Дисертації та автореферати
Постійне посилання на розділhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/16999
Електронна повнотекстова колекція авторефератів та дисертацій, упорядкована за назвами спеціальностей
Переглянути
4 результатів
Результати пошуку
Документ Магнітне поле електромагнітів систем керування космічними апаратами(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Чуніхін, Костянтин ВадимовичДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.09.05 «Теоретична електротехніка». – Державна установа «Інститут технічних проблем магнетизму Національної академії наук України». Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» Міністерство освіти і науки України, Харків, 2019. Дисертація присвячена удосконаленню математичної моделі магнітного поля електромагнітів постійного струму систем керування космічними апаратами з урахуванням неоднорідності намагнічування осердь циліндричної та складної форми. Через обмеженість ресурсів при знаходженні в навколоземному просторі все більше переходять на використання пасивних систем керування космічними апаратами, у тому числі магнітних систем керування. Перевагою пасивних над активними системами керування є відсутність робочого тіла, що являє собою ключовим фактором при тривалому знаходженні космічного апарата в навколоземному просторі. У випадку застосування магнітних систем керування, до яких входять також магнітні виконавчі органи, виникає проблема досягнення необхідного керуючого моменту при обмеженні габаритів космічного апарата. Оскільки для магнітних виконавчих органів основним показником керуючого моменту космічного апарата є магнітний момент, то необхідність досягнення заданого його рівня при зменшенні маси, енерговитрат та габаритів є однією з основних задач при проектуванні магнітних виконавчих органів. Одним із видів магнітних виконавчих органів є електромагніти постійного струму. У найбільш поширеному випадку вони складаються з циліндричного осердя із матеріалу з високою магнітною проникністю і співвісної намагнічувальної котушки. Для збільшення магнітного моменту електромагніту використовують полюсні наконечники, що розташовані поблизу торців циліндричного осердя. Розрахунок магнітного моменту такого електромагніту є досить складною науковою задачею. Пов’язано це з необхідністю врахування нелінійних властивостей матеріалу осердя при визначенні його магнітного моменту як основної складової магнітного моменту електромагніту. Проведено критичний аналіз відомих методів розрахунку магнітного поля та магнітного моменту осердь електромагнітів. Встановлено, що в методах, основаних на застосуванні коефіцієнтів розмагнічування та інтегральних рівнянь, не враховується неоднорідність і нелінійність намагнічування осердь циліндричної та складної форми, а також неоднорідності магнітного поля, що створюється котушкою. Показано, що застосування електростатичної аналогії для розрахунку магнітостатичного поля в неоднорідних намагнічуваних середовищах правильно на основі дипольної моделі намагнічування, проте в розрахункових формулах потенціального поля можливо коректне використання намагніченості молекулярними струмами. Інтегральне рівняння відносно поверхневої густини фіктивних магнітних зарядів перетворено на основі практично рівномірного розподілу намагніченості в поперечних перерізах осердя та за допомогою середніх за об’ємом кожного елемента осердя магнітних проникностей, що дозволяє розрахувати магнітне поле електромагнітів систем керування космічними апаратами з урахуванням крайових ефектів і кривої намагнічування матеріалу осердя. Досліджено вплив напруженості магнітного поля, створюваного котушкою, відносної довжини осердь циліндричної та складної форми з пермалою 50Н, а також розмірів і положень полюсних наконечників на магнітний момент електромагніту та встановлено, що циліндричні осердя, які мають відносну довжину b/R=16, 33, 66 при рівні магнітного поля, що створюється котушкою, H0=1647÷9888 А/м забезпечують діапазони магнітного моменту електромагнітів Mem=0,4÷2,3; 2,2÷12,2; 12,3÷28,8 А·м2 і полюсні наконечники циліндричних осердь збільшують магнітний момент електромагніту в залежності від їх розмірів та відстані від торців при b/R=16 до 50 %, при b/R=33 до 32 % і при b/R=66 до 11 %. На основі цих досліджень розроблено наступні рекомендації для забезпечення максимального ефективного питомого магнітного