Um rolamento magnético, como outros mecanismos do grupo de rolamentos, serve de suporte para o eixo giratório. Mas, diferentemente dos mancais de rolamento e lisos comuns, a conexão ao eixo é mecanicamente sem contato, ou seja, é utilizado o princípio da levitação.
Classificação e princípio de funcionamento
Usando o princípio da levitação, o eixo giratório flutua literalmente em um poderoso campo magnético. Um complexo sistema de sensores permite controlar o movimento do eixo e coordenar o funcionamento da instalação magnética, que monitora constantemente o estado do sistema e fornece os sinais de controle necessários, alterando a força de atração de um lado ou de outro.
Rolamentos magnéticos são divididos em dois grandes grupos - ativos e passivos. Mais detalhes sobre o projeto de cada tipo de rolamento abaixo.
- Rolamentos magnéticos ativos.
1, 3 – bobinas de potência; 2 - eixo Existem mecanismos radiais e de impulso (de acordo com o tipo de carga que percebem), mas seu princípio de funcionamento é o mesmo. É utilizado um rotor especial (um eixo normal não funciona), modificado com blocos ferromagnéticos. Este rotor “pendura” em um campo magnético criado por bobinas eletromagnéticas que ficam localizadas no estator, ou seja, ao redor do eixo 360 graus, formando um anel.
Um entreferro é formado entre o rotor e o estator, o que permite que as peças girem com atrito mínimo.
O mecanismo representado é controlado por um sistema eletrônico especial que, por meio de sensores, monitora constantemente a posição do rotor em relação às bobinas e, ao menor deslocamento, fornece corrente de controle à bobina correspondente. Isso permite que o rotor seja mantido na mesma posição.
O cálculo de tais sistemas pode ser estudado mais detalhadamente na documentação anexa.
- Rolamentos magnéticos passivos.
O rotor é equipado com um ímã permanente da mesma forma que o estator, localizado em um anel ao redor do rotor. Os postes de mesmo nome estão localizados próximos uns dos outros no sentido radial, o que cria o efeito de levitação do eixo. Você pode até montar esse sistema com suas próprias mãos.
Vantagens
Claro, a principal vantagem é a ausência de interação mecânica entre o rotor rotativo e o estator (anel).Conclui-se que tais rolamentos são muito duráveis, ou seja, apresentam maior resistência ao desgaste. Além disso, o design do mecanismo permite que ele seja usado em ambientes agressivos - temperaturas altas/baixas, condições de ar agressivas. Portanto, os MPs são cada vez mais utilizados na indústria espacial.
Imperfeições
Infelizmente, o sistema também tem muitas desvantagens. Esses incluem:- Dificuldade em controlar gimbals ativos. É necessário um sistema de controle de gimbal eletrônico complexo e caro. Seu uso só pode ser justificado em indústrias “caras” - espacial e militar.
- A necessidade de usar rolamentos de segurança. Uma queda repentina de energia ou falha de uma bobina magnética pode levar a consequências catastróficas para todo o sistema mecânico. Portanto, para seguros, os rolamentos mecânicos também são utilizados em conjunto com os magnéticos. Se os principais falharem, conseguirão suportar a carga e evitar danos graves.
- Aquecimento dos enrolamentos da bobina. Devido à passagem da corrente, que cria um campo magnético, o enrolamento das bobinas aquece, o que muitas vezes é um fator desfavorável. Portanto, é necessária a utilização de unidades de refrigeração especiais, o que aumenta ainda mais o custo de utilização do gimbal.
Áreas de uso
A capacidade de operar em qualquer temperatura, em condições de vácuo e falta de lubrificação permite a utilização de suspensões na indústria espacial e em máquinas-ferramentas da indústria de refino de petróleo. Eles também encontraram seu uso em centrífugas a gás para enriquecimento de urânio. Várias usinas de energia também usam maglev em suas usinas geradoras.
Abaixo estão alguns vídeos interessantes neste tópico.
