Лінеаризована динамічна модель магнітної передачі

Abstract

Робота присвячена розробці лінеаризованої чисельної математичної моделі безконтактного електромеханічного перетворювача енергії із постійними магнітами – магнітної передачі. Магнітні передачі мають певні конструктивні переваги порівняно із механічними передачами, а саме: висока надійність, ефективність, менші втрати, безконтактна передача механічної потужності, відсутність витрат на технічне обслуговування, простота конструкції. Особливо актуальним є використання магнітних передач для систем перетворення низькопотенційної механічної енергії в електричну: енергія вітру, енергія води, енергія механічних коливань і т.ін. Застосування магнітних передач в автономних вітрових електростанціях може бути більш перспективним з економічної та технічної точок зору порівняно з традиційними механічними передачами. В якості альтернативи динамічній моделі, що є незручна для використання на початкових етапах проєктування з метою первинної оцінки параметрів коливань розроблено лінеаризовану динамічну модель магнітної передачі, в якій співвідношення між моментом і кутом навантаження представлене несинусоїдальною функцією, а її лінійною апроксимацією в області робочого моменту. За допомогою розробленої моделі досліджено параметри та характеристики не лише магнітної передачі, а і інших складових системи: електроджерела електричної енергії а, вітрової турбіни, навантаження і т.ін., що підвищує варіативність та можливості для проведення наукових досліджень пошукового характеру. Розроблена імітаційна модель магнітної передачі враховує пульсації електромагнітного моменту через дискретну структуру магнітної передачі та зміну параметрів моделі при зміні вхідного моменту: пульсацій, втрат в магнітному осерді та постійних магнітах, зміну кута навантаження та передавального електромагнітного моменту. The work is devoted to the development of a linearized numerical mathematical model of a contactless electromechanical energy converter with per-manent magnets - magnetic transmission. Magnetic transmissions have certain design advantages compared to mechanical transmissions, namely: high reliability, efficiency, lower losses, contactless transmission of mechanical power, no maintenance costs, simplicity of design. The use of magnetic transmissions for systems for converting low-potential mechanical energy into electrical energy is especially relevant: wind energy, water energy, mechanical vibration energy, etc. The use of magnetic transmissions in autonomous wind power plants may be more promising from an economic and technical point of view compared to traditional mechanical transmissions. As an alternative to the dynamic model, which is inconvenient to use at the initial stages of design, for the purpose of initial assessment of oscillation parameters, a linearized dynamic model of magnetic transmission has been developed, in which the relationship between the moment and the load angle is represented by a non-sinusoidal function, and its linear approximation in the operating torque domain. Using the developed model, the parameters and characteristics of not only the magnetic transmission, but also other components of the system have been investigated: an electric source of electric energy, a wind turbine, load, etc., which increases the variability and opportunities for conducting scientific research of an exploratory nature. The developed simulation model of magnetic transmission takes into account the pulsations of the electromagnetic moment through the discrete structure of the magnetic transmission and the change in the model parameters when the input torque changes: pulsations, losses in the magnetic core and permanent magnets, a change in the load angle and the transmitted electromagnetic moment.