Electric devices with a levitation element (LE) are widely used in the automation of production processes due to their simple design, high accuracy and reliability. When used as an electrical control device for automation, it is necessary to increase its electromagnetic efficiency and quality factor to increase the stability of the characteristics of the induction levitator (IL). To do this, the article determines and analyzes the quality factor of the working air gap by determining the main dimensions of induction levitation, and also discusses ways to increase the electromagnetic efficiency
PL
Urządzenia elektryczne z elementem lewitującym (LE) mają szerokie zastosowanie w automatyzacji procesów produkcyjnych ze względu na swoją prostą konstrukcję, dużą dokładność i niezawodność. W przypadku zastosowania jako elektryczne urządzenie sterujące do automatyki konieczne jest zwiększenie jego sprawności elektromagnetycznej i współczynnika jakości w celu zwiększenia stabilności charakterystyk lewitatora indukcyjnego (IL). W tym celu w artykule wyznaczono i przeanalizowano współczynnik jakości roboczej szczeliny powietrznej poprzez wyznaczenie głównych wymiarów lewitacji indukcyjnej, a także omówiono sposoby zwiększenia sprawności elektromagnetycznej.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule opisano budowę układu do wytwarzania powtarzalnych impulsów fali akustycznej o częstotliwości 170-1840 Hz i czasie trwania 3.5 ms. Układ zawiera cylindryczny rezonator, którego jeden koniec zamykany jest migawką z otworem, sterowaną za pomocą elektromagnesów. Drugi koniec rezonatora został połączony z głośnikiem elektrodynamicznym, który wytwarza w rezonatorze falę stojącą. Natężenie tej fali wzrasta do ustalonej wartości w wyniku odbić od końców rezonatora i konstruktywnej interferencji. Po osiągnięciu tej wartości migawka otwiera rezonator. Wtedy fala stojąca zostaje przekształcona w falę bieżącą o zwiększonym natężeniu i wyemitowana z rezonatora. Podane zostały wyniki badań zależności natężenia emitowanej fali, współczynników wzmocnienia i sprawności układu w zależności od częstotliwości fali. Otrzymane wyniki zostały przedyskutowane i porównane z modelem teoretycznym, sformułowanym do opisu działania tego układu.
EN
The article describes construction of a system for production of repeatable pulses of an acoustic wave with a frequency of 170-1840 Hz and duration of 3.5 ms. The system includes a cylindrical resonator, one end of which is closed by a shutter with an aperture, controlled with electromagnets. The other end of the resonator was connected to an electrodynamics loudspeaker which produces a standing wave in the resonator. This wave intensity increases to the set value as a result of reflections from the ends of the resonator and some constructive interference. Upon reaching this value, the shutter opens the resonator. This is when the standing wave becomes transformed into a traveling wave of increased intensity, and afterwards emitted from the resonator. There are tests results presented which are related to intensity of the emitted wave, amplification factors and efficiency of the system, depending on the wave frequency. The obtained results were discussed and compared with a theoretical model, developed for description of operation of the system in question.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Standard nodal finite elements in the electromagnetic analysis have a well-known limitation of the occurrence of a spurious solution. In order to circumvent the problem, a penaltyfunction method or a regularization method is used with the potential formulation. Thesemethods solve the problem partially by pushing the spurious mode to the higher end of thespectrum. But it fails to capture singular eigenvalues in the case of the problem domainswith sharp edges and corners. To circumvent this limitation, edge elements have beendeveloped for the electromagnetic analysis where degree of freedom is along the edges.But most of the preprocessors develop complex meshes in the nodal framework. In thiswork, we have developed a novel technique to convert nodal data structure to edge datastructure for electromagnetic analysis. We have explained the conversion algorithm in details, mentioning associated complexities with relevant examples. The performance of thedeveloped algorithm has been demonstrated extensively with several examples.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The method of determining a cross section of an inductor which provides specified distribution of magnetic induction and consequently distribution of deforming forces on a flat sheet workpiece during the electromagnetic forming process is developed. The problem of continuation of a magnetic field from a flat boundary surface of an ideally superconducting half-space with given odd induction distribution is solved. Parameters, which allow us to minimize a difference between given and obtained induction distribution are determined.
PL
Analizowano kształt elektromagnesu umożliwiający równomierny rozkład deformacji cienkiego arkusza blachy podczas tłoczenia wyrobu. Analizowano układ z zasilaniem impulsowym.
W pracy przedstawiono nieliniową analizę MES modelu elektromagnesu nadprzewodnikowego projektowanego dla przyszłego akceleratora cząstek elementarnych FCC (Future Circular Collider) w celu sprawdzenia jego ogólnej wydajności w ujęciu multifizycznym. Rozwiązano problem magnetostatyczny z nieliniową krzywą magnetyzacji i zaimportowano wyniki do analizy strukturalnej, w której rozważano zagadnienie kontaktowe oraz naprężenia powstałe w wyniku obciążenia jednorodnym polem temperatury.
