Усовершенствованные методики параметрического синтеза электромагнитных приводов постоянного напряжения аппаратов распределения и управления тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.01, кандидат наук Петров Виктор Николаевич

• Петров Виктор Николаевич
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Петров Виктор Николаевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 КРАТКИЙ ОБЗОР МАГНИТНЫХ СИСТЕМ, ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ И ТЕПЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК, СХЕМ ФОРСИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ И МЕТОДИК СИНТЕЗА

1.1 Конфигурации магнитных систем и их электромагнитные характеристики

1.2 Анализ известных методик синтеза по условиям статики

1.2.1 Известные методики проектирования форсированных однообмоточных электромагнитных приводов

1.2.2 Методики синтеза форсированных двухобмоточных электромагнитных приводов

1.3 Математические модели экспериментальных электромагнитных и тепловых характеристик, использованные в качестве исходных данных при разработке методик проектного расчета

1.3.1 Электромагнитные характеристики клапанных магнитных систем с Г-образной скобой магнитопровода

1.3.2 Электромагнитные характеристики клапанных магнитных систем с П-образным ярмом и внешним прямоходовым якорем

1.3.3 Тепловые характеристики и параметры однообмоточных клапанных магнитных систем

1.3.4 Тепловые характеристики и параметры двух- и четырехобмоточных клапанных магнитных систем

1.4 Выбор исходных данных проектирования форсированных клапанных электромагнитных приводов

1.5 Выводы по первой главе

ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА УСОВЕРЕШЕНСТВОВАННЫХ МЕТОДИК СИНТЕЗА ФОРСИРОВАННЫХ КЛАПАННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРИВОДОВ КОНТАКТОРОВ ПО УСЛОВИЯМ СТАТИКИ

2.1 Общие вопросы синтеза одно- и двухобмоточных электромагнитных приводов по совместным условиям срабатывания, нагрева и возврата

2.2 Разработка методик синтеза однообмоточных электромагнитных приводов

2.2.1 Методика синтеза электромагнитного привода с балластным резистором

2.2.2 Методика синтеза электромагнитного привода в схеме с широтно-импульсной модуляцией напряжения на обмотке

2.3 Разработка методик синтеза клапанных двухобмоточных электромагнитных приводов

2.3.1 Методики синтеза электромагнитного привода с последовательным соединением обмоток, размещенных коаксиально

2.3.2 Методика синтеза электромагнитного привода с параллельным соединением обмоток

2.4 Выводы по второй главе

ГЛАВА 3 РЕЗУЛЬТАТЫ ОПТИМИЗАЦИОННЫХ РАСЧЕТОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРИВОДОВ ПО УСЛОВИЯМ СТАТИКИ

3.1 Оптимизационные расчеты форсированных однообмоточных приводов в схеме с балластным резистором

3.2 Оптимизационные расчеты форсированных двухобмоточных приводов в схеме с последовательным соединением низкоомной и высокоомной обмоток

3.3 Оптимизационные расчеты форсированных четырехобмоточных приводов в схеме с последовательным соединением низкоомных и высокоомных обмоток

3.4 Выводы по третьей главе

ГЛАВА 4 МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СРАБАТЫВАНИЯ ФОРСИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПРИВОДА. ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЕТ С УЧЕТОМ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК

4.1 Обзор методик моделирования и расчета динамических параметров и характеристик однообмоточного форсированного клапанного привода постоянного напряжения

4.2 Анализ известных математических выражений, используемых при расчете временных параметров срабатывания электромагнитных приводов

4.3 Усовершенствованные выражения расчета временных параметров срабатывания электромагнитных приводов

4.4 Усовершенствованная методика расчета динамических характеристик и параметров электромагнитного привода на основе решения дифференциальных уравнений

4.5 Анализ результатов расчета динамических процессов в электромагнитном

приводе

4.5.1 Переходные процессы при срабатывании

4.5.2 Влияние исходных данных на динамические параметры привода

4.6 Выводы по четвертой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Усовершенствованные методики параметрического синтеза электромагнитных приводов постоянного напряжения аппаратов распределения и управления»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Широкое применение в аппаратуре распределения и управления потоками электрической энергии получили электромагнитные привода постоянного и выпрямленного напряжения. В последние годы особое внимание уделяется созданию форсированных электромагнитных приводов, обеспечивающих снижение массы, потребляемой мощности и габаритных размеров аппарата в целом.

На современном рынке электротехнической продукции одним из условий обеспечения конкурентоспособности является её высокое качество при приемлемой цене, что предопределяют необходимость улучшения характеристик и параметров продукции, в том числе оптимизацию по весогабаритным показателям и энергопотреблению, а также необходимость снижения затрат на проектирование и производство.

Степень разработанности темы исследования. Большой вклад в разработку методик и методов расчета электромагнитных, электродинамических и электромеханических систем внесли ученые такие ученые, как А.А. Афанасьев [14, 15], А.Ю. Афанасьев, Б.К. Буль, О.Б. Буль, А.В. Гордон, А.М. Дмитренко, П.А. Курбатов, Б.Н. Лобов, М.А. Любчик, В.А. Нестерин, В.Ю. Нейман, А.Г. Никитенко, А.В. Павленко, А.Г. Сливинская, В.Н. Шоффа и другие. Развитие теории электромеханики и электроаппаратостроения отражено также в работах Г.А. Бугаева, И.П. Иванова, Н.М. Михайлова, Ю.В. Софронова и других.

Несмотря на большое количество опубликованных научных работ, имеются «темные пятна» в теории и практике проектирования электромагнитных механизмов, электромагнитных приводов и схем управления ими.

В настоящее время недостаточно проработаны вопросы разработки методик проектного расчета, учитывающих ряд факторов, в том числе влияние вихревых токов на динамические параметры и характеристики электромагнитных приводов постоянного напряжения, магнитных потоков рассеяния и выпучивания, магнитного сопротивления ферромагнитных элементов.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются электромагнитные привода постоянного напряжения; предметом -совершенствование методик параметрического синтеза электромагнитных приводов.

Целью диссертационной работы является разработка и совершенствование алгоритмов проектирования форсированных электромагнитных приводов, позволяющих выполнить параметрический синтез в условиях статики по частным критериям оптимальности.

Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие задачи:

1. Проведение сравнительной оценки магнитных систем и схемных решений для питания электромагнитных приводов, известных методик проектного расчета с учетом статических и динамических процессов.

2. Разработка усовершенствованных методик расчета электромагнитных приводов, позволяющих осуществить параметрический синтез по различным частным критериям оптимальности в статическом режиме.

3. Анализ результатов расчета по усовершенствованным методикам, содержащих обобщенные математические модели электромагнитных и тепловых характеристик.

4. Разработка математической модели динамических процессов в электромагнитной системе в форме решения дифференциальных уравнений. Расчет динамических параметров и характеристик электромагнитных приводов с учетом влияния вихревых токов в ферромагнитных элементах.

Научная новизна работы:

1. Разработаны усовершенствованные методики параметрического синтеза форсированных клапанных электромагнитных приводов, позволяющие снизить ресурсопотребление и повысить экономические показатели.

2. Получены полиномиальные функции, позволяющие определить оптимальные размеры и параметры форсированных клапанных одно- и двухобмоточных электромагнитных приводов с Г-образной скобой магнитопровода по схеме с балластным резистором и схеме с последовательным

соединением низкоомной и высокоомной обмоток, и обеспечивающие минимум временных и финансовых затрат на их проектирование.

3. Предложены полиномиальные функции, позволяющие определить оптимальные размеры и параметры форсированных клапанных четырехобмоточных электромагнитных приводов с П-образным ярмом и прямоходовым якорем по схеме с последовательным соединением низкоомных и высокоомных обмоток при минимальной габаритной высоте приводов.

4. Выполнен анализ влияния исходных данных проектирования на динамические параметры и характеристики клапанного однообмоточного электромагнитного привода, полученных на основе решения дифференциальных уравнений с учетом влияния вихревых токов в ферромагнитных элементах и использования обобщенных электромагнитных характеристик.

Теоретическая и практическая значимость работы:

1. Разработан новый алгоритм и создана вычислительная программа проектного расчета форсированных клапанных электромагнитных приводов постоянного напряжения с Г-образной скобой магнитопровода в схеме с балластным резистором и с последовательным соединением низкоомной и высокоомной обмоток.

2. Предложены выражения для магнитных систем различных конфигураций, позволяющие с небольшими затратами времени и финансов определять основные размеры и производить компоновку конструкций форсированных электромагнитных приводов в зависимости от исходных данных без предъявления высоких требований к квалификации проектировщиков.

3. Проанализировано влияние исходных данных проектирования на размеры, динамические параметры и характеристики клапанного однообмоточного электромагнитного привода по схеме с балластным резистором.

4. Разработанные методики параметрического синтеза форсированных электромагнитных приводов, а также результаты расчета размеров, динамических параметров и характеристик используются в учебном процессе на кафедре электрических и электронных аппаратов ФГБОУ ВО «ЧГУ им. И.Н. Ульянова».

5. Основные положения диссертационной работы использованы на АО «ЧЭАЗ» при разработке контакторов серии КЭЧ в рамках выполнения

опытно-конструкторской работы «Разработка и освоение серийного производства на отечественном предприятии серии электромагнитных контакторов электродвигателями на токи от 6 до 150 А и номинальное напряжение до 690 В».

Методология и методы исследования. В работе использованы основные положения теорий подобия и моделирования, планирования эксперимента, методы расчета магнитных цепей, тепловых полей, решения нелинейных дифференциальных уравнений.

Положения диссертационной работы, выносимые на защиту:

1. Усовершенствованная методика проектного и оптимизационного расчета форсированного клапанного электромагнитного привода в схеме с балластным резистором, минимизированного по критериям качества «масса активных материалов» и «габаритный объем» по условиям динамики.

2. Анализ степени влияния исходных данных проектирования на размеры и динамические параметры клапанного электромагнитного привода, рассчитанных с учетом сопротивления короткозамкнутого контура на основе решения дифференциальных уравнений с использованием обобщенных электромагнитных характеристик.

3. Рекомендации по использованию полиномиальных зависимостей соразмерностей и параметров электромагнитных приводов, представленных в безразмерной критериальной форме (получены использованием методов теории подобия) и позволяющих в кратчайший срок выполнить проектирование с минимальными финансовыми затратами.

Степень достоверности результатов. Достоверность полученных результатов обеспечивается применением обобщенных нагрузочных характеристик, полученных в ходе экспериментального исследования электромагнитных характеристик клапанных электромагнитных приводов; использованием методов теории подобия и планирования эксперимента и обработки его результатов; методов решения дифференциальных уравнений, описывающих динамические процессы; сопоставлением расчетной характеристики изменения тока в обмотке в процессе срабатывания с экспериментально снятой.

