Моделирование втяжных броневых электромагнитов и разработка усовершенствованных методик их проектного расчета

• Автор: Архипова, Елена Владимировна
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Чебоксары
• Количество страниц: 228 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ВТЯЖНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ. МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ, РАСЧЕТА И СИНТЕЗА

1.1 Анализ конструкций втяжных электромагнитов

1.2 Обзор и анализ методов проектного расчета втяжных броневых электромагнитов

1.2.1 Обзор методов расчета магнитных и температурных полей электромагнитных систем

1.2.2 Обзор программ конечно-элементного анализа

1.2.3 Описание вычислительного пакета ЕЕММ и оценка его достоверности

1.2.4 Выбор способа представления статических характеристик втяжного электромагнита постоянного напряжения
1.3 Анализ методов расчета и моделирования динамических процессов втяжных электромагнитов
1.3.1 Методы расчета динамических процессов электромагнитов
1.3.2 Критерии подобия динамических процессов электромагнитов
1.3.3 Учет влияния вихревых токов на динамические характеристики электромагнитов
1.3.4 Критерии оптимизации, используемые при проектном расчете электромагнитных систем
Выводы к главе
ГЛАВА 2 МОДЕЛИ СТАТИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВТЯЖНЫХ БРОНЕВЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ
ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ И ИХ АНАЛИЗ
2.1 Моделирование электромагнитных характеристик втяжного электромагнита в статическом режиме
2.2 Моделирование статических электромагнитных характеристик однообмоточного втяжного электромагнита
2.3 Моделирование статических электромагнитных характеристик двухобмоточного втяжного электромагнита
2.3.1 Математические модели характеристик двухобмоточного электромагнита с аксиально расположенными обмотками
2.3.2 Математические модели характеристик двухобмоточного электромагнита с коаксиально расположенными обмотками
2.4 Определение границы линейности магнитных систем
2.4.1 Однообмоточная магнитная система
2.4.2 Магнитная система с аксиально расположенными обмотками
2.4.3 Магнитная система с коаксиально расположенными обмотками
2.5 Исследование основных электромагнитных характеристик втяжного электромагнита
Выводы к главе
ГЛАВА 3 МОДЕЛИРОВАНИЕ УСТАНОВИВШИХСЯ ТЕПЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВТЯЖНЫХ БРОНЕВЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
3.1 Математические модели характерных температур нагрева обмотки втяжного электромагнита постоянного напряжения в установившемся режиме
3.2 Моделирование нагрева обмоток двухобмоточного втяжного электромагнита
3.2.1 Математические модели нагрева двухобмоточного электромагнита с аксиально расположенными обмотками
3.2.2 Математические модели нагрева двухобмоточного электромагнита с коаксиально расположенными обмотками
Выводы к главе

ГЛАВА 4 МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВТЯЖНЫХ БРОНЕВЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ
ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
4Л Оценка влияния вихревых токов на динамические характеристики электромагнита
4.2 Описание алгоритма расчета динамики включения втяжного броневого электромагнита постоянного напряжения
4.3 Результаты моделирования динамики срабатывания однообмоточных броневых втяжных электромагнитов
Выводы к главе
ГЛАВА 5 ВОПРОСЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1 Оценка достоверности полученных математических моделей
5.1.1 Сравнение расчетных и экспериментальных статических характеристик втяжного броневого электромагнита
5.1.2 Сравнительный анализ расчетных и экспериментальных динамических характеристик электромагнита
5.2 Методика синтеза втяжных броневых электромагнитов
5.2.1 Методика синтеза втяжного броневого электромагнита постоянного напряжения на основе полученных статических моделей
5.2.2 Синтез втяжного электромагнита с минимально потребляемой мощностью
5.2.3 Синтез втяжного электромагнита на заданную тяговую характеристику
5.3 Разработка методики синтеза оптимальных втяжных броневых электромагнитов электромагнита с учетом динамических характеристик срабатывания
5.4 Оценка динамических параметров максимального токового расцепителя модульного автоматического выключателя

получить конечные уравнения проектирования в максимально приспособленной форме к выполнению синтеза ЭМ.
Обработка результатов, полученных в программной среде ЕЕММ, выполненная по стандартной процедуре [73, 141], позволяет получить уравнения в виде отрезков рядов:

ао+Т а.х, + Ё адхЪ + Ё апх? +■■■ 1=1 1=1 1=
где а0, а,, а -, аа - коэффициенты;
/, у — номера независимых факторов; п - число независимых факторов;
х,, - кодированное значение факторов эксперимента;
к - подбираемый показатель степени, используемый для повышения точности аппроксимации [73] экспериментальных данных.
Факторы эксперимента и исследуемые функции цели для их распространения на подобные МС представляются в виде безразмерных величин [50,65,73ч-75, 106, 138, 141, 167, 168].
Исследования [65, 95, 106, 134] показывают, что в электромагнитах по различным причинам не могут быть одновременно достигнуты геометрическое и физическое (механическое, электромагнитное, тепловое) подобия. Главная из них - несоответствие между количеством выделяемого в обмотке тепла и величиной ее теплоотдающей поверхности при пропорциональном изменении всех геометрических размеров электромагнита.
Подобия теплового, означающего неизменность превышений температур обмотки в соответствующих точках пространства, достигать нецелесообразно, так как полученные безразмерные модели не смогут быть применены для расчета электромагнитов в разных режимах работы, а также в схемах форсированного управления.