درایو الکترومغناطیسی: انواع، هدف، اصل کار

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

امروزه در کاربرد مکانیزم‌های محرک فشرده، مولد و کاربردی، تقریباً تمام حوزه‌های فعالیت انسانی از صنایع سنگین گرفته تا حمل‌ونقل و خانوارها مورد توجه است. این نیز دلیلی برای بهبود مستمر مفاهیم سنتی واحدهای قدرت است که اگرچه در حال بهبود هستند، اما دستگاه اساسی را تغییر نمی دهند. محبوب ترین سیستم های پایه از این نوع شامل یک درایو الکترومغناطیسی است که مکانیسم کار آن هم در تجهیزات با فرمت بزرگ و هم در دستگاه های فنی کوچک استفاده می شود.

تخصیص رانندگی

تقریباً در همه برنامه های هدف، این مکانیسم به عنوان بدنه اجرایی سیستم عمل می کند. نکته دیگر این است که ماهیت عملکرد انجام شده و میزان مسئولیت آن در چارچوب فرآیند کلی کار ممکن است تغییر کند. مثلا،در شیرهای قطع، این درایو وظیفه موقعیت فعلی شیر را بر عهده دارد. به طور خاص، به دلیل تلاش خود، همپوشانی موقعیت یک حالت معمولی بسته یا باز را به خود می گیرد. چنین دستگاه هایی در سیستم های ارتباطی مختلف استفاده می شود که هم اصل عملکرد و هم ویژگی های حفاظتی دستگاه را تعیین می کند. به طور خاص، درایو اگزوز دود الکترومغناطیسی در زیرساخت سیستم ایمنی آتش نشانی گنجانده شده است، که از نظر ساختاری با کانال های تهویه متصل می شود. محفظه درایو و قسمت های کاری حیاتی آن باید در برابر دماهای بالا و تماس های مضر با گازهای خطرناک حرارتی مقاوم باشند. در مورد دستور اجرا، اتوماسیون معمولاً زمانی کار می کند که علائم دود شناسایی شود. درایو در این مورد یک وسیله فنی برای تنظیم جریان دود و سوختن است.

پیکربندی پیچیده تری برای استفاده از محرک های الکترومغناطیسی در شیرهای چند طرفه انجام می شود. اینها نوعی سیستم های جمع کننده یا توزیع هستند که پیچیدگی آنها در کنترل همزمان کل گروه های واحدهای عملکردی است. در چنین سیستم هایی، یک محرک شیر الکترومغناطیسی با عملکرد سوئیچینگ جریان از طریق نازل ها استفاده می شود. دلیل بستن یا باز کردن کانال می تواند مقادیر مشخصی از محیط کار (فشار، دما)، شدت جریان، تنظیمات برنامه برای زمان و غیره باشد.

طراحی و اجزا

عنصر کار مرکزی درایو بلوک برقی است که توسط یک سیم پیچ توخالی تشکیل شده است.هسته مغناطیسی اتصالات الکترومغناطیسی ارتباطی این قطعه با سایر قطعات توسط اتصالات داخلی کوچک با شیرهای ضربه ای کنترلی تامین می شود. در حالت عادی، هسته توسط یک فنر با ساقه ای که روی زین قرار دارد، پشتیبانی می شود. علاوه بر این، یک دستگاه درایو الکترومغناطیسی معمولی وجود به اصطلاح مطالعه دستی قسمت کار را فراهم می کند که عملکرد مکانیسم را در لحظات تغییرات ناگهانی یا عدم وجود کامل ولتاژ بر عهده می گیرد. عملکرد اضافی ممکن است با استفاده از سیگنال، عناصر قفل کمکی و ثابت کننده های موقعیت هسته ارائه شود. اما از آنجایی که یکی از مزایای این نوع درایوها اندازه کوچک آنها است، توسعه دهندگان برای بهینه سازی سعی می کنند از اشباع بیش از حد طراحی با دستگاه های ثانویه جلوگیری کنند.

اصل عملکرد مکانیسم

در هر دو دستگاه قدرت مغناطیسی و الکترومغناطیسی، نقش محیط فعال توسط شار مغناطیسی انجام می شود. برای تشکیل آن یا از آهنربای دائمی یا دستگاهی مشابه با امکان اتصال نقطه ای یا قطع فعالیت آن با تغییر سیگنال الکتریکی استفاده می شود. دستگاه اجرایی از لحظه اعمال ولتاژ، زمانی که جریان شروع به عبور از مدارهای شیر برقی می کند، شروع به کار می کند. به نوبه خود، هسته، با افزایش فعالیت میدان مغناطیسی، حرکت خود را نسبت به حفره سلف آغاز می کند. در واقع، اصل کار درایو الکترومغناطیسی فقط به تبدیل انرژی الکتریکی بهمکانیکی با استفاده از میدان مغناطیسی. و به محض افت ولتاژ، نیروهای فنر الاستیک وارد عمل می شوند که هسته را به جای خود برمی گرداند و آرمیچر درایو موقعیت طبیعی اولیه خود را می گیرد. همچنین، برای تنظیم مراحل جداگانه انتقال نیرو در درایوهای پیچیده چند مرحله ای، درایوهای پنوماتیک یا هیدرولیک نیز می توانند روشن شوند. به ویژه، آنها تولید اولیه الکتریسیته از منابع انرژی جایگزین (آب، باد، خورشید) را ممکن می‌سازند که هزینه گردش کار تجهیزات را کاهش می‌دهد.

