DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2019.3.03

APPLICATION OF THE COMPUTING ENVIRONMENT MAPLE TO THE CALCULATION OF THE DYNAMICS OF THE ELECTROMAGNETS IN THE COMPLICATED SYSTEMS OF FORCED CONTROL

E. I. Baida, M. Clemens, B. V. Klymenko, O. G. Korol, P. Ye. Pustovoitov

Анотація


Загальний опис теми дослідження. Розглядається запропонована авторами методика розрахунку динаміки електромагнітів, що працюють у складних форсованих системах. Подібні форсовані електромагніти широко застосовуються в електромеханічних комутаційних апаратах, зокрема у вакуумних контакторах, для зменшення їх розмірів, споживання енергії та для підвищення швидкодії, що свідчить про актуальність даної теми. Математична модель динаміки форсованої електромагнітної системи, що враховує особливості поведінки у нестаціонарних процесах її окремих елементів – механічної системи, магнітного та електричного кіл з урахуванням взаємодії електромагніта з пристроєм керування під час спрацьовування апарата, містить певні ознаки наукової новизни і є метою статті. Методика розрахунку динаміки форсованих електромагнітів застосовує математичний пакет Maple. В основу розрахунку покладено математичну модель, яка представляє собою систему нелінійних диференційних рівнянь магнітного і електричного кіл, доповнених рівняннями руху елементів механічної системи. Застосування пакету Maple, який багато в чому бере на себе складнощі математичного опису різних процесів, автоматично здійснюючи дуже складні і громіздкі математичні перетворення, дозволяє, уникаючи складних процесів вибору способу чисельного інтегрування, програмування складних й громіздких рівнянь та процедур їх чисельного інтегрування, отримувати результати розрахунків у зручній табличній та/або графічній формі, що свідчить про практичну значущість даної роботи. Наведені у статті результати зіставлення розрахунків з опублікованими раніше експериментальними даними, свідчать про високу ефективність запропонованих моделей та методик.

Ключові слова


електромагніти; динаміка; форсоване керування; комутаційні апарати; вакуумні контактори; математичний пакет Maple

Повний текст:

PDF ENG (English)

Посилання


Klymenko B.V. Forced electromagnetic systems. Moscow, Energoatomizdat, 1989. 160 p. (Rus).

Koltermann P.I., Assumpção Bastos J.P., Arruda S.R. A Model for Dynamic Analysis of AC Contactor. IEEE Transactions on Magnetics, 1992, vol. 28, no. 2, pp. 1348-1350. doi: 10.1109/20.123941.

Nowak L., Demenko A. 3D coupled field-circuit simulation of electromechanical converter dynamics. COMPEL - The international journal for computation and mathematics in electrical and electronic engineering, 1998, vol. 17, no. 4, pp. 439-447. doi: 10.1108/03321649810210613.

Wada M., Yoshimoto H., Kitaide Y. Dynamic analysis and simulation of electromagnetic contactors with AC solenoids. IEEE 2002 28th Annual Conference of the Industrial Electronics Society, IECON 02, 5-8 Nov. 2002. doi: 10.1109/iecon.2002.1182829.

Ruiz J.-R. R., Espinosa A.G. A Novel Parametric Model for AC Contactors. IEEE Transactions on Magnetics, 2008, vol. 44, no. 9, pp. 2215-2218. doi: 10.1109/tmag.2008.2000544.

Li Y., Xia K., Liu W., Li D. Design and simulation anylysis of electromagnetic repulsion mechanism. 2010 IEEE International Conference on Industrial Technology, 2010. pp. 914-918. doi: 10.1109/ICIT.2010.5472562.

You Jiaxin, Liang Huimin, Ma Guangcheng, Chen Shuqing, Cai Zhaowen. Research on the dynamic calculation model for a DC solenoid electromagnetic contactor and its contact characteristics in break process. 2015 IEEE 61st Holm Conference on Electrical Contacts (Holm), San Diego, CA, 2015, pp. 191-194. doi: 10.1109/HOLM.2015.7355096.