Abaixo consideramos o projeto da suspensão magnética de Nikolaev, que argumentou que é possível garantir a levitação de um ímã permanente sem parar. Um experimento é mostrado para testar o funcionamento deste circuito.
Os próprios ímãs de neodímio são vendidos nesta loja chinesa.
Levitação magnética sem consumo de energia – fantasia ou realidade? É possível fazer um rolamento magnético simples? E o que Nikolaev realmente mostrou no início dos anos 90? Vejamos essas questões. Qualquer pessoa que já segurou um par de ímãs provavelmente já se perguntou: “Por que não consigo fazer um ímã flutuar acima do outro sem suporte externo? Possuindo um campo magnético tão único e constante, eles são repelidos pelos pólos de mesmo nome completamente sem consumo de energia. Esta é uma excelente base para a criatividade técnica! Mas não é tão simples.
No século 19, o cientista britânico Earnshaw provou que usando apenas ímãs permanentes, é impossível manter de forma estável um objeto levitando em um campo gravitacional. A levitação parcial, ou seja, a pseudo-levitação, só é possível com suporte mecânico.
Como fazer uma suspensão magnética?
Uma suspensão magnética simples pode ser feita em alguns minutos. Você vai precisar de 4 ímãs na base para fazer uma base de apoio, e um par de ímãs presos ao próprio objeto levitando, que pode ser, por exemplo, uma caneta hidrográfica. Assim, obtivemos uma estrutura flutuante com equilíbrio instável em ambos os lados do eixo da caneta hidrográfica. Uma parada mecânica regular ajudará a estabilizar a posição.
A suspensão magnética mais simples com ênfase
Este projeto pode ser configurado de tal forma que o peso principal do objeto levitando repouse sobre os ímãs de suporte, e a força de impulso lateral seja tão pequena que o atrito mecânico ali praticamente se aproxima de zero.
Agora seria lógico tentar substituir o batente mecânico por um magnético para conseguir a levitação magnética absoluta. Mas, infelizmente, isso não pode ser feito. Talvez seja devido ao primitivismo do design.
Projeto alternativo.
Vamos considerar mais sistema confiável tal suspensão. Os ímãs de anel são usados como estator, por onde passa o eixo de rotação do rolamento. Acontece que em determinado ponto, os ímãs em anel têm a propriedade de estabilizar outros ímãs ao longo de seu eixo de magnetização. Mas o resto é o mesmo. Não há equilíbrio estável ao longo do eixo de rotação. Isto deve ser eliminado com um batente ajustável.
Vamos considerar uma estrutura mais rígida.
Talvez aqui seja possível estabilizar o eixo com a ajuda de um ímã persistente. Mas mesmo aqui não foi possível alcançar a estabilização. Pode ser necessário colocar ímãs de impulso em ambos os lados do eixo de rotação do rolamento. Um vídeo com o rolamento magnético de Nikolaev é discutido na Internet há muito tempo. A qualidade da imagem não nos permite examinar detalhadamente este desenho e parece que ele conseguiu atingir uma levitação estável apenas com a ajuda de ímãs permanentes. Neste caso, o diagrama do dispositivo é idêntico ao mostrado acima. Apenas uma segunda parada magnética foi adicionada.
Verificando o design de Gennady Nikolaev.
Primeiro, assista ao vídeo completo, que mostra a suspensão magnética de Nikolaev. Este vídeo forçou centenas de entusiastas na Rússia e no exterior a tentar fazer uma estrutura que pudesse criar levitação sem parar. Mas, infelizmente, não foi criado atualmente projeto de trabalho tal suspensão. Isto lança dúvidas sobre o modelo de Nikolaev.
Para teste, foi feito exatamente o mesmo design. Além de todos os acréscimos, foram fornecidos os mesmos ímãs de ferrite que os de Nikolaev. Eles são mais fracos que o neodímio e não empurram com tal enorme poder. Mas os testes em uma série de experimentos trouxeram apenas decepção. Infelizmente, este esquema também se revelou instável.
Conclusão.