عملکرد محرک الکترومغناطیسی

الگوی حرکت هسته درایو و توانایی آن برای کار به عنوان یک واحد قدرت خروجی، ویژگی های اقداماتی را که مکانیزم می تواند انجام دهد تعیین می کند. بلافاصله باید توجه داشت که در بیشتر موارد اینها دستگاه هایی با همان نوع حرکات اولیه مکانیک اجرایی هستند که به ندرت با عملکردهای فنی کمکی تکمیل می شوند. بر این اساس، درایو الکترومغناطیسی به انواع زیر تقسیم می شود:

• روتاری. در فرآیند اعمال جریان، یک عنصر قدرت فعال می شود که یک چرخش ایجاد می کند. چنین مکانیزم‌هایی در شیرهای توپی و پلاگین و همچنین در سیستم‌های شیر پروانه‌ای استفاده می‌شوند.
• برگشت پذیر. علاوه بر اکشن اصلی، قادر است تغییر جهت المان قدرت را نیز فراهم کند. در شیرهای کنترل بیشتر رایج است.
• هل دادن. این محرک الکترومغناطیسی عمل هل دادن را انجام می دهد که در توزیع وشیرهای چک.

از نقطه نظر راه حل ساختاری، پاور المنت و هسته ممکن است قطعات متفاوتی باشند که باعث افزایش قابلیت اطمینان و دوام دستگاه می شود. نکته دیگر این است که اصل بهینه سازی مستلزم ترکیب چندین کار در عملکرد یک جزء فنی به منظور صرفه جویی در فضا و منابع انرژی است.

اتصالات الکترومغناطیسی

دستگاه‌های اجرایی درایو می‌توانند در پیکربندی‌های مختلف کار کنند و اقدامات خاصی را که برای عملکرد یک زیرساخت کاری خاص لازم است انجام دهند. اما در هر صورت، عملکرد هسته یا عنصر قدرت به تنهایی برای ایجاد اثر کافی در انجام وظیفه نهایی، به استثنای موارد نادر، کافی نخواهد بود. در بیشتر موارد، یک پیوند انتقال نیز مورد نیاز است - نوعی مترجم انرژی مکانیکی تولید شده از مکانیک مستقیم به دستگاه هدف. به عنوان مثال، در یک سیستم تمام چرخ محرک، یک کلاچ الکترومغناطیسی نه تنها به عنوان یک انتقال دهنده نیرو، بلکه به عنوان موتوری عمل می کند که به طور صلب دو قسمت شفت را به هم متصل می کند. مکانیسم های ناهمزمان حتی سیم پیچ تحریک خود را با قطب های مشخص دارند. قسمت اصلی این گونه کوپلینگ ها مطابق با اصول سیم پیچی روتور موتور الکتریکی ساخته شده است که به این عنصر عملکرد مبدل و مترجم نیرو می دهد.

در سیستم‌های ساده‌تر با عمل مستقیم، وظیفه انتقال نیرو توسط دستگاه‌های بلبرینگ استاندارد، واحدهای چرخشی و توزیعی انجام می‌شود. خاصاجرا و پیکربندی اکشن و همچنین ارتباط متقابل با سیستم درایو به روش های مختلفی اجرا می شود. اغلب، طرح های فردی برای واسط اجزا با یکدیگر ایجاد می شود. در همان کلاچ محرک الکترومغناطیسی، یک زیرساخت کامل با شفت فلزی، حلقه های لغزنده، کلکتورها و میله های مسی خود سازماندهی شده است. و این آرایش موازی کانال های الکترومغناطیسی با قطعات قطبی و خطوط جهت خطوط میدان مغناطیسی را در نظر نمی گیرد.

پارامترهای عملیاتی درایو

طراحی یکسان با یک طرح عملیاتی معمولی ممکن است به اتصال ظرفیت های مختلف نیاز داشته باشد. همچنین مدل‌های معمولی سیستم‌های درایو از نظر بار قدرت، نوع جریان، ولتاژ و غیره متفاوت هستند. ساده ترین محرک شیر برقی با ولتاژ 220 ولت کار می کند، اما ممکن است مدل هایی با طراحی مشابه نیز وجود داشته باشد، اما نیاز به اتصال به شبکه های صنعتی سه فاز در ولتاژ 380 ولت داشته باشد. نیازهای منبع تغذیه بر اساس اندازه دستگاه و ویژگی های دستگاه تعیین می شود هسته. به عنوان مثال تعداد دور موتور مستقیماً میزان توان مصرفی و به همراه آن خواص عایق، سیم پیچی و پارامترهای مقاومت را تعیین می کند. به طور مشخص در مورد زیرساخت های الکتریکی صنعتی، پروژه یکپارچه سازی درایوهای سنگین باید نیروی کشش، ویژگی های حلقه زمین، نمودار اجرای دستگاه حفاظت مدار و غیره را در نظر بگیرد.

