Наведено математичну модель каскаду: однофазний двопівперіодний випрямляч з двома вентилями - мотор постійного струму з паралельним збудженням, та запропоновано метод аналізу перехідних та усталених режимів його роботи.

Проведены теоретические и экспериментальные исследования амплитудных, фазовых и инерционно-силовых частотных характеристик двух типов коаксиально-линейных электрических двигателей возвратно-поступательного движения с постоянными магнитами, вектор намагничивания которых направлен аксиально и радиально по отношению к оси бегуна, а также выполнен сравнительный анализ характеристик этих двигателей.

A subject of this paper is a development of the system of control by return-rotary motion of rotor of brushless magnetoelectric motor. In the paper we studied a method for calculating a control system of the rotation angle amplitude of the rotor shaft by specifying the phase stability margin based on the frequency characteristics of an open-loop system. A calculation of the loop of the current effective value of stator windings is carried out on the basis of a given limitation accuracy. Using the obtained analytical dependences allows us to automatically calculate the controller parameters depending on the frequency of mechanical vibrations of the rotor shaft in a given operating range. In the paper we provide the examples of transient responses for controlling the rotation angle amplitude and current effective value at the motor start and mechanical load changes.

Індекс рубрикатора НБУВ: З261.501

Рубрики:

Електричні машини за способом збудження

Шифр НБУВ: Ж101838 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Увагу приділено розвитку теорії лінійних магнітоелектричних двигунів (ЛМД) вібраційної дії в напрямі розробки нових і вдосконалення наявних математичних моделей, методів розрахунку й аналізу електромагнітних параметрів, електромеханічних характеристик, які дають змогу врахувати особливості будівельних технологічних процесів, зокрема коливальний рух якоря, широкий робочий частотний діапазон, застосування масивних магнітопроводів із низьковуглецевих конструкційних сталей і неперіодичний характер електромеханічних коливальних процесів. Науково обґрунтовано конструктивні принципи побудови ЛМД вібраційної дії, зокрема визначено оптимальне співвідношення між шириною полюса якоря та полюсною поділкою за критерієм максимуму амплітуди першої гармоніки магнітної індукції в повітряному проміжку, оптимальний зовнішній діаметр активної зони двигуна за критерієм максимуму відношення електромагнітної сили до об'єму активної зони, а також оптимальні параметри навантаження та співвідношення між амплітудою коливань і полюсною поділкою за критерієм максимуму ККД, що забезпечує ефективність конструктивних рішень на етапі проєктування. Вдосконалено науковий підхід до визначення електромеханічних характеристик ЛМД вібраційної дії за допомогою врахування закономірностей зміни параметрів схеми заміщення від робочої частоти, сили струму та режиму роботи, який ґрунтується на одночасному розв'язанні польової й електричної задач і застосуванні еквівалентного комплексного механічного опору в рівнянні рівноваги напруг, що забезпечило підвищення точності розрахунку електромеханічних коливальних процесів у широкому діапазоні зміни робочої частоти. Покращено математичну модель для аналізу електромеханічних процесів ЛМД у віброударній системі через урахування сили контактної взаємодії Герца, що дало змогу дослідити динамічні характеристики та визначити вплив робочої частоти, напруги живлення, магніторушійної сили обмотки, інтенсивності поля постійних магнітів на виникнення періодичного та квазіперіодичного режимів руху якоря. Вперше, за допомогою методу точкових відображень Пуанкаре, виявлено у ЛМД електромеханічні коливальні процеси з хаотичною динамікою, визначено умови їх виникнення, що забезпечує розширення функціональних можливостей такого типу машин завдяки реалізації хаотичного режиму руху робочих органів будівельних машин і механізмів. Розроблено мультифізичну математичну модель для аналізу теплових процесів у ЛМД вібраційної дії, що ґрунтується на теорії кіл, яка, на відміну від відомих, враховує взаємний зв'язок електромагнітних, механічних і теплових процесів у коливальному режимі роботи, що дає змогу прогнозувати електромеханічні та теплові характеристики двигуна як у перехідних, так і в усталених режимах роботи та забезпечити необхідні технологічні показники з урахуванням допустимого рівня температури. Сформовано нову коло-польову математичну модель ЛМД вібраційної дії, яка, на відміну від наявних, суміщає розрахунок нестаціонарного електромагнітного поля в неоднорідному нелінійному провідному середовищі з високо коерцитивними постійними магнітами з одночасним розрахунком рівнянь електричного та механічного кіл, що підвищує точність розрахунків електромеханічних коливальних процесів. Розроблено рекомендації щодо вибору структури й оптимальних конструктивних параметрів ЛМД вібраційної дії, використання яких на практиці дає змогу створювати будівельне обладнання, що має покращені енергетичні характеристики завдяки здійсненню, за допомогою таких двигунів, заданого руху робочих органів - просторові коливання, нерегулярні (хаотичні) коливання, регулярні коливання, що чергуються з хаотичними та ін. Основні результати роботи у вигляді розрахункових характеристик статичних і динамічних режимів, конструктивних рішень використано під час створення дослідних і робочих зразків ЛМД вібраційної дії, які застосовуються у приводах випробувальних вібраційних установок (Національний авіаційний університет), у процесах вібраційного занурення будівельних елементів (ТОВ "СКФ-БУД"), для сортування й орієнтування деталей і приготування штукатурних сумішей під час виробництва надлегких термоізоляційних стінових панелей (НВП "Проммашсервіс"), а також у навчальному процесі Київського національного університету будівництва і архітектури. Результати роботи рекомендовано використовувати під час розробки нових зразків ЛМД вібраційної дії для приводів будівельних машин і механізмів.

