Ключові слова
static thrust characteristic
finite element method
shape of the support surfaces of the DC actuator poles електромагнітний актуатор постійного струму
статична тягова характеристика
метод скінченних елементів
форма опорних поверхонь полюсів актуатора постійного струму
Як цитувати
Анотація
Вступ. У багатьох технічних об’єктах застосовуються електромагнітні актуатори постійного струму, які, на відміну від актуаторів змінного струму, відрізняються більшою надійністю, є простішими з точки зору технології виготовлення та мають більшу механічну зносостійкість. Перелічені переваги є причиною значного застосування саме актуаторів постійного струму в різних галузях промисловості, в тому числі у якості привідних механізмів електричних апаратів. У складі будь-якого технічного об’єкту актуатор постійного струму майже завжди відіграє одну з головних ролей з точки зору надійності функціонування усього пристрою цілком. Тому питання удосконалення конструкцій актуаторів з метою покращення їхніх характеристик є доволі актуальним завданням. Мета. Встановлення характеру впливу форми опорних поверхонь полюсів прямоходового електромагнітного актуатора постійного струму на його статичну тягову характеристику. Методологія. Характер впливу форми опорних поверхонь актуаторів на їхню тягову характеристику досліджено на основі визначення розподілу магнітного поля у їх повітряних робочих проміжках за допомогою методу скінченних елементів із використанням програми FEMM. Оригінальність. Отримали подальший розвиток дослідження циліндричних прямоходових електромагнітних актуаторів постійного струму щодо встановлення характеру впливу форми опорних поверхонь полюсів на їх статичну тягову характеристику. Результати. Досліджено три найбільш поширені конструкції прямоходових електромагнітних актуаторів постійного струму із однаковими габаритними розмірами та обмотковими даними, які відрізняються між собою формами опорних поверхонь полюсів – із пласкою, конічною та зрізано-конічною формами. Встановлено, що форма опорних поверхонь полюсів суттєво впливає на форму тягової характеристики актуатора і в залежності від значення повітряного проміжку цей вплив має різний характер. Побудовано картини магнітного поля досліджуваних актуаторів при притягнутому якорі, проведена оцінка характеру розподілу магнітного поля та розподілу магнітної індукції у повітряному робочому проміжку. Досліджено характер впливу кута зрізу на статичну тягову характеристику для актуаторів із конічною та зрізано-конічною формами полюсів. Бібл. 21, табл. 1, рис. 7.
Посилання
Baida E.I., Klymenko B.V., Vyrovets S.V., Pantelyat M.G., Clemens M. Investigations of the dynamics of a bistable electromagnet with improved characteristics for medium voltage vacuum circuit breakers. Electrical Engineering & Electromechanics. 2020. No 3. Pp. 3-8. DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2020.3.01.
Baida E.I., Klymenko B.V., Pantelyat M.G., Yelanskyi Y.A., Trichet D., Wasselynck G. Challenges of dynamic simulation of high-speed electromagnetic valves of gas distribution devices. Electrical Engineering & Electromechanics. 2020. No 5. Pp. 3-11. DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2020.5.01.
Klymenko B.V., Pantelyat M.G. Electromagnetic actuators for medium voltage vacuum switching devices: Classification, design, controlling. 2017 18th International Symposium on Electromagnetic Fields in Mechatronics, Electrical and Electronic Engineering (ISEF) Book of Abstracts, 2017. Lodz, Poland. Pp. 1–2. DOI: https://doi.org/10.1109/ISEF.2017.8090703.
Tuysuz A., Schindler T., Simonidis C., Reuber C. Multi-Domain-Simulation-Based Development of Novel Actuators for Future Circuit Breakers. 2019 IEEE 13th International Conference on Power Electronics and Drive Systems (PEDS), 2019. Toulouse, France. Pp. 1-4. DOI: https://doi.org/10.1109/PEDS44367.2019.8998905.
Radulian A., Mocioi N. Numerical modelling of an electromagnetic actuator for vacuum contactors. 2014 International Conference and Exposition on Electrical and Power Engineering (EPE), 2014. Pp. 204-209. Iasi, Romania. DOI: https://doi.org/10.1109/ICEPE.2014.6969898.
