Расчет динамики электромагнитного привода колебательного движения с однополупериодным выпрямителем

Аннотация

Актуальность исследований обусловлена необходимостью совершенствования и расширения возможностей динамического расчета для решения комплексной задачи анализа и синтеза линейного электромагнитного привода колебательного движения, применяемого в технических системах для возбуждения низкочастотных колебаний и вибраций. В качестве объекта исследований рассматривается одномассовая колебательная система с электромагнитным приводом, получающим питание от синусоидального источника напряжения по однополупериодной схеме выпрямления. Основу динамической модели электропривода составляют дифференциальные уравнения, записанные для электрического равновесия нелинейной цепи и по принципу Даламбера для механической системы с упругими связями. Для реализации модели с помощью конечно-элементного моделирования магнитного поля рассчитаны массивы значений потокосцепления и электромагнитного усилия при варьировании величинами тока и координаты положения якоря, которые затем интерполированы при расчете динамики электромагнитного привода. Особенностью модели является возможность учета взаимосвязанных электромеханических процессов в переходных и квазиустановившихся режимах работы, которые учитывают нелинейность магнитной цепи, потоки рассеяния, свойства упругих связей, трение, внешнее воздействие и потери энергии в электрической и механической подсистемах электромагнитного привода. На примере расчета периодических электромеханических процессов рассмотрены возможности динамической модели для проведения всестороннего анализа рабочих процессов в переходных и квазиустановившихся режимах методами и средствами структурного моделирования в среде Matlab Simulink. Установлено, что точность при динамических расчетах в значительной степени определяется точностью воспроизведения математических аналогов механических характеристик упругих связей и сил трения скольжения. На основании разработанной динамической модели получены рабочие характеристики электропривода и выполнено сравнение результатов компьютерного моделирования с данными физического эксперимента. Полученные результаты по реализации динамической модели и возможности расчета рабочих характеристик можно широко использовать и для других типов машин и устройств с электромагнитным приводом возвратно-поступательного действия.