CC BY
4
Key words: artificial neural network, electric motor, proportional-integral-derivative controller (PID controller), engine control, embedded systems, adaptive control, model.
Nepomnyashchy Oleg Vladimirovich, candidate of technical sciences, docent, head of chair, [email protected], Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University,
Tarasov Aleksandr Vladimirovich, postgraduate, a.v.tarasov1987@,mail.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University,
Postnikov Aleksandr Ivanovich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University,
Yablonskiy Aleksey Pavlovich, assistant, [email protected], Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University,
Khaidukova Valeriya Nikolaevna, masters, valeriya_iks@mail. ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University
УДК 621.31
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-3-165-168
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СИЛЫ, ВОЗНИКАЮЩЕЙ ВСЛЕДСТВИЕ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ВОЗДУШНОГО ЗАЗОРА ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
В.Н. Козловский, А.С. Саксонов, Е.В. Стрижакова
В работе выполняется моделирование электромагнитной силы одностороннего притяжения, возникающей как следствие несоосности между ротором и статором электромеханического преобразователя энергии.
Ключевые слова: воздушный зазор, несоосность, компьютерное моделирование.
Как известно, [1, 2] выходные параметры электромеханических преобразователей энергии (ЭПЭ) зависимы от конструктивных параметров. Одним из ключевых конструктивных параметров, влияющих на выходные характеристики ЭПЭ выступает воздушный зазор (ВЗ), а точнее его размер и конфигурация. Также известно, что магнитная индукция в ВЗ зависима от его конфигурации и размера [3] (1):
ßo kskßdö
где ^о - магнитная проницаемость вакуума, Гн/м; ks - коэффициент ВЗ; kßd - коэффициент насыщения магнитной цепи по продольной оси; S - величина ВЗ, м; Ff - МДС обмотки возбуждения, А kf - коэффициент формы поля возбуждения.
Вследствие неравномерности ВЗ возникает электромагнитная сила притяжения между ротором и статором, это можно описать общеизвестным выражением (2) [4]:
F = IIB sin а (2)
На рис. 1 схематично показана активная зона ЭПЭ автомобильной генераторной установки (АГУ) при наличии несоосности между статором и ротором.
Для расчета электромагнитной силы необходимо использовать формулу Максвелла [5, 6] c с приложением полярной системы координат в следующей форме (3):
f _ В21Ру
Уэм Aß0 (3)
Из этой формулы видно, что электромагнитная сила, возникающая вследствие неравномерности ВЗ (несосности), пропорциональная квадрату магнитной индукции. В свою очередь, магнитная индукция зависима от конфигурации ВЗ. Также, электромагнитная сила зависима от угла ф, т.е. условно говоря, от конфигурации ВЗ [7 - 9].
^s=TJ-HFfkf (!)
Рис. 1. К расчету электромагнитной силы возникающей при неравномерности ВЗ
Для расчета проекций электромагнитной силы по ортогональным осям целесообразно осуществить переход от полярных координат к декартовым (4), (5):
!х= /эм <Р (4)
/у=/Э1^т<р (5)
Геометрическая сумма проекций равна вектору равнодействующей электромагнитной
силы (6):
/эм =/* + /у (6)
На основе вышеприведенных моделей создана компьютерная модель, для расчета электромагнитной силы, возникающей вследствие несоосности (рис. 2).
Q>
В delta |р
G>
□р
Q>
а
а>
muQ
со-
1
Interpreted ГП
MAT LA В Fen
Interpreted МАТ ИВ Fen ГП
Scope4
CD-
и
1
Interpreted ГП
MAT LA В Fen
Scope!
1
Inteipreted ГП
MATLAB Fen
Femxy
Scope3
Ferny
Scope2
Рис. 2. Компьютерная модель для расчета электромагнитной силы Сначала моделирование проводится при отсутствии несоосности (рис. 3).
Электромагнитная сила при отсутствии несоосности
Рис. 3. Электромагнитная сила при отсутствии несоосности
166
При наличии несоосности в активной зоне из-за неравномерности ВЗ возникает электромагнитная сила (рис. 4).
Электромагнитная сила при несоосности в 1 мм
Рис. 4. Электромагнитная сила при несоосности в 1 мм
Таким образом, при наличии несоосности между статором и ротором ЭПЭ помимо колебаний статорной ЭДС возникает электромагнитная сила, воздействующая на ротор, и соответственно, на подшипниковые узлы постепенно приводя к выходу их из строя.
