ОПРЕДЕЛЕНИЕ  РЕЗУЛЬТИРУЮЩЕЙ  СИЛЫ  ПРИВОДНОГО  ЭЛЕМЕНТА

Охотников  Михаил  Валерьевич

аспирант,  УГАТУ,  г.  Уфа

E-mail:  oxothukob@mail.ru

В  рамках  проекта  по  исследованию  электротехнического  трубоходного  комплекса  [2],  проводилось  экспериментальное  исследование  приводных  элементов  трубоходных  комплексов.  Электромагнитную  силу,  действующую  на  якорь  приводного  элемента  (ПЭ),  возможно  рассматривать  как  сумму  составляющих  ,  а  при  трехмерном  рассмотрении  и    (рисунок.  1),    —  направлена  вдоль  продольной  оси  якоря,    —  направлена  по  касательной  к  траектории  действия  якоря,  перпендикулярно  к  ,    —  направлена  перпендикулярно  по  отношению  к    вдоль  статора  ПЭ  [1].

Составляющая    —  при  учете  симметричности  магнитной  системы,  с  Ш-образным  магнитопроводом,  будет  равна  0.

=0

Для  сравнения  ПЭ  с  прямо  ходовым  якорем  имеет  составляющие    и    —  при  учете  допущений  равные  0.

=0,  =0

Рисунок  1.  Расчетная  схема  результирующей  силы  в  зазоре  ПЭ  не  имеющего  геометрических  особенностей  рабочих  поверхностей

При  рассмотрении  ПЭ  с  поворотным  якорем,  в  виду  не  симметрии  геометрических  соотношений  рабочего  зазора,  составляющая  ,.  Таким 

образом  составляющие  ,  (рисунок.  1)  для  ПЭ  можно  рассмотреть  как:

;  (1)

;  (2)

;  (3)

где:    проводимость,  основного  и  крайних  зазоров  ПЭ;

угол  отклонения  якоря  ПЭ;

  —  ток  в  витке  катушки;

  —  число  витков  катушки.

Аналогично  определению  силы  ПЭ  с  равномерным  зазором,  сила  действующая  в  ПЭ  со  сложной  формой  рабочих  поверхностей  статора  и  якоря,  раскладывается  на    –  е  количество  участков  (рисунок  2),  сохраняющих  равномерный  зазор  на  каждом  участке,  что  определяется  из  суммы  результирующих  сил  на  каждом  из  участков  данного  ПЭ.

;  (4)

Рисунок  2.  Расчетная  модель  магнитной  системы  ПЭ  со  сложной  формой  рабочих  поверхностей  статора  и  якоря

Результирующая  (суммарная)  сила  радиальных  и  аксиальных  составляющих  (рисунок.  2),  но  без  учета    рассчитывается:

;  (5)

где:    Гн/м  —  магнитная  проницаемость  вакуума; 

  —  число  витков  катушки;

  —  площадь  рабочей  поверхности  основного  и  боковых  полюсов  статора; 

  —  переменная  составляющая  рабочего  зазора,

  —  постоянная  составляющая  рабочего  зазора.

Экспериментальное  определение  тягового  усилия  ПЭ  со  сложной  формой  рабочих  поверхностей  (рисунок  3,  а)  и  ПЭ  имеющего  ровные  рабочие  поверхности  статора  и  якоря  (рисунок  3,  б),  проводилось  на  смоделированных  макетных  образцах  ПЭ

Рисунок  3.  ПЭ  со  сложной  формой  рабочих  поверхностей  статора  и  якоря  (а)и  формой  рабочих  поверхностей  без  изменений  (б)

Проведение  экспериментальных  исследований  ПЭ  проводилось  по  заранее  определенным  параметрам,  угла  поворота,  приложенного  напряжения.  В  процессе  проведения  эксперимента  снимались  статические  тяговые  характеристики  ПЭ,  результаты  которого  занесены  в  таблицы  1  и  2. 

По  итогам  замеров  на  (рисунок  4)  и  (таблица  1),  приведены  кривые  статической  тяговой  характеристики  ПЭ  без  геометрических  особенностей  рабочих  поверхностей,  а  так  же  характеристики  полученные  путем,  аналитического  расчета. 

Таблица  1.

экспериментальное  статической  тяговой  характеристики  ПЭ

Рисунок  4.  Статические  тяговые  характеристики  ПЭ  без  изменений  рабочих  поверхностей:  1  —  характеристика  аналитического  расчета;  2  —  экспериментальное  значение

Так  же  проводились  испытания  ПЭ  со  сложной  формой  рабочих  поверхностей  статора  и  подвижного  элемента.  В  (таблица  2)  приведены  результаты  полученные  при  экспериментальном  анализе,  на  рисунок  5  приведена  кривая  статической  тяговой  характеристики  по  данным  таблицы  2,  а  так  же  приведена  характеристика  полученная  аналитически. 

Таблица  2.

экспериментальные  статические  тяговые  характеристики  ПЭ

Рисунок  5.  Статические  тяговые  характеристики  ПЭ  со  сложной  формой  рабочих  поверхностей  изменений  рабочих  поверхностей:  1  —  характеристика  аналитического  расчета;  2  —  экспериментальное  значение

Основываясь  на  значениях  характеристик  рисунок  4  и  рисунок  5,  можно  сделать  вывод  о  том,  что  данные  экспериментального  и  аналитического  расчета  находятся  в  пределах  10  %  погрешности.  Что  является  достаточно  хорошим  результатом.

Список  литературы:

1.Вышков  Ю.Д.,  Иванов  В.И.  Магнитные  опоры  в  автоматике.  М.:  Энергия,1978.  —  160  с.,  ил.

2.Охотников  М.В.  Внутритрубное  транспортное  средство  на  основе  линейного  шагового  электромагнитного  двигателя  /  М.В.  Охотников  //  //  Научная  дискуссия:  инновации  в  современном  мире.  Материалы  XII  международной  научно-практической  конференции,  М.,  2013.  —  С.  19—23.