Hozirgi tormoz - Eddy current brake
An oqim tormozi, shuningdek, an induksion tormoz, elektr tormoz yoki elektr retarder, bu harakatlanayotgan ob'ektni tarqatib yuborish bilan uni sekinlashtirish yoki to'xtatish uchun ishlatiladigan qurilma kinetik energiya issiqlik kabi. Aksincha ishqalanish tormozlari, bu erda harakatlanuvchi ob'ektni to'xtatadigan tortish kuchi ta'minlanadi ishqalanish bir-biriga bosilgan ikkita sirt o'rtasida, oqim oqimining tormozidagi tortish kuchi a orasidagi elektromagnit kuchdir magnit va yaqin Supero'tkazuvchilar tufayli nisbiy harakatdagi ob'ekt quduq oqimlari orqali o'tkazgichda induktsiya qilingan elektromagnit induksiya.
Statsionar magnitdan o'tuvchi Supero'tkazuvchilar sirt aylana shaklida rivojlanadi elektr toklari deb nomlangan quduq oqimlari bunga undaydi magnit maydon tomonidan tasvirlanganidek Faradey induksiya qonuni. By Lenz qonuni, aylanma oqimlar magnit maydoniga qarama-qarshi bo'lgan o'zlarining magnit maydonlarini yaratadi. Shunday qilib, harakatlanuvchi dirijyor magnitdan uning tezligiga mutanosib, uning harakatiga qarshi bo'lgan tortish kuchini boshdan kechiradi. The kinetik energiya harakatlanuvchi ob'ekt quyidagicha tarqaladi issiqlik orqali oqayotgan oqim tomonidan hosil qilingan elektr qarshilik dirijyorning.
Eddi oqim tormozida magnit maydon a tomonidan hosil bo'lishi mumkin doimiy magnit yoki an elektromagnit. Elektromagnit tizim yordamida tormoz kuchini o'zgartirish yoki o'chirish (yoki o'zgarishi) mumkin elektr toki elektromagnit sariqlarda. Yana bir afzalligi shundaki, tormoz ishlamaydi ishqalanish, yo'q tormoz poyabzali yuzalar kiyish, ishqalanish tormoz tizimidagi kabi almashtirishni yo'q qilish. Kamchilik shundaki, tormoz kuchi tormozning nisbiy tezligiga mutanosib bo'lgani uchun tormozga ega ushlab turuvchi kuch yo'q ko'zda tutilganidek, harakatlanuvchi ob'ekt harakatsiz bo'lganda statik ishqalanish ishqalanish tormozida, shuning uchun transport vositalarida u ishqalanadigan tormoz bilan to'ldirilishi kerak.
Eddi joriy tormoz tizimlari tezyurar poezdlarni sekinlatish uchun va roliklar, ishqalanish tormozlari uchun qo'shimcha sifatida yarim tirkamali yuk mashinalari tormozning aşınmasının va haddan tashqari issiqlikning oldini olishga yordam beradi, quvvat o'chirilganda va ishlaydigan asboblarni tezda to'xtatadi elektr hisoblagichlari elektr xizmatlari tomonidan foydalaniladi.
Mexanizm va printsip
Kuchli oqim tormozi magnitning magnit maydoni bo'ylab harakatlanadigan yoki to'g'ridan-to'g'ri chiziq yoki diskdan o'tkazuvchi metall qismdan iborat. doimiy magnit yoki an elektromagnit. Statsionar yonidan o'tib ketganda magnit, magnit a ta'sir qiladi tortish kuchi dairesel tufayli uning harakatiga qarshi bo'lgan metallga elektr toklari deb nomlangan quduq oqimlari tomonidan metalga kiritilgan magnit maydon. E'tibor bering, Supero'tkazuvchilar varaq yasalmagan ferromagnitik temir yoki po'lat kabi metall; odatda magnitga jalb qilinmaydigan mis yoki alyuminiydan foydalaniladi. Ferromagnit metallni magnitga tortish natijasida tormoz ishlamaydi.
