Актуальность выполненных исследований вызвана необходимостью совершенствования расчетов быстропротекающих динамических процессов в электроустановках. В качестве объекта исследований рассматривается конструкция двухмассовой технологической вибрационной установки с электромагнитным возбуждением. Предметом исследования является расчет динамических характеристик на основе созданной компьютерной модели вибрационной установки в переходных и установившихся режимах в зависимости от формы и частоты питающего источника. Основу математической модели составляют дифференциальные уравнения электрического и механического равновесия, имеющие нелинейную зависимость. Основной задачей исследования является разработка имитационной модели двухмассовой технологической вибрационной установки с электромагнитным возбуждением с применением современных методов компьютерного моделирования. Рассмотрен пример численной реализации математической модели методами структурного моделирования в программе Matlab Simulink и создана компьютерная модель электромагнитной вибрационной установки. Представлены примеры динамического расчета для анализа электромеханических процессов в переходных и установившихся режимах. Приведены некоторые расчетные значения интегральных показателей характеризующих процессы преобразования электрической энергии, потребляемой от промышленного источника. Предложенная имитационная модель технологической вибрационной установки может использоваться для расчета быстропротекающих динамических процессов в различных режимах с целью рационального выбора параметров установки при проектировании, а также решения задач анализа и синтеза систем автоматического управления амплитудой, частотой и формой питающего напряжения. Выполненные исследования могут представлять определенный интерес для специалистов в области динамики прочности машин и вибрационной защиты.
Ключевые слова: технологическая вибрационная установка, электромагнитный привод, компьютерная модель, расчет динамических процессов, методы структурного моделирования, коэффициент полезного действия.
Авторы:
Нейман Людмила Андреевна д-р техн. наук, профессор кафедры электротехнических комплексов Новосибирского государственного технического университета. Область научных интересов: линейные синхронные электромагнитные машины и импульсные технологии. Опубликовано более 160 научных работ. (Адрес: 630073, Россия, Новосибирск, пр. Карла Маркса, 20. E-mail:
neyman31@gmail.com).
Нейман Владимир Юрьевич д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой теоретических основ электротехники Новосибирского государственного технического университета. Область научных интересов: силовые электромагнитные импульсные системы. Автор и соавтор более 250 научных и учебно-методических работ. (Адрес: 630073, Россия, Новосибирск, пр. Карла Маркса, 20. E-mail: nv.nstu@ngs.ru).
Марков Алексей Валерьевич аспирант Новосибирского государственного технического университета. Область научных интересов: силовые электромагнитные импульсные системы. Опубликовано более 10 научных работ. (Адрес: 630073, Россия, Новосибирск, пр. Карла Маркса, 20. E-mail: electro-319@mail.ru).
Лаппи Сергей Юрьевич аспирант Новосибирского государственного технического университета. Область научных интересов: силовые электромагнитные импульсные системы. Опубликовано три научные работы. (Адрес: 630073, Россия, Новосибирск, пр. Карла Маркса, 20. E-mail: kafelectro@mail.ru).
Список литературы
Ивашин В.В., Кудинов А.К., Певчев В.П. Электромагнитные приводы для импульсных и виброимпульсных технологий // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 2012. – № 1. – С. 72–75.
БлехманИ.И. Теория вибрационных процессов и устройств: вибрационная механика и вибрационная техника. – СПб.: Руда и металлы, 2013. – 640 с.
Саттаров Р.Р., Исмагилов Ф.Р. Периодические режимы в электромагнитных вибрационных преобразователях // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. – 2010. – Т. 14, № 1 (36). – С. 50–55.
АнисимоваЛ.С., ПоздновМ.В. Математическая модель электромагнитной системы электромагнитного двухобмоточного вибратора // Приволжский научный вестник. – 2015. – № 3-1 (43). – С. 27–31.
АфанасьевА.И.,АндрюшенковД.Н., ЗакаменныхА.Ю. Резонансный грохот с линейным электромагнитным двигателем // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. – 2010. – № 2. – С. 57–60.
Резонансный электромагнитный вибровозбудитель колебаний с обратной связью / М. Ибадуллаев, А.К. Нуралиев, А.Ж. Есенбеков, А.И. Назаров // Вестник МЭИ. –
2020. – № 1. – С. 62–66. – DOI: 10.24160/1993-6982-2020-1-62-66.
Берозашвили Г.В., Гелашвили В.Н. Теория, расчет и вопросы возбуждения электромагнитных вибрационных машин. – Тбилиси: Сабчота Сакартвело, 1978. – 175 с.
Макаров Л.Н., Денисов В.Н., Курилин С.П. Разработка и моделирование линейного электродвигателя для вибрационных технологических машин // Электротехника. – 2017. –№ 3. – С. 74–77.
НейманВ.Ю., ПетроваА.А. Сравнение способов форсировки импульсных линейных электромагнитных двигателей // Электротехника. – 2007. – № 9. – С. 47a–50.
Певчев В.П., Ивашин В.В. Проектирование мощных короткоходовых импульсных электромагнитных двигателей. – Тольятти: Изд-во Тольят. гос. ун-та, 2012. – 142 c.
МанжосовВ.К., Лукутина Н.О., Невенчанная Т.О. Динамика и синтез электромагнитных генераторов силовых импульсов. – Фрунзе: Илим, 1985. – 119 с.
Нейман Л.А., Нейман В.Ю. Линейные синхронные электромагнитные машины ударного действия: монография. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2021. – 480 с.
Проектирование электромагнитных приводов, устойчивых к внешним механическим возмущающим воздействиям / А.В. Павленко, Д.В. Батищев, А.А. Гуммель, И.А. Большенко // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 2017. – Т. 60,
№ 3. – С. 17–27.
