книги из ГПНТБ / Бесконтактные электрические аппараты [сборник статей]
..pdfМИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СССР
МОСКОВСКИЙ ордена ЛЕНИНА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Т Р У Д Ы
МОСКОВСКОГО ордена ЛЕНИНА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА
БЕСКОНТАКТНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ
Под редакцией к. т. н., доцента АБДУЛЛАЕВА Я- Р.
Москва МЭИ — 1974
J-t JJW
СОДЕРЖАНИЕ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Стр. |
Предисловие. |
. |
|
|
. |
|
|
|
. |
|
• |
■ |
|
|
|
. |
. |
4 |
||
|
1. Абдуллаев Я. Р. Индукционная подвеска..................................... |
|
|
|
|
|
В |
||||||||||||
|
2. Абдуллаев Я. Р. Индуктивность магнитной |
системы |
с |
по |
|||||||||||||||
движной |
короткозамкнутой |
обм откой |
....................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
21 |
||||||||
|
3. Абдуллаев Я. Р. О вторичном рассеянии. |
. |
|
|
. |
. |
|
25 |
|||||||||||
|
4. Гераськов В. Л. К расчету нагрева экрана индукционной под |
|
|||||||||||||||||
вески. |
. |
. |
|
. |
. |
|
. |
|
........................................................21) |
||||||||||
|
5. Гераськов В. Л. Индукционная подвеска |
как |
динамическое |
|
|||||||||||||||
звено системы |
автоматического |
регулирования. |
. |
|
|
. . . |
|
38 |
|||||||||||
|
6. Сливннская А. Г., Федькина А. А. К вопросу увеличения зоны |
41 |
|||||||||||||||||
стабилизации |
соленоидного |
стабилизатора |
переменного |
тока. |
. |
||||||||||||||
|
7. Юсифов Э. Б. Уравнение шкалы измерителей напряжения и |
50 |
|||||||||||||||||
тока с индукционной подвеской. |
|
|
. |
. |
|
. |
|
. |
|
|
из |
||||||||
|
8. Юсифов Э. Б. Дифференциальные уравнения |
. |
динамики |
54 |
|||||||||||||||
мерителя с подвижным экраном. |
|
|
. |
. |
|
. |
|
. |
. |
|
|||||||||
|
9. Ибрагимов А. Ф. Экспериментальное |
исследование устрой |
57 |
||||||||||||||||
ства с двойной трансформацией напряжения. |
. |
|
|
. . . |
|
||||||||||||||
|
10. Федькин А. К. Влияние параметров сердечника на длитель |
03 |
|||||||||||||||||
ность фронта выходного импульса |
в МУС. |
. |
|
. |
|
. |
. |
|
|||||||||||
|
11. Сливинская А. Г., Федькина А. А. Гармонический анализ ха |
07 |
|||||||||||||||||
рактеристик соленоидов с насыщенным сердечником. |
|
|
. |
|
. |
||||||||||||||
|
12. Ибрагимов А. Ф. К расчету устройств с двойной трансфор |
70 |
|||||||||||||||||
мацией напряжения. |
|
|
. |
. |
|
|
. |
. |
|
. |
|
. . . . |
|
||||||
|
13. Абдуллаев Я. Р. Электродинамические усилия в магнитных |
1 |
|||||||||||||||||
системах с подвижными к. з. витками. |
. |
. |
|
. |
. |
|
, 7 |
||||||||||||
|
14. Кураев В. Г., Федькин А. К. О применении метода Вышне- |
|
|||||||||||||||||
градского в нахождении оптимума быстродействия МУС с гибкой |
78 |
||||||||||||||||||
обратной связью. |
|
. |
. |
|
. |
|
. |
|
. |
. |
|
. |
|
. |
|||||
|
15. Юсифов Э. Б. К расчету нагрева подвижного экрана. |
|
. |
80 |
|||||||||||||||
|
10. Зейналов Р. А. К расчету распределения потоков в устрой |
|
|||||||||||||||||
стве для измерения толщины немагнитных покрытий на ферромаг |
|
||||||||||||||||||
нитных основаниях. |
|
|
. |
. |
|
. |
. |
|
. |
. |
|
. |
|
|
. 8 9 |
||||
|
17. Резцов В. М. Многопредельный стабилизатор переменного |
94 |
|||||||||||||||||
тока с индукционной подвеской. |
|
|
. |
. |
|
. |
|