سیستم های درایو مدولار

شایع ترینفاکتور شکل ساختاری برای تولید مکانیسم های محرک بر اساس اصل کار الکترومغناطیسی بلوک (یا سنگدانه) است. این یک دستگاه مستقل و تا حدودی ایزوله است که بر روی بدنه مکانیسم هدف یا همچنین یک واحد محرک جداگانه نصب می شود. تفاوت اساسی بین چنین سیستم هایی در این واقعیت است که سطوح آنها با حفره های پیوندهای قدرت انتقالی و علاوه بر این، عناصر کار دستگاه های اجرایی تجهیزات مورد نظر تماس ندارند. حداقل، چنین تماس هایی نیازی به اتخاذ تدابیری برای محافظت از هر دو ساختار ندارد. نوع بلوک درایو الکترومغناطیسی در مواردی استفاده می شود که واحدهای عملکردی باید از تأثیر منفی محیط کار جدا شوند - به عنوان مثال، از خطرات آسیب خوردگی یا قرار گرفتن در معرض دما. برای ایجاد یک اتصال مکانیکی، از همان آرمیچر عایق مانند ساقه استفاده می شود.

ویژگی های درایو یکپارچه

نوعی درایوهای قدرت الکترومغناطیسی که به عنوان بخشی جدایی ناپذیر از سیستم کار عمل می کنند و یک زیرساخت ارتباطی واحد را با آن تشکیل می دهند. به عنوان یک قاعده، چنین دستگاه هایی دارای ابعاد جمع و جور و وزن کم هستند که به آنها اجازه می دهد تا در انواع ساختارهای مهندسی بدون تأثیر قابل توجهی بر ویژگی های عملکردی و ارگونومیکی آنها ادغام شوند. از سوی دیگر، بهینه سازی اندازه و نیاز به گسترش امکانات برای بستن (اتصال مستقیم به تجهیزات) سازندگان را در ارائه محدود می کند.درجه بالایی از محافظت از چنین مکانیسم هایی. بنابراین، راه حل های معمولی عایق سازگار با بودجه، مانند جدا کردن لوله های هرمتیک، که به محافظت از عناصر حساس از اثرات تهاجمی محیط کار کمک می کند، در نظر گرفته شده است. استثناها شامل شیرهای خلاء با یک محرک الکترومغناطیسی در یک محفظه فلزی است که اتصالات ساخته شده از پلاستیک با استحکام بالا به آنها متصل می شود. اما اینها مدل های بزرگ شده در حال حاضر تخصصی هستند که محافظت کامل در برابر عوامل سمی، حرارتی و مکانیکی دارند.

مناطق کاربردی دستگاه

به کمک این درایو، وظایف پشتیبانی مکانیکی قدرت سطوح مختلف حل می شود. در بحرانی ترین و پیچیده ترین سیستم ها، اتصالات بدون غده برای کنترل دستگاه های الکترومغناطیسی استفاده می شود که باعث افزایش درجه اطمینان و عملکرد تجهیزات می شود. در این ترکیب، واحدها در شبکه های حمل و نقل و خطوط لوله ارتباطی، در نگهداری تأسیسات ذخیره سازی با فرآورده های نفتی، در صنایع شیمیایی، در ایستگاه های فرآوری و کارخانه ها در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. اگر در مورد دستگاه های ساده صحبت کنیم، در حوزه خانگی، درایو فن الکترومغناطیسی برای سیستم های تامین و اگزوز رایج است. مکانیسم های فرمت کوچک نیز جای خود را در وسایل لوله کشی، پمپ ها، کمپرسورها و غیره پیدا می کنند.

نتیجه گیری

به شرطی که ساختار مکانیزم درایو به درستی طراحی شده باشد، بر اساس عناصر الکترومغناطیسی، می توانید کاملاً سودآور شوید.منبع نیروی مکانیکی در بهترین نسخه ها، چنین دستگاه هایی با منبع فنی بالا، عملکرد پایدار، حداقل مصرف برق و انعطاف پذیری از نظر ترکیب با محرک های مختلف متمایز می شوند. در مورد نقاط ضعف مشخصه، آنها خود را در ایمنی کم سر و صدا نشان می دهند، که به ویژه در عملکرد درایو الکترومغناطیسی قطع کننده مدار در خطوط برق با ولتاژ بالا با ولتاژ 10 کیلو ولت مشخص می شود. چنین سیستم هایی، طبق تعریف، نیاز به محافظت ویژه در برابر تداخل الکترومغناطیسی دارند. همچنین با توجه به پیچیدگی های فنی و سازه ای به دلیل استفاده از مکانیزم اهرمی لولایی با فشار دهنده و ضامن نگهدارنده در کلید، اتصال اضافی وسایل الکتریکی محافظ جهت رفع خطرات اتصال کوتاه در مدارها الزامی است.