АфанасьевА.И.,СусловД.Н., ЧирковаА.А. Анализ эффективности работы вибровозбудителей резонансных вибротранспортных машин // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. – 2018. – № 2. – С. 68–75. – DOI: 10.21440/0536-1028-2018-2-68–75.
Моделирование электромеханических процессов в энергосберегающих электромагнитных приводах вибрационных установок / А.А. Черно, А.П. Гуров, А.С. Минчула, Д.Л. Безверхний // Электротехнические и компьютерные системы. – 2011. – № 3. – С. 397–399.
Нейман Л.А., Нейман В.Ю. Математическая модель электромеханической системы колебательного движения с упругими связями // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. – 2015. – № 6. – С. 35–40.
АфанасьевА.И.,КазаковЮ.М., СаитовВ.И. Математическая модель резонансной вибротранспортной машины с изменяющейся частотой собственных колебаний // Научный вестник. – 2016. – № 1 (7). – С. 132–141. – DOI: 10.17117/nv.2016.01.132.
Нейман Л.А., Нейман В.Ю. Расчет динамики электромагнитного привода колебательного движения с однополупериодным выпрямителем // Вестник МЭИ. – 2016. – № 6. – С. 64–71.
Нейман Л.А., Нейман В.Ю. Динамическая модель электромагнитного привода колебательного движения для систем генерирования низкочастотных вибраций // Доклады Академии наук высшей школы Российской Федерации. – 2015. – № 3 (28). – С. 75–87. – DOI: 10.17212/1727-2769-2015-3-75-87.
Neyman L.A., Neyman V.Yu. Dynamic model of a vibratory electromechanical system with spring linkage // 2016 11th International Forum on Strategic Technology, June 1–3, 2016, Novosibirsk, Russia: proceedings of IFOST-2016. – Novosibirsk, 2016. – Pt. 2. – P. 23–27. – DOI: 10.1109/IFOST.2016.7884234.
Neyman L.A., Neyman V.Yu., Shabanov A.S. Vibration dynamics of an electromagnetic drive with a half-period rectifier // 18th International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices, EDM 2017, Erlagol, Altai Republic, 29 June – 3 July 2017: Proceedings. – Novosibirsk, 2017. – P. 503–506.
Neyman L.A., Neyman V.Yu., Markov A.V. Mathematical model of the technological vibratory unit with electromagnetic excitation // Journal of Physics: Conference Series. – 2020. – Vol. 1661. – Art. 012063. – DOI: 10.1088/1742-6596/1661/1/012063.
ДьяконовВ.П. Matlab и Simulink для радиоинженеров. – М.: ДМК Пресс, 2016. – 976 с.
СуворовИ.Ф., РомановаВ.В., ХромовС.В. Исследование влияния несимметрии фазных напряжений на режимы работы асинхронных двигателей в среде имитационного моделирования MATLAB/SIMULINK // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. – 2016. – Т. 16, № 3. – С. 72–83. – DOI: 10.14529/power160309.
Нейман Л.А., Нейман В.Ю. Моделирование процессов в электромагнитном вибрационном преобразователе с потерями энергии в магнитопроводе // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2016. – Т. 19, № 1. – С. 73–78. – DOI: 10.21293/1818-0442-2016-19-1-73-78.
Буль О.Б. Методы расчета магнитных систем электрических аппаратов: магнитные цепи, поля и программа FEMM. – М.: Академия, 2005. – 336 с.
КрутиковК.К., РожковВ.В. Особенности моделирования электрического и магнитного поверхностного эффекта от переменных электромагнитных полей в FEMM // Электричество. – 2020. – № 8. – С. 51–57. – DOI: 10.24160/0013-5380-2020-8-51-57.
On the question of taking into account the main dimensions when selecting type of electromagnet according to value of constructive factor / V.Yu. Neiman, L.A. Neiman, A.A. Petrova, A.A. Skotnikov, O.V. Rogova // Russian Electrical Engineering. – 2011. – Vol. 82, no. 6. – P. 328–331.
Andreeva E.G., Gritsay A.S. Classification and research of electro-technical devices with unclosed magnetic core // Journal of Physics: Conference Series. – 2019. – Vol. 1260, N 5. – Art. 052001. – DOI: 10.1088/1742-6596/1260/5/052001.
Нейман В.Ю., Петрова А.А. Моделирование в FEMM магнитного поля для расчета тяговых характеристик электромагнитных двигателей постоянного тока // Сборник научных трудов НГТУ. – 2008. – № 2 (52). – С. 101–108.
Нейман В.Ю., Нейман Л.А., Петрова А.А. Расчет показателя экономичности силового электромагнита постоянного тока с помощью моделирования магнитного поля // Транспорт: наука, техника, управление. – 2008. – № 6. – С. 21–24.
Для цитирования:
Нейман Л.А., Нейман В.Ю., Марков А.В., Лаппи С.Ю. Бесступенчатое управление индексом модуляции трехфазного преобразователя электропривода в режиме «FLAT-TOP» // Доклады АН ВШ РФ. – 2022. – № 2 (55). – C. 20–35 – doi: 10.17212/1727-2769-2022-2-20-35
For citation:
Neyman L.A., Neyman V.Yu., Markov A.V., Lappi S.Yu. Razrabotka imitatsionnoi modeli dvukhmassovoi tekhnologicheskoi vibratsionnoi ustanovki s elektromagnitnym vozbuzhdeniem [Development of an imitation model of a two-mass technological vibratory unit with electromagnetic excitation]. Doklady Akademii nauk vysshei shkoly Rossiiskoi Federatsii = Proceedings of the Russian higher school Academy of sciences, 2022, no. 2 (55), pp. 20–35. DOI: 10.17212/1727-2769-2022-2-20-35.
Марков Алексей Валерьевич