Т. 326, № 4

Моделирование динамических процессов в электромагнитных преобразователях энергии для систем генерирования силовых воздействий и низкочастотных вибраций

При сейсморазведке полезных ископаемых широко применяется технология формирования сейсмических волн источниками механических воздействий на землю. Для генерирования силовых воздействий и низкочастотных вибраций целесообразно использование линейных электромеханических преобразователей энергии электромагнитного типа. Актуальность исследования обусловлена необходимостью совершенствования методик расчета электромагнитных преобразователей в динамических процессах. В особенности это касается вопросов учета влияния насыщения стальных элементов конструкции магнитопровода и потерь активной мощности от действия вихревых токов динамические характеристики преобразователя. Цель работы заключается в схемной реализации динамической модели электромагнитного преобразователя и разработке устойчивых алгоритмов расчета модели методами структурного моделирования в среде Matlab Simulink, позволяющих производить анализ электромагнитных процессов в нестационарных режимах с учетом насыщения в стальных элементах конструкции и потерь мощности от действия вихревых токов. Методы исследований. Расчет электромагнитных процессов выполнен с помощью программы Simulink, входящей в состав программного пакета Matlab7.12.0(R211a). Результаты. Приведено математическое описание мощности потерь из условия равенства потерь в ферромагнитных элементах конструкции магнитопровода и потерь в короткозамкнутом контуре при синусоидальном изменении тока. Учет данных потерь приближенно рассматривается как действие дополнительного короткозамкнутого контура, сцепленного с основным магнитным потоком, созданным намагничивающей обмоткой катушки. Основу расчетной математической модели составляют дифференциальные уравнения электрического и магнитного равновесия, полученные для обобщенной нелинейной схемы замещения катушки и позволяющие учесть влияние возникающих в массивном магнитопроводе вихревых токов, а также потоков рассеяния. Предложены алгоритмы расчета и варианты схемной реализации динамических моделей нелинейной катушки индуктивности с использованием аппарата структурного моделирования, которые могут быть положены в основу расчета динамических рабочих процессов силовых электромагнитных виброударных приводов с целью улучшения их характеристик. Результаты расчетов по представленным в работе алгоритмам полностью согласуются с классическими положениями теории нелинейной электротехники и результатами физического эксперимента. В качестве примера приведены результаты расчета, подтверждающие качественное соответствие результатов моделирования с использованием аппарата структурных схем известным результатам физического эксперимента. В работе также получены рекомендации по выбору параметров структурной модели электромагнитного преобразователя, гарантирующие устойчивые алгоритмы при его расчетах.

Ключевые слова:

электронный ресурс, сейсморазведка, полезные ископаемые, механические воздействия, грунты, электромагнитные преобразователи, энергия, нелинейные катушки, индуктивность, нестационарные режимы, работа, мощность, потери, структурное моделирование, методы,

Авторы:

Нейман Людмила Андреевна

Нейман Владимир Юрьевич

Скачать PDF