Соответствие паспорту специальности 05.09.01 - электромеханика и электрические аппараты.

Соответствие диссертации формуле специальности: 05.09.01 «Электромеханика и электрические аппараты» (технические науки): в диссертационной работе целью исследования является разработка и совершенствование методик проектирования форсированных электромагнитных приводов аппаратов распределения и управления, позволяющих снизить ресурсопотребление и повысить экономические показатели.

Соответствие диссертации области исследования: отраженные в диссертации научные положения соответствуют области исследования специальности 05.09.01, а именно «Разработка методов анализа и синтеза электрических аппаратов».

Апробация результатов работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: II Международной научно-технической конференции «Энергетические системы» (г. Белгород, 2017 г.), Международной научно-технической конференции «Smart Energy Systems 2019» (г. Казань, 2019 г.), IV Межрегиональной конференции-фестивале научного творчества учащейся молодежи «Юность Большой Волги» (г. Чебоксары, 2013 г.), Региональном фестивале студентов и молодежи «Человек. Гражданин. Ученый» (г. Чебоксары, 2012, 2014, 2015, 2016 гг.), Всероссийской

47-й научной студенческой конференции (г. Чебоксары, 2013 г.), Всероссийской

48-й научной студенческой конференции (г. Чебоксары, 2014 г.), Всероссийской

49-й научной студенческой конференции (г. Чебоксары, 2015 г.), Всероссийской

50-й научной студенческой конференции (г. Чебоксары, 2016 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 23 работы, из них: 4 статьи в журналах из перечня ВАК, 3 статьи проиндексированы в базе Scopus, 2 патента, 4 статьи в других печатных изданиях и 10 тезисов докладов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка сокращений и условных обозначений, 5 приложений, включает в себя 201 страницы машинописного текста, содержит 33 иллюстрации, 14 таблиц, перечень литературы из 172 наименований.

ГЛАВА 1 КРАТКИЙ ОБЗОР МАГНИТНЫХ СИСТЕМ, ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ И ТЕПЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК, СХЕМ ФОРСИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ И МЕТОДИК СИНТЕЗА

1.1 Конфигурации магнитных систем и их электромагнитные

характеристики

Выбор типа магнитной системы (МС) [57] электромагнитных приводов (ЭМП) тесно связан с необходимостью согласования его электромагнитных характеристик с механической характеристикой реле и контактора. Одними из широко применяемых в коммутационной аппаратуре [36, 42, 60, 147, 157, 158] являются ЭМП на основе клапанной МС [78] с внешним притягивающимся якорем, совершающем поворотное движение [31]. Их классифицируют [31] по числу сердечников: МС с одним и с двумя сердечниками.

К первым отнесены [31] пять разновидностей клапанных МС, часто применяемых в конструкциях ЭМП [74, 92, 93, 97, 110, 113 и др.], которые условно могут быть разделены на МС с Г-образной и Ш-образной скобой магнитопровода (Рисунок 1). В частности, МС по Рисунку 1а широко используется в реле управления (реле электромагнитные серий РЭВ800, РЭВ310, РЭМ20, РЭМ200, реле промежуточные РПУ-3М, реле тока серий РЭМ65, РЭМ650) и контакторах КПВ-600 производства АО «Чебоксарский электроаппаратный завод».

Исследование магнитных систем по Рисунку 1 приведено в [27 - 31]. Для обеспечения объективности сопоставления результатов анализа приняты одинаковыми размеры однотипных деталей МС. Это позволяет исключить влияние неоднородности магнитных свойств материалов деталей МС, отклонение их размеров и обмоточных данных. Образцы собирались поочередно с применением одной и той же катушки и сердечника диаметром 34 мм.

Для оценки влияния полюсного наконечника МС сравнивались при трех значениях диаметра полюсного наконечника с размерами 40, 48, 60 мм.

В процессе экспериментального исследования условно-полезная работа (А) определена при угловом положении якоря 2, 4 и 10 градусов.

а

б

в

г

д

а - с Г-образной скобой магнитопровода (тип 1); б - с Г-образной скобой магнитопровода и вынесенной осью вращения якоря (тип 2); в - с Ш-образным магнитопроводом (тип 3); г - с

неполным Ш-образным магнитопроводом (тип 4); д - с Г-образным якорем (тип 5); 1 - якорь; 2 - полюсный наконечник; 3 - сердечник; 4 - Г-образная скоба магнитопровода; 5 - обмотка; 6 - каркас катушки; 7 - И-образная скоба магнитопровода; 8 - пластина

Рисунок 1 - Клапанные магнитные системы с одним сердечником

Установлено [31] существенное влияние диаметра полюсного наконечника на форму тяговой характеристики МС. При этом они не сказываются на величине Атах (изменяется лишь ее координата). Конструкция магнитопровода при неизменных размерах ядра МС (диаметр сердечника йс, высота Но и толщина Ао обмотки) может изменять Атах до двух раз и более.

Наибольшая величина условно-полезной работы обеспечено МС по типу 5 (Рисунок 1д).

Анализ сопоставления характеристик [31] МС по типу 3 (Рисунок 1в) и МС по типу 1 (Рисунок 1а) позволил констатировать большую (на 10%) работоспособность первого из них. Вместе с тем, рекомендовано принять данные МС равными по эффективности, поскольку материалоемкость по стали МС по типу 3 примерно на 30% больше при одинаковых размерах ядра МС. Далее расположены в порядке убывания работоспособности: МС по типу 2 (Рисунок 1б); МС по типу 4 (Рисунок 1г).

Отмечено [31], что МС по типу 2 получила широкое применение в контакторах с подвижной системой, несмотря на то, что величина Атах снизилась примерно на 10%. Однако из-за одновременного уменьшения угла фм величина момента при угловом положении в 4 градуса уменьшилась примерно на 20%.

Наиболее низкой эффективностью обладает МС по типу 4. На основании полученных результатов сделано заключение [31] о предпочтительности МС по типу 1 и типу 3 (Рисунок 1а и 1в соответственно).

В работе [31] также приведен анализ МС с двумя сердечниками (Рисунок 2). Результаты сопоставления МС ЭМП с двумя сердечниками свидетельствуют о предпочтительности МС по типу 6 (Рисунок 2а) [31, 134, 137, 138]. В данной МС магнитный поток протекает последовательно через рабочие воздушные зазоры. ЭМП с такой МС используются, например, в вакуумных контакторах [61] серии КВ2 на номинальные токи 160, 250, 400, 630 А производства АО «Чебоксарский электроаппаратный завод».

В рассматриваемой работе [31] авторами анализированы МС с одним и двумя сердечниками. Результаты анализа позволили сделать вывод об относительной эффективности трех МС:

1) по типу 1 (с Г-образной скобой магнитопровода с одним сердечником);

2) по типу 6 (с П-образным ярмом и внешним прямоходовым якорем);

3) по типу 7 (с Г-образной скобой магнитопровода с двумя сердечниками).

1

а

1

б

1

в

а - с П-образным ярмом и внешним прямоходовым якорем (тип 6); б - с Г-образной скобой магнитопровода (тип 7); в - с осевым расположением сердечников и внешним поворотным

якорем (тип 8)

1 - якорь; 2 - полюсный наконечник; 3 - сердечник; 4 - пластина (ярмо); 5 - низкоомная обмотка; 6 - высокоомная обмотка: 7 - каркас катушки; 8 - Г-образная скоба

магнитопровода

Рисунок 2 - Клапанные магнитные системы с двумя сердечниками

В результате сопоставления характеристик вышеперечисленных МС, отличающихся по материалоемкости и потребляемой мощности, сделан вывод, что МС по типу 7 содержит на 30-45% больше меди и при этом потребляет на 3040% больше электроэнергии по сравнению с МС по типу 1. Примерно одинаковыми у них являются объемы стали. МС по типу 8 по сравнению с МС по типу 1 экономичнее по материалоемкости (на 30-35% по стали, на 25% по меди) при потреблении примерно на 15-20% большей мощности.

Представляет интерес проектная оценка (полученная в результате оптимизационных расчетов, минимизирующих массу активных материалов) клапанных МС с одной и двумя обмотками в [37], в которой дано сравнение МС по типу 1 (с одним сердечником) с МС по типу 7, потоки в котором протекают параллельными путями. Сопоставление проведено при одинаковых значениях критического зазора и критических значениях усилия (для МС по типу 7 усилие создается в двух рабочих зазорах). Авторами публикации сделаны следующие выводы:

1. Масса обмоточной меди и ферромагнитной стали однообмоточных МС меньше, чем в двухобмоточных МС, спроектированных на одинаковую величину электромагнитной силы при равных критических значениях рабочего зазора.

2. Относительная масса меди однообмоточной МС уменьшается с увеличением противодействующего усилия. При больших значениях критического зазора влияние противодействующего усилия уменьшается.

3. Относительная масса ферромагнитной стали и суммарной массы активных материалов с увеличением критического значения механического усилия возрастают. С увеличением воздушного зазора относительная масса ферромагнитной стали и суммарной массы активных материалов имеют меньшее значение.

Другими широко распространенными являются втяжные МС. Их классифицируют [51] по форме магнитопровода на следующие: втяжные броневые [4, 6, 7, 9, 167], втяжные плунжерные с С-образной скобой и втяжные плунжерные с О-образной скобой магнитопровода. При этом они могут

отличаться формой полюсов на стопе и якоре [11]: конические полюса, усечено-конические полюса, плоские полюса, полюса с магнитными шунтами [96],

В электромеханических аппаратах [3, 10] широкое применение получили плунжерные МС с С-образной скобой и с конусообразными полюсами (Рисунок 3).

Электромагнитные характеристики. Под электромагнитными характеристиками

магнитных систем понимаются зависимости, связывающие электрические, магнитные, механические величины и позволяющие дать им предварительную оценку.

Основными электромагнитными

характеристиками МС являются: тяговая характеристика, нагрузочная характеристика, кривые намагничивания.

Кривые намагничивания МС представляют собой зависимость потокосцепления ¥ (магнитного потока Ф) от магнитодвижущей силы (МДС) обмотки F (тока в обмотке I) при фиксированном пространственном положении якоря.

Нагрузочная характеристика представляет собой зависимость электромагнитного момента Мэ (силы Рэ) от МДС обмотки F (тока в обмотке I) при фиксированном пространственном положении якоря.