O problema é que os ímãs em anel, por mais fortes que sejam, não conseguem manter o eixo do rolamento em equilíbrio com a força dos ímãs de impulso laterais necessária para sua estabilização lateral. O eixo simplesmente desliza para o lado ao menor movimento. Em outras palavras, a força com a qual os anéis magnéticos estabilizam o eixo dentro de si será sempre menor que a força necessária para estabilizar o eixo lateralmente.
Então, o que Nikolaev mostrou? Se você olhar este vídeo com mais atenção, suspeitará que, devido à má qualidade do vídeo, a parada da agulha simplesmente não é visível. É por acaso que Nikolaev tenta demonstrar o que há de mais interessante? A própria possibilidade de levitação absoluta em ímãs permanentes não é rejeitada aqui; Talvez eles ainda não tenham criado uma forma de ímã que crie o potencial necessário para manter de forma confiável vários outros ímãs em equilíbrio estável.
Abaixo está um diagrama da suspensão magnética
Desenho de uma suspensão magnética com ímãs permanentes 
Muitos consumidores de rolamentos acreditam rolamentos magnéticos uma espécie de “caixa preta”, embora já sejam utilizadas na indústria há bastante tempo. Eles geralmente são usados no transporte ou preparação gás natural, nos processos de sua liquefação e assim por diante. Eles são frequentemente usados em complexos flutuantes de processamento de gás.
Os rolamentos magnéticos operam por levitação magnética. Eles funcionam graças às forças geradas por campo magnético. Neste caso, as superfícies não entram em contato entre si, não havendo necessidade de lubrificação. Esse tipo Os rolamentos são capazes de funcionar mesmo em condições bastante adversas, nomeadamente em temperaturas criogénicas, pressões extremas, altas velocidades e assim por diante. Ao mesmo tempo, os rolamentos magnéticos apresentam alta confiabilidade.
O rotor do mancal radial, equipado com placas ferromagnéticas, é mantido na posição desejada com a ajuda de campos magnéticos criados por eletroímãs colocados no estator. O funcionamento dos rolamentos axiais baseia-se nos mesmos princípios. Neste caso, em frente aos eletroímãs do rotor, existe um disco que é montado perpendicularmente ao eixo de rotação. A posição do rotor é monitorada por sensores de indução. Esses sensores detectam rapidamente todos os desvios da posição nominal, criando sinais que controlam as correntes nos ímãs. Essas manipulações permitem manter o rotor na posição desejada.
Vantagens dos rolamentos magnéticos inegável: não necessitam de lubrificação, não ameaçam ambiente, consomem pouca energia e, devido à ausência de contato e atrito das peças, operam por muito tempo. Além disso, os rolamentos magnéticos têm nível baixo vibrações Hoje existem modelos com sistema integrado de monitoramento e controle de condições. Sobre este momento Os rolamentos magnéticos são utilizados principalmente em turbocompressores e compressores de gás natural, hidrogênio e ar, em tecnologia criogênica, em unidades de refrigeração, em turboexpansores, em tecnologia de vácuo, em geradores elétricos, em equipamentos de controle e medição, em polidoras, fresadoras e retificadoras de alta velocidade.
A principal desvantagem dos rolamentos magnéticos- dependência de campos magnéticos. O desaparecimento do campo pode levar à falha catastrófica do sistema, por isso são frequentemente utilizados com rolamentos de segurança. Normalmente são utilizados como rolamentos que podem suportar duas ou uma falha de modelos magnéticos, após o que é necessária sua substituição imediata. Também para rolamentos magnéticos, volumosos e sistemas complexos controles que complicam significativamente a operação e o reparo do rolamento. Por exemplo, para controlar esses rolamentos, eles geralmente instalam armário especial gerenciamento. Este gabineteé um controlador que interage com rolamentos magnéticos. Com a sua ajuda, é fornecida uma corrente aos eletroímãs, que regula a posição do rotor, garante a sua rotação sem contacto e mantém a sua posição estável. Além disso, durante o funcionamento dos mancais magnéticos, pode surgir o problema de aquecimento do enrolamento desta peça, o que ocorre devido à passagem de corrente. Portanto, às vezes são instalados sistemas de resfriamento adicionais com alguns rolamentos magnéticos.