Досліджено процеси електромеханічного перетворення енергії в безконтактних магнітоелектричних машинах зворотно-обертального руху з пружним магнітним зв'язком між статором і ротором. Розроблено принципи побудови, структури, математичні моделі спеціалізованих безконтактних магнітоелектричних двигунів зворотно-обертального руху, що забезпечують їх реалізацію з однороторною, а також двороторною конструкцією при активній компенсації негативної дії реактивних знакозмінних моментів. Методи дослідження базуються на теорії електромеханічних систем і машин, методах математичного і фізичного моделювання, теорії автоматичного керування, методах скінчених елементів на основі ліцензованих програмних комплексів COMSOL i MATLAB для розрахунку електромагнітного поля у двовимірній постановці задачі. Вирішено важливу наукову задачу розробки принципів побудови безконтактних магнітоелектричних двигунів зворотно-обертального руху малої потужності та принципів активної компенсації реактивного знакозмінного моменту ротора двигуна для мінімізації негативного впливу механічних вібрацій на корпус приладу. Встановлено аналітичні співвідношення між геометричними параметрами елементів магнітної системи двигуна зворотно-обертального руху при забезпеченні максимуму електромагнітного моменту на одиницю споживаної електроенергії. Визначено принципи керування зворотно-обертальним рухом виконавчого елемента. Розроблено структури та математичну модель двороторного БМД зворотно-обертального руху для компенсації реактивного моменту на корпус двигуна. Акцентовано, що результати роботи у вигляді оптимальних геометричних співвідношень між елементами магнітної системи, структура двороторного двигуна зі скомпенсованими реактивними моментами, принципи керування режимами зворотно-обертального руху впроваджені в конструкціях електромеханічних приладів, що випускаються Науково-виробничою фірмою «Елерон», м. Київ. Зазнвчено, що теоретичні результати і рекомендації є основою для розробки спеціалізованих безконтактних магнітоелектричних двигунів зворотно-обертального руху, застосовуваних у різних типах електромеханічних приладів і інструментів. Запропоновано реалізацію принципу активної компенсації реактивних знакозмінних моментів виконавчого елемента і створених двороторних структур, що дозволять проектувати ручний інструмент, позбавлений негативного впливу механічних вібрацій на руки оператора. Наголошено на виробництві ручного спеціалізованого інструменту, в якому необхідно застосувати зворотно-обертальний рух виконавчого елементу.