Doğrusal asenkron motor nedir?
Çalışma ilkesi
Doğrusal asenkron motor (LIM), ekseni boyunca kesilip düzleme açılmış üç fazlı bir asenkron motordur. Stator sargısı artık dönen bir alan değil, makine boyunca v_s = 2·τ·f eşzamanlı hızıyla ilerleyen bir alan üretir; burada τ kutup adımı, f besleme frekansıdır. Küçük bir hava aralığının karşısında, genellikle bir arka demir levha üzerinde alüminyum veya bakırdan iletken bir plaka durur. İlerleyen alan plakada akımlar indükler ve bu akımlar plakayı alanla birlikte sürükler.
Kayma, itki ve iyilik faktörü
Plaka alanın her zaman gerisindedir: kayma s = (v_s − v)/v_s olur. İtki, hava aralığı gücünün alan hızına bölünmesidir, F = P_hava aralığı / v_s; eşzamanlı hızda sıfır, duruşta büyüktür. Plakanın alanı itkiye ne kadar iyi çevirdiğini iyilik faktörü G = μ0·ω·τ²·σ·d/(π²·g) ölçer. İyi bir iletken, yüksek frekans, uzun kutup adımı ve küçük hava aralığı G'yi yükseltir; yüksek G daha az mıknatıslama akımı, daha iyi güç katsayısı ve daha iyi verim demektir.
Büyük hava aralığı ve uç etkisi
Döner makinenin aksine LIM'in hava aralığı santimetre mertebesindedir, çünkü plaka ve boşluk stator ile arka demir arasında yer alır. Mıknatıslama reaktansı 1/g ile düşer; bu yüzden mıknatıslama akımı yüksek, güç katsayısı ve verim düşüktür, çoğu kez 0,5'in altındadır. Kısa bir statorun ayrıca giriş ve çıkış kenarı vardır: plakadaki girdap akımları statoru geçerken sönemez, bu da yüksek hızda akıyı ve itkiyi azaltır. Bu uç etkisidir ve hızla birlikte büyür.
Normal kuvvet ve uygulamalar
Stator arka demiri ayrıca itkinin birkaç katı olabilen bir normal kuvvetle çeker; tekerlekler veya kılavuzlar bunu taşımak zorundadır. LIM'in dişlisi, tekerlek çekişi ve dönen parçası yoktur; bu yüzden manyetik havalı trenleri ve metroları, konveyörleri, sürgülü kapıları, hız treni fırlatmalarını ve uçak mancınıklarını sürer. Frekans konvertörü v_s'yi, dolayısıyla hızı belirler; faz sırasını değiştirmek hareketi tersine çevirir ve aracı frenler.
Sık sorulan sorular
- Doğrusal asenkron motorun güç katsayısı neden bu kadar düşüktür?
- Plaka ve boşluğu stator ile arka demir arasında yer aldığı için hava aralığı büyüktür; mıknatıslama reaktansı küçülür ve akımın çoğu yalnızca alanı kurar. Simülatörde hava aralığını küçültün: akım düşer, güç katsayısı ve verim yükselir. Uç etkisi buna ek kayıp getirir.
- Doğrusal asenkron motorda uç etkisi nedir?
- Statorun uzunluğu sonludur; plaka alana girer ve alandan çıkar. Giriş kenarında indüklenen girdap akımları yavaş söner ve plaka çıkarken hâlâ akmaktadır; bu akımlar hava aralığı akısını zayıflatır ve güç harcar. Simülatörde ideal ile uç etkili durumu değiştirip itki eğrilerini karşılaştırın: kayıp hızla büyür.
- LIM'in hızı veya yönü nasıl değiştirilir?
- Eşzamanlı hız v_s = 2·τ·f olduğundan frekans konvertörü alanın hızını değiştirir, araç da bir kayma ile onu izler. İki fazın yerini değiştirmek ilerleyen alanın ve itkinin yönünü tersine çevirir; bu, hareket hâlindeki aracı da frenler. Simülatörde frekansı artırıp eşzamanlı hızın ve itki eğrisinin nasıl kaydığını izleyin.