CC BY
1УДК 621-317.7, 621-319
Керимзаде Г.С.
Доцент кафедры «Электромеханика» Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности
ОЯСГО 0000-0001-7042-0324
(г. Баку, Азербайджан)
ЗАВИСИМОСТИ ГАБАРИТНЫХ РАЗМЕРОВ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ИНДУКЦИОННОЙ ОПОРЫ
Аннотация: управляющие индукционные опоры широко используются в автоматизации технологических процессов для измерения создаваемых механических сил, определения массы и перемещения рабочих механизмов, а также для автоматического управления движением и поддержания определенного вертикального положения рабочего механизма. Во всех случаях увеличение радиуса действия электромагнитной подъемной силы, создаваемой опорой, является основной научно-технической задачей и целью представленной работы. Исследованы теоретические методы электромагнитного подъемно-индукционного обеспечения установившегося режима. Разработка методики расчета и методов расширения диапазона сил индукционной опоры отражает новизну работы. Измерительные приборы, преобразователи силы, устройства контроля и различное электромеханическое оборудование характеризуются высокой точностью на основе управляющих индукционных опор. Как и в любом электрооборудовании, магнитные и медные потери являются нежелательным фактором, так как это снижает стабильность характеристики и добротность, увеличивает погрешности. При известных размерах магнитопровода и обмотки индукционной обмотки управления, а также физико-технических характеристиках при известных значениях превышений температуры можно рассчитать параметры. В представленной работе рассмотрены выражения для соотношений размеров.
Ключевые слова: индукционная опора, управление, электромагнитная сила, габаритные размеры, методика, расчет, характеристика, коэффициент, элемент левитации.
Методом исследования представленной работы являются теоретические методы исследования электромагнитной силы индукционной опоры в установившемся режиме. Разработка методики расчета, а также методов расширения диапазона сил индукционной опоры отражает характерные особенности работы. Основными задачами являются разработка, исследование функциональных зависимостей, ограничений на параметры и размеры, конструкции магнитной системы и структурной схемы индукционной опоры, определение оптимальных значений размеров, расчет влияния тепловых процессов на основные параметры [1-5]. Постановка задачи с учетом минимизации потерь связана с трудностями определения математических выражений потерь. При этом необходимо учитывать взаимосвязь параметров обмоток, магнитопровода и температуры. В этих соотношениях учитываются как активное, так и реактивное магнитные сопротивления медных секций. При ступенчатой конструкции магнитной цепи опоры управления в математических выражениях коэффициент гнезда, в котором расположена обмотка возбуждения, равен пс=с'/^ а соотношение высот обмоток k 12=Ь1/Ь2 . Габаритные размеры опоры A, B, H зависят от этих соотношений. Для учета ограничений на габаритные размеры необходимо учитывать диапазон изменения коэффициентов пс, к12. Потери также зависят от коэффициентов пс , к12. Поэтому для минимизации потерь необходимо решить задачи определения соотношения габаритных размеров, диапазона изменения магнитной проводимости и размеров, зависимости потерь от размеров, зависимости потерь меди в обмотках от размеров обмоток и температуры. Габаритные размеры A, B, H опор управления различного назначения имеют определенные ограничения, определяемые величиной зазоров для размещения этих устройств. Габаритные размеры A,B,H зависят от размеров магнитопровода, геометрических размеров обмоток возбуждения и левитации. Размеры магнитопровода a,b,c,Hc зависят от индукции в сердечнике ВМ, условия однородности магнитного поля рабочего зазора ma=2^6, шс=2^6, размеров обмотки возбуждения (^ -С1), размеров левитационного элемента (ь12-с2) и хода Xp. Указан рабочий ход хр для обмоток,
превышающих допустимые температуры (т1-т2). Размеры обмоток должны удовлетворять указанным превышениям температуры, ограничениям по габаритам и рабочему ходу. На основании проведенных исследований в зависимости от назначения устройств соотношения габаритных размеров могут быть в трех вариантах [4-5].
В результате анализа методов увеличения диапазона действия электромагнитной силы установлено, что за счет регулирования напряжения сети диапазон действия силы можно расширить в широких пределах. При этом необходимо также учитывать теплопроводность, силу удара, характеристики намагничивания, превышения температуры, соотношения размеров и параметров, толщину левитационного элемента. Оптимальные размеры управляемой индукционной опоры определяются температурой перегрева обмоток (возбуждения и левитации), а также магнитными потерями в стальном сердечнике. Для этой цели также разработана методика расчета магнитной системы, которая будет представлена в последующих работах. Определение габаритных размеров опоры обеспечивает уменьшение рабочего зазора и безразмерных коэффициентов удлинения. Также наблюдается зависимость коэффициента усиления от допустимых температур перегрева [1-5].
Вариант 1. Высота индукционного левитатора Н значительно превышает ширину А, H/A>>1. В этом случае А/В>1. В результате для размеров гнезда обмотки возбуждения имеем следующие соотношения: ^>>1 и c'/c>1. По этой причине для элемента левитации: h2/c2>>1. Это соотношение должно соответствовать поддержанию постоянного сечения левитационного элемента 302=ь2-с2, так как заданное превышение температуры т2 зависит от ампер-витков Б2, плотности тока j2 и сечения S02.
