Тенденции развития совмещенных магнито-электроиндукционных электромеханических преобразователей энергии
Аннотация
Дан обзор современного состояния электромеханической науки. Рассмотрено современное состояние совмещенной индуктивно-емкостной электромеханики. Проанализированы спектры ее практического применения и перспективы дальнейшего развития. Предложен новый подход к математическому описанию переходных процессов в дуально-сопряженных динамических системах, на основе которого составлены дифференциальные уравнения совмещенных индуктивно-емкостных электромеханических преобразователей энергии. Разработана обобщенная Лагранжевая теория совмещенных индуктивно-емкостных электрических машин, как объединение обобщенных Лагранжевых моделей индуктивных и емкостных электромеханических преобразователей энергии, разработанных на основе базовых принципов бинарно-сопряженной электрофизики. Установлена возможность оптимизации рабочего режима индуктивного генератора с помощью емкостного генератора, с образованием параллельной или последовательной резонансных цепей (управляющим параметром является матрица взаимодействия). Совмещенная машина является резонансной машиной и имеет наилучшие энергетические показатели. Приведены уравнения электродинамики и электромеханики совмещенных индуктивно-емкостных электрических машин, если в структуре их системы возбуждения существуют активные электротехнические материалы дуального назначения — сегнетомагнетики. Необходимый Лагранжиан для совмещенных индуктивно-емкостных энергий построен с помощью введения новой матрицы взаимодействия (взаимного влияния) между индуктивной и емкостной подсистемами. Совместное решение данных уравнений полностью определяет динамическое поведение и энергетические характеристики обобщенной модели совмещенных машин различных конструкций и в любых режимах взаимодействия их функциональных элементов. Показано, что большие перспективы применения совмещенные индуктивно-емкостные электромеханические преобразователи имеют в микросистемной электромеханике (например в микроприводах на уровне нанотехнологий).
Литература
2. Копылов И.П., Гандилян С.В. Некоторые вопросы общественного физико-математического моделирования электромеханических преобразователей энергии // Электротехника. 1998. № 9. С. 25—40.
3. Лапцевич И.П., Гречихин Л.Н., Куць Н.Г. Энергетическая база беспилотных летающих аппаратов // Изв. высш. учеб. заведений СНГ. Серия «Энергетика». 2012. № 6. С. 64—77.
4. Носов Г.В., Пустынников С.В. Индуктивно-емкостный генератор мощных импульсов тока для питания электрофизических установок в частотном режиме // Известия Томского политехн. ун-та. 2012. Т. 320. № 4. С. 111—115.
5. Челухин В.А. Уравнения элетромеханических связей в индуктивно-емкостных электроприводах с учетом влияния магнитоэлектрического эффекта в сегнетомагнетике // Известия Томского политехн. ун-та. 2014. Т. 325. № 4. С. 76—80.
6. Фраерман А.А. Магнитные состояния и транспортные свойства ферромагнитных наноструктур // УФН. 2012. Т. 182. № 12. С. 1345—1351.
7. Ter-Oganessin N.V. Dielectricand Magnetic Properties of Magnetoelectric Delafossitees // Ferroelectrics. 2012. V. 438. No. 1. Pp. 101—106.
8. Gallacher B.J., Burdess J.S., Harris A.J., Mc- Nie M.E. The Desing and Fabrication of a Multi Axis Vibrating Ring Gyroscope // Proc. Progress in Phys. 2001. V. 64. Pp. 10—20.
9. Muralt P. Micromachined Infrared Detectors Based on Pyroelectric Thin Films // Ibid. P. 1339—1388.
10. Нанотехнологии в электронике / под ред. Ю.А. Чаплыгина. М.: Техносфера, 2005.
11. Турков В.Е., Жукова С.А., Рискин Д.Д. Реактивные микродвигатели, изготавливаемые по технологии МСТ // Нано- и микросистемная техника. 2014. № 12. С. 7—21.
12. Альтман Ю. Военные нанотехнологии: возможности применения и превентивного контроля вооружений. М.: Технологии, 2006.
13. Ковшов А.Н., Назаров Ю.Ф., Ибрагимов И.М. Основы нанотехнологии в технике. М.: Академия, 2009.
14. Karayan H.S. Gandilyan S.V. Several Issues of Generalized Physical and Mathematical Modeling of Micro- and Nano-Electromechanical Systems (MEMS and NEMS) // Armenian J. Phys. 2016. V. 9 (3). Pp. 244—259.
15. Караян Г.С., Гандилян С.В. Современное состояние и перспективы развития микросистемной электромеханики // Вестник МЭИ. 2017. № 5. С. 63—70.
16. Иосифьян А.Г., Арешян Г.Л. Основы теории синхронных емкостных машин переменного тока // Докл. АН Армянской ССР. 1981. Т. 73. № 1. С. 54—61.
17. Челухин С.В. Совмещенные индуктивно-емкостные машины постоянного тока // Изв. высш. учеб. заведений. Серия «Электромеханика». 1987. № 5 С. 48—52.
18. Гандилян С.В. Совмещенные магнитно-электроиндукционные (индуктивно-емкостные) электро- механические преобразователи энергии // Электричество. 1988. № 8. С. 22—28.
19. Гандилян С.В. Совмещенные индуктивно-емкостные электромеханические преобразователи энергии // Известия АН РФ. Серия «Энергетика и транспорт». 1993. № 2. С. 50—62.