Um dos maiores fabricantes de rolamentos magnéticos- Empresa S2M, que participou do desenvolvimento do completo vida útil rolamentos magnéticos, bem como motores com imãs permanentes: Do desenvolvimento ao comissionamento, produção e soluções práticas. A S2M sempre esteve comprometida com uma política inovadora que visa simplificar os projetos de rolamentos para reduzir custos. Ela tentou tornar os modelos magnéticos mais acessíveis para uso mais amplo pelo mercado consumidor industrial. Empresas produtoras de diversos compressores e bombas de vácuo têm colaborado com a S2M, principalmente para indústria de petróleo e gás. Ao mesmo tempo, a rede de serviços S2M se espalhou pelo mundo. Seus escritórios estavam na Rússia, China, Canadá e Japão. Em 2007, a S2M foi adquirida pelo grupo SKF por cinquenta e cinco milhões de euros. Hoje, os rolamentos magnéticos que utilizam suas tecnologias são fabricados pela divisão de fabricação da A&MC Magnetic Systems.
Compacto e econômico sistemas modulares, equipados com rolamentos magnéticos, são cada vez mais utilizados na indústria. Em comparação com as tecnologias tradicionais convencionais, elas apresentam muitas vantagens. Graças aos inovadores sistemas de motor/rolamento miniaturizados, a integração de tais sistemas em produtos de série modernos tornou-se possível. Eles são usados hoje em indústrias de alta tecnologia (produção de semicondutores). As últimas invenções e desenvolvimentos no campo dos rolamentos magnéticos visam claramente a máxima simplificação estrutural deste produto. Isto visa reduzir os custos de suporte, tornando-os mais acessíveis ao mercado industrial mais amplo que necessita claramente de tal inovação.
PREFÁCIO
O elemento principal de muitas máquinas é um rotor que gira em rolamentos. O aumento das velocidades e potências de rotação das máquinas rotativas com tendência simultânea de redução da massa e das dimensões globais coloca como prioridade o problema do aumento da durabilidade das unidades de rolamento. Além disso, em diversas áreas tecnologia moderna são necessários rolamentos que possam operar de forma confiável em condições extremas: no vácuo, em alta e Baixas temperaturas, tecnologias ultralimpas, em ambientes agressivos, etc. A criação de tais rolamentos também é um problema técnico urgente.
A solução para estes problemas pode ser alcançada através da melhoria dos rolamentos e rolamentos deslizantes tradicionais. e a criação de rolamentos não tradicionais que utilizam diferentes princípios físicos de operação.
Os rolamentos e deslizamentos tradicionais (líquidos e a gás) atingiram agora um alto nível técnico. No entanto, a natureza dos processos que neles ocorrem limita e por vezes torna fundamentalmente impossível a utilização destes rolamentos para atingir os objetivos acima. Então, deficiências significativas rolamentos são a presença de contato mecânico entre peças móveis e estacionárias e a necessidade de lubrificação das pistas. Nos mancais deslizantes não há contato mecânico, mas sim um sistema de lubrificante para criar uma camada lubrificante e selar esta camada. É óbvio que melhorar as unidades de vedação só pode reduzir, mas não eliminar completamente, a penetração mútua de lubrificante e ambiente externo.
Rolamentos que utilizam rolamentos magnéticos e campos elétricos. Entre eles, os rolamentos magnéticos ativos (AMP) são de maior interesse prático. O trabalho do AMS é baseado no conhecido princípio da suspensão magnética ativa de um corpo ferromagnético: a estabilização do corpo em uma determinada posição é realizada pelas forças de atração magnética que atuam sobre o corpo a partir de eletroímãs controlados. As correntes nos enrolamentos dos eletroímãs são formadas usando um sistema controle automático, composto por sensores de movimento corporal, um controlador eletrônico e amplificadores de potência alimentados por uma fonte externa energia elétrica.