Tatevosian A.S. Dinamika elektromagnitov [Dynamics of electromagnets]. Omsk, Omsk State Technical University Publ., 2016. 148 p. (Rus).

Bajda Ye.I., Klymenko B.V., Pantelyat M.G., Yelanskyi Yu.A., Trichet D., Wasselynck G. Peculiarities of calculating the dynamics of high-speed electromagnets using tunable elastic meshes. Book of Abstracts of the 19th International Symposium on Electromagnetic Fields in Mechatronics, Electrical and Electronic Engineering (ISEF'2019), Nancy, France, August 2019, 2 p., accepted.

Korol O.G., Klymenko B.V., Yeresko O.V. Investigations of transients in the forced control device for the monostable electromagnet of the vacuum contactor. Bulletin of NTU «KhPI». Series: Problems of Improvement of Electrical Machines and Apparatus. Theory and Practice, 2018, no. 32 (1308), pp. 34-40. doi: 10.20998/2079-3944.2018.32.06. (Ukr).


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Klymenko B.V. Forced electromagnetic systems. Moscow, Energoatomizdat, 1989. 160 p. (Rus).
  2. Koltermann P.I., Assumpção Bastos J.P., Arruda S.R. A Model for Dynamic Analysis of AC Contactor. IEEE Transactions on Magnetics, 1992, vol. 28, no. 2, pp. 1348-1350. doi: 10.1109/20.123941.
  3. Nowak L., Demenko A. 3D coupled field-circuit simulation of electromechanical converter dynamics. COMPEL - The international journal for computation and mathematics in electrical and electronic engineering, 1998, vol. 17, no. 4, pp. 439-447. doi: 10.1108/03321649810210613.
  4. Wada M., Yoshimoto H., Kitaide Y. Dynamic analysis and simulation of electromagnetic contactors with AC solenoids. IEEE 2002 28th Annual Conference of the Industrial Electronics Society, IECON 02, 5-8 Nov. 2002. doi: 10.1109/iecon.2002.1182829.
  5. Ruiz J.-R. R., Espinosa A.G. A Novel Parametric Model for AC Contactors. IEEE Transactions on Magnetics, 2008, vol. 44, no. 9, pp. 2215-2218. doi: 10.1109/tmag.2008.2000544.
  6. Li Y., Xia K., Liu W., Li D. Design and simulation anylysis of electromagnetic repulsion mechanism. 2010 IEEE International Conference on Industrial Technology, 2010. pp. 914-918. doi: 10.1109/ICIT.2010.5472562.
  7. You Jiaxin, Liang Huimin, Ma Guangcheng, Chen Shuqing, Cai Zhaowen. Research on the dynamic calculation model for a DC solenoid electromagnetic contactor and its contact characteristics in break process. 2015 IEEE 61st Holm Conference on Electrical Contacts (Holm), San Diego, CA, 2015, pp. 191-194. doi: 10.1109/HOLM.2015.7355096.
  8. Tatevosian A.S. Dinamika elektromagnitov [Dynamics of electromagnets]. Omsk, Omsk State Technical University Publ., 2016. 148 p. (Rus).
  9. Bajda Ye.I., Klymenko B.V., Pantelyat M.G., Yelanskyi Yu.A., Trichet D., Wasselynck G. Peculiarities of calculating the dynamics of high-speed electromagnets using tunable elastic meshes. Book of Abstracts of the 19th International Symposium on Electromagnetic Fields in Mechatronics, Electrical and Electronic Engineering (ISEF'2019), Nancy, France, August 2019, 2 p., accepted.
  10. Korol O.G., Klymenko B.V., Yeresko O.V. Investigations of transients in the forced control device for the monostable electromagnet of the vacuum contactor. Bulletin of NTU «KhPI». Series: Problems of Improvement of Electrical Machines and Apparatus. Theory and Practice, 2018, no. 32 (1308), pp. 34-40. doi: 10.20998/2079-3944.2018.32.06. (Ukr).




Copyright (c) 2019 E. I. Baida, M. Clemens, B. V. Klymenko, O. G. Korol, P. Ye. Pustovoitov


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

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