Активный магнитный подшипник


Бесконтактные опоры – магнитные подшипники

Магнитные подшипники
(по ГОСТ Р ИСО 14839-1 – 2011):

АМП – активный магнитный подшипник;

ППМ – подшипник с постоянными магнитами;

СМП – сверхпроводниковый магнитный подшипник;

ГМП – гибридный магнитный подшипник


1.jpg

1 - катушка управления; 2 - датчик перемещения в радиальном направлении; 3 - 3 измерительная поверхность для датчика; 4 - сердечник ротора; 5 - ось полюса статора; 7- вал; D - внутренний диаметр сердечника статора; d - внешний диаметр сердечника статора; δᵣ - номинальный воздушный зазор; δᵣ = (D-d)/2; Lₜ - общая длина подшипника (включая обмотку электромагнита); L - эффективная подшипника; W - ширина полюса; Aᵣ - площадь полюса; Aᵣ =  WL


2.jpg

1 - ротор; 2 - измерительная поверхность для датчика; 3 - датчик перемещения в осевом направлении;  4 - сердечник статора; 5 - катушка статора; 6 - центральная ось осевого АМП; 7 - упорный диск ротора; dₐ - внешний диаметр диска ротора; Dₒ - внешний диаметр внешнего полюса статора; dₒ - внутренний диаметр внешнего полюса статора; dᵢ - внешний диаметр внутреннего полюса статора; Dᵢ - внутренний диаметр внутреннего полюса статора; δₐ - номинальный воздушный зазор; Aₐ - площадь пары полюсов; Aₐ = Π/4(Dₒ² - dₒ² + dᵢ² - Dᵢ²)

СТРУКТУРА АМП

    АМП состоит из электромеханической части, или собственно магнитного подшипника (МП), и электронной системы управления. МП содержит ротор, статор, в пазы которого уложены обмотки электромагнитов, и датчики положения ротора.


Функциональная схема активного магнитного подшипника

     Используя информацию, поступающую от датчиков положения, эта система управляет положением ротора воздействует на магнитное поле в зазоре путем изменения величины тока в обмотках электромагнитов. Управление величиной тока позволяет обеспечить устойчивое положение ротора в центральном положении, а также получить желаемые значения жесткости и демпфирования подвеса.

      Смещение ротора от заданного равновесного положения измеряется датчиками положения, сигнал которых сравнивается с установками регулятора и используется для коррекции положения ротора по соответствующей оси. 

АМП ЭРГА:
радиальные АМП, осевые АМП и суппорты датчиков

3.jpg

Основные характеристики:
Несущая способность одного радиального подшипника – 50 кг
Несущая способность осевого подшипника – 100 кг

4.jpg


5.jpg
Комбинированный датчик положения АМП

Фрагменты системы управления АМП
Модуль управления электромагнитом (МЭМ)
 Модуль электромагнита формирует токи комплементарной пары электромагнитов подвеса. Сигналы блока управления поступают на драйверы полевых транзисторов.


Максимальный ток модуля – 35А, напряжение – 400В.

Относительно высокое напряжение модуля необходимо для обеспечения высокого быстродействия контура тока (быстрого роста и спада тока электромагнитов АМП, индуктивность которых составляет 2,6 мГн).

Датчики тока измеряют токи электромагнитов и передают аналоговый сигнал в блок управления по кабелю связи.

Фрагменты системы управления АМП
Контроллер управления АМП

Контроллер управления АМП обеспечивает обработку сигналов и выработку сигналов управления модулями электромагнитов.

Основные функции блока управления:

• формирование напряжения электропитания датчиков положения АМП;
• обработка сигналов датчиков положения АМП;
• обработка сигналов датчиков токов электромагнитов АМП;
• формирование сигналов управления МЭМ;
• обработка сигналов датчиков фазных токов и напряжений электрической машины;
• формирование сигналов управления инвертора;
•передача диагностической информации и сигналов внешнего управления по каналу RS-485.

Контроллер управления реализован на ПЛИС (программируемой логической интегральной схеме).  После сопоставления различных вариантов выбрана ПЛИС из семейства Spartan-6 компании Xilinx.  24 тысячи логических вентилей вполне достаточно для задач параллельного управления АМП и инвертора.

Цикл выработки управляющего сигнала составляет 2 мкс: 1 мкс на обработку сигналов АЦП датчиков и 1 мкс на расчёт по заложенным алгоритмам.

ПЛИС XC6SLX25-2FT256I использована в корпусе BGA и для обеспечения трассировки сигналов печатная плата выполнена многослойной.

Преимущества АМП

Преимущества Следствия
Отсутствие механического контакта
Отсутствие износа

Неограниченный ресурс
Снижение расходов на обслуживание 

Отсутствие смазки

Отсутствие системы подготовки и подачи смазочного материала (насосов, фильтров, уплотнителей, сборников и т.д.)
Экологическая чистота

Высокие скорости вращения Снижение габаритных размеров машины. Высокоскоростные технологии.
Низкое энергопотребление

Снижение эксплуатационных расходов за счет экономии электроэнергии
Малая отдача теплоты в окружающую среду
Малый коэффицент трения 

Возможность работы в экстремальных условиях

Работа в вакууме

Работа при низких и высоких температурах (от -150 до +450°С)
Работа в условиях радиации
Работа в агрессивных средах
Сверхчистые технологии

Большой зазор Невосприимчивость к загрязнению
Наличие электронной системы управления
Контролируемость положения оси ротора

Возможность создания контролируемых микроперемещений ротора в зазоре
Вращение ротора вокруг оси инерции (самоцентрирование ротора) и отсутствие вибраций вследствии дисбаланса
Возможность создания системы активного гашения колебаний ротора

Регулируемость жесткости и депфирования подвеса

Высокая точность позиционирования
Облегченый переход через критические скорости
Отсутствие шума и вибраций

Возможность использования сигналов датчиков для контроля параметров рабочего процесса

Контроль скорости вращения
Контроль нагрузки на подшипники
Контроль положения ротора
Контроль дисбаланса и балансировки ротора


Чтобы получить доступ к каталогу и опросным листам, пожалуйста, заполните форму заявки
Вам будут предоставлены:
*Нажимая на кнопку "Запросить документы", вы принимаете условия Cоглашения об использовании сайта