Тяговая характеристика представляет собой зависимость электромагнитного момента Мэ (силы Рэ) от величины углового положения якоря ф (зазора 5) при постоянном значении МДС обмотки.

Семейство тяговых характеристик позволяет оценить степень согласованности их с механической характеристикой реле. В частности, для втяжных МС на основе этих характеристик сделан вывод, что рекомендуемая

конусообразные полюса [11].

1

1 - якорь; 2 - неподвижный сердечник; 3 - корпус; 4 - обмотка; 5 - каркас катушки

Рисунок 3 - Эскиз МС

плунжерного ЭМП с С-образной скобой и конусообразными полюсами

форма тяговой характеристики, соответствующая углу у=8 ° при вершине конусообразного полюса [10, 11, 96], обеспечивает необходимую согласованность с механической характеристикой реле.

Выбирая соответствующим образом соотношение размеров конусообразного полюса возможно получить различную форму кривых тягового усилия, в том числе круто нарастающую в области малых рабочих зазоров, что

позволяет уменьшить потребляемую форсированным электромагнитным приводом мощность.

Сопоставление тяговых

характеристик клапанных и втяжных МС представлено на Рисунке 4 [157].

Характер изменения тяговых характеристик клапанных и втяжных МС свидетельствует о

предпочтительности клапанных МС при относительно малых рабочих зазорах. При относительно больших рабочих зазорах предпочтение следует отдать втяжным плунжерным МС.

Схемы форсированного управления приводными электромагнитами коммутационных аппаратов. Форсированное управление (ФУ) или форсировка [145] применяется с целью достижения высокого быстродействия (малого времени срабатывания), уменьшения массогабаритных показателей, потребляемой мощности ЭМП.

Суть ФУ обмотками ЭМП постоянного напряжения состоит [83, 86] в кратковременном увеличении тока, МДС с последующим их уменьшением схемными способами до значений, не вызывающих превышение допустимых температур нагрева обмоток в заданном режиме работы аппарата.

Принцип импульсного управления ЭМП состоит в кратковременной подаче напряжения на обмотку ЭМП на период перемещения подвижного элемента

1 - клапанные МС; 2 - втяжные МС

Рисунок 4 - Тяговые характеристики клапанных и втяжных МС

механизма, а нормальное его удерживание в конечном положении обеспечивается импульсами напряжения определенной скважности [83] либо постоянными магнитами.

Распространение получили устройства ФУ ЭМП с одной или двумя обмотками [20, 54, 81 - 84, 86, 90, 91, 100, 104, 131, 146, 151].

Малое время достигается и конструктивными методами [51]. Быстродействие достигается схемным путем значительным превышением тяговой силы над противодействующей. Такой способ управления применяется при ненасыщенной МС путем увеличения МДС в период срабатывания и последующего снижения в режиме удержания якоря.

ФУ, достигаемое за счет увеличения тока в обмотке без увеличения МДС, рекомендовано [146, 147] называть форсированным питанием. Такой способ управления позволяет уменьшить массогабаритные показатели, потребляемую мощность.

ФУ, преследующее достижение высокого быстродействия и высокой износостойкости, целесообразно называть оптимальным управлением [21, 146]. Суть такого управления сводится к обеспечению существенного превышения тяговых сил над противодействующими на начальном участке движения якоря с последующим торможением подвижной системы. В заключительной фазе процесса срабатывания тяговое усилие возрастает до значения, достаточного для надежного удерживания в притянутом положении. Задачей, решаемой в рамках диссертационного исследования, является разработка усовершенствованных методик проектирования ЭМП форсированного питания, работающих в продолжительном, повторно-кратковременном, кратковременном режимах. Методики проектирования таких ЭМП основываются на учете их статических характеристик.

Простыми схемными решениями являются варианты ФУ, представленные на Рисунке 5 для однообмоточных ЭМП и на Рисунке 6 для двухобмоточных ЭМП.

Широко распространенной схемой управления однообмоточным ЭМП является схема с использованием балластного резистора (Рисунок 5а) [83, 86].

Последовательно с обмоткой ЭМП включается балластный резистор Яд, шунтированный либо форсировочным контактом Б1, либо конденсатором, либо транзисторным ключом. В данном случае контактом Б1, управляемым подвижной частью контактора. Диод УБ1 облегчает условие размыкания форсировочного контакта Б1, а также ограничивает перенапряжение в момент размыкания контакта Б1. При замыкании внешнего контакта управления пусковой ток протекает через форсировочный контакт и обмотку УЛ контактора. Повышенный пусковой ток создает МДС, достаточную для форсированного включения (питания). Недостаток схемы включения по Рисунку 5а состоит в повышенном потреблении мощности балластным резистором (относительно низкий коэффициент полезного действия). В качестве Яд возможно применение нелинейного резистора, например, позистора. В этом случае необходимость в форсировочном контакте отпадает. Однако это приводит к уменьшению частоты срабатывания контактора, связанное с необходимостью охлаждения позистора до приемлемой температуры.

+ 0

и

- 0-

а

Рисунок 5 - Схемы форсированного управления однообмоточными ЭМП

б

в

г

0 0

К,

т

км /----

t

УБ2

01 т к

81^

I

я

д е

Рисунок 5 - Схемы форсированного управления однообмоточными ЭМП (продолжение)

Эффективным схемным решением ФУ электромагнитными приводами является широтно-импульсная модуляция (ШИМ) напряжения на обмотке [83], приведенная на Рисунке 5б. Временная диаграмма изменения напряжения на обмотке приведена на Рисунке 5в. Суть схемы состоит в том, что в период

срабатывания ЭМП ключ УТ1 открыт в течение времени форсировки ^ф) и напряжение источника и приложено к обмотке УЛ. После размыкания форсировочного контакта ток базы транзистора УТ1, управляемого симметричным мультивибратором (СМ), обеспечивает кратковременное подачу напряжения источника на обмотку УЛ, тем самым уменьшается ток в обмотке контактора. В качестве форсировочного контакта может быть использован маломощный контакт контактора КМ либо контакт, выполненный на основе размыкающего герконового выключателя. Диод У01 создает путь для протекания тока в обмотке в период паузы (?п) напряжения на обмотке. Цепочка, состоящая из резистора Я2 и стабилитрона УО3, обеспечивает стабилизированное питание.

Разработана более эффективная схема управления с расширенными функциональными возможностями на основе ШИМ напряжения на обмотке с использованием микроконтроллеров, например, схема по Рисунку 5г, описанная в [122]. В данной схеме организован способ управления на основе синхронизации процессов в электромагнитной системе контактора с процессом формирования управляющего алгоритма устройством управления, приведенным в статье [46].

В схемах ФУ помимо форсировочного контакта также может применяться главный контакт контактора. Пример такой схемы приведен на Рисунке 5д. После замыкания форсировочного контакта к обмотке УЛ будет приложено повышенное напряжение ип. Срабатывание ЭМП приведет к замыканию главного контакта КМ контактора и к запиранию диода У01. Удержание якоря в притянутом положении обеспечивается подачей пониженного напряжения иуд от второго источника питания. Временные диаграммы работы схемы приведены на Рисунке 5е. Отключение контактора осуществляется размыканием контакта Б1. Применение главного контакта позволяет облегчить режим работы форсировочного контакта. Однако, данная схема не содержит защиту нагрузки Ян, а она работоспособна только при ее наличии.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Петров Виктор Николаевич, 2021 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Акимов, Е. Г. Выбор и применение низковольтных электрических аппаратов распределения, управления и автоматики / Е. Г. Акимов, Ю. С. Коробков, В. П. Соколов, Е. В. Таланов. - 2-е изд., стереотип. - М.: Издательский дом МЭИ, 2016. - 344 с.

2. Александров, Г. Н. Проектирование электрических аппаратов: учебник для вузов / Г. Н. Александров, В. В. Борисов, Г. С.Каплан [и др.]. - Л.: Энергоатомиздат, 1985. - 448 с.

3. Алексеев, В. С. Реле защиты / В. С. Алексеев, Г. П. Варганов, Б. И. Панфилов и др. - М.: Энергия, 1976 - 464 с.

4. Архипова, Е. В. К моделированию статических электромагнитных характеристик броневого электромагнита постоянного тока методом конечных элементов / Е. В. Архипова, Г. П. Свинцов // Электрические и электронные аппараты: сб. науч. тр. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2008. - С. 44-58.

5. Архипова, Е. В. К тепловому расчету двухобмоточных форсированных электромагнитов / Е. В. Архипова, А. В. Приказщиков, Н. В. Руссова, Г. П. Свинцов // Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике: мат. VII Всерос. науч.-техн. конф. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2010. - С. 268-270.

6. Архипова, Е. В. Нагрузочные характеристики втяжных электромагнитов с круглыми полюсными наконечниками / Е. В. Архипова, И. П. Иванов, А. В. Приказщиков, Н. В. Руссова, Г. П. Свинцов // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 2012. - №4. - С. 26-30.

7. Архипова, Е. В. Обобщенные статические электромагнитные характеристики втяжного броневого электромагнита с плоским стопом / Е. В. Архипова, Н. В. Руссова, Г. П. Свинцов // Электрические аппараты и электротехнические комплексы и системы: междунар. науч.-практ. конф. В 2 т. Т.1. - Ульяновск: УлГТУ, 2011. - С. 25-27.

8. Патент №136632 Российская Федерация. Схема управления электромагнитным коммутационным аппаратом / Е. В. Архипова [и др.]; опубл. 10.01.2014. Бюл. №1.

9. Архипова, Е. В. Расчет температуры обмотки броневой магнитной системы постоянного напряжения / Е. В. Архипова // Региональная энергетика и электротехника: проблемы и решения: сб. науч. тр. Вып. IX. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2013. - С. 202-209.

10. Архипова, Е. В. Сравнительная оценка расчета силовых характеристик магнитной системы с втяжным якорем с коническим полюсом /А. В.Михайлов,

B. Н. Петров // Региональная энергетика и электротехника: проблемы и решения: сб. науч. тр. Вып. IX. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2013. - С. 157-161.

11. Архипова, Е. В. Анализ статических тяговых характеристик броневой магнитной системы с втяжным конусообразным якорем / Е. В. Архипова, А. В. Михайлов, Ю. М. Зайцев, Н. В. Руссова, Г. П. Свинцов // Электротехника. -2013. - №12. - С. 11-14.