Primeiros exemplos uso pratico As suspensões magnéticas ativas em instrumentos de medição datam da década de 40 do século XX. Eles estão associados aos nomes de D. Beams e D. Hriesinger (EUA) e O. G. Katsnelson e A. S. Edelstein (URSS). O primeiro rolamento magnético ativo foi proposto e estudado experimentalmente em 1960 por R. Sixsmith (EUA). A ampla utilização prática do AMS em nosso país e no exterior teve início no início da década de 70 do século XX.
A ausência de contato mecânico e a necessidade de lubrificação nos AMPs os tornam muito promissores em diversos campos da tecnologia. São, em primeiro lugar: turbinas e bombas em tecnologia de vácuo e criogênica; máquinas para tecnologias ultralimpas e para trabalhar em ambientes agressivos; máquinas e instrumentos para instalações nucleares e espaciais; horóscopos; dispositivos de armazenamento de energia inercial; bem como produtos para engenharia mecânica em geral e fabricação de instrumentos - retificação e fresamento de fusos de alta velocidade, máquinas têxteis. centrífugas, turbinas, máquinas de balanceamento, suportes vibratórios, robôs, precisão medindo instrumentos etc.
Contudo, apesar destes sucessos, as AMJI estão a ser implementadas na prática muito mais lentamente do que o esperado a partir das previsões feitas no início da década de 1970. Em primeiro lugar, isto é explicado pela lenta aceitação de inovações pela indústria, incluindo AMP. Como qualquer inovação, para serem procurados, os AMPs precisam ser popularizados.
Infelizmente, no momento em que escrevo estas linhas, apenas um livro é dedicado aos rolamentos magnéticos ativos: G. Schweitzer. N. Bleulerand A. Traxler “Active magnetic bearings”, ETH Zurich, 1994, 244 p., publicado em inglês e Línguas alemãs. De pequeno volume, este livro destina-se principalmente ao leitor que está dando os primeiros passos na compreensão dos problemas que surgem ao criar um AMP. Fazendo exigências muito modestas à formação de engenharia e matemática do leitor, os autores organizam as principais idéias e conceitos em uma sequência tão cuidadosa que permite ao iniciante se atualizar facilmente e dominar conceitualmente uma nova área. Sem dúvida, este livro é um fenômeno notável e seu papel popularizador dificilmente pode ser superestimado.
O leitor pode perguntar se valeu a pena escrever uma monografia real, e não nos limitarmos a uma tradução nem para a língua russa do livro citado acima. Em primeiro lugar, a partir de 1992, fui convidado para dar palestras sobre AMS em universidades russas. Finlândia e Suécia. Dessas palestras um livro cresceu. Em segundo lugar, muitos dos meus colegas expressaram o desejo de receber um livro sobre LMP, escrito para desenvolvedores de máquinas com AMP. Em terceiro lugar, também percebi que muitos engenheiros que não se especializam na área de AMP precisam de um livro que explore um objeto de controle como um eletroímã.
O objetivo deste livro é equipar os engenheiros com métodos para modelagem matemática, síntese e análise de AMPs e, assim, ajudar a estimular o interesse neste novo campo da tecnologia. Não tenho dúvidas de que o livro também será útil para estudantes de diversas especialidades técnicas, especialmente durante cursos e elaboração de diplomas. Ao escrever o livro, contei com 20 anos de experiência na área de AMP como diretor científico do laboratório de pesquisa de suportes magnéticos do Instituto Politécnico de Pskov do Estado de São Petersburgo. Universidade Técnica.
