2016.06.08. Специалистами компании Comsol представлен пример моделирования линейного электромагнитного привода

n 0212 1

7 июня 2016 года в блоге компании Comsol представлено описание порядка моделирования электромагнитного двигателя, состоящего из статора, обмотки возбуждения магнитного поля и подвижного якоря закрепленного на возвратной пружине. В примере моделируется воздействие прямоугольного импульса напряжения на обмотку двигателя.

n 0212 2 n 0212 3

Задача моделируется на полуплоскости в осе-симметричной постановке. Модель формируется из блоков описывающих расчет магнитных полей, расчет уравнений в полных производных записанный в слабой форме, а также применяется блок определяющий возможность изменения геометрии модели. Глобальными параметрами модели являются геометрические характеристики конструкции, временные значения переходного процесса, количество витков обмотки и жесткость возвратной пружины

 n 0212 4

Геометрия определяется как состоящая из неподвижных и подвижных областей.

n 0212 5

 

Масса подвижного поршня определяется с помощью блока выполняющего интеграцию по объему от величины плотности материала. Величина электромагнитного усилия определяется согласно расчету тензора натяжений Максвелла.

 n 0212 6

При расчете распределения магнитного поля учитывается нелинейность магнитных свойств материалов, задаваемая в параметрах используемых материалов как нелинейная зависимость магнитной индукции от напряженности магнитного поля. Зависимости отдельно задаются для подвижного материалов статора и якоря в зависимости от различия их магнитных свойств.

 n 0212 7

Присутствие в рассматриваемой конструкции катушки моделируется отдельным специальным блоком, в параметрах которого указывается количество витков, диаметр провода, электропроводность материала витков обмотки. Ток через обмотку задается в виде прямоугольного импульса.

n 0212 8

 

Применяемый метод определения электромагнитного усилия с помощью натяжений Максвелла требователен к качеству конечно-элементной сетки, так как определяет усилия исходя из производной от величин характеризующих магнитное поле вблизи поверхности раздела сред с различными магнитными проницаемостями.

Расчет динамики движения якоря осуществляется решением известного уравнения Ньютона, разделенных на два уравнения: относительно скорости и отнсительно координаты якоря.

n 0212 9

 

На рисунках представлены результаты расчетов для двух вариантов жесткости пружины: динамические зависимости координаты якоря, электромагнитной силы, скорости якоря, тока в обмотке.

n 0212 10

n 0212 11

n 0212 12

n 0212 13

По материалам: https://www.comsol.com/blogs/part-1-how-to-model-a-linear-electromagnetic-plunger

В материале не отражен порядок расчета переходного процесса изменения тока в обмотке, задаваемого, по словам авторов, в виде прямоугольного импульса. При этом на графиках видно что функция тока имеет некоторый наклон в начале и в конце импульса.

 

В продолжении новости.

2016.06.14.

Продолжение примера моделирования линейного электромагнитного привода. В конструкцию добавлен стоп – блокирующий движения якоря на некоторой координате.

 

n 0212 14 n 0212 15

 

 

Электромагнитная сила тянет якорь вверх, преодолевая силу тяжести и упругости возвратной пружины. При прекращении тока, под действием силы тяжести и пружины – якорь возвращается в начальное положение.

Моделирование области в которой происходит движения якоря производится на основе формирования области с подвижной сеткой конечных элементов «Moving Mesh».

 n 0212 16

При этом, значение деформации/перемещения определяется переменными величина которых вычисляется из решения отдельного блока уравнений в частных производных.

n 0212 17

Это позволяет увеличивать частоту сетки конечных элементов при движении границ областей геометрии.

n 0212 18 

Условия касания якоря стопа определяется значением логической переменной, которая может принимать значение либо 1 (якорь касается стопа), 0 (якорь не касается стопа).

 n 0212 19 n 0212 20

 

В дальнейшем данная переменная изменяет вид решаемого уравнения рассчитывающего движения якоря, что позволит адекватно моделировать динамическую зависимость координаты якоря.

n 0212 21 

Расчет динамики движения якоря производится с помощью решателя дифференциальных уравнений в полных производных.

n 0212 22

Ниже представлены полученные динамические зависимости тока, электромагнитного усилия, координаты якоря и его скорости.

n 0212 23

n 0212 24

n 0212 25

n 0212 26

 

По материалам: https://www.comsol.com/blogs/part-2-model-a-linear-electromagnetic-plunger-with-a-blocker/ 

Таким образом, были продемонстрированы возможности моделирования динамических процессов работы электромагнитного клапана, путем решения взаимосвязанных уравнений описывающих распределение магнитного поля, вычисления электромагнитного усилия и решения второго уравнения Ньютона (описывающего движение якоря). Входными данными расчета являлась функция тока, задаваемая изначально. К сожалению, в данной статье не указывается пример ее расчета (для случая заданного изначально напряжения – подаваемого она обмотку электромагнита).

