Как Работает Ретардер (Вихретоковый Тормоз)

[awpe01]

Здравствуйте, пытаюсь понять детали устройства.

Подаём на катушку постоянный ток, он растёт от нуля не сразу, и через некоторое время, когда была преодолена противоЭДС, получаем постоянный магнитный поток в сердечнике. Если ротор будет вращаться, то часть его будет пересекать линии магнитного поля, вследствие чего, согласно закону ЭМ индукции в нём будет возникать ЭДС, согласно правилу Ленца индуцированный вихревой ток будет иметь такое направление, которое создаст магнитное поле с направлением обратным тому полю, которое вызвало ЭДС создавшего этот ток.

1. Получается, что при вращении ротора он стремится оттолкнутся от катушек, т.е. есть сила взаимодействия двух магнитных полей направленных навстречу, она направлена параллельно оси ротора? Откуда тогда берётся тормозящий крутящий момент?

2. У всех таких тормозов чётное количество катушек, причём на объясняющих видео(в которых не объясняют принципов) видно, что катушки включены в разных направлениях через одну, т.е. на 1й ток течёт в одном направлении, в следующей в другом итд., почему?

3. Также на некоторых видео/изображениях заметил, что ток в катушках регулируют ШИМом, но ведь если использовать ШИМ, то получим меняющийся ток, а значит меняющийся магнитный поток, а значит токи Фуко получим ещё и в сердечнике катушки, но как можно заметить, сердечники у них сплошные. Это потому что индуктивность получается очень большая, и абсолютные колебания тока, а значит и абсолютные колебания магнитного потока в сердечниках слишком низкие, чтобы вызвать нагрев сердечника токами Фуко? Или у них сердечники из феррита?

4. На изображениях видно, что сердечник круглый, но возле ротора к нему прикручивают пластины, у разных моделей и разных производителей они разной формы, зачем менять форму и зачем вообще эта пластина, почему сам сердечник возле ротора не поставить?

Изменено 23 июня, 2016 пользователем awpe01

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[J_Ohm]

Имеет место вульгарное толкование правила Ленца. Индуцируемый ток будет стремиться к тому, чтобы своим магнитным полем компенсировать изменение поля через контур, вызвавшее этот ток. Но из этого не следует, что ток может уничтожить причину самого себя, ибо это абсурд. Кроме ЭДС индукции, в контуре имеется противо-ЭДС падения от протекающего тока на омическом сопротивлении. В результате этого, максимум тока в контуре получается не при максимуме поля, а при максимальной производной его, и соосности полюсов магнитов и вихрей токов в роторе нет.

Полагаю, ответ на первый вопрос из рисунка очевиден: силы от взаимодействия магнитов и вихрей в роторе направлены не соосно, а по касательной к окружности.

2)Четное количество катушек потому, что полюса магнитов чередуются. Кольцевой магнит, подобный магнитам от динамиков или магнетронов, не способен вызвать вихревые токи во вращающемся диске, так как поле равномерное.

3) Может из феррита, а может и нет. Это уже конструктивные частности.

4)Возможно, пластины служат "башмаками" для снижения магнитного сопротивления через зазор, поскольку имеют площадь бОльшую, чем сечение сердечников магнитов.

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[awpe01]

2)Четное количество катушек потому, что полюса магнитов чередуются. Кольцевой магнит, подобный магнитам от динамиков или магнетронов, не способен вызвать вихревые токи во вращающемся диске, так как поле равномерное.

Зачем делать чередование полюсов? Каждая катушка имеет цилиндрический сердечник, вектор магнитной индукции будет параллельным оси цилиндра, если вращать ротор, то его масса будет пересекать этот вектор, чем быстрее крутим тем больше ЭДС в роторе, тем больше вихревой ток.

Я не могу понять как получается сила направленная по касательной к ротору, я не отрицаю, что она есть, я просто в толк не возьму из произведения каких векторов она должна получится.

на этом видео когда магнитное поле воздействует на замкнутое кольцо, перпендикулярно плоскости кольца, в кольце создаётся вихревой ток, он в свою очередь создаёт магнитное поле, которое пытается оттолкнуться от вызвавшего его поля, когда ротор крутится возле магнита так, что плоскость колец с вихревым током перпендикулярна вызывающему этот ток полю, разве не должно быть тоже самое, т.е. не должен ли ротор просто отталкиваться от магнита по оси вала?

Появилось соображение, магнитное поле электромагнита, наводит ЭДС в роторе, значит там возникает ток, значит есть заряженные частицы, которые пытаются удержаться в создавшем их поле, но они части ротора, который крутится, вот и получается, что они его тормозят по касательной, это так сила Лоренца работает? И если да, то всё равно остаётся вопрос - зачем чередовать полюса?

