ДОСЛІДЖЕННЯ ЛІНІЙНИХ ІМПУЛЬСНИХ ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ КОМБІНОВАНОГО ТИПУ

Анотація

Розроблено математичну модель лінійного імпульсного електромеханічного перетворювача (ЛІЕП) комбінованого типу, що включає якоря перетворювачів індукційного, електродинамічного та електромагнітного типів. Використовується двомірна математична модель з просторово-розподіленими параметрами та відповідними граничними умовами. Математична модель
описує взаємопов’язані електромагнітні, теплові та механічні процеси, які відбуваються при збудженні індуктора від ємнісного накопичувача енергії. Комп’ютерна модель ЛІЕП реалізована в програмному пакеті Comsol Multiphysics.
При наявності двох електропровідних якорів вони розташовуються з протилежних сторін індуктора, так щоб за допомогою рухомих фіксаторів забезпечити додаткову силову дію на об'єкт
впливу. Феромагнітний якір розташовується з боку індуктора, протилежного напрямку силової дії
на об'єкт впливу.
Встановлені особливості протікання електромагнітних процесів та визначено основні електричні, магнітні та силові показники ряду ЛІЕП комбінованого типу, які включають котушковий, феромагнітний і один або два електропровідних якорів. Встановлено, що струм індуктора змінюється у
часі в формі аперіодичного полярного імпульсу, в той час як струм в електропровідному якорі через
певний час змінює полярність, що впливає на характер електродинамічних зусиль. Максимальна
щільність струму по перетину електропровідного якоря має місце в його середній частині, зверненої
до індуктора. Максимальна індукція магнітного поля виникає в середній частині зазору між індуктором і якорем.
Виконано порівняльний аналіз різних ЛІЕП комбінованого типу з використанням критерію ефективності, який у відносному вигляді враховує електричні, силові і польові (індукція магнітного поля
розсіювання) показники. Використано кілька варіантів стратегії оцінки ефективності ЛІЕП, в яких
пріоритетність відповідного показника оцінюється величиною безрозмірного вагового коефіцієнту.Встановлено, що практично всі перетворювачі комбінованого типу мають більш високу ефективність у порівнянні з ЛІЕП індукційного типу, який прийнятий в якості базового варіанту. Найбільш
ефективним є ЛІЕП з двома електропровідними якорями та котушковим якорем, який послідовно
з'єднаний з індуктором. Цей перетворювач за різними варіантами стратегії оцінки в 3-5 і більше
разів ефективніший, ніж ЛІЕП індукційного типу.