ОБОБЩЕННАЯ МОДЕЛЬ ДВУХКАТУШЕЧНОЙ СИНХРОННОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ МАШИНЫ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ВИБРОУДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ

Abstract

Актуальность исследования обусловлена тем, что силовые электрические импульсные системы, созданные на основе линейных электромагнитных машин ударного и виброударного действия, являются перспективными для применения в технологиях по интенсификации процессов, связанных с поиском, добычей и переработкой георесурсов. В вопросах энергосбережения особый интерес вызывают линейные синхронные электромагнитные машины возвратно-поступательного движения ударного и виброударного действия. Частота ударов бойка в данных машинах синхронно связана с частотой источника промышленной сети переменного тока. К главным достоинствам оборудования, использующего линейные синхронные электромагнитные машины ударного и виброударного действия, относится снижение потребления электрической энергии при работе в резонансных режимах или близких к резонансным режимам. Исследование данных режимов связано с построением точных динамических моделей различных модификаций синхронных электромагнитных машин ударного и виброударного действия, работающих исключительно в переходных режимах. Цель: разработать обобщенную математическую модель двухкатушечной синхронной машины с электромагнитным приводом для технологических систем виброударного действия, упрощающей процесс математического описания известных вариантов схем машин при проведении динамических расчетов. Методы: дифференциальные уравнения электрического равновесия и механического взаимодействия, поступательно движущихся масс, уравнение Лагранжа второго рода, методы конечно-элементного моделирования двухмерного магнитного поля и структурного моделирования в программе Matlab Simulink, сопоставление расчетных и экспериментальных характеристик. Результаты. Предложена обобщенная расчетная схема построения многомассовой двухкатушечной синхронной электромагнитной машины, включающая известные модификации вариантов схем машин ударного действия. На основе расчетной схемы образована система дифференциальных уравнений обобщенной модели, позволяющая выполнять построение математических моделей, отражающих динамическое состояние известных вариантов схем синхронных ударных машин с электромагнитным приводом. Приведен пример реализации динамической модели четырехмассовой двухкатушечной синхронной электромагнитной машины с упругим реверсом бойка. Приведены результаты имитационного моделирования рабочего режима в виде диаграмм тока катушек, перемещения и скорости бойка, отражающие процессы включения и выхода на квазиустановившийся режим работы. На основе сопоставления значений интегральных характеристик показано, что расхождение результатов расчета и эксперимента составляет 4…6 %, что не превышает общепринятой погрешности для инженерных расчетов. Эффективность применения предложенной обобщенной модели заключается в упрощении математического описания вариантов схем синхронных машин с электромагнитным приводом и сокращении сроков реализации моделей.