20. Сидняев Н.И., Вилисова Н.Т. Введение в теорию планирования эксперимента. М.: Изд.-во МГТУ им Н.Э. Баумана, 2011.
---
Для цитирования: Караян Г.С., Гандилян С.В. Тенденции развития совмещенных магнито-электроиндукционных электромеханических преобразователей энергии // Вестник МЭИ. 2018. № 2. С. 65—71. DOI: 10.24160/1993-6982-2018-2-65-71.
#
1. Iosif'yan A.G. Evolyutsiya Fizicheskikh Osnov Elektrotekhniki i Elektrodinamiki. Elektrichestvo. 1987;12:19—21; 1989;9:7—14. (in Russian).
2. Kopylov I.P., Gandilyan S.V. Nekotorye Vop-rosy Obshchestvennogo Fiziko-matematicheskogo Modeliro- vaniya Elektromekhanicheskikh Preobrazovateley Energii. Elektrotekhnika. 1998;9:25—40. (in Russian).
3. Laptsevich I.P. Grechikhin L.N., Kuts' N.G. Energeticheskaya Baza Bespilotnykh Letayushchikh Apparatov. Izv. Vyssh. Ucheb. Zavedeniy SNG. Seriya «Energetika». 2012;6:64—77. (in Russian).
4. Nosov G.V., Pustynnikov S.V. Induktivno- emkostnyy Generator Moshchnykh Impul'sov Toka dlya Pitaniya Elektrofizicheskikh Ustanovok v Chastotnom Rezhime. Izvestiya Tomskogo Politekhn. Un-ta. 2012; 320;4:111—115. (in Russian).
5. Chelukhin V.A. Uravneniya Eletromekhanicheskikh Svyazey v Induktivno-emkostnykh Elektroprivodakh s Uchetom Vliyaniya Magnitoelektricheskogo Effekta v Segnetomagnetike. Izvestiya Tomskogo Politekhn. Un- ta. 2014;325;4:76—80. (in Russian).
6. Fraerman A.A. Magnitnye Sostoyaniya i Transportnye Svoystva Ferromagnitnykh Nanostruktur. UFN. 2012;182;12:1345—1351. (in Russian).
7. Ter-Oganessin N.V. Dielectricand Magnetic Properties of Magnetoelectric Delafossitees. Ferroelectrics. 2012;438;1:101—106.
8. Gallacher B.J., Burdess J.S., Harris A.J., Mc-Nie M.E. The Desing and Fabrication of a Multi Axis Vibrating Ring Gyroscope. Proc. Progress in Phys. 2001;64:10—20.
9. Muralt P. Micromachined Infrared Detectors Based on Pyroelectric Thin Films. Ibid:1339—1388.
10. Nanotekhnologii v Elektronike / pod red. Yu.A. Chap- lygina. M.: Tekhnosfera, 2005. (in Russian).
11. Turkov V.E., Zhukova S.A., Riskin D.D. Reaktivnye Mikrodvigateli, Izgotavlivaemye po Tekh nologii MST. Nano- i Mikrosistemnaya Tekhnika. 2014; 12:7—21. (in Russian).
12. Al'tman Yu. Voennye Nanotekhnologii: Vozmozhnosti Primeneniya i Preventivnogo Kontrolya Vooruzheniy. M.: Tekhnologii, 2006. (in Russian).
13. Kovshov A.N., Nazarov Yu.F., Ibragimov I.M. Osnovy Nanotekhnologii v Tekhnike. M.: Akademiya, 2009. (in Russian).
14. Karayan H.S. Gandilyan S.V. Several Issues of Generalized Physical and Mathematical Modeling of Micro- and Nano-Electromechanical Systems (MEMS and NEMS). Armenian J. Phys. 2016;9 (3):244—259.
15. Karayan G.S., Gandilyan S.V. Sovremennoe Sostoyanie i Perspektivy Razvitiya Mikrosistemnoy Elektromekhaniki. Vestnik MPEI. 2017;5:63—70. (in Russian).
16. Iosif'yan A.G., Areshyan G.L. Osnovy Teorii Sinkhronnykh Emkostnykh Mashin Peremennogo Toka. Dokl. AN Armyanskoy SSR. 1981;73;1:54—61. (in Russian).
17. Chelukhin S.V. Sovmeshchennye Induktivno-emkostnye Mashiny Postoyannogo Toka. Izv. Vyssh. Ucheb. zavedeniy. Seriya «Elektromekhanika». 1987; 5:48—52. (in Russian).
18. Gandilyan S.V. Sovmeshchennye Magnitno- elektroinduktsionnye (Induktivno-emkostnye) Elektromekhanicheskie Preobrazovateli Energii. Elektrichestvo. 1988;8:22—28. (in Russian).
19. Gandilyan S.V. Sovmeshchennye Induktivno-emkostnye Elektromekhanicheskie Preobrazovateli Energii. Izvestiya AN RF. Seriya «Energetika i Transport». 1993;2:50—62. (in Russian).
20. Sidnyaev N.I., Vilisova N.T. Vvedenie v Teoriyu Planirovaniya Eksperimenta. M.: Izd.-vo MGTU im N.E. Baumana, 2011. (in Russian).
---
For citation: Karayan G.S., Gandilyan S.V. Development Trends in the Construction of Combined Magnetic-Electroinduction
Electromechanical Energy Converters. MPEI Vestnik. 2018;2:65—71. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2018-2-65-71.