12. Афанасьев, В. В. Обобщенные экспериментальные статические нагрузочные характеристики клапанных электромагнитов постоянного тока с круглыми полюсными наконечниками. Способ представления / В. В. Афанасьев, А. В. Приказчиков, Н. В. Руссова, Г. П.Свинцов // Электротехника. - 2011. - №5. -

C. 39-45.

13. Афанасьев, В. В. Расчет оптимального диаметра полюсного наконечника и обмоточных данных клапанных электромагнитов постоянного тока с круглыми полюсными наконечниками / В. В. Афанасьев, А. В. Приказщиков, Н. В. Руссова, Г. П. Свинцов // Электротехника. - 2012. - №5. - С. 34-38.

14. Афанасьев, А. А. Физико-математические основы электродинамических систем: учебное пособие: В 2 кн. Кн. 1. Основы теории электромагнитного поля и аналитические методы решения полевых задач / А. А. Афанасьев. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2014. - 380 с.

15. Афанасьев, А. А. Физико-математические основы электродинамических систем: учебное пособие: В 2 кн. Кн. 2. Распространение электромагнитных волн

в средах. Численные методы для полевых задач. Сверхпроводимость в электроэнергетике / А. А. Афанасьев. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2014. -484 с.

16. Ахазов, И. З. Современные подходы к проектированию электромагнитных контакторов пускателей общепромышленного применения / И. З. Ахазов, В. Е. Мандравин, Г.П. Свинцов // Электротехника. - 1998. - №1. -С. 46-50.

17. Байбузов, А. В. Принципы проектирования электромагнитных клапанов с форсированным электромагнитом / А. В. Байбузов, Ф. И. Букашев// Вестник Новгородского государственного университета. - 2009. - №50. - С. 51-52.

18. Байда, Е. И. Моделирование динамических характеристик электромагнитных механизмов постоянного тока с магнитной защелкой / Е. И. Байда // Електротехшка i електромехашка. - 2010. - №2. - С. 3-5.

19. Балагуров, В. А. Проектирование электрических аппаратов авиационного электрооборудования / В. А. Балагуров [и др.]. - М.: Оборонгиз, 1964. - 516 с.

20. Баранов, П. Р. Выбор схемы включения двухобмоточного электромагнита / П. Р. Баранов, В. С. Гринберг // Электричество. - 1986. - №4. -С. 47-49.

21. Баскаев, В. И. Тяговая характеристика, обеспечивающая наименьшее время срабатывания электромагнитного механизма / В. И. Баскаев, А. В. Боголюбов, В. С. Садовский, Г. М. Староверов // Электричество. - 1973. -№3. - С. 74-76.

22. Бахвалов, Ю. А. Параметрический синтез электромагнитов броневого типа минимальной массы / Ю. А. Бахвалов, В. В. Гречихин, А. Л. Юфанова // Автоматизация в электроэнергетике и электротехнике: мат. конф. - Пермь: ПНИПУ, 2016. - Т.1. - С. 180-183.

23. Белкин, Г. С. Проектирование вакуумных дугогасительных камер с применением ЭВМ / Г. С. Белкин. - М.: Изд-во МЭИ, 2000. - 56 с.

24. Белкин, Г. С. Электрическая дуга в вакуумных выключателях / Г. С. Белкин. - М.: Изд-во МЭИ, 2006. - 28 с.

25. Белокопытов, С. Л. Решение многокритериальной задачи рационального выбора схем форсировки срабатывания электромагнитов / С. Л. Белокопытов [и др.] // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. - 2006. - №3. - С. 49-51.

26. Бронштейн, И. Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов / И. Н. Бронштейн, К. А. Семендяев. - 13 е изд., исправл. - М.: Наука, 1986.- 544 с.

27. Бугаев, Г.А. К расчету электромагнитов постоянного тока / Г.А. Бугаев // Труды ВНИИР. Низковольтная аппаратура управления. - 1983. - С. 3-5.

28. Бугаев, Г. А. О критериях для оценки электромагнитов / Г. А. Бугаев // Электричество. - 1966. - №11. - С. 51-55.

29. Бугаев, Г. А. Расчет основных размеров клапанных электромагнитов постоянного тока / Г. А. Бугаев // Электротехническая промышленность. Сер. Аппараты низкого напряжения. - 1981. - Вып. 6 (97). - С. 10-11.

30. Бугаев, Г. А. Экспериментальное исследование электромагнита клапанного типа / Г. А. Бугаев // Электротехническая промышленность. Сер. Аппараты низкого напряжения. - 1984.- Вып. 3 (112). - С. 4-6.

31. Бугаев, Г. А. Экспериментальное сопоставление клапанных электромагнитов постоянного тока / Г. А. Бугаев, Л. А. Пушкарев // Низковольтная аппаратура (разработка и исследование). - 1968. - Вып. 1. - С. 5668.

32. Буль, Б. К. К расчету магнитных проводимостей и электромагнитных сил несимметричных магнитных цепей / Б.К. Буль // Электричество. - 1977. - №9. - С. 82-84.

33. Буль, О. Б. Методы расчета магнитных систем электрических аппаратов: Магнитные цепи, поля и программа FEMM: учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений / О. Б. Буль. - М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 336 с.

34. Буль, Б. К. Основы теории и расчета магнитных цепей / Б. К.Буль. - М.-Л.: Энергия, 1964. - 464 с.

35. Буль, О. Б. Сравнение инженерных методов расчета магнитных цепей и полей электромагнитов / О. Б. Буль // Электротехника. - 2007. - №7. - С. 42-48.

36. Буль, Б. К. Электромеханические аппараты автоматики / Б. К. Буль, О. Б. Буль, В. А. Азанов, В. Н. Шоффа. - М.: Высш. шк., 1988. - 302 с.

37. Васильев, Е. Г. Проектная оценка клапанных магнитных систем с одной и двумя обмотками / Е. Г. Васильев, Г. П. Свинцов, И. П. Иванов, О. А. Петров, А. В. Приказщиков // Электрические аппараты и электротехнические комплексы и системы: междунар. науч.-техн. конф. В 2 т. Т.1. - Ульяновск: УлГТУ, 2011. -С. 34-36.

38. Веников, Г. В. Подобие при изменяющихся масштабах параметров моделируемых электромеханических систем / В. А. Веников // Известия вузов. Электромеханика. - 1980. - №4. - С. 338-346.

39. Веников, Г. В. Реальная точность моделирования электромеханических процессов / В. А. Веников // Известия вузов. Электромеханика. - 1982. - №12. -С. 1409-1414.

40. Веников, В. А. Теория подобия и моделирования / В. А. Веников. - М.: Высш. шк., 1976. - 479 с.

41. Веников, В. А. Теория подобия и моделирования / В. А. Веников, Г. В. Веников. - М.: Высш. шк., 1984. 439 с.

42. Витенберг, М. И. Расчет электромагнитных реле / М. И. Витенберг. - Л.: Энергия, 1975. - 416 с.

43. Вундер, Я. Ю. Метод расчета температуры нагрева обмотки, работающей в импульсном режиме / Я. Ю. Вундер // Труды ВНИИР. Низковольтная аппаратура. - 1974. - Вып. 3. - С.110-116.

44. Вундер, Я. Ю. Расчет максимальной и среднеобъемной температуры обмоток электрических аппаратов / Я. Ю. Вундер // Электричество. - 1976. - №12. - С. 77-81.

45. Вундер, Я. Ю. Тепловой расчет обмоток низковольтных аппаратов с защитным кожухом / Я. Ю. Вундер // Электротехника. - 1976. - №1. - С. 16-19.

46. Гаврилов, А. Ю. Способ управления электромагнитными приводами контакторов / А. Ю. Гаврилов, Ю. М. Зайцев, И. П. Иванов, В. Н. Петров, Г. П. Свинцов // Известия вузов. Электромеханика - 2015. - №4. - С. 32-37.

47. Глухенький, Г. Т. К расчету магнитной проводимости зазора между цилиндрическим полюсным наконечником и плоским поворотным якорем / Г. Т. Глухенький, В. Ф. Кычкин, Г. П. Свинцов // Электротехника. - 1998. - №4. -С. 31-36.

48. Глухенький, Г. Т. Расчетно-экспериментальный способ определения силовых характеристик электромагнитов постоянного тока с внешним якорем / Г. Т. Глухенький, В. Ф. Кычкин, Г. П. Свинцов // Электротехника. - 1998. - №5. -С. 34-38.

49. Глухов, В. П. Условия подобия процессов включения электромагнитов / В. П. Глухов, О. А. Шаповалов // Изв. АН Лат. ССР. Сер. физических и технических наук. - 1966. - №5. - С. 119-123.

50. Глухов, В. П. Применение теории подобия и физического моделирования для анализа и расчета электрических цепей со сталью / В. П. Глухов // Электричество. - 1967. - №2. - С. 49-53.

51. Гордон, А. В. Электромагниты постоянного тока / А. В. Гордон, А. Г. Сливинская. - М.: Госэнергоиздат, 1960. - 447 с.

52. ГОСТ 2491-82. Пускатели электромагнитные низковольтные. Общие технические условия. - Взамен ГОСТ 2491-72; введ. 1984-01-01. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1997. - 28 с.

53. Гревцов, В. Н. К оценке форсированного включения электромагнитных аппаратов постоянного тока / В. Н. Гревцов, А. Г. Никитенко, В. П. Гринченков, Е. А. Дроздова // Изв. вузов. Электромеханика. - 1992. - №4. - С. 65-68.

54. Гринберг, В. С. Выбор схемы включения двухобмоточного электромагнита / В. С. Гринберг // Электричество. - 1982. - №10. - С. 45-49.

55. Гринченков, В. П. Исследование динамических процессов в электромагнитах подвеса / В. П. Гринченков, А. Г. Никитенко, А. В. Павленко // Изв. вузов. Электромеханика. - 1982. - №12. - С. 1432-1437.

56. Гурницкий, В. Н. К теории приближенного подобия электромагнитов постоянного тока / В. Н. Гурницкий // Электричество. - 1968. - №12. - С. 34-38.

57. Гурницкий, В. Н. О выборе электромагнитов постоянного тока / В. Н. Гурницкий // Электричество. - 1972. - №9. - С. 66-71.

58. Давыдов, Н. В. Электрические машины и электромагнитные устройства с многослойными магнитопроводами и улучшенными массогабаритными показателями : дис. ... канд. техн. наук: 05.09.01 / Н. В. Давыдов. - Казань, 2017. -142 с.

59. Дергачев, П. А. Синтез оптимальных структур источников магнитного поля электротехнических устройств: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.09.01 / П. А. Дергачев. - М., 2010.- 20 с.

60. Егоров Е. Г. Испытания и исследования низковольтных коммутационных электрических аппаратов: учебник для вузов по специальности "Электрические и электронные аппараты" / Е Г. Егоров. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2000. - 447с.