EN
The aim of this work was nonlinear FEM analysis of the superconducting electromagnet designed for the Future Circular Collider in order to investigate its overall multi-physics performance. Magnetostatic problem with nonlinear magnetization curve was solved and imported as a load step into the structural analysis, in which contact problems were considered together with the thermal stress due to the uniform temperature load.
In cast iron foundries, used ferromagnetic batch materials can be transported and loaded into the furnace by lifting magnet. The precision of these operations by using electromagnetic grippers depends primarily on the variation in the mass of the batch material pieces. The article presents the characteristics of size of the batch materials used in the selected iron foundry. The obtained ranges mass values of individual pig iron ingots have been presented. It has been found that the mass of individual pig iron ingot may differ ± 25% from the declared by producer. The mass range of individual pieces of crushed or uncrushed return scrap was examined. Some pieces of uncrushed scrap have the mass more than three times the average weight of pieces of this scrap. Characteristics of the lifting capacity of these materials by a lifting magnet suspended to the crane was determined. Analysis of the obtained results indicates that for materials with less diversified mass of individual ferromagnetic pieces it is possible to use a gripper to weight a bigger portion with the same control setting. It was also found that there is a significant dispersion for a given gripper control, especially for materials with a wide range of individual pieces mass changes.
In this paper the problem of the transmission of vibration through a textile layer is presented. A mathematical model of a two degree of freedom system containing a textile layer and excited to vibrate by an electromagnet is formulated. The numerical simulation shows that the textile layer increases the resonance frequency.
PL
W artykule przedstawiono problem przenoszenia drgań przez warstwę tekstylną. Sformułowano matematyczny model układu o dwóch stopniach swobody, zawierającego warstwę tekstylną i pobudzanego do drgań przez elektromagnes. Numeryczna symulacja pokazała, że warstwa tekstylna zwiększa częstotliwość rezonansową.
W artykule przedstawiono najważniejsze zdarzenia związane z odkryciem przez Hansa Christiana Oersteda latem 1820 roku oddziaływania prądu elektrycznego na igłę magnetyczną. Doświadczenia przeprowadzone w ciągu kilku jesiennych miesięcy, głównie przez uczonych francuskich, doprowadziły do powstania elektrodynamiki. W dalszej części opisano pierwsze konstrukcje elektromagnesów zasilanych napięciem stałym, wykonane w Anglii przez Williama Sturgeona. Pierwszym komercyjnym zastosowaniem tych urządzeń stał się telegraf. Był to początek tzw. rewolucji elektromagnetycznej i powstawania międzynarodowych, apolitycznych organizacji skupiających elektrotechników. Na zakończenie przytoczono pewne, wybrane fakty dotyczące rozwoju łączności telegraficznej.
EN
The article presents the most important events related to the discovery by Hans Christian Oersted summer of 1820 years the impact of electric current on the magnetic needle. Experiments performed in a few autumn months, mainly by French scholars, led to the creation of electrodynamics. Hereinafter the first constructions of electromagnets powered DC, made in England by William Sturgeon. The first commercial use of these devices has become a telegraph. This was the beginning of the so-called. Electromagnetic revolution and the emergence of international, non-political organizations of electricians. At the end of the quoted some selected facts concerning the development of telegraph communication.
W artykule opisano zasadę sterowania wtryskiwaczem paliwa do silników o zapłonie iskrowym z bezpośrednim wtryskiem paliwa. Omówiono sposób otwierania wtryskiwacza ze szczególnym uwzględnieniem kształtu impulsu prądowego. Artykuł zawiera schemat sterownika regulującego prąd wtryskiwacza paliwa przy wykorzystaniu układu mikroprocesorowego. Szczególną uwagę zwrócono na możliwość zasilenia wtryskiwacza wyższym napięciem, co korzystnie wpływa na jego działanie. W pracy przedstawiono wyniki symulacji zaprojektowanego sterownika przeprowadzone w programie PSpice.
EN
In this article the controller for direct fuel injection has been proposed. Presented controller is based on a microprocessor system, which allows a precise control of electromagnet's current. One of the main problems in the direct injection is excessive heating in the injector due to the large energy losses in the windings of electromagnet. It is also important to open the injector at a specific time, at the beginning of the power stroke. Presented solution allows to power injection at the time of opening with a significantly higher voltage than typically used. In introduced circuit shorter injection time were achieved. This affects the better control of the opening of the injection and reduction of energy losses in the windings of electromagnet. This paper presents PSpice simulation results of waveforms of the injector current.