. |
|
|
, |
||||||||
|
18. Иоффе А. И. К исследованиям составляющих комплексного |
101 |
|||||||||||||||||
магнитного |
сопротивления пермаллоя 7 9 1 1 М |
....................................... |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
19. Гераськов В. Л. Экспериментальное исследование датчиков |
108 |
|||||||||||||||||
усилий с индукционной подвеской. |
|
. |
|
. |
|
. |
|
. |
. |
||||||||||
|
20. Абдуллаев Я. Р., Гераськов В. Л. Индуктивность |
рассеяния |
|
||||||||||||||||
и форма тока короткозамкнутого витка электромагнитов перемен |
114 |
||||||||||||||||||
ного тока. |
|
. |
. |
|
. |
. |
|
|
. |
. . . |
|
|
. . . |
|
|||||
и |
21. Буль Б. К., Шоффа В. Н. К |
расчету |
магнитоэлектрической |
121 |
|||||||||||||||
ферродинамнческой |
систем |
|
|
.................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
22. Коробков Ю. С. |
Расчет |
силы |
взаимодействия |
магнитных |
|
|||||||||||||
контактов |
ферридов |
|
с |
внутренней |
|
памятью. |
|
. |
|
. |
. |
|
. 1 2 6 |
||||||
К |
23. Буль Б. К., Азарова Т. В., |
Умеренков А. |
С., |
Шоффа |
В. |
Н. |
|
||||||||||||
вопросу |
определения |
проводимостей |
разомкнутых |
магнитных |
|
||||||||||||||
систем геркоиов. |
|
. |
|
|
. |
|
. |
|
........................................... 129 |
3
ПРЕДИСЛОВИЕ
В настоящий сборник вошли статьи, отражающие иссле дования в области электромагнитных устройств различного
назначения и принципа действия. |
посвящена |
вопросам |
||
Первая |
группа статей |
сборника |
||
разработки |
и исследования |
электромагнитных |
устройств |
|
с индукционной подвеской. |
Одной |
из важнейших задач |
в этой области является практическое применение принципа индукционной подвески при создании новых электромагнит ных устройств. Разработке новой конструкции, как правило, предшествуют экспериментальные и теоретические исследо
вания основных закономерностей, происходящих |
в |
устрой |
|
ствах. |
Я- Р., Гераськова В. |
Л., |
Юсифо- |
В статьях Абдуллаева |
|||
ва Э. В. п Резцова В. М. |
изложены принципы |
построения |
н результаты исследования ряда электромагнитных устройств с индукционной подвеской. Разработанные электромагнит ные устройства, стабилизаторы тока, а также датчики уси лия и перемещения представляют большой практический интерес.
Например, электроизмерительные устройства с индук ционной подвеской многопредельны и не имеют механиче ских нружпп п токоподводов к подвешенной рамке. Датчики усилия позволяют с большей точностью измерять малые усилия порядка нескольких грамм. При этом с выхода дат чика можно получать различные унифицированные сигналы в виде постоянного или переменного тока или напряжения.
Основным преимуществом устройств с индукционной подвеской является отсутствие трения между подвижной и неподвижной частями. Трудности, имеющие место при рас чете устройств с индукционной подвеской, связаны с онре-
4
делением координаты левитации (высоты свободном под вески) электропроводящей рамки и индуктивности магнит ной системы. В связи с этим в вышеназванных статьях осо бое внимание уделено расчету н исследованию параметров подвешенного экрана или рамки.
Вторая группа статей охватывает некоторые вопросы рас
чета и экспериментального |
исследования |
герконов. |
В статье Буль Б. 1\. п |
Шоффа В. Н. |
рассматриваются |
некоторые вопросы расчета магнитоэлектрических п фсрродннамическпх систем.
