DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2019.3.02

ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИНДУКТОРА И ЯКОРЯ НА ПОКАЗАТЕЛИ ЛИНЕЙНОГО ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО ТИПА

V. F. Bolyukh, Yu. V. Kashanskij, I. S. Schukin

Анотація


Разработана цепная математическая модель линейного импульсного электромеханического преобразователя (ЛИЭП) электродинамического типа. Получены рекуррентные соотношения для расчета взаимосвязанных электромагнитных, механических и тепловых процессов. Установлено, что при увеличении толщины квадратной медной шины катушек индуктора и якоря от 1,0 до 2,5 мм увеличиваются амплитуда и величина импульса электродинамических усилий (ЭДУ). Максимальная скорость якоря наибольшая у ЛИЭП, катушки индуктора и якоря которого намотаны шиной толщиной 1,5 мм. Наибольшее значение КПД у ЛИЭП, катушки которого намотаны шиной толщиной 2,0 мм. При увеличении количества слоев шины катушки индуктора амплитуда ЭДУ уменьшается существенно, а величина импульса ЭДУ – незначительно. Вследствие этого снижаются максимальная скорость якоря, КПД и превышения температуры катушек. Наибольшая амплитуда ЭДУ реализуется в ЛИЭП при минимальном количестве слоев шин катушек индуктора и якоря, а наибольшая величина импульса ЭДУ возникает при максимальном их количестве. При этом наибольшие значения амплитуды и импульса ЭДУ возникают при условии, когда количество слоев шины катушек одинаковы. Наибольший КПД (21,82 %) реализуется в ЛИЭП, у которого катушки индуктора и якоря намотаны в четыре слоя квадратной шины толщиной 2,0 мм. На базе ЛИЭП электродинамического типа была изготовлена и испытана модель катапульты для запуска беспилотного летательного аппарата.

Ключові слова


линейный импульсный электромеханический преобразователь электродинамического типа; цепная математическая модель; рекуррентные соотношения; геометрические параметры катушек индуктора и якоря; электродинамические усилия; КПД

Повний текст:

PDF ENG (English) PDF RUS

Посилання


Balikci A., Zabar Z., Birenbaum L., Czarkowski D. Improved performance of linear induction launchers. IEEE Transactions on Magnetics, 2005, vol.41, no.1, pp. 171-175. doi: 10.1109/tmag.2004.839283.

Tomashevsky D.N., Koshkin A.N. Modeling of linear impulse electric motors. Russian Electrical Engineering, 2006, no.1, pp. 24-27. (Rus).

Bissal A., Magnusson J., Engdahl G. Electric to mechanical energy conversion of linear ultrafast electromechanical actuators based on stroke requirements. IEEE Transactions on Industry Applications, 2015, vol.51, no.4, pp. 3059-3067. doi: 10.1109/tia.2015.2411733.

Bolyukh V.F., Shchukin I.S. Lineinye induktsionno-dinamicheskie preobrazovateli [Linear induction-dynamic converters]. Saarbrucken, Germany, LAP Lambert Academic Publ., 2014. 496 p. (Rus).

Bissal A., Eriksson A., MagnussonA., Engdahl G. Hybrid multi-physics modeling of an ultra-fast electro-mechanical actuator. Actuators, 2015, vol.4, no.4, pp. 314-335. doi: 10.3390/act4040314.

ВolyukhV.F., Oleksenko S.V., Shchukin I.S. Comparative analysis of linear pulse electromechanical converters electromagnetic and induction types. Technical Electrodynamics, 2016, no.5, pp. 46-48. (Rus).

Bissal A., Magnusson J., Engdahl G. Comparison of two ultra-fast actuator concept. IEEE Transactions on Magnetics, 2012, vol.48, no.11, pp. 3315-3318. doi: 10.1109/tmag.2012.2198447.

D.-K. Lim, D.-K. Woo, I.-W. Kim, D.-K. Shin, J.-S. Ro, T.-K. Chung, H.-K. Jung. Characteristic Analysis and Design of a Thomson Coil Actuator Using an Analytic Method and a Numerical Method. IEEE Transactions on Magnetics, 2013, vol.49, no.12, pp. 5749-5755. doi: 10.1109/tmag.2013.2272561.

Li W., Koh C.S. Parametric analysis of Thomson-coil actuator using adaptive equivalent circuit method. Digests of the 2010 14th Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation, May 2010, pp. 1-9. doi: 10.1109/cefc.2010.5481673.

