Effect of electric conducting element on indicators of linear pulse electromechanical converter induction type

Abstract

The purpose of the article is to study the influence of geometric parameters and the location of a coaxially located electrically conductive element (ECE), made in the form of a thin-walled disk, ring or hollow cylinder, on the characteristics and performance of an induction-type linear pulse electromechanical converter (LPEC). A mathematical model has been developed that describes the electromechanical and thermal processes in an induction-type LPEC using the concentrated parameters of active elements. It is shown that the ECE, coaxially mounted near the inductor winding, has a negative effect on the performance of the LPEC. The smallest value of the converter efficiency of 6.1% occurs when ECE is used in the form of a thin copper disk 0.5 mm high, in which the radial dimensions are similar to the sizes of the windings of the inductor and the armature installed at a minimum distance from the inductor. Moreover, the temperature rise of the electrically conductive element is maximum and equal to 51°С. With an increase in the thickness of the ECE and with its removal from the inductor, the efficiency of the LPEC increases, and the excess of the temperature of the ECE decreases. When removing a disk ECE with a height of 1.0 mm at a distance of 10 mm from the inductor, the efficiency of the LPEC is 12.6%, and the excess of the ECE temperature is 6 °C.

Метою статті є дослідження впливу геометричних параметрів і розміщення коаксиально розташованого електропровідного елементу (ЕЕ), виконаного у вигляді тонкостінного диску, кільця або порожнистого циліндру на характеристики та показники лінійного імпульсного електромеханічного перетворювача (ЛІЕП) індукційного типу. Розроблено математичну модель, яка описує електромеханічні та теплові процеси в ЛІЕП індукційного типу з використанням зосереджених параметрів активних елементів. Показано, що ЕЕ, який коаксіально встановлений поблизу обмотки індуктора, здійснює негативний вплив на показники ЛІЕП. Найменше значення ККД перетворювача 6,1% виникає у разі використання ЕЕ у вигляді тонкого мідного диску висотою 0,5 мм, у якого радіальні розміри аналогічні розмірам обмоток індуктора та якоря, встановленого на мінімальній відстані від індуктора. У цьому разі перевищення температури ЕЕ максимальне і дорівнює 51ºС. За збільшенням товщини ЕЕ та його віддалені від індуктора ККД ЛІЕП підвищується, а перевищення температури ЕЕ зменшується. У разі віддаленя дискового ЕЕ висотою 1,0 мм на відстань 10 мм від індуктора КПД ЛІЕП дорівнює 12,6%, а перевищення температура ЕЕ – 6ºС.