Radulian A., Maricaru M., Nemoianu I.V., Cretu R. New solution of linear DC actuator with additional permanent magnets: Working principle, design and testing. Revue Roumaine Des Sciences Techniques Serie Electrotechnique et Energetique. 2017. Vol. 62. No. 1. Pp. 3-7.
Nicolescu D., Radulian A., Maricaru M., Prica S. High force heavy duty direct current actuator. Revue Roumaine Des Sciences Techniques Serie Electrotechnique et Energetique. 2021. Vol. 66. No 3. Pp. 139-143.
Norhisam M., Azita A.N., Wong J.H., Syed J.I., Mariun N. Calculation of static thrust on a linear DC actuator. PECon 2004. Proceedings. National Power and Energy Conference, 2004. Kuala Lumpur, Malaysia. Pp. 99-103. DOI: https://doi.org/10.1109/PECON.2004.1461624.
Takei K., Kitagawa W., Takeshita T., Fujimura Y. Analysis of a Serial/Parallel Type of Electromagnetic Actuator. Sensors. 2020. Vol. 20. No 10. Art. no. 2762. DOI: https://doi.org/10.3390/s20102762.
Takei K., Kitagawa W., Takeshita T., Fujimura Y. Design and Characteristic Analysis of Small-Sized and High Thrust Electromagnetic Actuator on High Temperature Field. Journal of the Japan Society of Applied Electromagnetics and Mechanics. 2019. Vol. 27. No 1. Pp. 13-18. DOI: https://doi.org/10.14243/jsaem.27.13.
Plavec E., Petrinic M., Vidovic M. Improving the Force and Time Response of a DC Solenoid Electromagnetic Actuator by Changing the Lower Core Angle. Journal of Electromagnetic Engineering and Science. 2021. Vol. 21. No 2. Pp. 95-103. DOI: https://doi.org/10.26866/jees.2021.21.2.95.
Plavec E., Filipovic-Grcic B., Vidovic M. The impact of plunger angle and radius on the force and time response of DC solenoid electromagnetic actuator used in high-voltage circuit breaker. International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2020. Vol. 118. Art. no. 105767. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2019.105767.
Plavec E., Ladisic I., Vidovic M. The Impact of Coil Winding Angle on the Force of DC Solenoid Electromagnetic Actuator. Advances in Electrical and Electronic Engineering. 2019. Vol. 17. No 3. Pp. 244-250. DOI: https://doi.org/10.15598/aeee.v17i3.3338.
Munih T., Miljavec D., Corovic S. A Novel Design Concept of Electromagnetic Valve Actuator with High Starting Force. Energies. 2019. Vol. 12. No 17. Art. no. 3300. DOI: https://doi.org/10.3390/en12173300.
Yatchev I., Balabozov I., Hinov K., Hadzhiev I., Gueorgiev V. Influence of the shape of the input pulses on the characteristics of hybrid electromagnetic system with magnetic flux modulation. Electrical Engineering & Electromechanics. 2021. No 3. Pp. 3-7. DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2021.3.01.
Hadzhiev I., Malamov D., Balabozov I., Yatchev I. Influence of the middle pole shape on the force characteristic of an actuator with Т-shaped armature. Electrotechnica & Electronica. 2021. Vol. 56 (1-2). Pp. 12-19.
Malamov D., Hadzhiev I., Yatchev I. Influence of the pole shapes on the force characteristics of a DC solenoid actuator. 2017 15th International Conference on Electrical Machines, Drives and Power Systems (ELMA). 2017. Pp. 435-438. DOI: https://doi.org/10.1109/ELMA.2017.7955480.
Finite Element Method Magnetics: HomePage. URL: https://www.femm.info/wiki/HomePage (accessed 22 May 2023).
Milykh V.I. The system of automated formation of electrical machines computational models for the FEMM software environment. Tekhnichna Elektrodynamika. 2018. No 4. Pp. 74-78. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2018.04.074.
Milykh V.I. Numerical-field analysis of temporal functions and harmonic composition of emf in windings of a three-phase asynchronous motor. Tekhnichna Elektrodynamika. 2018. No 3. Pp. 56-65. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2018.03.056.
Silvester P.P., Ferrari R.L. Finite Elements for Electrical Engineers. Cambridge University Press, 1983. 224 p.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Авторське право (c) 2024 Array