Kеримзаде Г.С.
ЗАВИСИМОСТИ ГАБАРИТНЫХ РАЗМЕРОВ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ИНДУКЦИОННОЙ ОПОРЫ *
Аннотация:
управляющие индукционные опоры широко используются в автоматизации технологических процессов для измерения создаваемых механических сил, определения массы и перемещения рабочих механизмов, а также для автоматического управления движением и поддержания определенного вертикального положения рабочего механизма. Во всех случаях увеличение радиуса действия электромагнитной подъемной силы, создаваемой опорой, является основной научно-технической задачей и целью представленной работы. Исследованы теоретические методы электромагнитного подъемно-индукционного обеспечения установившегося режима. Разработка методики расчета и методов расширения диапазона сил индукционной опоры отражает новизну работы. Измерительные приборы, преобразователи силы, устройства контроля и различное электромеханическое оборудование характеризуются высокой точностью на основе управляющих индукционных опор. Как и в любом электрооборудовании, магнитные и медные потери являются нежелательным фактором, так как это снижает стабильность характеристики и добротность, увеличивает погрешности. При известных размерах магнитопровода и обмотки индукционной обмотки управления, а также физико-технических характеристиках при известных значениях превышений температуры можно рассчитать параметры. В представленной работе рассмотрены выражения для соотношений размеров
Ключевые слова:
индукционная опора, управление, электромагнитная сила, габаритные размеры, методика, расчет, характеристика, коэффициент, элемент левитации
DOI 10.24412/2712-8849-2024-271-613-618
УДК 621-317.7, 621-319
Kеримзаде Г.С.
Доцент кафедры «Электромеханика»
Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности
ORCID 0000-0001-7042-0324
(г. Баку, Азербайджан)
ЗАВИСИМОСТИ ГАБАРИТНЫХ РАЗМЕРОВ
УПРАВЛЯЮЩЕЙ ИНДУКЦИОННОЙ ОПОРЫ
Аннотация: управляющие индукционные опоры широко используются в автоматизации технологических процессов для измерения создаваемых механических сил, определения массы и перемещения рабочих механизмов, а также для автоматического управления движением и поддержания определенного вертикального положения рабочего механизма. Во всех случаях увеличение радиуса действия электромагнитной подъемной силы, создаваемой опорой, является основной научно-технической задачей и целью представленной работы. Исследованы теоретические методы электромагнитного подъемно-индукционного обеспечения установившегося режима. Разработка методики расчета и методов расширения диапазона сил индукционной опоры отражает новизну работы. Измерительные приборы, преобразователи силы, устройства контроля и различное электромеханическое оборудование характеризуются высокой точностью на основе управляющих индукционных опор. Как и в любом электрооборудовании, магнитные и медные потери являются нежелательным фактором, так как это снижает стабильность характеристики и добротность, увеличивает погрешности. При известных размерах магнитопровода и обмотки индукционной обмотки управления, а также физико-технических характеристиках при известных значениях превышений температуры можно рассчитать параметры. В представленной работе рассмотрены выражения для соотношений размеров.
Ключевые слова: индукционная опора, управление, электромагнитная сила, габаритные размеры, методика, расчет, характеристика, коэффициент, элемент левитации.
Методом исследования представленной работы являются теоретические методы исследования электромагнитной силы индукционной опоры в установившемся режиме. Разработка методики расчета, а также методов расширения диапазона сил индукционной опоры отражает характерные особенности работы. Основными задачами являются разработка, исследование функциональных зависимостей, ограничений на параметры и размеры, конструкции магнитной системы и структурной схемы индукционной опоры, определение оптимальных значений размеров, расчет влияния тепловых процессов на основные параметры [1-5]. Постановка задачи с учетом минимизации потерь связана с трудностями определения математических выражений потерь. При этом необходимо учитывать взаимосвязь параметров обмоток, магнитопровода и температуры. В этих соотношениях учитываются как активное, так и реактивное магнитные сопротивления медных секций. При ступенчатой конструкции магнитной цепи опоры управления в математических выражениях коэффициент гнезда, в котором расположена обмотка возбуждения, равен nc=c¢/c, а соотношение высот обмоток k12=h1/h2 . Габаритные размеры опоры A, B, H зависят от этих соотношений. Для учета ограничений на габаритные размеры необходимо учитывать диапазон изменения коэффициентов nc, k12. Потери также зависят от коэффициентов nc , k12. Поэтому для минимизации потерь необходимо решить задачи определения соотношения габаритных размеров, диапазона изменения магнитной проводимости и размеров, зависимости потерь от размеров, зависимости потерь меди в обмотках от размеров обмоток и температуры. Габаритные размеры A, B, H опор управления различного назначения имеют определенные ограничения, определяемые величиной зазоров для размещения этих устройств. Габаритные размеры A,B,H зависят от размеров магнитопровода, геометрических размеров обмоток возбуждения и левитации. Размеры магнитопровода a,b,c,Hc зависят от индукции в сердечнике ВМ, условия однородности магнитного поля рабочего зазора ma=2¸6, mc=2¸6, размеров обмотки возбуждения (h1×c1), размеров левитационного элемента (h2×c2) и хода xp. Указан рабочий ход хр для обмоток, превышающих допустимые температуры (t1×t2). Размеры обмоток должны удовлетворять указанным превышениям температуры, ограничениям по габаритам и рабочему ходу. На основании проведенных исследований в зависимости от назначения устройств соотношения габаритных размеров могут быть в трех вариантах [4-5].