Bolyukh V.F., Kocherga A.I., Schukin I.S. Investigation of a linear pulse-induction electromechanical converter with different inductor power supply circuits. Electrical engineering & electromechanics, 2018, no.1, pp. 21-28. doi: 10.20998/2074-272X.2018.1.03.

Bolyukh V.F., Oleksenko S.V., Schukin I.S. Efficiency of linear pulse electromechanical converters designed to create impact loads and high speeds. Electrical engineering & electromechanics, 2015, no.3, pp. 31-40. doi: 10.20998/2074-272X.2015.3.05.

Bolyukh V.F., Schukin I.S. Investigation of thermal processes in a linear pulse-induction electromechanical converter of cyclic action. Electrical engineering & electromechanics, 2017, no.5, pp. 14-22. doi: 10.20998/2074-272X.2017.5.02.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Balikci A., Zabar Z., Birenbaum L., Czarkowski D. Improved performance of linear induction launchers // IEEE Transactions on Magnetics. – 2005. – vol.41. – no.1. – pp. 171-175. doi: 10.1109/tmag.2004.839283.
  2. Томашевский Д.Н., Кошкин А.Н. Моделирование линейных электродвигателей импульсного действия // Электротехника. – 2006. – №1. – С. 24-27.
  3. Bissal A., Magnusson J., Engdahl G. Electric to mechanical energy conversion of linear ultrafast electromechanical actuators based on stroke requirements // IEEE Transactions on Industry Applications. – 2015. – vol.51. – no.4. – pp. 3059-3067. doi: 10.1109/tia.2015.2411733.
  4. Болюх В.Ф., Щукин И.С. Линейные индукционно-динамические преобразователи. Saarbrucken, Germany: LAP Lambert Academic Publishing, 2014. – 496 с.
  5. Bissal A., Eriksson A., MagnussonA., Engdahl G. Hybrid multi-physics modeling of an ultra-fast electro-mechanical actuator // Actuators. – 2015. – vol.4. – no.4. – pp. 314-335. doi: 10.3390/act4040314.
  6. Болюх В.Ф., Олексенко С.В., Щукин И.С. Сравнительный анализ линейных импульсных электромеханических преобразователей электромагнитного и индукционного типов // Технічна електродинаміка. – 2016. – №5. – С. 46-48.
  7. Bissal A., Magnusson J., Engdahl G. Comparison of two ultra-fast actuator concept // IEEE Transactions on Magnetics. – 2012. – vol.48. – no.11. – pp. 3315-3318. doi: 10.1109/tmag.2012.2198447.
  8. D.-K. Lim, D.-K. Woo, I.-W. Kim, D.-K. Shin, J.-S. Ro, T.-K. Chung, H.-K. Jung. Characteristic Analysis and Design of a Thomson Coil Actuator Using an Analytic Method and a Numerical Method // IEEE Transactions on Magnetics. – 2013. – vol.49. – no.12. – pp. 5749-5755. doi: 10.1109/tmag.2013.2272561.
  9. Li W., Koh C.S. Parametric analysis of Thomson-coil actuator using adaptive equivalent circuit method // Digests of the 2010 14th Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation. – May 2010. – pp. 1-9. doi: 10.1109/cefc.2010.5481673.
  10. Bolyukh V.F., Kocherga A.I., Schukin I.S. Investigation of a linear pulse-induction electromechanical converter with different inductor power supply circuits // Electrical engineering & electromechanics. – 2018. – no.1. – pp. 21-28. doi: 10.20998/2074-272X.2018.1.03.
  11. Bolyukh V.F., Oleksenko S.V., Schukin I.S. Efficiency of linear pulse electromechanical converters designed to create impact loads and high speeds // Electrical engineering & electromechanics. – 2015. – no.3. – pp. 31-40. doi: 10.20998/2074-272X.2015.3.05.
  12. Bolyukh V.F., Schukin I.S. Investigation of thermal processes in a linear pulse-induction electromechanical converter of cyclic action // Electrical engineering & electromechanics. – 2017. – no.5. – pp. 14-22. doi: 10.20998/2074-272X.2017.5.02.

 

 

 





Copyright (c) 2019 V. F. Bolyukh, Yu. V. Kashanskij, I. S. Schukin


This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

ISSN 2074–272X (Print)
ІSSN 2309–3404 (Online)