Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 1

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: przetworniki elektromagnetyczne

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Modelowanie siłowników elektromagnesowych

Pochanke Z.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektryka

2005

z. 131

3--167

Rozprawa jest poświęcona tworzeniu modeli dynamicznych elektromagnesów służących do napędzania mechanizmów, w szczególności łączników elektrycznych wysokiego napięcia. Elektromagnesy te określane jako siłowniki elektromagnesowe charakteryzują się dużym skokiem nura i impulsową pracą, implikującą możliwość działania w zakresie nasycenia magnetowodu. Dla siłowników pracujących w łącznikach elektrycznych specyficzne są także wymagania dotyczące realizowanych przebiegów ruchu oraz obciążenie mechaniczne znamienne skokowym narastaniem siły oporowej. Proponowane modele można określić jako "energetyczne" lub "bramowe", ponieważ mają formę pozwalającą na wykorzystanie równań Lagrange'a II rodzaju do konstruowania równań różniczkowych dla przejściowych procesów napędowych obejmujących obwód zasilający, siłownik oraz układ obciążenia mechanicznego. Podstawą modelowania są funkcje stanu pola magnetycznego elektromagnesu traktowanego jako przetwornik energii ze sprzężeniem magnetycznym, tj. funkcje energii i koenergii, charakterystyki magnesowania oraz charakterystyki siły. Funkcje te - nazywane charakterystykami siłownika - definiują go jednoznacznie jako bezstratny przetwornik energii o sprzężeniu magnetycznym. Proponowane modele stanowią formę wyrażenia charakterystyk siłownika: - model aproksymacyjny, o postaci trzech funkcji (dla energii, strumienia skojarzonego i siły elektromagnesu) zmiennych stanu (prądu cewki i położenia nura); każda z funkcji aproksymowana jest w swojej bazie aproksymacyjnej przy wspólnym dla nich zbiorze współczynników aproksymacji; aproksymację tę nazwano aproksymacją łączną; - model dekompozycyjny, o postaci elektrycznego schematu zastępczego z elementami indukcyjnymi reprezentującymi pole elektromagnesu zastąpione trzema charakterystycznymi reluktancjami: szczeliny roboczej i rozproszenia magnetowodu, magnetowodu oraz rozproszenia uzwojenia; - model dekompozycyjny z uwzględnieniem prądów wirowych; jest to wspomniany model obwodowy, w którym indukcyjność reprezentującą pole magnetyczne w magnetowodzie zastąpiono siecią drabinkową L-R. W pracy przedstawiono dwa sposoby wyznaczania charakterystyk siłowników elektromagneso-wych: na podstawie obliczeń polowych i na podstawie badań empirycznych. Proponując obliczenia polowe jako podstawowe - bo najpełniejsze - źródło charakterystyk założono, że do tego celu może służyć każdy pakiet analizy numerycznej pola magnetycznego. Zaprezentowane eksperymenty numeryczne dotyczące dokładności obliczeń poszczególnych funkcji stanu pokazały, ze trudno jest wskazać jednoznaczne i ekonomiczne kryterium oceny dokładności obliczeń polowych przekładające się na ocenę dokładności funkcji stanu. Stąd też aproksymację łączną wszystkich dostępnych charakterystyk proponuje się jako narzędzie wyrównywania błędów analizy numerycznej. Podano kilka przykładów wyznaczania charakterystyk i modeli różnych siłowników, w tym siłownika bistabilnego z magnesem trwałym. Badania doświadczalne konieczne do pełnej konstrukcji proponowanych modeli muszą zawierać jednoczesny pomiar siły elektromagnesu i charakterystyki magnesowania. W pracy zaproponowano odpowiednie do tego celu: metodę i technikę* pomiaru oraz sposób analizy wyników, zwłaszcza obejmujące badania w zakresie głębokich nasyceń. Model drabinkowy dla prądów wirowych konstruowany jest jako rozszerzenie wcześniej określonego modelu dekompozycyjnego. Parametry rezystancyjne drabinki wyznaczane są przez dopasowanie odpowiedzi napięcia indukowanego i prądu na skokowe pobudzenie napięciowe oraz odpowiedzi strumienia i siły na impulsowe pobudzenie prądowe. Na koniec pracy podano kilka przykładów zastosowań modeli w symulacjach procesów napędzania mechanizmów związanych z pracą wyłączników wysokiego napięcia.

The subject of the modelling mentioned in the title are electromagnets used as mechanism drives, particularly for high voltage circuit breakers. These electromagnet actuators are defined by a long stroke of the plunger, an impulse work and the possibility of a deep saturation of the iron core. Another feature of the C.B. actuators is, that they are required the specific displacement time-course of the plunger and the mechanical load with the mass depending on the position of the mechanism and step changes of the opposing force. The dissertation presents a system for the determination and formulation of models, which can be termed ,,two-port" or ..energy" models, since they allow the use of the second kind of Lagrange equation to express differential equations for quantities describing the dynamic, transient process in all parts of the driving system: the electromagnet, the mechanism and the supply circuit. The modelling is based on the state functions of the electromagnet - considered as a magnetic, energy converter - confining the magnetic energy and coenergy as well as magnetisation and force characteristics. These functions - called actuator characteristics - define it uniquely as a magnetic lossless energy converter. The actuator characteristics are expressed in two forms, constituting three kinds of models: - the approximation model, having the form of three functions (for the energy, the flux linkage and the force) of two state variable (coil current and plunger displacement or coil flux linkage and plunger displacement); all of these functions are determined by one set of coefficients, common to the three approximation bases corresponding with each of these functions; - the decomposition model in the form of a magnetic circuit with four reluctances, equivalent to the magnetic fields: in the working air gap, in the iron core, the leakage field of the core and the leakage field of the coil;- the decomposition model with eddy current effect, which is created on the basis of the above lossless decomposition model with replaqcement of the inductance representing the core by a L-R ladder network. The dissertation suggests two ways for determination of the actuator characteristics: numerical and experimental. The first, and considered as preferable, model is based on the magnetic field analysis performed numerically using any suitable professional software, which allows the calculation of energy, coener-gy, flux linkage and magnetic force. The current and displacement functions of all these data are submitted to the joint approximation in the given bases, which yields one set of coefficients, common to all the characteristics. This method compresses data, makes the characteristics consistent, and reduces errors of numerical field solutions. The experiments, necessary to determine a complete model of an electromagnet actuator must include measurements of magnetisation and force characteristics. The dissertation suggests methods and techniques suitable for this purpose, which in particular allow modelling in ranges of deep saturation of the electromagnet core. The ladder model is built as an extension of the static, decompositions model, by tuning its resistances in order to fit the model output in the form of induced voltage, flux linkage and magnetic force. The dissertation is closed with four examples of applications of the proposed models in dynamic analysis of the circuit breaker driving processes.