O'ngdagi diagramaga qarang. Unda metall choyshab ko'rsatilgan (C) magnit ostida o'ng tomonga harakat qilish. Magnit maydon (B, yashil o'qlar) magnitning shimoliy qutbining N choyshab orqali pastga tushadi. Metall harakatlanayotganligi sababli magnit oqimi varaq orqali o'zgarib bormoqda. Magnitning old tomoni ostidagi varaqning bir qismida (chap tomon) magnitga yaqinlashganda choyshab orqali magnit maydon ko'paymoqda. Kimdan Faradey induksiya qonuni, bu maydon elektr tokining soat yo'nalishi bo'yicha teskari oqimini keltirib chiqaradi (Men, qizil), varaqda. Bu oqim oqimi. Aksincha, magnitning orqasida (o'ng tomon) choyshab orqali magnit maydon kamayib, varaqdagi soat yo'nalishi bo'yicha oqim oqimini keltirib chiqaradi.
Amalni tushunishning yana bir usuli bu erkin ekanligini ko'rishdir zaryad tashuvchilar (elektronlar ) metall choyshabda o'ngga siljiydi, shuning uchun magnit maydon ularga bog'liq ravishda yon ta'sir qiladi Lorents kuchi. Tezlik beri v zaryadlarning o'ng tomoni va magnit maydoni B dan pastga yo'naltiriladi o'ng qo'l qoidasi Lorents kuchi ijobiy zaryadlarga ta'sir qiladi qv×B diagrammada orqa tomonga (varaqning harakatlanish tomoniga qarab chapga), bu oqimga olib keladi Men magnit ostidagi orqa tomonga, magnit maydon tashqarisidagi varaqning qismlari bo'ylab ikki oqim bo'ylab, soat yo'nalishi bo'yicha o'ngga va chapga teskari tomonga, yana magnitning old tomoniga. Mobil zaryad tashuvchilar metallda elektronlar, aslida manfiy zaryadga ega, shuning uchun ularning harakati tomonga teskari an'anaviy oqim ko'rsatilgan.
Sababli Amperning aylanma qonuni, ushbu dumaloq oqimlarning har biri qarshi magnit maydon hosil qiladi (ko'k o'qlar), buning sababi Lenz qonuni magnit maydonning o'zgarishiga qarshi bo'lib, tormoz tomonidan tortilgan tormoz kuchi bo'lgan varaqqa tortish kuchini keltirib chiqaradi. Magnitning oldingi chetida (chap tomon) tomonidan o'ng qo'l qoidasi soat yo'nalishi bo'yicha teskari oqim magnit maydoniga qarama-qarshi bo'lgan magnit maydonini hosil qiladi, bu qatlam va magnitning old tomoni o'rtasida itarish kuchini keltirib chiqaradi. Aksincha, orqada (o'ng tomon), soat yo'nalishi bo'yicha oqim magnit maydonini magnit maydoni bilan bir xil yo'nalishda pastga qaratib, varaq va magnitning orqasidagi chekka o'rtasida jozibali kuch hosil qiladi. Ushbu ikkala kuch ham choyshabning harakatiga qarshi. The kinetik energiya Ushbu tortishish kuchini yengish uchun sarflanadigan, oqim oqimi issiqlik sifatida tarqaladi qarshilik metall, shuning uchun magnit ostida metall qiziydi.
Qudratli oqim tormozining tormozlash kuchi tezlik bilan mutanosib V, shuning uchun u shunga o'xshash harakat qiladi yopishqoq ishqalanish suyuqlikda. Tezlik pasayganda tormoz kuchi kamayadi. Supero'tkazuvchilar qatlam harakatsiz bo'lsa, uning har bir qismi orqali magnit maydon doimiy bo'lib, vaqt o'zgarib turmaydi, shuning uchun quduq oqimlari paydo bo'lmaydi va magnit va o'tkazgich o'rtasida hech qanday kuch bo'lmaydi. Shunday qilib, oqim oqimining tormozi ushlab turish kuchiga ega emas.
Eddi joriy tormozlari ikkita geometriyada bo'ladi:
- A chiziqli oqim tormozi, o'tkazgich qismi magnit bo'ylab harakatlanadigan tekis temir yo'l yoki yo'ldir.