Статья Буль Б. К., Назаровой Т. В., Умерепкова Л. С. п Шоффа В. Н. посвящена вопросу определения проводимо сти разомкнутых магнитных систем герконов.
Третья группа статей, авторами которых являются Сла вянская А. Г. н Федькина А. А. посвящена исследованию соленоидных электромагнитов. В них рассмотрены вопросы увеличения зоны стабилизации стабилизатора тока и гармо нический анализ характеристик.
Четвертая группа статей посвящена различным электро магнитным устройствам.
В статьях Кураева В. Г. и Федькина Л. К. рассматрива ются вопросы быстродействия МУС с гибкой обратной связью и влияния параметров сердечника на выходной импульс.
В |
статье |
Иоффе Л. И. исследуются составляющие ком |
|
плексного магнитного сопротивления пермаллоя |
79НМ. |
||
В |
статье |
Ибрагимова Л. Ф. рассматривается |
устройство |
с двойной трансформацией напряжения.
К. т. п. доцент Абдуллаев Я. Р.
ИНДУКЦИОННАЯ ПОДВЕСКА
К. т. н., Абдуллаев Я. Р.
Принцип левитации (свободной подвески) электропрово дящего тела в переменном магнитном поле давно известен. В [Л. 1] отмечено, что проблемы левитации относятся к перспективным, пока еще недостаточно теоретически и экспе риментально изученным разделам современной науки п тех ники. Может быть, именно по этой причине принцип индук ционной левитации еще не нашел применения в разработках новых устройств. Индукционные электромагнитные опоры, построенные на этом принципе, находят практическое при менение лишь в малой металлургии при получении сверхчистых металлов и сплавов. При этом подвешенным телом является металл, подлежащий расплавлению в маг нитном поле электромагнита переменного тока высокой ча стоты.
Используя принцип индукционной подвески автором дан ной работы разработан и исследован ряд электромагнитных устройств промышленной частоты, в которых левитируемым телом является медная пли алюминиевая короткозамкнутая рамка (экран). К этим устройствам относятся: стабилизато ры тока и напряжения [Л. 2], электропзмерптсли [Л. 3J, индуктивные и трансформаторные датчики перемещения [Л. 4, 5, 6, 8], усилия [Л. 7, 8], уровня и давления, линей ные следящие системы, расходомеры, плотномеры п упорные подшипники. Эти устройства не требуют специальных регу ляторов п схем, предназначенных для обеспечения устойчи вого равновесия левитируемого тела. Устойчивое равновесие обеспечивается созданием однородного магнитного поля в рабочем зазоре, где находятся активные части левитируемого
экрана.
б
Подвеска экрана в магнитном поле позволяет устранить трепне п упростить конструкции устройств. При этом точ
ность работы прибора |
достаточно высока. Например, |
в |
||||
электроизмерительном |
приборе |
с магнитной |
подвеской |
|||
экрана [Л. 3] отпадает |
необходимость |
в токоподводах |
к |
|||
подвижной |
рамке н не |
нужна |
пружина. |
А в плотномере, |
||
уравномере |
и датчике |
давления лпвптпруемый |
экран |
не |
только выполняет функцию подвижной части (чувствитель ного органа), но п заменяет поплавок.
Работа индукционной подвески (рис. 1) основана на взаимном уравновешивании двух сил, приложенных к экра ну. Одна из этих сил, направленная вниз, является силой ве
са экрана Р, другая — электродинамическая сила F э , на правлена вверх и уравновешивает силу веса. На рис. 16 показана зависимость электродинамической силы от переме щения экрана. В любом положении равновесия экрана сила веса Р равна электродинамической силе Рэ . Координата равновесия определяется точкой пересечения тяговой харак
теристики |
/%, = f(X ) |
с горизонтальной прямой силы веса Р, |
||||
которая обозначена через т на рис. |
16. При увеличении на |
|||||
пряжения |
обмотки |
от значения Ui |
до |
И'\ сила F 3 будет |
||
возрастать |
и характеристика |
F3= f ( x ) |
пойдет |
выше. Этой |
||
характеристике соответствует |
новое |
положение |
экрана h". |
А при уменьшении напряжения Ut до U'i экран опускается вниз п положение его определяется точкой /г', т. к. при этом
характеристика F3 = f(X ) идет ниже первоначальной.