моменту електромагніту. Котушка електромагніту з осердям циліндричної та складної форми повинна забезпечувати такі рівні зовнішнього магнітного поля, при яких напруженість результуючого магнітного поля на переважній частині осердя знаходиться поза зоною насичення кривої намагнічування і відповідає більшій намагніченості. За таких умов зростання Mem може бути досягнуто збільшенням b/R, зовнішнього радіуса Rw та товщини hw полюсних наконечників. Використання циліндричних осердь з пермалою 50Н при b/R=16 неефективно, а полюсні наконечники підвищують ефективність осердь з b/R=16 при H06587 А/м. Для забезпечення максимального ефективного питомого магнітного моменту електромагнітів з осердями циліндричної та складної форми з пермалою 50Н з b/R=33 рекомендується рівень магнітного поля котушки H0=6587 А/м, а для осердь з b/R=66 – H0=3293 А/м. Полюсні наконечники повинні знаходитись на торцях осердя та мати такі розміри: при b/R=16 та 33 – Rw=11 мм, hw=1÷4 та 6÷12 мм, а при b/R=66 – Rw=8 мм, hw=8÷32 мм. Достовірність теоретичних результатів підтверджено вимірюваннями середніх значень індукції магнітного поля в поперечних перерізах циліндричного осердя, порівнянням з опублікованими розрахунковими значеннями магнітного моменту циліндричних осердь та тестуванням математичної моделі за допомогою аналітичних розв’язків аналогічних електростатичних задач. В роботі автором отримані наступні нові наукові результати. Отримало подальший розвиток використання електростатичної аналогії, що дозволило сформулювати інтегральне рівняння відносно поверхневої густини фіктивних магнітних зарядів для розрахунку плоскомеридіанного магнітостатичного поля в кусково-однорідному намагнічуваному середовищі та виконати тестування його чисельного розв’язку. Вперше на основі практично рівномірного розподілу намагніченості в поперечних перерізах осердя перетворено вихідне інтегральне рівняння для розрахунку магнітного поля електромагнітів, що дозволило зменшити порядок апроксимуючої системи алгебраїчних рівнянь у 10÷12 разів. Вперше для урахування нелінійних властивостей матеріалу осердя в чисельному розв’язку інтегрального рівняння для розрахунку магнітного поля електромагнітів використано середні за об’ємами елементів осердя магнітні проникності, що дозволило зменшити розміри області розв’язання інтегрального рівняння в 6÷9 разів. Отримані автором результати мають істотне практичне значення. Математична модель магнітного поля електромагнітів систем керування космічними апаратами, а також рекомендації щодо форми, розмірів осердь, рівня магнітного поля, яке створюється котушкою, можуть бути застосовані при проектуванні електромагнітів, котрі забезпечують заданий магнітний момент. Основні результати дисертації використані в ДУ «ІТПМ НАН України» при виконанні досліджень за бюджетною тематикою.Документ Магнітне поле електромагнітів систем керування космічними апаратами(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Чуніхін, Костянтин ВадимовичДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.05 – теоретична електротехніка. – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2019. Дисертація присвячена удосконаленню математичної моделі магнітного поля електромагнітів постійного струму систем керування космічними апаратами з урахуванням неоднорідності намагнічування осердь циліндричної та складної форми. Інтегральне рівняння відносно поверхневої густини фіктивних магнітних зарядів перетворено на основі практично рівномірного розподілу намагніченості в поперечних перерізах осердя та за допомогою середніх за об’ємом кожного елемента осердя магнітних проникностей, що дозволяє розрахувати магнітне поле електромагнітів систем керування космічними апаратами з урахуванням крайових ефектів і кривої намагнічування матеріалу осердя. Досліджено вплив напруженості магнітного поля, створюваного котушкою, відносної довжини осердь циліндричної та складної форми з пермалою 50Н, а також розмірів і положень полюсних наконечників на магнітний момент електромагніту та сформульовано рекомендації для забезпечення його максимального ефективного питомого магнітного моменту. Достовірність теоретичних результатів підтверджено вимірюваннями середніх значень індукції магнітного поля в поперечних перерізах циліндричного осердя, порівнянням з опублікованими розрахунковими значеннями магнітного моменту циліндричних осердь та тестуванням математичної моделі за допомогою аналітичних розв’язків аналогічних електростатичних задач.