Аналитическое исследование переходных процессов в электрическом амортизаторе

  • Юрий [Yuriy] Анатольевич [A.] Мощинский [Moschinsky]
  • Елена [Elena] Михайловна [M.] Соколова [Sokolova]
Ключевые слова: электрический амортизатор, линейный генератор, операторный метод, дифференциальные уравнения

Аннотация

Кинетическая энергия вибрации при езде электромобиля по неровной дороге обычно переходит в тепловую энергию в механических амортизаторах и других средствах демпфирования и рассеивается, т. е. энергия расходуется расточительно. Применение электрического амортизатора позволяет преобразовать энергию вибраций в электрическую энергию и затем сохранить ее в аккумуляторе. Амортизатор состоит из цилиндрического линейного генератора с постоянными магнитами, пружины и аккумулятора электрической энергии. Генератор, работающий как демпфер и преобразователь, совместно с батарей являются основными частями амортизатора. Основная цель статьи — анализ характера переходного процесса при воздействии ступенчатой нагрузки.

Генератор постоянно работает в переходном режиме, описывающемся системой дифференциальных уравнений (ДУ) третьего порядка, которая характеризует переходной процесс в электрической цепи и колебания механической части амортизатора. В зависимости от коэффициентов ДУ переходной процесс может быть апериодическим или колебательным. Представлено аналитическое решение системы ДУ на основе операторного метода. Получено решение, которое позволяет исследовать переходные процессы при различных законах воздействия возмущающей силы. Приведены результаты расчета для перемещения и скорости вторичной части, а также тока генератора при воздействии ступенчатой силы. Показано, что для правильной работы амортизатора необходимо, когда ЭДС генератора будет меньше напряжения на аккумуляторе, обмотку генератора замыкать накоротко, а сам аккумулятор отключать от сети. При этом корни характеристического многочлена будут действительными и отрицательными, а колебания перемещения и скорости — апериодическими.

Сведения об авторах

Юрий [Yuriy] Анатольевич [A.] Мощинский [Moschinsky]

Мощинский Юрий Анатольевич — кандидат технических наук, доцент кафедры электромеханики, электрических и электронных аппаратов НИУ «МЭИ», e-mail: MoshchinskyYA@mpei.ru

Елена [Elena] Михайловна [M.] Соколова [Sokolova]

Соколова Елена Михайловна — кандидат технических наук, доцент кафедры электромеханики, электрических и электронных аппаратов НИУ «МЭИ», e-mail: CokolovaYM@mpei.ru

Литература

1. Dixon J.C. The Shock Absorber Handbook. N.-Y.: John Wiley&Sons, 2007.
2. Denton T. Automobile Electrical and Electronic Systems. Amsterdam: Elsevier Butterworth Heinemann, 2004.
3. Хитерер М.Я., Овчинников И.Е. Синхронные электрические машины возвратно-поступательного движения. СПб.: Корона Принт, 2008.
4. Patil R.U., Gawade S.S. Design and Static Magnetic Analysis of Electromagnetic Regenerative Shock Absorber // Intern. J. Advanced Eng. Technol. 2012. V. III. No. 2. Рр. 54—59.
5. Gupta A., Jendrzejczyk J.A. Design of Electromagnetic Shock Absorbers // Intern. J. Mechanics and Material in Design. 2006. V. 3. No. 3. Pр. 285—291.
6. Соколова Е.М., Мощинский Ю.А. Модель электродинамического амортизатора // Вопросы теории и проектирования электрических машин. Ульяновск: Изд-во Ульяновского гос. техн. унт-та., 2017. С. 22—29.
7. Piskur P, Just K, Tarnowski W. Definition of Optimization Problem for Electromagnetic Linear Actuator // Proc. COMSOL Conf. Milan, 2010. Рp. 4—18.
8. Piskur P., Tarnowski W., Just K. Model of the Electromagnetic Linear Actuator for Optimization Purposes // Proc. 23rd European Conf. Modeling and Simulation. Madrid, 2009. Pp. 207—214.
9. Lohgxin Zhen, Xiogang Wei. Structure and Magnetic Field Analysis of Regenerative Electromagnetic Shock Absorber // Proc. Intern. Conf. Information Eng. 2010. V. 3. Pp. 152—153.
10. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М.: Наука, 1974.
---
Для цитирования: Мощинский Ю.А., Соколова Е.М. Аналитическое исследование переходных процессов в электрическом амортизаторе // Вестник МЭИ. 2020. № 2. С. 62—69. DOI: 10.24160/1993-6982-2020-2-62-69.
#
1. Dixon J.C. The Shock Absorber Handbook. N.-Y.: John Wiley&Sons, 2007.
2. Denton T. Automobile Electrical and Electronic Systems. Amsterdam: Elsevier Butterworth Heinemann, 2004.
3. Khiterer M.Ya., Ovchinnikov I.E. Sinkhronnye Elektricheskie Mashiny Vozvratno-postupatel'nogo Dvizheniya. SPb.: Korona Print, 2008. (in Russian).
4. Patil R.U., Gawade S.S. Design and Static Magnetic Analysis of Electromagnetic Regenerative Shock Absorber. Intern. J. Advanced Eng. Technol. 2012. V. III;2: 54—59.
5. Gupta A., Jendrzejczyk J.A. Design of Electromagnetic Shock Absorbers. Intern. J. Mechanics and Material in Design. 2006;3;3:285—291.
6. Sokolova E.M., Moshchinskiy Yu.A. Model' Elektrodinamicheskogo Amortizatora. Voprosy Teorii i Proektirovaniya Elektricheskikh Mashin. Ul'yanovsk: Izd-vo Ul'yaovskogo Gos. Tekhn. Unt-ta., 2017;22—29. (in Russian).
7. Piskur P, Just K, Tarnowski W. Definition of Optimization Problem for Electromagnetic Linear Actuator. Proc. COMSOL Conf. Milan, 2010:4—18.
8. Piskur P., Tarnowski W., Just K. Model of the Electromagnetic Linear Actuator for Optimization Purposes. Proc. 23rd European Conf. Modeling and Simulation. Madrid, 2009:207—214.
9. Lohgxin Zhen, Xiogang Wei. Structure and Magnetic Field Analysis of Regenerative Electromagnetic Shock Absorber. Proc. Intern. Conf. Information Eng. 2010;3:152—153.
10. Korn G., Korn T. Spravochnik po Matematike. M.: Nauka, 1974. (in Russian).
---
For citation: Moschinsky Yu.A., Sokolova E.M. An Analytical Study of Transients in an Electric Shock Absorber. Bulletin of MPEI. 2020;2:62—69. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2020-2-62-69.
Опубликован
2019-03-07
Раздел
Электромеханика и электрические аппараты (05.09.01)