Разработка математических моделей для исследования электромеханических и тепловых процессов линейных электродвигателей импульсного действия

• Автор: Томашевский, Дмитрий Николаевич
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 176 с. : ил

Оглавление
Оглавление
Введение

1. Обзор типов магнито - импульсных устройств и постановка задачи исследования

1.1 Обзор задач, решаемых посредством применения магнито - импульсных устройств

1.2 Обзор типов импульсных устройств

1.3 Постановка задачи исследования

2. Конечно - разностная модель ЛЭИД

2.1 Моделирование электромагнитных, тепловых, механических процессов

2.1.1. Метод детализированных магнитных схем замещения

2.1.2. Определение компонент вектора магнитной индукции
2.1.3. Влияние ЭДС движения вторичного элемента
2.1.4. Особенности решения полевой задачи
2.1.5. Учет насыщения магнитной цепи
2.1.6. Оценка тока первичной цепи
2.1.7. Алгоритм решения электромагнитной задачи
2.1.8. Оценка усилий и закона движения вторичного элемента
2.1.9. Оценка потерь энергии и нагрева частей двигателя
2.2 Описание пакета компьютерных программ моделирования процессов в ЛЭИД
2.1.2. Описание алгоритма
2.1.2. Описание интерфейса
3. Упрощенные модели ЛЭИД в составе магнито - импульсного устройства
3.1 Основные соотношения
3.2 Модель ЛЭИД, построенная с применением компьютерного пакета МаЛсас!
3.3 Модель ЛЭИД в составе магнито - импульсного устройства, построенная с применением приложения 8ппи1тк к пакету МаЙаЬ
3.3.1. Уравнения электрической и магнитной цепей
3.3.2. Учет насыщения
3.3.3. Расчет усилий “отталкивания токов’' и притяжения сердечников, перемещения вторичного элемента
3.3.4. Структурная схема магнито — импульсного устройства
4. Исследование режимов работы опытных магнито - импульсных устройств
4.1. Описание лабораторной магнито - импульсной установки
4.1.1. Описание генератора магнито - импульсной установки
4.1.2. Описание лабораторных двигателей магнию - импульсной установки
4.1.3. Описание компьютерной методики сбора и обработки информации в ходе эксперимента
4.2. Исследование по конечно - разностной методике двигателя
4.3. Исследование двигателя 2 в составе МИУ с применением модели,
созданной в пакете Simulink
4.4. Исследование ЛЭИД с применением модели, созданной в пакете
MathCad
4.5. Влияние изменения параметров на характеристики двигателей
4.6. Сравнение способов питания двигателей
4.7. Исследование опытно - промышленного двигателя, используемого в
составе МИУ для очистки ковшей
Заключение
Библиографический список
Приложение ). Зависимости величины магнитной проницаемости от величины магнитной индукции для электротехнической стали Э 31 и
углеродистой стали
Приложение 2. Исходный код пакета программ расчета ЛЭИД по конечно -
разностному методу
Приложение 3. Исходный код пакета программ для работы с МИУ
Приложение 4. Технические данные линейного асинхронного двигателя
SL
Приложение 5. Формуляр расчета характеристик ЛАД в пакете MathCad.... 156 Приложение 6. Формуляр расчета характеристик ИДД в пакете MathCad.... 162 Приложение 7. Формуляр расчета индуктивности лобовых частей ИДД в
пакете MathCad
Приложение 8. Документы о внедрении выполненной диссертационной работы

Введение
Актуальность темы. На металлургических, горнодобывающих, обрабатывающих предприятиях существует круг технологических процессов, связанных с изменением формы и состояния материалов (очистка бункеров, металлургических ковшей, зависание материалов при разгрузке железнодорожных вагонов, разбивка негабаритов в карьерах и т.д.), для выполнения которых оптимальным решением является применение импульсных технологий. Импульсные технологии характеризуются посылкой отдельных порций энергии к объекту воздействия. Импульсный подвод энергии позволяет за счет оптимизации величины, длительности, частоты воздействия, определенных для каждого конкретного технологического процесса, повысить эффективность решения поставленной технологической задачи. Реализация импульсных технологий осуществляется с помощью разнообразных по конструкции и параметрам пневматических, гидравлических, механических машин ударного действия, взрывчатых веществ и др.
Многочисленные недостатки перечисленных типов машин, опасность при использовании взрывчатых веществ, стремление к принципиальному усовершенствованию технологий привели к необходимости создания ударных машин с электроприводом. Развитие данного направления дает такие преимущества, как упрощение конструкции, удешевление оборудования, технологичность его изготовления, повышение его энергетических характеристик, надежности, долговечности, улучшение массогабаритных показателей, уменьшение затрат на обслуживание, достижение больших ускорений при малом износе механических частей. Данное направление связано с разработкой линейных электродвигателей импульсного действия (ЛЭИД), обеспечивающих быстрое преобразование (в ряде установок заранее запасенной) электрической энергии в механическую работу в электроприводах с линейной траекторией движения рабочего органа. В виду специфических свойств - ограниченным механическим перемещением, дискретным энергопреобразованием - данный тип двигателей должен проектироваться совместно с исполнительным органом индивидуально для решения каждой конкретной технологической задачи.
Для исследования характеристик ЛЭИД, оптимизации элементов конструкции как самого двигателя, так и системы электропривода в целом, необходимо иметь комплекс математических и физических моделей, позволяющих проводить полный анализ характеристик ЛЭИД.
Цель работы состоит в разработке методов расчета, технических и программных средств моделирования электромагнитных, тепловых, механических процессов в ЛЭИД, в исследовании данных процессов при работе ЛЭИД в составе конкретных магнито-импульсных установок.

|П| X

х. по шагам
Функция [Усилие, Н

Строить
Время, с :7.7Ё-~В
П кат |о.0104395 '

Схема устройства Печать Закрыть
Рис. 2.11. Пример распределения векторов усилия и индукции в клетках для определенного
момента времени.