O livro contém 10 capítulos. O Capítulo 1 fornece Pequena descrição todos tipos possíveis suspensões eletromagnéticas, cujo objetivo é ampliar os horizontes do leitor. O Capítulo 2, destinado aos usuários de AMPs, apresenta ao leitor a tecnologia dos mancais magnéticos ativos - a história do desenvolvimento, projetos, características, problemas de desenvolvimento e diversos exemplos de aplicações práticas. Os Capítulos 3 e 4 fornecem uma metodologia para calcular circuitos magnéticos de rolamentos. Um eletroímã como objeto de controle é estudado no Capítulo 5. No Capítulo 6, são resolvidos problemas de síntese de controladores e análise da dinâmica de uma suspensão magnética de potência única. Este é um capítulo sobre como controlar o gimbal e o que pode impedi-lo de alcançar as qualidades dinâmicas necessárias. O lugar central é ocupado pelo Capítulo 7, que examina os problemas de controle da suspensão de um rotor rígido com cinco graus de liberdade, examina a interação da suspensão e do motor de acionamento e também aborda a questão da criação de rotores sem suporte. máquinas elétricas. O efeito das deformações elásticas de flexão do rotor na dinâmica do gimbal é discutido no Capítulo 8. O Capítulo 9 é dedicado ao controle digital do gimbal. O capítulo 10 final examina uma série de aspectos dinâmicos associados à implementação de suportes de rotor em AMPs.
Em relação à lista de referências no final do livro, não tentei incluir todos os artigos historicamente notáveis sobre AMP e peço desculpas aos pesquisadores cujas contribuições para este campo não são mencionadas.
Como a gama de questões é muito ampla, revelou-se impossível manter um sistema símbolos ao longo do livro. No entanto, cada capítulo usa uma notação consistente.
Sou grato aos meus professores, professores David Rakhmilevich Merknn e Anatoly Saulovnch Kelzon - eles contribuíram muito para o surgimento deste livro. Gostaria de agradecer aos meus colegas do laboratório de suportes magnéticos e da universidade, especialmente Fedor Georgievich Kochevin, Mikhail Vadimovich Afanasyev. Valentin Vasilievich Andreen, Sergei Vladimirovich Smirnov, Sergei Gennadievich Stebikhov e Igor Ivanovich Morozov, através de cujos esforços muitas máquinas com AMP foram criadas. Conversas e trabalho conjunto com o professor Kamil Shamsuddnovich Khodzhaen e os professores associados Vladimir Aleksandrovich Andreev, Valery Georgievich Bogov e Vyacheslav Grigorievich Matsevich também foram úteis para mim. Gostaria também de agradecer a contribuição de estudantes de pós-graduação e estudantes de pós-graduação que trabalharam comigo com grande entusiasmo na área de AMP - estes são Grigory Mikhailovich Kraizman, Nikolai Vadimovich Khmylko, Arkady Grigorievich Khrostitsky, Nikolai Mikhailovich Ilyin, Alexander Mikhailovich Vetlntsyn e Pavel Vasilievich Kiselev. A assistência técnica prestada por Elena Vladimirovna Zhuravleva e Andrei Semenovich Leontiev na preparação do manuscrito para publicação merece menção especial.
Gostaria de agradecer à Pskov Engineering Company e ao Pskov Polytechnic Institute pela ajuda no financiamento da publicação do livro.
Atenção!!!
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Rolamentos magnéticos ativos
Rolamentos magnéticos ativos (AMP)
(produzido por S2M Société de Mécanique Magnétique SA, 2, rue des Champs, F-27950 St. Marcel, França)
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As principais áreas de aplicação de rolamentos magnéticos ativos são como parte de turbomáquinas. O conceito de ausência de óleo em compressores e turboexpansores permite alcançar a mais alta confiabilidade também devido à ausência de desgaste nos componentes da máquina. Os rolamentos magnéticos ativos (AMBs) são cada vez mais utilizados em muitas indústrias. Para melhorar as características dinâmicas, aumentar a confiabilidade e a eficiência, são utilizados rolamentos magnéticos ativos sem contato. |
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O princípio de funcionamento dos rolamentos magnéticos baseia-se no efeito da levitação num campo magnético. O eixo desses rolamentos literalmente fica suspenso em um poderoso campo magnético. O sistema de sensores monitora constantemente a posição do eixo e envia sinais aos ímãs de posição do estator, ajustando a força de atração de um lado ou de outro. |
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1 . descrição geral Sistemas AMP
A suspensão magnética ativa consiste em 2 partes separadas:
Consequência;
Sistema de controle eletrônico
A suspensão magnética é composta por eletroímãs (bobinas de potência 1 e 3) que atraem o rotor (2).