61. Зайцев, Ю. М. Вакуумный контактор КВ2-250-3 с поляризованным приводом / Ю. М. Зайцев, А. В. Михайлов, В. Н. Петров, Г. П. Свинцов, А. С. Семенова // Человек. Гражданин. Ученый: сб. тр. Регион. фестиваля студ. и молодежи. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2015. - С. 27.

62. Зайцев, Ю. М. Методика параметрического синтеза форсированных четырехобмоточных П-образных электромагнитов постоянного напряжения в схеме последовательного соединения обмоток / Ю. М. Зайцев Ю.М. // Вестник Чувашского университета. - 2017. - №3.- С. 38-46.

63. Зайцев, Ю. М. Методика синтеза форсированного клапанного электромагнита постоянного напряжения в схеме с балластным резистором / Ю. М. Зайцев, В. Н. Петров, Н. В. Руссова, Г. П. Свинцов // Вестник Чувашского университета. - 2017. - №1. - С. 103-111.

64. Ивоботенко, Б. А. Планирование эксперимента в электромеханике / Б. А. Ивоботенко, Н. Ф. Ильинский, И. П. Копылов. - М.: Энергия, 1975. - 184 с.

65. Ильинский, Н. Ф. Теория подобия в электромеханике (обзор) / Н. Ф. Ильинский, М. А. Попов // Электричество. - 1988. - №5. - С. 1-7.

66. Кадыков, В. К. К анализу методов расчета статических электромагнитных характеристик клапанных электромагнитов / В. К. Кадыков, Н. В. Руссова, Г. П. Свинцов // Электрические и электронные аппараты: сб. науч. тр. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, - 2008. - С. 96-101.

67. Кадыков, В. К. К выбору диаметра полюсного наконечника клапанной магнитной системы постоянного тока / В. К. Кадыков, А. В. Кузмин, Н. В. Руссова, Г. П. Свинцов // Известия вузов. Электромеханика. - 2009. - №3. -С. 63-68.

68. Кадыков, В. К. К синтезу оптимальных приводных электромагнитов контакторов для низковольтных комплектных устройств / В. К. Кадыков, Н. В. Руссова, Г. П. Свинцов // Электротехника 2010: сб. докладов VII симпозиума. - М.: ГНЦ Всероссийский электротехничсекий институт, 2003. - Т. 2. - С. 237-240.

69. Кадыков, В. К. Математическое моделирование тепловых параметров клапанных электромагнитов / В. К. Кадыков, Н. В. Руссова, Г. П. Свинцов // Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии: Тр. II Всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участием. - Тольятти: ТГУ, 2007. - Часть II. - С. 243-245.

70. Кадыков, В. К. Обобщенное представление исходных данных и результатов синтеза электромагнитов постоянного напряжения / В. К. Кадыков, Н. В. Руссова, Г. П. Свинцов // Електротехшка i електромехашка. - 2002. - №3. -С. 45-46.

71. Кадыков, В. К. Обобщенные экспериментальные зависимости потораспределения, потокосцепления и магнитодвижущей силы в клапанных электромагнитных системах постоянного тока с круглыми полюсными

наконечниками / В. К. Кадыков, Н. В. Руссова, Г. П. Свинцов, А. В. Сизов // Электротехника. - 2007. - №4. - С. 41-47.

72. Кадыков, В. К. О выборе диаметра полюсного наконечника клапанной магнитной системы / А. В. Кузьмин, А. В. Приказщиков, Н. В. Руссова, Г. П. Свинцов, В. К. Кадыков // Электротехника, электротехнология, электротехнические материалы и компоненты: тр. XII Междунар. конф. - М.: МЭИ, 2008. - С. 304.

73. Кадыков, В. К. Проектирование электромагнитов, удовлетворяющих интегральному критерию качества / В. К. Кадыков, Н. В. Руссова, Г. П. Свинцов // Состояние и перспективы развития электроподвижного состава: тезисы докладов IV Междунар. науч.-техн. конф. - Новочеркасск: Б. и., 2003. - С. 297-298.

74. Кадыков, В. К. Синтез оптимальных приводных электромагнитов коммутационных аппаратов систем управления автоматизированными электроприводами в повторно-кратковременном режиме / В. К. Кадыков, Н. В. Руссова, Г. П. Свинцов // Автоматизация и прогрессивные технологии: труды III Межотрасл. науч.-техн. конф. - Новоуральск: Изд-во НГТИ, 2002. -С. 199-202.

75. Кадыков, В. К. Сравнительный анализ методик и результатов проектного расчета клапанных электромагнитов постоянного напряжения / В. К. Кадыков, О. А. Никитина, Н. В. Руссова, Г. П. Свинцов // Современные проблемы науки и образования. - 2015. - №2-1. С. 205.

76. Кадыков, В. К. Моделирование и проектирование клапанных электромагнитов постоянного тока с различной формой полюсных наконечников : дис. ... канд. техн. наук: 05.09.01 / В. К. Кадыков. - Чебоксары, 2016. - 204 с.

77. Казаков, Л. А. Оптимальные соотношения размеров магнитопровода силовых электромагнитов постоянного тока / Л. А. Казаков, В. Ю. Кончаловский // Электричество. - 1964. - №10. - С. 20-26.

78. Казаков, Л. А. Электромагнитные устройства РЭА: Справочник / Л. А. Казаков. - М.: Радио и связь, 1991. - 352 с.

79. Калленбах, Э. К расчету силы тяги электромагнита постоянного тока с учетом нелинейности магнитной цепи / Э. Калленбах, А. Г. Никитенко // Известия вузов. Электромеханика. - 1978. - №10. - С. 1083-1086.

80. Клименко, Б. В. Интегрирование уравнений динамики электромагнитов при наличии вторичных контуров / Б. В. Клименко // Электричество. - 1984. -№11. - С. 52-55.

81. Клименко, Б. В. Новые устройства форсированного включения электромагнитов постоянного тока от источников переменного напряжения / Б. В. Клименко // Электротехника. - 1982. - №4. - С. 22-25.

82. Клименко, Б. В. Сопоставление систем форсированного управления пусковыми обмотками / Б. В. Клименко, Г. Ш. Бер, Е. В. Кочанов, В. И. Растворцев // Вестник Харьковского политехнического института. - 1988. -№255. - С. 29-30.

83. Клименко, Б. В. Форсированные электромагнитные системы / Б. В. Клименко. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 160 с.

84. Клименко, Б. В. Эффективность применения в контакторах систем форсированного управления с пусковыми обмотками / Б. В. Клименко, Д. М. Зецкер, Е. В. Качанов // Низковольтные аппараты защиты и управления. -Харьков, 1987.

85. Кобленц, М. Г. Выбор оптимальных соотношений меди и стали в аппаратах постоянного тока / М .Г. Кобленц // Вести электропромышленности. -1961. - №11. - С. 46-50.

86. Коц, Б. Э. Электромагниты постоянного тока с форсировкой / Б. Э. Коц. - М.: Энергия, 1973. - 80 с.

87. Курбатов, П. А. Основы теории электрических аппаратов / Под. ред. П. А. Курбатова. - 5-е изд., перераб. и доп. - СПб.: Издательство «Лань», 2015. -592 с.

88. Курносов, А. В. К выбору оптимальных соразмерностей основных размеров электромагнитов постоянного тока клапанного типа / А. В. Курносов, Д.В. Орлов // Известия вузов. Электромеханика. - 1966. - № 1. - С. 68-74.

89. Курносов, А. В. О проектировании электромагнитов постоянного тока с оптимальным соотношением меди и стали / А. В. Курносов // Труды Московского энергетического института. - М., 1964. - Вып. 56. - С. 341-351.

90. Лобов, Б. Н. Устройство форсированного включения электромагнитного привода / Б. Н. Лобов, Г. П. Мацупин, В. Я. Палий // Вестник ВЭлНИИ. -Новочеркасск. - 2006. - №3(52). - С. 102-110.

91. Лобов, Б. Н. Выбор схем форсированного питания электромагнитов / Б. Н. Лобов, Г. П. Мацупин, О. Б. Плахотин // Изв. вузов. Электромеханика. -2004. - №1. - С. 67.

92. Лобов, Б.Н. К расчету характеристик электромагнитных приводов электрических аппаратов / Б. Н.Лобов, А. В. Павленко, И. Б. Подберезная, В. В. Медведев // Известия вузов. Электромеханика. - 2017. -Т. 60. - №1. - С. 3540.

93. Лобов, Б. Н. Оптимизация электромагнитного механизма по статическим и динамическим показателям качества / Б. Н. Лобов, О. Б. Плахотин // Изв. вузов. Северокавказский регион. Технические науки. - 2006. - №1. - С. 33 -37.

94. Лобов, Б. Н. Методы, модели и алгоритмы автоматизированного проектирования оптимальных электромагнитных аппаратов : дис. ... докт. техн. наук: 05.09.01 / Б. Н. Лобов. - Новочеркасск, 2010. - 452 с.

95. Лысов, Н. Е. Об оптимальных геометрических соотношениях основных размеров электромагнитов постоянного тока / Н. Е. Лысов, А. В. Курносов // Электричество. - 1965. - №8. - С. 33-35.

96. Любчик, М. А. Оптимальное проектирование силовых электромагнитных механизмов / М. А. Любчик. - М.: Энергия, 1974. - 392 с.

97. Любчик, М. А. Силовые электромагниты аппаратов и устройств автоматики постоянного тока (Расчет и элементы проектирования) / М. А. Любчик. - М.: Энергия, 1968. - 158 с.

98. Макарычев, Ю. М. Проектирование электромагнитов: этапы, методы, модели / Ю. М. Макарычев, С. Ю. Рыжов, Т. П. Жидарева // Электричество. -1994. - №2. - С. 46-51.

99. Макарычев, Ю. М. Электромагнитные силы в электрических аппаратах / Ю. М. Макарычев, С. Ю. Рыжов. - М.: МЭИ, 1984. - 88 с.

100. Михайлов, А. В. Минимизация массы стали и меди форсированного П-образного электромагнита с последовательно соединенными обмотками /

A. В. Михайлов, Н. В. Руссова, Д. В. Самуилов, Г. П. Свинцов // Вестник Чувашского университета. - 2017. - №3. - С. 99-108.

101. Михайлов, А. В. Усовершенствование методик оптимальных приводных электромагнитов низковольтных коммутационных аппаратов : дис. ... канд. техн. наук: 05.09.01 / А. В. Михайлов. - Чебоксары, 2017. - 193 с.