2016.06.07. Выпуск №1 (10) 2016г. научно-технического журнала «Вопросы электротехнологии»

n 0211 1

В очередном выпуске журнала «Вопросы электротехнологии» вышли следующие статьи:

ЭЛЕКТРОТЕРМИЯ
Потенциал СВЧ электротехнологии. Автор: Архангельский Ю.С.
Протяжные СВЧ электротехнические установки. Авторы: Юдина В.О., Архангельский Ю.С.
Спасение книг, пострадавших при тушении пожара. Авторы: Маркелова К.Д., Архангельский Ю.С.   
Особенности бизнес-планирования в электротермии. Авторы: Гусева Н.В., Новичков С.В.

ЭЛЕКТРОФИЗИКА
Промышленные установки ультразвуковой промывки и очистки прецизионных деталей. Авторы: Бекренев Н.В., Злобина И.В.
Исследование ультразвуковой очистки внутренних полостей и каналов в изделиях транспортного и энергетического машиностроения контактным методом. Авторы: Сарсенгалиев А.М., Злобина И.В., Карачаровский В.Ю., Бекренев Н.В.

ЭЛЕКТРОХИМИЯ
Электрохимические методы восстановления измененных или уничтоженных маркировочных обозначений на блоках двигателей транспортных средств, изготовленных из серого чугуна. Автор: Райгородский В.М.

ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА
Моделирование рабочих процессов электродинамического преобразователя энергии в режиме согласного включения обмоток в единый электрический контур. Автор: Вырыханов Д.А.
Оценка технического состояния электрических машин постоянного тока по форме и уровню импульсных значений тока цепи якоря. Автор: Менщиков И.А.
Электромагнитогидравлические машины ударного и вибрационного действия. Авторы: Угаров Г.Г., Мошкин В.И.
Вариационная модель процесса электромеханического преобразования энергии. Автор: Вырыханов Д.А.

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
Парогазовые технологии производства электрической и тепловой энергии. перспективы и направления развития и исследований. Автор: Ларин Е.А.   
Влияние частотно-регулируемого электропривода на питающую сеть при несимметрии напряжений. Авторы: Артюхов И.И., Молот С.В., Матвеева Е.Ю.
Интеллектуальная модель прогнозирования электрических нагрузок промышленного предприятия. Авторы: Барышникова Е.С., Васильев Д.А., Иващенко В.А., Томашевский Ю.Б.
Расчет ветровых нагрузок на мультимодульную ветроэлектроустановку в Саратовской области. Авторы: Балакин М.М., Степанов С.Ф.
Обоснование выбора систем с возобновляемыми источниками электроэнергии на базе моделирования природного энергетического потенциала. Авторы: Тимофеев М.Н., Томашевский Ю.Б.

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Математическое моделирование солитонного возбуждения одномерного дефекта кристаллической структуры. Авторы: Гестрин С.Г., Щукина Е.В.
Воздействие СВЧ электромагнитного поля на объекты 3D печати из композиционных порошковых материалов. Авторы: Злобина И.В., Бекренев Н.В.

ЭЛЕКТРОНИКА
Технология изготовления импрегнированных катодов для усилителей прямой волны М-типа с пониженной входной мощностью. Авторы: Тищенко О.Д., Зоркин А.Я., Родионов И.В., Тищенко А.А.

ЛЕТОПИСЬ
Гравитационные волны − теория или реальность? Автор: Сальников А.Н.
Донбасский государственный технический университет (история становления и перспективы).

В настоящее время комплектуется следующий выпуск журнала. Недавно, редакцией журнала подана заявка в ВАК на включение журнала в Перечень журналов, публикация в которых необходима для защит кандидатских и докторских диссертаций. Ответ ВАК ожидаем в течение ближайшего месяца.


