Техника - молодёжи 1970-03, страница 13

движного статора. По однофазной обмотке течет синусоидальный ток. Магнитное поле, им порождаемое, тоже плавно пульсирует около нуля то в одну, то в другую сторону. Мысленно это поле можно представить как два магнитных потока, бегущих (а вернее, вращающихся) навстречу друг другу. Если ротор — металлическую болванку — провернуть, все равно в какую сторону, он начнет крутиться. Почему? В болванке наводится вихревой ток. Магнитное поле этого тока «цепляется» за один из потоков и тянет ротор за собой. «Бочка» вращается медленнее потока, она как бы «пробуксовывает», не поспевая за ним. Если скорости сравняются, то ротор и статор перестанут взаимодействовать.

Такие двигатели нехороши тем, что их надо вначале раскручивать. Включив в электрическую цепь конденсатор или сопротивление, поле статора можно «раздвоить» на основное и смещенное. «Конденсатор-

НА ЛАД!

Рис. Н. Р о ж н о в а

ные» моторы запускаются сами. Еще лучше применить трехфазную проводку.

А теперь вообразите, что мы «разрезали» электродвигатель вдоль оси и «разгладили» его. Возможны две ситуации. Первая: металлический брусок (ротор) побежит по магнитной дорожке — статору. Вторая: статор помчится вдоль ротора — длинной неподвижной балки. Обе конструкции и есть линейные асинхронные двигатели.

Линейный двигатель — железнодорожник. Пусть обмотка тянется вдоль пути. Вагон, днище которого — ротор, помчится вперед. Скорость можно регулировать по программе, «заложенной» вдоль пути, — все зависит от заранее продуманной электрической схемы. Отпадает проблема подвода тока к поезду. Да вот беда: катушка длиной с дорогу — весьма накладно.

Выгоднее другой вариант: под вагоном закрепить обмотку, которая потянет поезд над неподвижным рельсом — ротором. Именно так и делают инженеры. Проволоку укладывают как обычно, только не на круглый, а на плоский магнитопровод. Ротор — алюминиевую полосу — размещают между двумя статорами, чтобы конструкция была симметричной, меньше менялся зазор, не было колебаний силы тяги. Ротор лучше всего делать не из сплошной полосы, а из отдельных ячеек, чтобы вихревой ток не растекался вдоль пути, а был жестко зафиксирован. Если рельс стальной, то такую конструкцию намагничивать гораздо легче. Но при этом статор, как электромагнит, притягивается к железу с силой, которая для крупных двигателей в 10 раз, а для мелких — в 165 раз больше получаемой тяги! Приходится думать в первую очередь не о том, как помчишься вперед, а о том, каким образом отклеиться от пути. И все же на участках, где поезд ускоряется и тормозится, стальной рельс выгоден.

Киевляне попробовали делать рельс слоеным: покрыли сталь медной накладкой. По нему току протекать легче, и тяга возрастает процентов на тридцать.

Об особенностях линейного двигателя можно говорить много и долго. Наш же разговор будет краток: о плюсах и минусах. Начнем с недостатков. Во-первых, у статора есть торцы, которых нет у круглого мотора. «Концевой эффект» делает поле перед статором и за ним неравномерным. Отсюда — главный

минус: к. п. д. и тяга на единицу веса немного поменьше, а потребление намагничивающего тока побольше. При движении статоров вдоль полосы нелегко выдержать нужный зазор, приходится сводить до минимума боковые «биения» вагонов, строго выравнивать пути, добиваться того, чтобы толщина рельса по всей линии была постоянной. И еще один, последний, минус: при малых скоростях трудно получить достаточно большую тягу, что, впрочем, свойственно любому асинхронному двигателю.

Достоинств у транспортного ЛАДа не счесть. Нет кинематики, соединяющей обычный двигатель с колесами (а ведь именно она съедает до 50—90% стоимости электропривода). В наш век невероятного усложнения технических устройств заполучить такое упрощение все равно, что выиграть «Волгу» по лотерее. Сцепление с рельсом — не через колеса, а через электромагнитное поле. Нечего бояться гололеда, грязи, крутых подъемов. Машинисты забудут, что такое юз и пробуксовка. Облегченно вздохнут ремонтники: нет трущихся частей, нечему изнашиваться. Поезд на ЛАДах — выигрыш и для пассажиров: скорость практически не ограничена. Впрочем, все эти достоинства воспринимаются естественно: обычный двигатель хорош там, где нужно получить вращающий момент, а линейный — там, где необходима тяга для поступательного движения.

От слов — к делу! Прямо скажем, много, очень много успели сделать с ЛАДами с тех пор, как о них вспомнили. Во Франции пускают в опытную эксплуатацию монорельсовую дорогу с составом на «вакуумной» подушке. Три вагончика (на 30 человек каждый) пролетят 4-километровый путь за 6 мин. Стоимость эстакады — 30% от стоимости метро (метро французского, скромного и дешевого). Поезд снабжен линейными двигателями: они дают тягу 100 кг при разгоне и 30 кг при скорости 72 км/час. Фирма «Мерлин Герин» еще два года назад показывала на выставках ЛАД мощностью до 200 квт.

В Англии наладили выпуск крановых толкателей. Статор, охватывающий стальную несущую балку, тянет кран с силой 90 кг. Если конструкция слишком тяжела, ставят 2—3 однотипных ЛАДа — это не проблема.

Американцы серийно производят копры для забивки труб. Еще в 40-х годах они применили линейные двигатели как «электрические катапульты» на авианосцах. Вдоль взлетной дорожки вытянули алюминиевую полосу, по ней разъезжала тележка с трехфазным статором. На тележке — истребитель Р-80 весом 4,5 т. Через пружины на обмотку статора подавали ток 53 тыс. а, напряжением 110 в. На стометровом отрезке тележка разгонялась до 190 км/час.

От «электрических катапульт» в США все же отказались — гораздо выгоднее пороховые, а вот тамошние транспортные ЛАДы рекордной мрщности — 1800 квт. На опытном полигоне такой двигатель с тягой 1,7 т сообщает 10-тонному вагону скорость в 400 км/час!

Как же обстоят дела у нас? В 30-х годах профессор Фридкин занимался «дуговыми» статорами, а профессор Штурман разрабатывал их теорию. Такие двигатели (у них статор не круговой, а часть окружности) «не пошли». Несколько лет назад наши атомники надели 174 катушки на алюминиевую трубу: поле толкает металлический поршень, который тянет за собой контейнеры с радиоактивными образцами в атомный котел или наружу. Учатся перекачивать жидкий металл магнитным полем в Латвии, думают об электровозах на линейных двигателях в Новочеркасске. Но дальше всех ушли киевляне...

«Начали мы в 1963 году, когда решили сделать не

11