقان های کمکی هستند. کار اصلی این یاتاقان ها نگه داشتن شافت هنگام خاموش بودن دستگاه است. این یاتاقان ها اجزای دستگاه را در هنگام قطع برق یا خرابی محافظت می کنند. رینگ داخل یاتاقان های کمکی، از فاصله هوایی یاتاقان های مغناطیسی کوچکتر است تا از آسیب دیدگی شافت در هنگام ارتعاش جلوگیری کند.
سیستم کنترلی، جریان یاتاقان ها را تنظیم می کند و در نتیجه نیروی یاتاقان ها را سامان می بخشد. حین فعالیت، سنسورهای تعیین موقعیت طولی و شعاعی، داده های حرکت و مکان شافت را به کنترل کننده می فرستند.
این کنترل کننده موقعیت مطلوب و واقعی شافت را مقایسه کرده و نیروی لازم را برای نگه داشتن شافت در موقعیت فعلی را محاسبه می کند و در صورت نیاز به تقویت کننده، دستور تنظیم جریان، جهت کاهش یا افزایش شار مغناطیسی را می دهد.
بخش های اصلی سیستم کنترل، DSP (پردازش سیگنال های دیجیتال)، منبع تغذیه و تقویت کننده ها هستند. به طور کلی هر چه دستگاه بزرگ تر باشد، تقویت کننده های بزرگ تر باشد، تقویت کننده های بزرگ تری نیاز دارد.
اندازه ی کنترل کننده نیز به دینامیک بار مورد نیاز بستگی دارد که عموما در دستگاه های سنگین تر، بزرگ تر است.
شافت می تواند از طریق الگوریتم های تک ورودی- تک خروجی(SISO) و یا چند ورودی- چند خروجی(MIMO) ، برای سرعت های بالا و کاربرد های مورد نیاز، کنترل شود. کنترل کننده توسط سیگنال هایی با فرکانس 10 کیلو هرتز، موقعیت دقیق شافت را اندازه گرفته و تحلیل می کند و سپس دستور مناسب را صادر می نماید. به این ترتیب قابلیت کنترل دقیق یاتاقان هایی با حداکثر سرعت 100000 دور در دقیقه فراهم می شود.
یک مزیت قابل توجه تکنولوژی یاتاقان های مغناطیسی این است که کنترل کننده، خود عمل نمایش شرایط کاری دستگاه را انجام می دهد. نرم افزارهایی مانندMBS ، اطلاعات جزئی بسیاری را در مورد سلامت دستگاه مهیا کرده و برنامه ی نگهداری و مراقبت را بهینه می کنند.
این نرم افزار، ابزارهایی دارد که می تواندپارامترهای ورودی را همساز کرده و تفاوت آن ها را قبل از شروع کار دستگاه بررسی کند.ابزارهای تصویری آن، نمایش دهنده موقعیت جریان ها و نیروها به صورت لحظه ای و یک سیستم هشدار که کلیه متغیر های سیستم را قبل و بعد از یک اتفاق غیر عادی در کنترل می گیرد، هستند. این ابزارها مشاهده ی اطلاعات سیستم در شکل های مختلف جهت همسازی ورودی ها و مشخصات دستگاه را امکان پذیر می سازد.
سیستم ابزار تطابق پذیر AVC یک ابزار مهم دیگر است. AVC نیروهای لازم برای از بین بردن ارتعاشات را از دو راه حساب می کند. یک راه این است که به شافت اجازه می دهد که حول محور هندسی اش بگردد. از این رو به طور دقیق جابجایی شافت را کنترل می کند و انحراف ناشی از نامیزان بودن شافت را از بین می برد. این کاربرد در دقت های بالا مانند ماشین های افزار مفید است. راه دیگر این است که شافت را حول محور گذرنده از مرکز جرم می گرداند تا ارتعاشات منتقل شده به بدنه یا محفظه را تا 0.01 میلی متر کاهش دهد. این طرح در پمپ های توربومولکولی و تجهیزات نیمه هادی بسیار ارزشمند است.
AVC می تواند ضریب اطمینان دستگاه را بالا ببرد و فاصله زمانی سرویس کردن دستگاه را کاهش دهد. این ساختار تطبیقی، ارتعاشات را کاهش می دهد. حتی زمانی که موتور در طول زمان کهنه و کثیف می شود با از بین بردن پردازش اغتشاشات می تواند محدوده عملکرد دستگاه را گسترش بخشد.
هدف نهایی از طراحی یاتاقان های مغناطیسی، چرخش بدون تماس و مطمئن، در کل محدوده سرعت دستگاه است. کاهش اندازه سیستم های کنترل دیجیتال، یعنی راه حل با صرفه تر، و طراحی یاتاقان های مغناطیسی فشرده به معنی تولید دستگاه های کوچکتر و قوی تر است.
سرعت، بار و محیط کاری سه عامل اصلی در توسعه ی سیستم یاتاقان های مغناطیسی هستند. استحکام مکانیکی شافت غالبا عامل محدود کننده سرعت است.
ظرفیت استاتیکی (نیروی بیشینه ای که یاتاقان های مغناطیسی برای نگه داشتن شافت تولید می کنند) تابعی از متغیر هایی مثل جریان تقویت کننده، مساحت قطب های مغناطیسی، تعداد حلقه های سیم پیچ و ابعاد فاصله هوایی است. یک قاعده سر انگشتی خوب این است که این مقدار را برابر 75 نیوتن بگیریم.
ظرفیت دینامیکی(محدوده ای که نیروی اعمالی یاتاقان های مغناطیسی تغییر می کند) فقط با یک متغیر یعنی ولتاژ تقویت کننده مشخص می شود.