102. Могилевский, Г.В. Применение теории подобия к проектированию электромагнитов / Г. В. Могилевский // Вестник электропромышленности. - 1959. - №4. - С. 34-38.

103. Могилевский, Г. В. Уменьшение материалоемкости контакторов серии КТП 6000 / Г. В. Могилевский, Ю. И. Гридин // Электротехническая промышленность. Сер. Аппараты низкого напряжения. - 1982. - Вып. 6 (103). -С. 27-28.

104. Могилевский, Г. В. Устройства управления электромагнитами / Г. В. Могилевский [и др.]. - М.: Информэлектро, 1982.

105. Нейман, В. Ю. Сравнение способов форсировки импульсных линейных электромагнитных двигателей / В. Ю. Нейман, А. А. Петрова // Электротехника. -2007. - №9. С. 47-49.

106. Никитенко, А. Г. Аналитический обзор критериев качества и эффективности электромагнитных механизмов / А. Г. Никитенко // Известия вузов. Электромеханика. - 1984. - №5. - С. 86-92.

107. Никитенко, А. Г. Аналитический обзор методов расчета магнитных полей электрических аппаратов / А. Г. Никитенко, Ю. А. Бахвалов,

B. Г. Щербаков // Электротехника. - 1997. - №1. - С. 15-19.

108. Никитенко, А. Г. К расчету оптимальных параметров электромагнитов постоянного тока с форсированным включением / А. Г. Никитенко, И. И. Пеккер,

A. П. Алексеева // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. -1971. - №6. - С. 644-647.

109. Никитенко, А. Г. Критерии оптимальности и классификация электромагнитных механизмов / А. Г. Никитенко // Электротехническая промышленность. Сер. Аппараты низкого напряжения. - 1979. - Вып. 7 (83). -С. 10-11.

110. Никитенко, А. Г. Математическое моделирование и автоматизация проектирования тяговых электрических аппаратов / А. Г. Никитенко,

B. Г. Щербаков, Б. Н. Лобов, Л. С. Лобанова; под ред. А. Г. Никитенко, В. Г. Щербакова. - М.: Высш. школа, 1996. - 544 с.

111. Никитенко, А. Г. О выборе расчетных значений индукции при проектировании электромагнитов постоянного тока / А. Г. Никитенко // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 1974. - №3. - С. 278-284.

112. Никитенко, А. Г. Проектирование оптимальных электромагнитных механизмов / А. Г. Никитенко. - М.: Энергия, 1974. - 136 с.

113. Никитенко, Ю. А. Электромагнитные механизмы. Анализ и синтез / Ю. А. Никитенко, Ю. А. Бахвалов, Н. И. Горбатенко, А. Г. Никитенко. - М.: Высш. шк., 1998. - 330 с.

114. Никитенко, А. Г. Расчет электромагнитных механизмов на вычислительных машинах / А. Г. Никитенко, И. И. Пеккер. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 216 с.

115. Никитина, О. А. Влияние исходных данных проектирования на оптимальные соразмерности в симметричной двухкатушечной П-образной клапанной магнитной системе с цилиндрическими сердечниками и полюсными наконечниками / О. А. Никитина, О. А. Петров, Н. В. Руссова, М. Л. Савин, Г. П. Свинцов // Вестник Чувашского университета. - 2015. - №1. - С. 81 - 90.

116. Оборудование для управления и защиты электродвигателей. Контакторы, реле перегрузки и автоматические выключатели: технический каталог, 2020. - 734 с.

117. Основы теории электрических аппаратов / Б. К. Буль [и др.]; под ред. Г. В. Буткевича. - М.: Высш. шк., 1970. - 600 с.

118. Павленко, А. В. К расчету динамических характеристик электромагнитных механизмов с индуктивно связанными катушками / А. В. Павленко // Изв. вузов. Электромеханика. - 1998. - №5-6. - С. 67-70.

119. Павленко, А. В. Комплексное проектирование электромагнитных приводов с заданными динамическими характеристиками / А. В. Павленко, В. П. Гринченков, А. А. Гуммель, И. А. Павленко, Э. Калленбах // Известия вузов. Электротехника. - 2007. - №4. - С. 22-30.

120. Павленко, А. В. Проектирование электромагнитов с заданными динамическими параметрами / А. В. Павленко, В. П. Гринченков, Н. П. Беляев, Э. Калленбах // Известия вузов. Электромеханика. - 2002. - № 4. - С. 76-80.

121. Пат. 2626408 Российская Федерация, МПК H01F 7/08. Клапанный приводной электромагнит постоянного напряжения / Ю. М. Зайцев, Н. В. Руссова, В. Н. Петров, Г. П. Свинцов; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО "ЧГУ им. И.Н. Ульянова". - № 2015154206; заявл. 16.12.15; опубл. 27.07.17, Бюл. №21. - 11 с. : ил.

122. Пат. 2636052 Российская Федерация, МПК H01F 7/18. Устройство управления электромагнитом постоянного напряжения / А. Ю. Гаврилов, М. Ю. Зайцев, В. Н. Петров, Г. П. Свинцов; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО "ЧГУ им. И.Н. Ульянова". - № 2016148989; заявл. 13.12.16; опубл. 20.11.17, Бюл. №32. - 11 с. : ил.

123. Пеккер, И. И. О представлении динамических характеристик электромагнитов с помощью степенных рядов / И. И. Пеккер // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 1958. - №9. - С. 16-20.

124. Пеккер, И. И. Графоаналитический расчет динамических характеристик электромагнитов / И. И. Пеккер // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 1958. - №8. - С. 91-101.

125. Пеккер, И. И. Физическое моделирование электромагнитных механизмов / И. И. Пеккер. - М.: Энергия, 1969. - 64 с.

126. Петров, В. Н. Результаты проектирования форсированного клапанного электромагнита постоянного напряжения в схеме с балластным резистором / В. Н. Петров, Н. Р. Руссова, Д. В. Самуилов, Г. П. Свинцов // Вестник Чувашского университета. - 2019. - №1. - С. 91-101.

127. Пик, Р. Расчет коммутационных реле: пер. с англ. под ред. М. И. Витенберга и А. В. Гордона / Р. Пик, Г. Уэйгар. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961. - 584 с.

128. Поспелов, Е. П. Применение сплайнов для расчета характеристик электромагнитных механизмов / Е. П. Поспелов // Известия вузов. Энергетика. -1982. - №1. - С. 92-94.

129. Приказчиков, А. В. К проектному расчету клапанных электромагнитов постоянного напряжения с круглыми полюсными наконечниками / А. В. Приказчиков, Н. В. Руссова, Г. П. Свинцов // Труды Академии электротехнических наук Чувашской Республики. - 2009. - №1. - С. 59-66.

130. Приказчиков, А. В. Расчет проводимостей воздушных промежутков полей рассеяния клапанных электромагнитов / А. В. Приказчиков, Н. В. Руссова, Г. П. Свинцов // Электрические и электронные аппараты: сб. науч. тр. -Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2008. - С. 114-119.

131. Приказщиков, А. В. Усовершенствованная методика проектного расчета форсированного клапанного электромагнита в схеме с балластным резистором / А. В. Приказщиков, Н. В. Руссова, Е. В. Сагарадзе, Г. П. Свинцов, Д. Г. Шоглев // Электротехника. - 2011. - №1. - С. 57-62.

132. Пускорегулирующая аппаратура Tesys: каталог, 2017. - 820 с.

133. Романов, Г. М. Применение генетических алгоритмов в численных исследованиях электрических аппаратов / Г. М. Романов // Вестник НТУ ХПИ. -2001. - №17. - С. 123-126.

134. Руссова, Н. В. Моделирование и синтез П-образных электромагнитов постоянного тока и напряжения: учеб. пособие / Н. В. Руссова, Г. П. Свинцов. -Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2003. - 228 с.

135. Руссова, Н. В. Математическое моделирование тепловых параметров электромагнитов постоянного тока и напряжения / Н. В. Руссова // Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике: мат. IV Всерос. науч.-техн. конф. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2002. - С. 145-149.

136. Руссова, Н. В. Моделирование тепловых параметров симметричных двухкатушечных П-образных электромагнитов / Н. В. Руссова // Известия Тульского государственного университета. Серия Проблемы управления электротехническими объектами. - 2002. - Вып. 2. - С. 23-24.

137. Руссова, Н. В. Синтез оптимальных симметричных П-образных двухкатушечных электромагнитов с цилиндрическими сердечниками / Н. В. Руссова // Известия вузов. Электромеханика. - 2002. - №3. - С. 30-34.

138. Руссова, Н. В. Синтез оптимальных симметричных П-образных двухкатушечных электромагнитов постоянного напряжения с призматическими сердечниками при повторно-кратковременном режиме работы / Н. В. Руссова, Г. П. Свинцов, В. Н. Шоффа // Электротехника. - 2002. - №2. - С. 55-60.

139. Руссова, Н. В. Экспериментальные обобщенные электромагнитные характеристики П-образных двухкатушечных электромагнитов постоянного тока с внешним прямоходовым якорем / Н. В. Руссова, Г. П. Свинцов // Известия вузов. Электромеханика. - 1998. - №5. - С. 5-6.

140. Руссова, Н. В. Моделирование и синтез симметричных двухкатушечных П-образных электромагнитов постоянного и выпрямленного напряжения : дис. ... канд. техн. наук: 05.09.01 / Н. В. Руссова. - Чебоксары, 2005. - 182 с.

141. Сахаров, П. В. Проектирование электрических аппаратов: общие вопросы проектирования: учеб. пособие для студентов электротехнических специальностей / П. В. Сахаров. - М.: Энергия, 1971. - 560 с.

142. Свинцов, Г. П. Расчетно-экспериментальный метод определения силовых характеристик электромагнитов с внешним якорем / Г. П. Свинцов // Технические науки: сегодня и завтра: тезисы докладов юбилейной итоговой науч. конф. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 1997. - С. 267-269.

143. Свинцов, Г. П. Способ представления статических силовых характеристик электромагнитов постоянного тока / Г. П. Свинцов // Технические науки: сегодня и завтра: тезисы докладов юбилейной итоговой науч. конф. -Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 1997. - С. 269-271.

144. Свинцов, Г. П. Метод представления статических кривых намагничивания однообмоточных магнитных систем постоянного тока / Г. П. Свинцов // Электроснабжение и автоматизация промышленных предприятий: межвузов. сб. науч. тр. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 1997. -С. 39-46.

145. Свинцов, Г. П. О подходах к форсированному управлению приводными электромагнитами / Г. П. Свинцов // Тезисы докладов III Международной конференции по электромеханике и электротехнологии. - Клязьма, 1998. -С. 152-153.