Componentes AMP
1. Rolamento radial
O rotor de rolamento radial, equipado com placas ferromagnéticas, é mantido no lugar por campos magnéticos criados por eletroímãs localizados no estator.
O rotor é colocado suspenso no centro, sem contato com o estator. A posição do rotor é controlada por sensores indutivos. Eles detectam qualquer desvio da posição nominal e fornecem sinais que controlam a corrente nos eletroímãs para retornar o rotor à sua posição nominal.
4 bobinas colocadas ao longo dos eixos V e W , e deslocado em um ângulo de 45° em relação aos eixos X e Y , mantenha o rotor no centro do estator. Não há contato entre o rotor e o estator. Folga radial 0,5-1 mm; folga axial 0,6-1,8 mm.
2. Rolamento de impulso
Um rolamento axial funciona com o mesmo princípio. Eletroímãs na forma de um anel permanente estão localizados em ambos os lados do disco de impulso montado no eixo. Os eletroímãs são fixados ao estator. O disco de impulso é montado no rotor (por exemplo, usando o pouso quente). Os sensores de posição axial geralmente estão localizados nas extremidades do eixo.
3. Auxiliar (seguro)
rolamentos
Rolamentos auxiliares são utilizados para apoiar o rotor enquanto a máquina está parada e em caso de falha do sistema de controle AMS. Durante a operação normal, esses rolamentos permanecem estacionários. A distância entre os mancais auxiliares e o rotor costuma ser igual à metade do entreferro, porém, se necessário, pode ser reduzida. Os rolamentos auxiliares são principalmente rolamentos de esferas com lubrificação sólida, mas outros tipos de rolamentos, como rolamentos lisos, também podem ser usados.
4. Sistema de controle eletrônico
Um sistema de controle eletrônico controla a posição do rotor modulando a corrente que passa pelos eletroímãs dependendo dos valores dos sinais dos sensores de posição.
5. Sistema de processamento eletrônico sinais
O sinal enviado pelo sensor de posição é comparado com um sinal de referência, que corresponde à posição nominal do rotor. Se o sinal de referência igual a zero, a posição nominal corresponde ao centro do estator. Ao alterar o sinal de referência, você pode mover a posição nominal em metade do entreferro. O sinal de desvio é proporcional à diferença entre a posição nominal e a posição atual do rotor. Este sinal é transmitido ao processador, que por sua vez envia um sinal de correção ao amplificador de potência.
Relação entre sinal de saída e sinal de desviodeterminado pela função de transferência. A função de transferência é selecionada para manter o rotor com precisão máxima na sua posição nominal e pelo seu retorno rápido e suave a esta posição em caso de perturbações. A função de transferência determina a rigidez e o amortecimento da suspensão magnética.
6. Amplificador de potência
Este dispositivo fornece aos eletroímãs dos mancais a corrente necessária para criar um campo magnético que atua no rotor. A potência dos amplificadores depende da força máxima do eletroímã, do entreferro e do tempo de resposta do sistema de controle automático (ou seja, a velocidade na qual esta força deve ser alterada quando encontra interferência). Dimensões Físicas os sistemas eletrônicos não têm ligação direta com o peso do rotor da máquina; muito provavelmente estão relacionados à relação do indicador entre a magnitude da interferência e o peso do rotor. Portanto, um invólucro pequeno será suficiente para um mecanismo grande equipado com um rotor relativamente pesado, sujeito a poucas perturbações. Ao mesmo tempo, um mecanismo sujeito a maiores interferências deve ser equipado com um grande quadro elétrico.