Изменено 23 июня, 2016 пользователем awpe01

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[J_Ohm]

Если катушек будет нечетное число, такого же количества полюсов не получится - магнитный монополь еще не открыт. Будет иметь место четное число из явных полюсов - по количеству катушек, и полюсов не явных с тыльного торца катушек, рассеянных, размазанных - называйте как хотите. Магнитные потоки этих пар будут замыкаться через большие воздушные расстояния. Конструкция в силу этого будет не эффективной. Объединив же поля всех катушек в единый кольцевой сердечник, вихревые токи вообще не получим - в замкнутом контуре, перемещающемся в равномерном магнитном поле, суммарная ЭДС равна "0".

Видео немного сбивает с толку. Кажется, что кольцо следует за магнитом. На самом же деле, при поднесении магнита возникает толчок, а далее кольцо движется по инерции. Иное наблюдалось бы, будь кольцо сверхпроводящим.

Сила по касательной к ротору (смотрите рисунок) возникает потому, что ток над южным полюсом течет вверх (примем за направление из центра), а над северным - вниз, к центру. На рисунке изображена ситуация, когда вихревые токи не слишком сильны, чтобы заметно изменить поля магнитов. В противном случае, возникнет реактивное смещение полюсов маг. поля относительно осей катушек, тоже снижающее эффективность системы. Но взаимное расположение полюсов и центров вихрей сохранится.

[awpe01]

Сила по касательной к ротору (смотрите рисунок) возникает потому, что ток над южным полюсом течет вверх (примем за направление из центра), а над северным - вниз

Если рассмотреть точки где ток течёт вверх над южным полюсом и вниз над северным, то согласно картинке изображающей направление силы Лоренца,

получается сила направленная по касательной к ротору, в противоположном вращению ротора направлению. Этот момент наконец то понял, спасибо!

Однако сила Лоренца зависит от скорости заряда, но разве скорость заряда в кольце вихревого тока не будет постоянной для каждого конкретного материала ротора? Или тормозящий момент растущий с оборотами увеличивается из-за увеличения ЭДС в роторе, что приводит к увеличению тока, а значит и увеличению количества этих частиц?

И ещё вопрос - частица, мгновенное направление движения которой, перпендикулярно оси вращения ротора и магнитному полю, будет создавать максимальный момент, но там же ещё куча частиц которые уже этот центр прошли, и их эффективный тормозной момент падает, куда остальная энергия уходит? Тоже на нагрев ротора?

[J_Ohm]

В данном случае не нужно рассматривать силу, действующую на отдельный движущийся электрон, потому, что все они электрически сцеплены с ионной решеткой и отталкивают друг друга. Сила зависит от совокупного заряда, переместившегося за единицу времени через отрезок проводника. То есть - от тока и от длины. И не важно, с какой скоростью двигались носители заряда, поскольку их скорость в расчете сокращается. Она, кстати, - дополнительная к тепловой.

Энергия торможения уходит на нагрев вся. Удельная сила торможения и ЭДС участка проводника зависит от углов между отрезком, вектором движения и вектором поля. Но по закону Кирхгофа, да и по здравому смыслу, ток в контуре везде одинаков, поэтому тепло будет выделятся пропорционально сопротивлению участка, где бы он ни был.

[MariX]

3. ...ток в катушках регулируют ШИМом...

...у них сердечники из феррита?

Откуда там ШИМ-у взяться и тем более ферритовым сердечникам, у электромагнитного ретардера всё управление построено на простых 4-х реле, сердечники из железа, катушки намотаны алюминиевым или медным проводом.

Принцип работы надеюсь пояснит картинка.

[awpe01]

Откуда там ШИМ-у взяться и тем более ферритовым сердечникам, у электромагнитного ретардера всё управление построено на простых 4-х реле, сердечники из железа, катушки намотаны алюминиевым или медным проводом.

Ну а как иначе получить точную регулировку тормозного момента? Нужно точно регулировать ток в обмотках. Если речь о ретардере чья задача просто остановить транспортное средство, с 4мя разными профилями остановки, то ок, а если с горы спускаемся и надо держать скорость 60км/ч? Если дёргать 55-65 км/ч то это не скажется положительно на трансмиссии, а может и на расходе ещё, а если регулировать ШИМом то можно настроить ПИД регулятор, на удержание почти постоянного тормозного момента.

[MariX]

Ну что ж, у тормозов-замедлителей разновидостей ведь тоже не одна!!!

Электромагнитный ретардер тупо управляется рычагом у руля, как Вы выразилиль "дёрганием". Он предназначен для притормаживания, а не поддержки определённой скорости. Вот схема и вся электроника.

А если взять например интардер (гидравлический ретардер с одим электромагнитным клапаном для подвода воздуха) или горный тормоз (заслонка в выхлопной трубе с одим электромагнитным клапаном для подвода воздуха), у которых кроме ручного управления есть и автоматический режим, также непосредственно связаны с круиз-контролем, ABS, EBS, EDC. Они имеет отдельный ЭБУ, который ШИМ-ом и дёргает этот электромагнитный клапан.