- A dumaloq, disk yoki aylanadigan oqim tormozi, o'tkazgich magnit qutblari orasida aylanadigan tekis disk rotoridir.
Jismoniy ishlash printsipi ikkalasi uchun ham bir xildir.
Hozirgi disk tormozlari
(o'ngda) Doimiy magnit 1970-yillarda ishlatilgan oqim tormozi elektr hisoblagich
Disk elektromagnit tormozlari, masalan, poezdlar kabi transport vositalarida va shunga o'xshash elektr asboblarida qo'llaniladi dumaloq arra, elektr o'chirilganda pichoqni tezda to'xtatish uchun. Diskdagi oqim tormozi o'tkazuvchan bo'lmaganferromagnitik metall disk (rotor ) transport vositasi g'ildiragining o'qiga biriktirilgan, bilan elektromagnit uning qutblari bilan diskning har ikki tomonida joylashgan, shuning uchun magnit maydon diskdan o'tadi. Elektromagnit tormoz kuchini o'zgartirishga imkon beradi. Elektromagnitning o'rashidan tok o'tkazilmasa, tormoz kuchi bo'lmaydi. Drayv tormoz pedaliga qadam qo'yganda, oqim elektromagnit sariqlardan o'tadi va magnit maydon hosil qiladi. Sargudagi oqim qancha ko'p bo'lsa, oqim oqimlari shunchalik katta bo'ladi va tormoz kuchi kuchayadi. Elektr asboblari tormozlaridan foydalanish doimiy magnitlar, ular quvvat o'chirilganida diskka ulashgan holda bog'langan. Avtotransport harakatining kinetik energiyasi tarqaladi Joule isitish diskning qarshiligidan o'tuvchi oqim oqimlari bilan, odatdagi ishqalanish disk tormozlari singari, disk qizib ketadi. Quyidagi chiziqli tormoz tizimidan farqli o'laroq, diskning metali magnit maydon orqali qayta-qayta o'tadi, shuning uchun diskli oqim oqimi tormozlari chiziqli oqim oqimining tormozlaridan ko'ra qiziydi.
Yapon Shinkansen O'shandan beri poezdlar treyler vagonlarida dumaloq aylanma oqim tormoz tizimidan foydalangan 100 seriyali Shinkansen. The N700 seriyali Shinkansen foydasiga tashlab qo'yilgan oqim tormozlari regenerativ tormozlar, chunki poezddagi 16 ta mashinadan 14 tasida elektr dvigatellari ishlatilgan. Qayta tiklanadigan tormozlarda g'ildirakni boshqaradigan vosita a sifatida ishlatiladi generator energiyani qayta ishlatishga imkon beradigan batareyani zaryad qilish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan elektr tokini ishlab chiqarish.
Dinamometrli oqim emirgichlari
Ko'p shassi dinamometrlar va ko'plab dvigatellar dvigatelida elektr sozlanishi yukni ta'minlash vositasi sifatida oqim oqimidagi tormozdan foydalanadilar. Bunday dasturlarda ular ko'pincha "absorber" deb nomlanadi.
Arzon havo sovutadigan versiyalar odatda shassi dinamometrlarida qo'llaniladi, bu erda ularning o'ziga xos yuqori inertsiyali po'lat rotorlari majburiyat emas, balki aktivdir. Aksincha, ishlash dvigatelining dinamometrlari past inertsiya, yuqori RPM, suyuqlik bilan sovutilgan konfiguratsiyalardan foydalanishga moyildir. Bunday qo'llanmalardagi oqim oqimini yutish vositalarining salbiy tomonlari, o'zgaruvchan AC dvigatelga asoslangan dinamometrlarga qaraganda, ularning to'xtash tezligini (nol RPM) yuklashni ta'minlay olmaslik yoki dvigatelni ishga tushirish yoki harakatga keltirish uchun imkoni yo'qligi (pastga tushish simulyatsiyasi).