In order to achieve the 45 T / 600 ms flat-top field, one type of high-field quasi-continuous magnets (HFQCM) and a power supply system related are now under construction at the Wuhan National High Magnetic Field Center (WHMFC). Considering the temperature rise of the magnet and ripple minimization, the topology and the novel repetitive control method of the power supply system is detailed. Simulated results are provided to validate the proposed method.
PL
Aby wytworzyć pole magnetyczne 45 T/600 ms opracowano specjalny typ układu zasilającego. Uwzględniono ryzyko wzrostu temperatury i potrzebę minimalizacji zafalowań.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W układach automatyki przemysłowej - np. obrabiarek, maszyn pakujących, maszyn dla przemysłu tekstylnego itd. - nierzadko zachodzi potrzeba wykonania określonej pracy mechanicznej, np. przesunięcia lub podniesienia detalu. Ostatnio przedmiotem zainteresowania konstruktorów stają się elektromagnesy, które w pewnych okolicznościach mogą śmiało konkurować ze stosowanymi dotychczas siłownikami - zespołami z pewnością bardziej od tych pierwszych uciążliwymi w eksploatacji. Celem niniejszego artykułu jest przedstawienie głównych aspektów i kryteriów doboru elektromagnesów do konkretnych zadań w automatyce przemysłowej.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Od dawna wiadomo, że napięcie zasilania elektromagnesu ma decydujący wpływ na czas oraz przebieg rozruchu i ruchu roboczego napędzanego mechanizmu. Zagadnieniom tym poświęcono w przeszłości szereg opracowań. Na szczególną uwagę zasługują prace E. Kallenbacha, w których podano granice możliwości zmian charakterystycznych czasów działania układu elektromechanicznego w funkcji napięcia zasilania, a wśród nich czasu rozruchu i czasu ruchu roboczego mechanizmu. Zmian możliwych do uzyskania na drodze doboru parametrów zasilania elektromagnesu w przypadkach zasilania ze źródła napięciowego i prądowego. W artykule opisano istotny wpływ napięcia zasilania na sprawność układu elektromechanicznego z elektromagnesem prądu stałego. Wykazano również, że wartość napięcia powinna być w każdym przypadku optymalizowana, a funkcja sprawności ma jedno ekstremum w postaci maksimum w zakresie średnich dopuszczalnych napięć.
EN
The article describes significant impact of the supply voltage on the efficiency of electromechanical system with DC electromagnet. It demonstrates that in any case the voltage value should be optimized and there is only one extremal point on the efficiency curve representing a maximum value within the average allowable voltage range.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper presents results of numerical experiments on the accuracy and convergence of force and energy characteristics of electromagnet actuators calculated on the base of magnetic field solution obtained using FEM approach. It was shown, that observation of convergence of the calculations of a particular, local field quantity, with increasing mesh density, does not yield a reliable criterion for error assessments of neither the numerical field model, nor of the actuator characteristics. The principle of the joint approximation of the actuator characteristic was formulated and used in the characteristics error estimations. The proposed method was applied in two cases of electromagnets with long plunger stroke.
PL
W artykule przedstawiono wyniki eksperymentów numerycznych dotyczących zbieżności i dokładności obliczeń sił oraz energii siłowników elektromagnesowych, przeprowadzonych metodą elementu skończonego. Pokazano, że obserwacja zbieżności wyników obliczeń lokalnych wielkości polowych w miarę zagęszczania siatki nie daje niezawodnego kryterium oceny błędów obliczeń ani rozkładu pola magnetycznego, ani charakterystyk siłownika. Sformułowano zasadę łącznej aproksymacji charakterystyk siłownika, z której wyprowadzono także metodę oceny błędów wyznaczania charakterystyk siłowników. Proponowaną metodę zastosowano w obliczeniach dwóch siłowników o dużym skoku nura.
The paper deals with the problem of shape design, and the shape has to ensure the assumed distribution of the function. The concept of material (substantial) derivative has been employed in order to solve the problem. The numerical model was based on the Finite Element Analysis. The quoted results show that the method of optimisation is effective for the problem of shape design.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono zjawiska fizyczne zachodzące podczas pomiaru sił przyciąganiaelektromagnesów zasilanych prądem przemiennym za pomocą dynamometru. Sformułowano model fizyczny i matematyczny elektromagnesu. Symulacji dynamiki analizowanego układu dokonano w oparciu o program komputerowy MathCad. Omówionowpływ parametrów badanego obiektu takich jak: masa zwory, częstotliwość napięcia zasilającego, szerokość szczeliny powietrznej, nasycenie obwodu mag-netycznego na otrzymane wartości sił. Przeanalizowano sposób dokonywania po-miarów (prędkość przemieszczania dynamometru) na otrzymywane wyniki.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.