146. Свинцов, Г. П. Перспективные устройства форсированного управления приводными электромагнитами контакторов и магнитных пускателей / Г. П. Свинцов // Электротехника. - 1997. - №1. - С. 43-47.

147. Свинцов, Г. П. Электромагнитные контакторы и пускатели: учеб.пособие / Г. П. Свинцов. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 1998. - 260 с.

148. Свинцов, Г. П. Динамические характеристики срабатывания Ш-образных электромагнитов переменного напряжения / Г. П. Свинцов // Электротехника. - 1998. - №1. - С. 31-35.

149. Свинцов, Г. П. К динамике приводных П-образных электромагнитов переменного тока / Г. П. Свинцов, Ю. В. Софронов // Изв. вузов. Электромеханика. - 1985. - №5. - С. 72-78.

150. Свинцов, Г. П. О критериях подобия динамических процессов при включении приводного электромагнита / Г. П. Свинцов, Ю. В. Софронов // Изв. вузов Электромеханика. - 1983. - № 6. - С. 73-77.

151. Свинцов, Г. П. Электромагниты с форсировкой / Г. П. Свинцов, Ю. В. Софронов // Электротехническая промышленность. Серия: Аппараты низкого напряжения. - 1983. - Вып. 4. - С. 12-14.

152. Свинцов, Г. П. Проектный расчет форсированного электромагнита постоянного напряжения с последовательно соединенными обмотками / Г. П. Свинцов, Ю. М. Зайцев, Н. В. Руссова А. В. Михайлов, О. А. Никитина, В. Н. Петров, Д. С. Сазанов // Энергетические системы: сб. тр. II Междунар. науч.-техн. конф. - Белгород: Изд-во БГТУ, 2017. - С. 219-224.

153. Сливинская, А. Г. Расчет времени срабатывания электромагнитов постоянного тока: пособие к курсовому проектированию / А. Г. Сливинская. - М.: Изд-во МЭИ, 1964. - 28 с.

154. Сливинская, А. Г. Электромагниты и постоянные магниты / А. Г. Сливинская. - М.: Энергия, 1972. - 248 с.

155. Софронов, Ю. В. Проектирование электромеханических аппаратов автоматики : учеб. пособие / Ю. В. Софронов, Г. П. Свинцов, Н. Н. Николаев. -Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 1986. - 88 с.

156. Софронов, Ю. В. Тепловой расчет катушек электрических аппаратов постоянного тока: Руководство по выполнению курсовых и дипломных проектов / Ю. В. Софронов, Н. В. Руссова - Чебоксары: Изд-во Чуваш.ун-та, 2005. - 48 с.

157. Таев, И. С. Электрические аппараты автоматики и управления / И. С. Таев. - М.: Высш. шк., 1975. - 224 с.

158. Таев, И. С. Расчет электромагнитных коммутационных реле и контакторов / И. С. Таев. - М.: Изд-во МЭИ, 1997. - 79 с.

159. Татевосян, А. С. Уравнения динамики электромагнита постоянного тока и исследование его динамических характеристик / А. С. Татевосян, У. В. Пимонова, Д. А. Поляков, С. В. Шелковников, Ю. В. Шелковникова // Современные проблемы науки и образования. - 2015. - №1-1. - С. 45.

160. Тер-Акопов, А. К. Динамика быстродействующих электромагнитов /

A. К. Тер-Акопов. - М.-Л.: Энергия, 1965. - 168 с.

161. Турчак, Л. И. Основы численных методов : учеб.пособие / Л. И. Турчак, П. В. Плотников. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Физматлит, 2003. - 304 с.

162. Холланд, Д. Генетические алгоритмы / Джон Х. Холланд // В мире науки. - 1992. - №9-10. - С. 32-40.

163. Черкашин, А. Ю. Методы построения устройств оптимального управления электромагнитным приводом постоянного тока / А. Ю. Черкашин // Автоматика и телемеханика. - 1979. - Вып. 10. - С. 173 - 186.

164. Шоффа, В. Н. Анализ полей магнитных систем электрических аппаратов / В. Н. Шоффа. - М.: МЭИ, 1994. - 112 с.

165. Шоффа, В. Н. Методы расчета магнитных систем постоянного тока /

B. Н. Шоффа. - М.: МЭИ, 1998. - 40 с.

166. Шоффа, В. Н. Проектный метод расчета электромагнитов постоянного тока клапанного типа / В. Н. Шоффа // Электротехника. - 1968. - №5. - С. 41-45.

167. Arkhipova, E. V. Generalized Statistical Load Characteristics of a Forced Double - Winding Armored DS Electromagnet with a Flat Stop / E. V.Arkhipova, N. V.Russova, G. P.Svintsov // Russian Electrical Engineering. - 2012. - Vol. 83. - N3. - P. 171-175.

168. Dolan, A. Optimization of DC electromagnet using design of experiments and FEM / A. Dolan // Applied and Theoretical Electricity (ICATE), 2016. - P. 1-6.

169. Garanin, A. Yu. DC electromagnet traction force calculation / A. Yu. Garanin, E. V. Silaeva, O. A. Shlegel', V. N. Popenco // Russian Electrical Engineering. - 2003. - N2. - P. 55-58.

170. Gracheva, E. I. On modeling on a single-winding forced valve electromagnet in a circuit with a ballast resistor / E. I. Gracheva, N. V. Russova, V. N. Petrov,

D. V. Samuilov, G. P. Svintsov, I. V. Protosovitski // E3S Web of Conferences. - 2019. Vol. 124. - doi: 10.1051/e3sconf/201912402012.

171. Plavec, E. Genetic algorithm based plunger shape optimization of DC solenoid electromagnetic actuator / E. Plavec, M. Didovic // Telecommunications Forum (TELFOR), 2016. - P. 531-535.

172. Zaitsev, Yu. M. Minimizingthepowerconsumpion of a Clapper-Type DC Electromagnet in Intermittent Operation / Yu. M. Zaitsev, I. P. Ivanov, O. A. Petrov, A. V. Prikazshchikov, N. V. Russova, G. P. Svintsov // Russian Electrical Engineering. - 2015. - Vol. 86. - N8. -P. 474-478.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Матрица вычислительного эксперимента (матрица ортогонального центрально-композиционного плана второго порядка) однообмоточного клапанного электромагнитного привода в схеме с балластным резистором для шести

факторов

Таблица А.1

№ 5кр, мм Ркр, Н То, °С 0 ор доп С Ктах Кз

1 6,73 9,32 46,5 121,5 1,39 0,386

2 11,27 9,32 46,5 121,5 1,39 0,386

3 6,73 20,68 46,5 121,5 1,39 0,386

4 11,27 20,68 46,5 121,5 1,39 0,386

5 6,73 9,32 63,5 121,5 1,39 0,386

6 11,27 9,32 63,5 121,5 1,39 0,386

7 6,73 20,68 63,5 121,5 1,39 0,386

8 11,27 20,68 63,5 121,5 1,39 0,386

9 6,73 9,32 46,5 138,5 1,39 0,386

10 11,27 9,32 46,5 138,5 1,39 0,386

11 6,73 20,68 46,5 138,5 1,39 0,386

12 11,27 20,68 46,5 138,5 1,39 0,386

13 6,73 9,32 63,5 138,5 1,39 0,386

14 11,27 9,32 63,5 138,5 1,39 0,386

15 6,73 20,68 63,5 138,5 1,39 0,386

16 11,27 20,68 63,5 138,5 1,39 0,386

17 6,73 9,32 46,5 121,5 1,61 0,386

18 11,27 9,32 46,5 121,5 1,61 0,386

19 6,73 20,68 46,5 121,5 1,61 0,386

20 11,27 20,68 46,5 121,5 1,61 0,386

21 6,73 9,32 63,5 121,5 1,61 0,386

22 11,27 9,32 63,5 121,5 1,61 0,386

23 6,73 20,68 63,5 121,5 1,61 0,386

24 11,27 20,68 63,5 121,5 1,61 0,386

№ 5кр, мм Лкр, Н То, °С 0 ор дош С Ктах Кз

25 6,73 9,32 46,5 138,5 1,61 0,386

26 11,27 9,32 46,5 138,5 1,61 0,386

27 6,73 20,68 46,5 138,5 1,61 0,386

28 11,27 20,68 46,5 138,5 1,61 0,386

29 6,73 9,32 63,5 138,5 1,61 0,386

30 11,27 9,32 63,5 138,5 1,61 0,386

31 6,73 20,68 63,5 138,5 1,61 0,386

32 11,27 20,68 63,5 138,5 1,61 0,386

33 6,73 9,32 46,5 121,5 1,39 0,614

34 11,27 9,32 46,5 121,5 1,39 0,614

35 6,73 20,68 46,5 121,5 1,39 0,614

36 11,27 20,68 46,5 121,5 1,39 0,614

37 6,73 9,32 63,5 121,5 1,39 0,614

38 11,27 9,32 63,5 121,5 1,39 0,614

39 6,73 20,68 63,5 121,5 1,39 0,614

40 11,27 20,68 63,5 121,5 1,39 0,614

41 6,73 9,32 46,5 138,5 1,39 0,614

42 11,27 9,32 46,5 138,5 1,39 0,614

43 6,73 20,68 46,5 138,5 1,39 0,614

44 11,27 20,68 46,5 138,5 1,39 0,614

45 6,73 9,32 63,5 138,5 1,39 0,614

46 11,27 9,32 63,5 138,5 1,39 0,614

47 6,73 20,68 63,5 138,5 1,39 0,614

48 11,27 20,68 63,5 138,5 1,39 0,614

49 6,73 9,32 46,5 121,5 1,61 0,614

50 11,27 9,32 46,5 121,5 1,61 0,614

51 6,73 20,68 46,5 121,5 1,61 0,614

52 11,27 20,68 46,5 121,5 1,61 0,614

53 6,73 9,32 63,5 121,5 1,61 0,614

№ 5кр, мм Л<р, Н Го, °С 0 ор дош С Ктах Кз

54 11,27 9,32 63,5 121,5 1,61 0,614

55 6,73 20,68 63,5 121,5 1,61 0,614

56 11,27 20,68 63,5 121,5 1,61 0,614

57 6,73 9,32 46,5 138,5 1,61 0,614

58 11,27 9,32 46,5 138,5 1,61 0,614

59 6,73 20,68 46,5 138,5 1,61 0,614

60 11,27 20,68 46,5 138,5 1,61 0,614

61 6,73 9,32 63,5 138,5 1,61 0,614

62 11,27 9,32 63,5 138,5 1,61 0,614

63 6,73 20,68 63,5 138,5 1,61 0,614

64 11,27 20,68 63,5 138,5 1,61 0,614

65 5 15 55 130 1,5 0,5

66 13 15 55 130 1,5 0,5

67 9 5 55 130 1,5 0,5

68 9 25 55 130 1,5 0,5

69 9 15 40 130 1,5 0,5

70 9 15 70 130 1,5 0,5

71 9 15 55 115 1,5 0,5

72 9 15 55 145 1,5 0,5

73 9 15 55 130 1,3 0,5

74 9 15 55 130 1,7 0,5

75 9 15 55 130 1,5 0,3

76 9 15 55 130 1,5 0,7

77 9 15 55 130 1,5 0,5

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Пример расчета обмоточных данных клапанного электромагнитного привода с Г-

образной скобой

Перед расчетом обмоточных данных электромагнитного привода проводится его оптимизационный расчет по методике, изложенной в параграфе 2.2.1.

