Academic literature on the topic 'Навантаження електромагнітне'

У статті проведено аналіз електромагнітних процесів в електричних колах з напівпровідниковими комутаторами. Створено математичну модель напівпровідникового перетворювача з чотиризонним регулюванням вихідної напруги для аналізу електромагнітних процесів у напівпровідникових перетворювачах з широтно-імпульсним регулюванням. Наведено графіки, що відображають електромагнітні процеси у електричних колах. Математична модель напівпровідникового перетворювача також використовується для дослідження перехідних процесів у напівпровідникових перетворювачах з активно-індуктивним навантаженням. Розвинуто метод багатопараметричнихфункцій, які входять до алгоритмічних рівнянь аналізу усталених і перехідних процесів у розгалужених електричних колах з напівпровідниковими комутаторами і реактивними елементами, в напрямку урахування особливостей використання фазних і лінійних напруг мережі електроживлення. Розроблено нову математичну модель усталених іперехідних процесів у електричних колах напівпровідникових перетворювачів модуляційного типу з багатоканальним зонним використанням фазних напруг трифазної мережі живлення без урахування втрат електроенергії у комутаторах для швидкої оцінки впливу параметрів навантаження на характеристики регульованих синусоїдних і постійних напруг. Результати цієї роботи можна використати для розвитку методу багатопараметричних модулюючих функцій для спрощення аналізу перехідних процесів у електричних колах без врахуванням втрат у ключових елементах. Бібл. 4, іл. 3

В статті розглянуто результати досліджень високочастотних хаотичних вібраційних переміщень елементів робочого середовища (гранул абразиву). Встановлено, що на елемент робочого середовища (деталь або гранулу), який знаходиться у вібробункері, діють постійні вібраційні навантаження з частотою, рівною частоті зміни сили електромагніта, які передаються з боку гранул абразиву на деталь і навпаки. Одночасно на деталь діють ударні навантаження. Для цього складена динамічна модель вібраційного руху окремої гранули, яка подана у вигляді трьох поступальних парціальних динамічних підсистем. Складені їх диференціальні рівняння і знайдено імпульсні характеристики окремої гранули, що включають переміщення гранули під дією ударного навантаження. Загальне переміщення гранули знайдено як суперпозиція переміщення від окремих імпульсних навантажень у вигляді набору ударних імпульсів. Встановлено, що основою робочого процесу віброабразивної обробки є процес взаємодії деталі і гранул при ударному навантаженні вібробункера. Інтенсивність обробки деталі залежить від її випадкового положення в момент удару.

Вступ. Актуальним питанням є дослідження екологічного впливу автомобільного транспорту в містах та розроблення шляхів зменшення такого впливу. Автотранспорт – це найбільш потужне джерело забруднення атмосферного повітря в місті. Автомобілі зумовлюють також низку негативних видів фізичного впливу на довкілля (шумове, вібраційне, електромагнітне забруднення). В умовах пандемії та загальнодержавного карантину з’явилася можливість оцінити, наскільки змінюються негативні чинники автотранспортного екологічного впливу у процесі скорочення обсягу перевезень та руху транспортних засобів. Метою дослідження стало проведення комплексної оцінки змін у структурі, динаміці, інтенсивності автотранспортного навантаження в м. Луцьку та екологічного впливу цих змін в умовах запровадженого загальнонаціонального карантину навесні 2020 р. Результати. Унаслідок проведення комплексу вимірювальнообчислювальних робіт на п’яти дослідних ділянках автомагістралей у м. Луцьку ми визначили зміни в динаміці та структурі автотранспортного трафіку, а також зміни таких показників автотранспортного впливу на екосистеми: 1) обсяги викидів у повітря сполук COх (вуглекислий газ і чадний газ у сумі, або оксиди карбону); 2) шумове навантаження на ділянці автомагістралі (стандартна акустична характеристика й акустична характеристика на довільній відстані). Встановлено, що зменшення негативних чинників екологічного впливу в разі зниження інтенсивності автотрафіку відбувається нелінійно. За послаблення автотрафіку у 2–3 рази викиди оксидів карбону скорочуються на 60–70 %, величини акустичних характеристик зменшуються лише на 10–15 %. Висновки. Отже, встановлено суттєве зниження наявних у докарантинний період перевищень за вмістом оксидів карбону у викидах автотранспорту та за рівнями шумового забруднення довкілля в Луцьку. Фактичні концентрації оксидів карбону на ділянках, що прилягають до автомагістралі, зменшилися до нормативних, акустична характеристика в житлових мікрорайонах була нижчою за норматив протягом доби. Таким чином, запровадження карантинних обмежувальних заходів у країні суттєво послабило негативний екологічний вплив автотранспортних систем на екосистеми, адже результати, отримані для м. Луцька, можна екстраполювати й на інші міста, що мають схожу конфігурацію та завантаженість транспортних систем.