Ular haqiqatan ham energiyani o'zlashtirmaganliklari sababli, nurli issiqlikni sinov hujayralari maydonidan tashqariga chiqarish uchun sharoitlar ta'minlanishi kerak. Yoki yuqori hajmli havo shamollatish yoki suv bilan havo almashinuvi qo'shimcha xarajatlar va murakkabliklarni keltirib chiqaradi. Aksincha, yuqori darajadagi o'zgaruvchan motorli dinamometrlar dvigatelning quvvatini tarmoqqa toza qaytaradi.
Chiziqli oqim tormozlari
Bir qator temir yo'l transport vositalarida, masalan, poezdlarda chiziqli oqim tormozlari ishlatiladi. Ular ishlatilgan roliklar, haydash oxirida avtoulovlarni muammosiz to'xtatish uchun.
To'lqinli chiziqli oqim tormozi temir yo'l bo'ylab joylashtirilgan magnit bo'yinturuqdan iborat bo'lib, ular janubiy va shimoliy magnit qutblari sifatida o'zgarib turadi. Ushbu magnit temir yo'lga tegmaydi, lekin temir yo'ldan taxminan 7 mm masofada doimiy ravishda masofada ushlab turiladi (oqim oqimi tormozini boshqa moslama, magnit tormoz bilan aralashtirib yubormaslik kerak, u tormoz kuchini tormozning ishqalanishi bilan ta'sir qiladi. temir yo'l bilan poyabzal). U temir yo'l oqimining tormozi bilan bir xil ishlaydi, poezd harakatiga qarama-qarshi bo'lgan magnit maydonlarni hosil qiluvchi o'tkazgich rayida yopiq oqim oqimlarini keltirib chiqaradi.
The kinetik energiya harakatlanayotgan transport vositasi orqali oqadigan oqim oqimi bilan issiqlikka aylanadi elektr qarshilik relsning isishiga olib keladigan temir yo'lning. Chiziqli tormozning afzalligi shundaki, temir yo'lning har bir bo'lagi tormozning magnit maydonidan faqat bir marta o'tadi, chunki diskning har bir bo'lagi tormoz orqali qayta-qayta o'tgan disk tormozidan farqli o'laroq, temir yo'l disk kabi issiq, shuning uchun chiziqli tormoz ko'proq energiyani tarqatishi va disk tormozlariga qaraganda yuqori quvvat darajasiga ega bo'lishi mumkin.
Qo'rqinchli oqim tormozi temir yo'l bilan hech qanday mexanik aloqaga ega emas, shuning uchun hech qanday aşınma bo'lmaydi va na shovqin va na hid hosil qiladi. Eddi oqim tormozi past tezlikda yaroqsiz, lekin favqulodda tormozlash va xizmatni tormozlash uchun yuqori tezlikda foydalanish mumkin.[1]
TSI (Birgalikda ishlashning texnik xususiyatlari ) Evropa Ittifoqi trans-evropalik tezyurar temir yo'l uchun barcha yangi qurilgan tezyurar liniyalar quyma oqim tormozini imkon qadar oshirishi kerakligini tavsiya qiladi.
Bunday tormoz tizimidan foydalangan savdo aylanmasidagi birinchi poezd bu bo'ldi ICE 3.
Zamonaviy roliklar ushbu turdagi tormoz tizimidan foydalaning. Xavfni oldini olish uchun elektr uzilishlari, ular foydalanadilar doimiy magnitlar elektromagnit o'rniga, shuning uchun quvvat manbai talab qilinmaydi. Ushbu dasturda tormoz kuchini elektromagnitlar singari osonlikcha sozlash imkoniyati yo'q.