По результатам оптимизационного расчета известны значения размеров и параметров клапанного электромагнитного привода с Г-образной скобой. Например, оптимальный диаметр сердечника ^сопт = 26 мм; высота обмотки Но,ош = 37,91 мм; толщина обмотки Аоопт = 14,01 мм; толщина каркаса катушки Дк =0,1 • ¿с.опт = 2,6 мм; толщина воздушной прослойки между сердечником и катушкой Дв = 0,025 • ^сопт = 0,65 мм; МДС срабатывания Яср = 1529 А; относительное сопротивление обмотки Яд* = 0,814; среднеобъемная температура нагрева обмотки ®у = 114°С; коэффициент заполнения Кз = 0,70; коэффициент кратности максимального напряжения питания Ктах = 1,5; конструктивно-технологический запас по напряжению срабатывания Киср = 1,023; кратность минимального напряжения питания КитП = 0,75.

По значению коэффициента заполнения диаметр провода без изоляции равен:

^ = 1,25 -10"3 м.

м '

Сечение провода дм равно

^ = п - (1,25 -10"3)2/4 = 1,226 • 10"6 м2.

Удельное сопротивление обмотки по (2.11) равно:

рг = 1,62 -10"8 • (1 + 0,0043 -114) = 2,41 -10"8 Ом^м.

Средняя длина витков обмотки /ср по (2.20): /ср = п - (26 -10 "3 + 2 - 0,65 -10 "3 + 2 - 2,6 -10"3 +14,01 -10"3) = 145 -10 "3 м.

Число витков обмотки N

N = (37,91 -10"3 -14,01 -10"3 - 0,7^/(1,226 -10"6 ) = 299 витков.

Напряжение питания при заданном коэффициенте заполнения ип = (1,023 • 2,41 • 10-8 • 14210-3 • 1529 • 299) / ( 0,75 • 37,91 • 10-3 х

х 14,01 • 10-3 0,7) = 5,85 В.

Сопротивление обмотки в горячем состоянии

Яг = (2,41 • 10-8 • 14210-3 • 3002) / (37,91 • 10-3 14,01 • 10-3 0,7)= 0,842 Ом. Тогда сопротивление балластного резистора Яд равно

Яд = 0,842 • 0,814 = 0,685 Ом. Пересчитанные диаметры провода, числа витков и сопротивления добавочного резистора на стандартное номинальное напряжение ин = 220 В:

^' = ^

м м

^ = 1,25 • 10"

и

М

5,85 = 0,2 • 10"3

220

м.

N' = N ■ ^ = 300 ■ -220 = 11300 витков. 5,85

Яд' = Я ■

Г Л 2

V ип у

= 0,685 ■

'220л2

V 5,85 у

= 969 Ом.

Полученные обмоточные данные соответствуют значению номинального напряжения 220 В.

Сопротивление обмотки при ин в горячем состоянии равно

Я, = ^ = .969. = 1190 0м.

Я

0,814

Рассчитывается выделяемая мощность на балластном резисторе при максимальном напряжении питания

Р =

ин ■ К

\2

и тах

V Яг'+Яд' у

■ Я' =

' 220 ■ 1,1 V1190 + 969 у

■ 969 = 12,17 Вт.

По полученным значениям сопротивления и рассеиваемой мощности балластного резистора выбирается резистор ПЭВ-1000-15±5% сопротивлением 1000 Ом и рассеиваемой мощностью 15 Вт.

Уточненное значение рассеиваемой мощности выбранного балластного резистора в режиме удержания якоря электромагнитного привода:

Р =

ин ■ К

\2

и тах

V Яг'+Яд' у

■ Яд' =

220 ■ 1,1 1190 +1000

-2

■ 1000 = 12,2 Вт.

3

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Результаты оптимизационного расчета однообмоточного клапанного электромагнитного привода в схеме с балластным резистором по критерию

«габаритный объем электромагнита»

Таблица В.1

\ № Гг* 8* Но* Ао* с* й* ^ср*-102 1уд*Д0 2 1 *-10"2 1 отп* 10

1 809 0,316 1,718 0,648 1,479 1,623 47,07 22,56 3,63

2 268 0,435 1,170 0,626 1,799 1,668 53,17 22,66 3,06

3 1916 0,235 1,718 0,661 1,400 1,541 39,76 23,78 2,85

4 521 0,351 1,314 0,617 1,649 1,641 45,26 22,59 2,59

5 960 0,307 2,006 0,665 1,413 1,641 49,68 23,06 3,59

6 304 0,444 1,516 0,683 1,839 1,659 53,78 23,73 3,17

7 2307 0,224 1,804 0,661 1,400 1,595 36,77 23,00 2,76

8 577 0,350 1,573 0,631 1,577 1,659 46,54 22,65 2,61

9 731 0,325 1,631 0,648 1,537 1,659 44,81 23,16 3,71

10 262 0,435 1,170 0,548 1,799 1,705 52,64 23,64 3,06

11 1697 0,242 1,631 0,652 1,400 1,559 40,82 24,28 2,90

12 491 0,351 1,170 0,596 1,695 1,641 44,68 22,84 2,57

13 814 0,314 1,718 0639 1,465 1,659 46,72 22,45 3,62

14 268 0,435 1,170 0,617 1,799 1,668 53,13 22,60 3,06

15 1931 0,234 1,718 0,652 1,400 1,559 39,08 23,60 2,85

16 520 0,346 1,228 0,617 1,623 1,641 45,66 22,12 2,54

17 957 0,306 1,948 0,674 1,413 1,641 49,49 22,89 3,56

18 304 0,444 1,516 0,683 1,839 1,659 53,78 23,73 3,17

19 2307 0,226 1,890 0,657 1,400 1,577 37,31 23,39 2,79

20 580 0,351 1,602 0,635 1,583 1,641 46,80 22,76 2,62

21 1234 0,295 2,409 0,679 1,400 1,641 49,02 24,52 3,54

22 365 0,417 1,602 0,687 1,714 1,659 52,36 23,40 3,02

23 2874 0,214 2,035 0,665 1,400 1,605 34,97 23,30 2,70

24 668 0,345 1,890 0,639 1,505 1,677 48,69 22,99 2,62

25 844 0,316 1,833 0,661 1,465 1,659 47,14 22,96 3,65

26 275 0,433 1,170 0,679 1,793 1,714 52,72 22,83 3,05

27 2010 0,231 1,718 0,648 1,400 1,577 38,10 23,24 2,82

28 535 0,352 1,401 0,622 1,636 1,641 45,52 22,69 2,60

№ V* 8* Но Ао* с* й* Рср*-10"2 Руд*-10"2 Готп*^10

29 971 0,305 1,948 0,683 1,407 1,659 49,53 22,89 3,55

30 308 0,445 1,573 0,674 1,852 1,659 53,76 23,92 3,20

31 2337 0,225 1,890 0,665 1,400 1,595 36,94 23,42 2,79

32 582 0,351 1,602 0,644 1,583 1,659 46,48 22,81 2,62

33 661 0,327 1,401 0,626 1,590 1,623 44,02 22,97 3,70

34 262 0,435 1,170 0,548 1,799 1,705 52,64 26,77 3,06

35 1512 0,240 1,285 0,644 1,407 1,577 40,33 23,44 2,82

36 477 0,356 1,170 0,565 1,753 1,714 43,15 24,71 2,60

37 739 0,319 1,545 0,635 1,511 1,641 45,52 22,35 3,64

38 262 0,435 1,170 0,548 1,799 1,705 52,64 23,64 3,06

39 1729 0,240 1,631 0,644 1,400 1,559 40,33 23,95 2,89

40 493 0,349 1,170 0,578 1,668 1,659 44,68 22,60 2,55

41 617 0,328 1,256 0,613 1,636 1,641 42,85 23,32 3,70

42 262 0,435 1,170 0,548 1,799 1,705 52,64 29,82 3,06

43 1404 0,241 1,170 0,622 1,433 1,586 39,33 23,84 2,83

44 477 0,356 1,170 0,565 1,753 1,714 43,15 27,53 2,60

45 661 0,324 1,343 0,626 1,577 1,641 43,85 22,64 3,66

46 262 0,435 1,170 0,548 1,799 1,705 52,64 27,06 3,06

47 1511 0,240 1,314 0,609 1,400 1,577 40,45 23,24 2,83

48 477 0,356 1,170 0,565 1,753 1,714 43,15 24,94 2,60

49 744 0,322 1,602 0,661 1,524 1,659 45,13 22,90 3,68

50 262 0,435 1,170 0,548 1,799 1,705 52,64 23,11 3,06

51 1739 0,240 1,631 0,661 1,400 1,541 41,01 24,15 2,89

52 496 0,350 1,170 0,613 1,681 1,659 44,49 22,73 2,56

53 863 0,312 1,833 0,626 1,439 1,641 48,11 22,49 3,60

54 279 0,442 1,314 0,652 1,832 1,714 52,51 23,14 3,13

55 2063 0,231 1,775 0,661 1,400 1,577 38,17 23,53 2,83

56 539 0,350 1,401 0,613 1,609 1,659 45,65 22,48 2,59

57 681 0,322 1,401 0,622 1,551 1,659 44,11 22,50 3,65

58 262 0,435 1,170 0,548 1,799 1,705 52,64 25,75 3,06

59 1563 0,239 1,343 0,639 1,400 1,559 40,73 23,30 2,82

60 479 0,354 1,170 0,561 1,740 1,677 43,77 23,79 2,60

61 746 0,324 1,660 0,644 1,524 1,641 45,45 22,92 3,70

№ V* 8* Яо Ао* с* й* -ср*^0"2 -^отп*^10

62 262 0,435 1,170 0,548 1,799 1,705 52,64 23,36 3,06