Вариант 1. Н >> 1 ; Л > 1 ; "Ь>> 1 ; С> 1 ; — >> 1
А ВС С С2
Аналогично для двух других вариантов:
Н ЛЬ С' Ь0
Вариант 2. 1 ; £ > 1 ; 4<< 1 ; — >> 1 ; — >> 1
А В С С С2
Н А Ь С' Ь0
Вариант 3. Н > 1 ; А > 1 ; Л> 1 ; С > 1 ; — > 1
В С С С^
Для варианта 1 размерные соотношения в основном относятся к измерению статической силы, оказывающей внешнее воздействие на левитационный элемент в вертикальном направлении, либо к системам слежения и датчикам силы, используемым для управления. Для варианта 2 соотношения размеров относятся к приводам, опорам управления и другому оборудованию. Коэффициенты размеров для варианта 3 относятся к стабилизаторам тока, регуляторам тяги и другим устройствам.
/ / /
/////////
Рисунок 1. Диаграммы соотношения размеров (для варианта 1).
Габаритные размеры зависят от коэффициента гнезда п0 =с'/с, где расположена обмотка возбуждения. Для не ступенчатого магнитопровода с'=с и пС=1. В этом случае высота магнитопровода большая Н. Поэтому габаритные размеры зависят от коэффициентов та, тС, пС, к12, п^, пе2. На рис. 1 представлены диаграммы соотношения размеров для варианта 1. Для уменьшения габаритных размеров А, В, Н необходимо уменьшить рабочий зазор с и коэффициент тС. С увеличением коэффициента пС габаритные размеры А и В увеличиваются. С увеличением коэффициента та габаритные размеры А и Н уменьшаются. Следовательно, для устранения избыточной высоты Н левитатора необходимо увеличить коэффициент пС и уменьшить константу левитации пе2 (рис.2) [4-5].
Разработка и исследование функциональных зависимостей электромагнитных сил, ограничений на параметры и размеры, конструктивных особенностей и структурных схем индукционной опоры управления, определение оптимальных значений размеров являются первоочередной задачей. Теоретическая и практическая значимость работы сводится к методам увеличения диапазона сил, что, в свою очередь, позволяет разработать индукционные опоры. Применение полученных результатов при автоматизации технологических процессов обеспечивает контроль вертикального перемещения рабочих механизмов, а также проведение измерений с опорой. Для учета диапазона изменения коэффициентов пс, к12 необходимо учитывать ограничения по габаритным размерам. Потери также зависят от заданных коэффициентов, поэтому для минимизации потерь необходимо решать такие задачи, как: определение соотношения габаритных размеров, диапазон изменения удельной магнитной проводимости и размеров, а также зависимость потерь в обмотках от габаритов, магнитной проводимости и температуры.
Т1=Т2=СО
Рисунок 2. Зависимость габаритных размеров от коэффициентов пс, та, тС
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Керимзаде Г.С., Мамедова Г.В.Анализ параметров ЭА с ЛЭ. // Приборостроение .-Санкт Петербург, 2018. № 12 (61)., сс.67-71.
2. Абдуллаев Я.Р., Керимзаде Г.С., Мамедова Г.В."Электрические и электронные аппараты". УП. Баку. АГУНП. 2019. 170с.
3. G.S.Kerimzade, "Indicators of parametrs when designing е1есШса1 apparatus with levitation elements". News of Azerbaijan High Technical Edicational Institutions. Volume 24. ISSUE 1 (135). 2022. ISSN: 1609-1620. pp.39 - 43.
4. G.S.Kerimzade "Calculation of parameters of control induction support" Przeglad Elektrotechniczny. 2024.Warszawa. (in print edition).
5. G.S.Kerimzade "Method for determining the overall dimensions of an induction control support". Przeglad Elektrotechniczny. 2024.Warszawa. (in print edition).
Kerimzade G.S.
Azerbaijan State University of Oil and Industry (Baku, Azerbaijan)
DEPENDENCE OF THE OVERALL DIMENSIONS OF THE CONTROL INDUCTION SUPPORT
Abstract: control induction supports are widely used in process automation to measure the generated mechanical forces, determine the mass and movement of working mechanisms, as well as to automatically control the movement and maintain a certain vertical position of the working mechanism. In all cases, increasing the radius of action of the electromagnetic lifting force created by the support is the main scientific and technical problem and the goal of the presented work. Theoretical methods of electromagnetic lifting-induction ensuring steady-state conditions have been studied. The development of a calculation methodology and methods for expanding the range of forces of an induction support reflects the novelty of the work. Measuring instruments, force transducers, control devices and various electromechanical equipment are characterized by high accuracy based on control induction supports. As in any electrical equipment, magnetic and copper losses are an undesirable factor, since this reduces the stability of the characteristics and quality factor, and increases errors.
Keywords: induction support, control, electromagnetic force, overall dimensions, methodology, calculation, characteristics, coefficient, levitation element.