7
Положение экрана можно изменить путем регулирования зазора 6. При увеличении зазора 6 характеристика F3~ f ( X ) идет ниже, а при уменьшении зазора б, наоборот, характе ристика идет выше.
Следует отметить, что на экран, кроме вертикальной си
лы F3 действуют радиальные силы, стремящиеся разорвать его. Эти силы равны и противоположны, поэтому они пе вызывают перекос экрана и, следовательно, не обусловлива ют трения экрана с магнитопроводом. При значительном отклонении подвески от вертикального положения, например, па угол, более чем 5—8°, появляется результирующая ради альная сила, вызывающая соприкосновение экрана с магни топроводом.
Статистические электромагнитные процессы в индукци онной подвеске характеризуются следующими уравнениями:
уравнением электрической цепи
|
|
|
|
|
|
U\ —/iZ n+ //2*12; |
|
(1) |
|||
|
|
|
|
|
|
0 ~ I2^22 1 jf 1X21; |
|
(2) |
|||
уравнением |
равновесия |
сил |
|
|
|
||||||
|
|
|
F* = P-- |
JI |
d h = nui, |
|
|
||||
|
|
|
2 />2 dX |
|
|
(3) |
|||||
где пг — масса подвижной части; а — ускорение; |
|
||||||||||
—П+ Iхп |
11 Z22 = /'2 + № 2 |
— полные |
электрические со |
||||||||
противления обмотки возбуждения и экрана. |
|
||||||||||
Токи /1 и /2 |
через |
напряжение U\ |
определяются |
как |
|||||||
Z 22 |
|
/ |
_ |
|
|
|
|
и г |
|
|
(4) |
/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
•*32 |
| |
/ |
( |
г „ |
. |
^ |
| |
—}—2 ( Л1 • /”2— |
х п'х22) г~х 122 |
|
|
|
|
||||||||||
I |
|
/ |
|
|
|
|
|
и г |
|
|
(5) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
\' |
|
|
|
|
|
+ 2 (Г! -Гг—Х\1 - * 22) + - И 2 2 |
|
|||
|
|
( * |
■ |
- |
» ' |
|
|
|
|
|
8
или
Связь между токами 1\ и /2 осуществляется уравнением
|
|
|
|
I — I |
*12 |
• |
|
|
|
|
(8) |
||
|
|
|
|
h — h |
— |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
^22 |
|
|
|
|
|
|
Динамические |
процессы |
характеризуются |
уравнениями |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
at |
at |
|
|
(9) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
О |
- |
I |
|
f |
|
l^2 1 |
лл |
(^2 . |
|
(10) |
|
|
|
0 = |
(2Г2 + |
|
L22 —— -\-M |
——, |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
at |
|
at |
|
|
|
|
т — + /Д — |
|
+P,4 -P„= i |
|
dX |
|
(N) |
||||||
|
|
dt* |
|
dl |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
где Р„ п РТ -- силы |
веса |
п |
трепня; |
Pt |
— коэффициент |
||||||||
успокоения. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вместо двух уравнении |
|
(9) н (10) |
целесообразно исполь |
||||||||||
зовать одно уравнение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
(/i тsin (о)/+«) — *'i (r1-{-К2г2) -f- {L\\—КМ) — |
К <, —jj - , |
(12) |
|||||||||||
вместо |
(11) |
уравнение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
(Г-Х , D |
дХ . |
D |
|
|
|
|
|
|
К2, \ |
с/М |
(13) |
||
|
в |
|
2К |
-К', [ 3 - 2 1 1 |
— |
||||||||
m w |
^ P l T i - T p '- |
|
Ч |
|
К * |
(IX |
|
||||||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К = |
|
|
|
К<= Х\2 |
|
|
|
(14) |
||
|
|
|
|
Х02 |
|
Z22 |
|
|
|
|
9