Приглашаем аспирантов, научные коллективы по направлениям:
    Электротермия;
    Электрохимия;
    Электрофизика;
    Электросварка;
    Электромеханика;
    Электроснабжение;
    Электроника и электродинамика;
    Системы управления технологических процессов и установок;
    Материаловедение;
    Измерения в электротехнологии.
к публикации статей в нашем журнале. Для аспирантов и студентов публикации бесплатны.

2016.06.01. Компания H2W Technologies представила двух-координатную систему с приводом от линейных шаговых двигателей

n 0210 1

Представленная компанией H2W Technologies двух-координатная система имеет привод на базе шаговых двигателей серии LSS-012-12-060-XY-01А-М. Данные двигатели отличаются низким профилем, комплектуются абсолютным линейным энкодером. Приводом служит 2-х фазный безщеточный шаговый двигатель. Двигатель работает в замкнутой системе управления.

Основные технические характеристики представлены в таблице:

Серия

STS-0620-R

Продолжительное усилие, Н

26,7

Рабочий ход, мм

318

Точность энкодера, мкм

1

Номинальный ток, А

2

Активное сопротивление фазы, Ом

2,4

Фазная индуктивность, мГн

3

Количество фаз

2

Движущаяся масса, кг

0,385

Полная масса, кг

3,1

 

По материалам: http://www.h2wtech.com/product/linear-stepper-stages/LSS-012-12-060-XY-01A-M

 

2016.05.28. Компания Nippon Pulse представила новые серии линейных двигателей

 

 n 0209 1

23 мая 2016 года в Рэдфорде (Radford, Virginia, USA) компания Nippon Pulse представила пять новых серий линейных синхронных электрических двигателей, цилиндрической конструкции. Представленные серии отличаются повышенным воздушным зазором между статором и якорем: 2 [мм] и более (двигатели предшествующих серий обладали зазором 0,75…1 мм).

Основные технические параметры представлены в таблице:

 

Серия

L250

L250xS

L320

L320xS

L350xS

Продолжительное усилие, Н

34…69

17…55

55…109

19…59

24…74

Продолжительный ток, А

1,3…5,2

1…1,3

1,3…5

1,3…1,7

1,6…20

Пиковое усилие (40 с), Н

138…276

69…220

218…436

75…235

95…298

Пиковый ток, А

5,2…20,8

3,9…5,1

5…20

5,2…6,9

6,4…7,8

Силовая константа, Н/А

27…53

13…57

22…87

11…45

12…47

Константа противо-ЭДС, В/(м/с)

4…18

4,5…19

7,3…29

3,6…15

4…16

Активное сопротивление фазы (25 оС), Ом

1…17

6,5…25

1,4…23

3,6…14

2,7…11

Фазная индуктивность, мГн

1,2…18

11…37

1,8…28

5,1…15

2,9…8,7

Электрическая постоянная, мс

1,11

1,45…1,75

1,22

1,08…1,42

0,82…1,09

Двигательная константа, Н(Вт)^-0,5

9,17…12,97

5,28…11,23

12,84…18,15

5,72…11,94

7,42…14,31

Максимальная температура обмоток, оС

135

135

135

135

135

Тепловое сопротивление, оС/Вт

3,9…7,8

4,6…10

3,1…6,1

4,5…10

4,1…11

 

На рисунке представлены зависимости действующего значения напряжения питания двигателя от скорости движения якоря для некоторых серий электрических двигателей

 n 0209 2

По материалам: http://www.nipponpulse.com/news/view/new-datasheets-available-for-specialty-linear-shaft-motors

 

2016.05.18 Компания Infolytica определила пути повышения точности и скорости расчета рабочих процессов электромеханических преобразователей энергии

n 0208 1

В новой версии программного обеспечения Magnet v7.7., специализирующегося на расчете электромагнитных полей в электромеханических преобразователях, повышение скорости расчетов, специалистами компании обосновывается  следующим образом:
1. использование нового алгоритма решателя, что позволяет задать требуемую точность решения (Newton tolerance) на уровне 10-5 и при этом обеспечить высокую скорость расчетов;
2. использование параллельных вычислений на многоядерных вычислительных платформах;
3. использование улучшенной аналитической интерпретации зависимости магнитной индукции от напряженности магнитного поля для рассматриваемых материалов с магнитным насыщением.
Данные улучшения позволили на порядок увеличить скорость расчетов, с требуемой точностью.

По материалам: http://www.infolytica.com/en/news/

Дополнительная информация

Рейтинг@Mail.ru