Тенденции развития совмещенных магнито-электроиндукционных электромеханических преобразователей энергии

  • Гамлет Суренович Караян
  • Сейран Вартович Гандилян
Ключевые слова: дуально-сопряженная электрофизика, индуктивно-емкостная электромеханика, наноструктурное материаловедение, сегнетомагнетик, диэлектрик

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).

Сведения об авторах

Гамлет Суренович Караян

Учёная степень:

доктор физико-математических наук

Место работы

Ереванский государственный университет (г. Ереван, Армения)

Должность

чл.-корр. НАН РА, профессор

Сейран Вартович Гандилян

Учёная степень:

кандидат технических наук

Место работы

Ереванский государственный университет (г. Ереван, Армения)

Должность

доцент, заведующий лабораторией

Литература

1. Иосифьян А.Г. Эволюция физических основ электротехники и электродинамики // Электричество. 1987. № 12. С. 19—21; 1989. № 9. С. 7—14.

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.
Опубликован
2019-02-05
Раздел
Электротехника (05.09.00)