Laboratoriya tajribasi
Yilda fizika ta'limi ba'zida oddiy oqimlarni va magnit tormozlanish printsipini aks ettirish uchun oddiy tajribadan foydalaniladi. Qachon kuchli magnit vertikal, rangli, o'tkazgich trubkasiga tushiriladi, truba ichida oqim oqimlari paydo bo'ladi va ular magnitning tushishini pasaytiradi, shuning uchun u erkin tushgandan ko'ra sekinroq tushadi. Mualliflarning bir qatori tushuntirib berganidek
Agar biror kishi magnitni quvur bo'ylab harakatlanadigan aylanma atom oqimlari yig'indisi deb hisoblasa, u holda Lenz qonuni shuni anglatadiki, quvur devori hisoblagichidagi qo'zg'atilgan burilishlar harakatlanayotgan magnitdan oldin aylanib, uning orqasida birgalikda aylanadi. Ammo bu shuni anglatadiki, harakatlanuvchi magnit old tomondan itariladi va orqada o'ziga jalb qilinadi, shuning uchun uni sustlashtiruvchi kuch ta'sir qiladi.[2]
Odatiy tajribalarda talabalar magnitning mis trubka orqali tushish vaqtini karton naychaga nisbatan sekinroq o'lchaydilar va osiloskop magnit tushganda quvur atrofida o'ralgan simli tsiklda paydo bo'lgan oqim oqimining pulsini kuzatish.[3][4]
Shuningdek qarang
- Dinamik tormozlash - yoki reostatik (poezdning energiyasini poezd ichidagi qarshilik banklarida issiqlik sifatida tarqatish yoki regenerativ bu erda energiya elektr ta'minoti tizimiga qaytariladi)
- Telma retarder - uning tarkibiga kiruvchi Telma kompaniyasi tomonidan ishlab chiqarilgan tok tormoz tizimi Valeo guruh
- Elektromagnit tormozlar (yoki elektromekanik tormozlar) - tormozni bosish uchun magnit kuchdan foydalaning mexanik ravishda temir yo'lda
- Lineer asenkron motor regenerativ tormoz sifatida ishlatilishi mumkin
Izohlar
- ^ "Wirbelstrombremse im ICE 3 als Betriebsbremssystem hoher Leistung" ("ICE 3-da yuqori samarali xizmat tormoz tizimi sifatida oqim tormozi", Yurgen Prem, Stefan Xaas, Klaus Xekman, "electrische bahnen" Vol 102 (2004), № 7, 283ff betlar
- ^ Partovi, M Xusseyn; Morris, Eliza J (2006). "Supero'tkazuvchilar quvur orqali harakatlanadigan magnitning elektrodinamikasi". Kanada fizika jurnali. 84 (4): 253–71. arXiv:fizika / 0406085. Bibcode:2006CaJPh..84..253P. doi:10.1139 / p06-065.
- ^ MacLatchy, Kirus S; Backman, Filip; Bogan, Larri (1993). "Kantitativ magnit tormozlash tajribasi". Amerika fizika jurnali. 61 (12): 1096. Bibcode:1993 yil AmJPh..61.1096M. doi:10.1119/1.17356.
- ^ Irezon, Gren; Twidle, Jon (2008). "Magnit tormozlash qayta ko'rib chiqildi: bakalavriat laboratoriyasi uchun mashg'ulotlar". Evropa fizika jurnali. 29 (4): 745. Bibcode:2008 yil EJPh ... 29..745I. doi:10.1088/0143-0807/29/4/009.
Adabiyotlar
- K. D. Xahn, E. M. Jonson, A. Broken, S. Bolduin (1998) "Quvur bo'ylab harakatlanadigan magnitning oqimining pasayishi", Amerika fizika jurnali 66:1066–66.
- M. A. Heald (1988) "Magnit tormozlash: takomillashgan nazariya", Amerika fizika jurnali 56: 521–522.
- Y. Levin, F. L. da Silveira, F. B. Rizzato (2006) "Elektromagnit tormozlash: oddiy miqdoriy model", Amerika fizika jurnali 74:815–817.
- Sears, Frensis Ueston; Zemanskiy, Mark V. (1955). Universitet fizikasi (2-nashr). Reading, MA: Addison-Uesli.
- Siskind, Charlz S. (1963). Sanoatda elektrni boshqarish tizimlari. Nyu-York: McGraw-Hill, Inc. ISBN 978-0-07-057746-6.
- H. D. Viderik, N. Gotye, D. A. Kempbell, P. Rochan (1987) "Magnit tormozlash: oddiy nazariya va tajriba", Amerika fizika jurnali 55:500–503.