Список литературы
1. Козловский, В. Н. Имитационная модель селективной сборки электромеханических преобразователей // Электроника и электрооборудование транспорта. 2008. № 4. С. 36-39.
2. Саксонов А.С., Крицкий А.В., Козловский В.Н. Разработка математического аппарата для оценки влияния эллипсности статора на выходные характеристики автомобильной генераторной установки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 7. С. 338-341.
3. Вольдек А.И., Попов В.В. Электрические машины переменного тока. Санкт-Петербург : Питер, 2010. 350 с.
4. Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники. СПб: Питер, 2006. 463 с.
5. Макаричев Ю.А., Стариков А.В., Ткаченко И.С. Синтез системы подчиненного регулирования электромагнитным подвесом ротора // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Физико-математические науки. 2007. № 1(14). С. 143-148.
6. Макаричев Ю.А., Стариков А.В., Ткаченко И.С. Дискретная математическая модель цифровой системы управления электромагнитным подвесом ротора // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Физико-математические науки. 2007. № 2(15). С. 186-188.
7. Дебелов В.В., Иванов В.В., Козловский В.Н., Строганов В.И., Ютт В.Е. Электронная система регулирования скорости движения автомобиля в режимах поддержания и ограничения скорости // Грузовик. 2013. №12. С. 19-23.
8. Заятров А.В., Козловский В.Н. Анализ и оценка взаимосвязей между традиционными показателями надежности и показателями, используемыми ведущими производителями легковых автомобилей // Электроника и электрооборудование транспорта. 2012. № 1. С. 41-43.
9. Козловский В.Н., Заятров А.В. Проблема стратегического планирования улучшения качества и надежности системы электрооборудования автомобилей // Электроника и электрооборудование транспорта. 2012. № 1. С. 44-47.
Козловский Владимир Николаевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, [email protected], Россия, Самара, Самарский государственный технический университет,
Саксонов Александр Сергеевич, аспирант, [email protected], Россия, Самара, Самарский государственный технический университет,
167
Стрижакова Елена Владимировна, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Самара, Самарский государственный технический университет,
COMPUTER SIMULATION OF THE ELECTROMAGNETIC FORCE RESULTING FROM THE
UNEVENNESS OF THE AIR GAP OF AN ELECTROMECHANICAL CONVERTER
V.N. Kozlovsky, A.S. Saksonov, E.V. Strizhakova
The paper simulates the electromagnetic force of unilateral attraction arising as a consequence of misalignment between the rotor and the stator of an electromechanical energy converter.
Key words: air gap, misalignment, computer modeling.
Kozlovsky Vladimir Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, head of the department, [email protected], Russia, Samara, Samara State Technical University,
Saksonov Aleksandr Sergeevich, postgraduate, [email protected], Russia, Samara, Samara State Technical University,
Strizhakova Elena Vladimirovna, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Samara, Samara State Technical University
УДК 621.311
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-3-168-173
НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ В УСЛОВИЯХ РЕАЛИЗАЦИИ ИННОВАЦИОННОГО СЦЕНАРИЯ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ
В.В. Карагодин, В.В. Рыбаков, Д.В. Рыбаков, С.С. Камчалов
В статье на основе анализа технического состояния систем электроснабжения специальных объектов показана объективная необходимость их глубокой модернизации, которая должна учитывать основные положения технической политики в электроэнергетике России. Обосновано предпочтительное направление совершенствования этих систем, в основе которого лежит создание цифровых систем для управления сложными технологическими объектами. Представлены возможные проблемы на пути реализации инновационного подхода к модернизации систем электроснабжения. Определены направления развития систем электроснабжения специальных объектов, поэтапная реализация которых позволит повысить живучесть, надежность и энергоэффективность функционирования электрических сетей. Сделан вывод о том, что процесс модернизации распределительных электрических сетей систем электроснабжения специальных объектов должен быть планомерным и требующим комплексного системного подхода.
Ключевые слова: система электроснабжения, электрические сети, специальный объект, цифровые системы управления, интеллектуальная электрическая сеть.
Разработка и внедрение новых типов вооружения и военной техники в Вооруженных силах Российской Федерации проводится в соответствии с Государственной программой вооружения на 2018-2027 гг. Одним из этапов развития и совершенствования специальных объектов Космических войск является создание новых и модернизация эксплуатируемых наземных комплексов (НК) под современные типы ракет космического назначения.
Данный процесс неизбежно влечет за собой необходимость модернизации систем электроснабжения (СЭС), от надежной работы которых зависит надежность, непрерывность и устойчивость функционирования технических и технологических системами НК [1].