В результате анализа методов увеличения диапазона действия электромагнитной силы установлено, что за счет регулирования напряжения сети диапазон действия силы можно расширить в широких пределах. При этом необходимо также учитывать теплопроводность, силу удара, характеристики намагничивания, превышения температуры, соотношения размеров и параметров, толщину левитационного элемента. Оптимальные размеры управляемой индукционной опоры определяются температурой перегрева обмоток (возбуждения и левитации), а также магнитными потерями в стальном сердечнике. Для этой цели также разработана методика расчета магнитной системы, которая будет представлена в последующих работах. Определение габаритных размеров опоры обеспечивает уменьшение рабочего зазора и безразмерных коэффициентов удлинения. Также наблюдается зависимость коэффициента усиления от допустимых температур перегрева [1-5].
Вариант 1. Высота индукционного левитатора Н значительно превышает ширину А, H/A>>1. В этом случае А/В>1. В результате для размеров гнезда обмотки возбуждения имеем следующие соотношения: h/c>>1 и c¢/c>1. По этой причине для элемента левитации: h2/c2>>1. Это соотношение должно соответствовать поддержанию постоянного сечения левитационного элемента S02=h2×c2, так как заданное превышение температуры t2 зависит от ампер-витков F2, плотности тока j2 и сечения S02.
Вариант 1.
Аналогично для двух других вариантов:
Вариант 2.
Вариант 3.
Для варианта 1 размерные соотношения в основном относятся к измерению статической силы, оказывающей внешнее воздействие на левитационный элемент в вертикальном направлении, либо к системам слежения и датчикам силы, используемым для управления. Для варианта 2 соотношения размеров относятся к приводам, опорам управления и другому оборудованию. Коэффициенты размеров для варианта 3 относятся к стабилизаторам тока, регуляторам тяги и другим устройствам.
Рисунок 1. Диаграммы соотношения размеров (для варианта 1).
Габаритные размеры зависят от коэффициента гнезда nc =c¢/c, где расположена обмотка возбуждения. Для не ступенчатого магнитопровода с¢=с и nc=1. В этом случае высота магнитопровода большая H. Поэтому габаритные размеры зависят от коэффициентов ma, mc, nc, k12, ne1, ne2. На рис. 1 представлены диаграммы соотношения размеров для варианта 1. Для уменьшения габаритных размеров А, В, Н необходимо уменьшить рабочий зазор с и коэффициент mc. С увеличением коэффициента nc габаритные размеры А и В увеличиваются. С увеличением коэффициента ma габаритные размеры А и Н уменьшаются. Следовательно, для устранения избыточной высоты Н левитатора необходимо увеличить коэффициент nc и уменьшить константу левитации ne2 (рис.2) [4-5].
Разработка и исследование функциональных зависимостей электромагнитных сил, ограничений на параметры и размеры, конструктивных особенностей и структурных схем индукционной опоры управления, определение оптимальных значений размеров являются первоочередной задачей. Теоретическая и практическая значимость работы сводится к методам увеличения диапазона сил, что, в свою очередь, позволяет разработать индукционные опоры. Применение полученных результатов при автоматизации технологических процессов обеспечивает контроль вертикального перемещения рабочих механизмов, а также проведение измерений с опорой. Для учета диапазона изменения коэффициентов nc, k12 необходимо учитывать ограничения по габаритным размерам. Потери также зависят от заданных коэффициентов, поэтому для минимизации потерь необходимо решать такие задачи, как: определение соотношения габаритных размеров, диапазон изменения удельной магнитной проводимости и размеров, а также зависимость потерь в обмотках от габаритов, магнитной проводимости и температуры.
Рисунок 2. Зависимость габаритных размеров от коэффициентов nc, ma, mc.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Номер журнала Вестник науки №2 (71) том 1
Ссылка для цитирования:
Kеримзаде Г.С. ЗАВИСИМОСТИ ГАБАРИТНЫХ РАЗМЕРОВ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ИНДУКЦИОННОЙ ОПОРЫ // Вестник науки №2 (71) том 1. С. 613 - 618. 2024 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/12828 (дата обращения: 17.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2024. 16+