2. Algumas características do AMP
Entreferro
O entreferro é o espaço entre o rotor e o estator. A quantidade de lacuna indicada e, depende do diâmetro
Via de regra, normalmente são utilizados os seguintes valores:
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D (mm) |
e(milímetros) |
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< 100 |
0,3 - 0,6 |
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100 - 1 000 |
0,6 - 1,0 |
Velocidade rotacional
A velocidade máxima de rotação de um rolamento magnético radial depende apenas das características das placas eletromagnéticas do rotor, nomeadamente da resistência das placas à força centrífuga. Ao usar pastilhas padrão, podem ser alcançadas velocidades periféricas de até 200 m/s. A velocidade de rotação do rolamento magnético axial é limitada pela resistência do disco axial de aço fundido. Uma velocidade periférica de 350 m/s pode ser alcançada usando equipamento padrão.
A carga AMP depende do material ferromagnético utilizado, do diâmetro do rotor e do comprimento longitudinal do estator da suspensão. Carga específica máxima de AMP feita de material padrão, é 0,9 N/cm². Esse Carga máximaé menor em comparação com os valores correspondentes dos rolamentos clássicos, no entanto, a alta velocidade periférica permitida permite aumentar o diâmetro do eixo de modo a obter a maior superfície de contato possível e, portanto, o mesmo limite de carga de um rolamento clássico sem a necessidade para aumentar seu comprimento.
Consumo de energia
Os rolamentos magnéticos ativos têm um consumo de energia muito baixo. Esse consumo de energia provém de perdas por histerese, correntes parasitas (correntes de Foucault) no rolamento (potência retirada do eixo) e perdas de calor no invólucro eletrônico. Os AMPs consomem 10 a 100 vezes menos energia do que mecanismos clássicos de tamanhos comparáveis. Consumo de energia sistema eletrônico controle, para o qual é necessário fonte externa a corrente também é muito baixa. As baterias são utilizadas para manter o estado de funcionamento do gimbal em caso de falha na rede - neste caso elas ligam automaticamente.
Condições ambientais
Os AMPs podem ser instalados diretamente no ambiente operacional, eliminando completamente a necessidade de acoplamentos e dispositivos adequados, bem como barreiras para isolamento térmico. Hoje, os rolamentos magnéticos ativos operam nas mais várias condições: vácuo, ar, hélio, hidrocarboneto, oxigênio, água do mar e hexafluoreto de urânio, bem como em temperaturas de -253° De a + 450 ° COM.
3. Vantagens dos rolamentos magnéticos
- Sem contato/sem líquido
- ausência de atrito mecânico
- sem óleo
- aumento da velocidade periférica - Maior confiabilidade
- confiabilidade operacional do quadro de controle > 52.000 horas.
- confiabilidade operacional dos rolamentos EM > 200.000 horas.
- quase total falta de manutenção preventiva - Dimensões menores de turbomáquinas
- falta de sistema de lubrificação
- dimensões menores (P = K*L*D²*N)
- menos peso - Monitoramento
- carga do rolamento
- carga da turbomáquina - Parâmetros ajustáveis
- sistema de controle de rolamento magnético ativo
- rigidez (varia dependendo da dinâmica do rotor)
- amortecimento (varia dependendo da dinâmica do rotor) - Operação sem vedação (compressor e acionamento em um único alojamento)
- rolamentos em gás de processo
- ampla faixa de temperatura operacional
- otimização da dinâmica do rotor, encurtando-o
A vantagem inegável dos rolamentos magnéticos é a completa ausência de superfícies de atrito e, conseqüentemente, desgaste, atrito e, o mais importante, a ausência de desvio de área de trabalho partículas geradas durante a operação de rolamentos convencionais.
Os rolamentos magnéticos ativos são caracterizados por alta capacidade de carga e resistência mecânica. Podem ser utilizados em altas velocidades de rotação, bem como em espaços sem ar e em diferentes temperaturas.
Materiais fornecidos pela empresa “S2M”, França ( www.s2m.fr).
