Сравнительный анализ электромеханических процессов в индукционно-динамическом преобразователе с подвижным индуктором и двумя дисками

Abstract

В статье проведено комплексное исследование традиционных индукционно-динамических механизмов (с одним диском и неподвижной катушкой) и мультиякорных индукционно-динамических механизмов (линейных импульсных индукционных преобразователей) с подвижной катушкой и двумя дисками. Актуальность темы. Подобные индукционно-динамические механизмы широко применяются в различных отраслях, в частности, в электроаппаратостроении, где быстродействие является одной из важнейших характеристик. Целью статьи является сравнительный анализ и уточнение характеристик традиционной индукционно-динамической системы с одним диском и неподвижной катушкой и мультиякорной – с подвижной катушкой и двумя дисками. Метод исследований, научная новизна. Расчеты проведены на основании решения уравнений электромагнитного поля и уравнений для электрической цепи катушки. Практическая значимость и основные выводы. В ходе расчетов были определены значения электромагнитной силы и импульса силы, действующих на подвижный диск, потери энергии в системе и электромагнитная энергия системы. Результаты исследования показаны в виде графиков, а именно, ток катушки и суммарная магнитная энергия для традиционного индукционно-динамического механизма с одним диском и для мультиякорного – с двумя дисками, потери Джоуля в неподвижной катушке и диске (в традиционной системе) и в подвижной катушке и двух дисках (в мультиякорной системе), импульс силы и электромагнитная сила подвижной катушки (в мультиякорной системе) и подвижного диска (в традиционной и мультиякорной системе), суммарный импульс подвижных частей индукционно-динамического механизма с мультиякорной системой, а также электромагнитная сила и суммарная сила, действующая на подвижные части индукционно-динамического механизма с мультиякорной системой. Показано, что индукционно-динамический механизм с двумя дисками менее эффективен по электромагнитной силе, импульсу и электромагнитной энергии, чем индукционно-динамический механизм традиционной компоновки.The article presents a comprehensive study of traditional induction-dynamic mechanisms (with one disk and a fixed coil) and multi-core induction-dynamic mechanisms (linear pulse induction converters) with a movable coil and two disks. Actuality of the topic. Such induction-dynamic mechanisms are widely used in various fields, in particular, in electrical apparatus industry, where speed is one of the most important characteristics. The purpose of the article is a comparative analysis and refinement of the characteristics of the traditional induction-dynamic system with one disk and a fixed coil and multi-core one with a movable coil and two disks. Research method, scientific novelty. The calculations are based on the solution of the equations of the electromagnetic field and the equations for the electric circuit of the coil. Practical significance and main conclusions. During the calculations, the values of electromagnetic force and force impulse acting on the moving disk, energy losses in the system and electromagnetic energy of the system are determined. The results of the study are presented in the form of graphs, namely, the coil current and total magnetic energy for a traditional induction-dynamic mechanism with one disk and for multi-core one with two disks, Joule losses in a fixed coil and disk (in a traditional system) and in a moving coil and two disks (in a multi-core system), force impulse and electromagnetic force of a moving coil (in a multi-core system) and a moving disk (in a traditional and a multi-core system) total impulse of the moving parts of the induction-dynamic mechanism with a multi-core system, as well as the electromagnetic force and the total force acting on the moving parts of the induction-dynamic mechanism with a multi-core system. It is shown that the induction-dynamic mechanism with two disks is less effective in terms of electromagnetic force, impulse and electromagnetic energy than the induction-dynamic mechanism of the traditional layout.