Документ Повышение помехоустойчивости феррозондовых дефектоскопов к магнитным полям помех(Восточноукраинский национальный университет им. В. Даля, 2015) Безкоровайный, Владимир СергеевичДиссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.11.13 – Приборы и методы контроля и определение состава веществ. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2015. В диссертационной работе решается проблема повышения помехоустойчивости феррозондовых дефектоскопов к магнитным полям помех, вызванных конечными размерами контролируемых деталей, их ступенчатыми и галтельными переходами, магнитной неоднородностью ферромагнитного материала. Анализ существующих методов подавления помехи, вызванной сторонним магнитным полем, показал, что основным способом устранения помехи в настоящее время является включение обмоток феррозондов по градиентометрической схеме. Однако этот метод не свободен от недостатков, так его эффективность низка при высоком уровне градиента поля помехи и коэффициент преобразования феррозонда в большей степени зависит от геометрических параметров магнитной системы и расположения полуэлементов феррозонда относительно дефекта. Не свободен от недостатков метод экранирования феррозонда, так как экран значительно увеличивает размеры преобразователя, что затрудняет его использование на ступенчатой поверхности детали. Обзор методов и способов подавления помехи показал, что наиболее эффективным является метод, основанный на использовании двух феррозондов, один из которых является измерительным, а второй – компенсационным. При этом необходимо, чтобы измерительный феррозонд имел достаточную чувствительность, как к магнитному полю дефекта, так и к полю помехи, а компенсационный феррозонд имел высокую чувствительность только к полю помехи и практически не реагировал на поле дефекта. Для теоретического обоснования эффективности предлагаемого метода была разработана математическая модель поля вектора намагниченности, как в области всей детали, так и в локальной области расположения дефекта. Напряженность магнитного поля в сердечниках феррозонда, индуцированного намагниченностью детали и дефекта, рассчитывается путем применения модифицированной теоремы о взаимности К. М. Поливанова. Сердечники измерительного и компенсационного феррозонда являлись полузамкнутыми U-образной формы. Компенсационный феррозонд имеет перемычку непосредственно над дефектом и шунтирует его магнитное поле. Предложен метод расчета магнитного поля помехи индуцированного намагниченной деталью, основанный на решении интегрального уравнения с использованием линейной аппроксимации функции намагничивания, что сокращает порядок системы алгебраических уравнений. Предложен метод расчета коэффициента передачи мостовой электрической схемы феррозонда, при которой уменьшается вдвое число обмоток и создается возможность получения увеличенного его коэффициента передачи за счет явления параметрического резонанса, упрощается балансировка обмоток феррозонда.Документ Підвищення перешкодостійкості ферозондових дефектоскопів до магнітних полів перешкод(Друкарня "Фінвей", 2015) Безкоровайний, Володимир СергійовичДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – Прилади і методи контролю та визначення складу речовин. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" Харків, 2015. У дисертаційній роботі вирішується проблема підвищення перешкодостійкості ферозондових дефектоскопів до магнітних полів перешкод, викликаних кінцевими розмірами контрольованих деталей, їх ступінчастими ї галтельними переходами, магнітною неоднорідністю феромагнітного матеріалу. Запропоновано метод розрахунку магнітного поля перешкоди, індукованого намагніченою деталлю, заснований на вирішенні інтегрального рівняння з використанням лінійної апроксимації функції намагнічування, що скорочує порядок системи алгебраїчних рівнянь. У якості вимірювального перетворювача перешкодостійкого ферозондового дефектоскопа пропонується використовувати блок магнітної системи, що складається з двох ідентичних ферозондів з U-подібними осердям. Результати численних і натурних експериментів показали, що магнітний потік в осерді ферозонду з U-подібним осердям, з перемичкою, розташованою безпосередньо над дефектом, в 8-12 разів менше потоку вимірювального (основного) ферозонду.