В статті розглянуто результати досліджень високочастотних хаотичних вібраційних переміщень елементів робочого середовища (гранул абразиву). Встановлено, що в робочому середовищі має місце хаотичний рух окремих елементів (гранул абразиву) який обумовлений ударними навантаженнями на гранулу з боку сусідніх гранул. Хаотичний рух проявляється у вигляді відхилень траєкторії руху окремої гранули від середньої траєкторії циркуляційного руху. Відхилення траєкторії близьке до гармонічного (синусоїдального) закону. Обробка деталі в основному здійснюється при відносному переміщенні деталі відносно гранул абразиву при ударі вібробункера. Швидкість переміщення деталі відносно гранул залежить від випадкового положення деталі відносно напряму вектора швидкості деталі при ударі. Кореляційна функція і спектральна щільність випадкових значень швидкості взаємних переміщень деталей і гранул відповідає сумі процесів з обмеженим спектром і постійними значеннями спектральній щільності. Інтенсивність імпульсних навантажень на деталь змінюється по площі вібробункера. Ділянка підвищеної інтенсивності навантажень зосереджена в місцях взаємодії вібробункера з упором. При включенні трьох електромагнітів наявні три ділянки підвищеної інтенсивності з максимально можливими ударними навантаженнями. Тому одночасне включення трьох магнітів забезпечує найбільшу продуктивність обробки.

Палі для будівництва фундаментів використовувалися ще в далекій давнині. Спочатку палі використовувались при ущільненні ґрунтів з метою значного підвищення несучої здатності основ фундаментів, а потім – в якості несучих елементів, які можуть передавати навантаження від плити фундаментів на ґрунт. Палі спочатку виготовляли із лісоматеріалів і забивали ручними молотами. Голови паль зрізали нижче рівня води, захищаючи, тим самим, їх від дотикання із повітрям. В даний час в фундаментобудуванні використовується більш ніж 100 типів паль, які класифікуються по трьома найбільш суттєвими признаками: це по особливістю передачі навантаження на ґрунт (палі-стійки, висячі, ущільнення, тертя); – по способу заглиблення або вбудуванні палі в ґрунт (що виготовляються раніше і заглиблюються в готовому вигляді; виготовлені в проектному положенні; комбіновані); – по матеріалу: дерев’яні, бетонні, залізобетонні, комбіновані.По особливостям передачі навантаження на ґрунт найбільше розповсюджені палі -стійки і висячі палі. Палі-стійки передають навантаження на ґрунти в основному нижнім кінцем на малостиснутих ґрунтах (скалисті, пісчані, тверді глини). Висячі палі передають навантаження на любі ґрунти нижнім кінцем , а також за рахунок сил тертя по боковій поверхні.З кожним роком все більше набуває використання віброударного обладнання, так названих вібромолотів. Ця техніка успішно використовується при спорудженні надійних фундаментів під різні споруди.Здійснення сказаного вимагає вивчення і дослідження процесу віброударного заглиблення паль. а також створення найбільш продуктивних способів його виконання.Одним із перспективних напрямків є впровадження фундаментів із паль при будівництві споруд при щільній забудові в містах і селищах.Також необхідно відмітити, що спорудження фундаментів із паль дає можливість впроваджувати комплексну механізацію і автоматизацію технологічних процесів, що значно підвищує продуктивність робіт.Віброударне заглиблення паль є одним із найбільш продуктивних способів побудови надійного фундаменту під різні споруди . Віброударне заглиблення, котре широко впроваджується на будівництві , належить до ударної технології заглиблення паль. Метод віброударного заглиблення паль полягає в тому, що при вібрації суттєво зменшуються сили виникаючого тертя і сили зчеплення між палею і ґрунтом, а в результаті значно зменшуються сили опору заглибленню палі.В даний час, при проектуванні вібромолотів динамічні фактори при їх експлуатації не враховуються. Тому надійність можна підвищити, якщо на стадії їх проектування враховувати хвильовий характер навантажень віброударної техніки.Віброударне заглиблення паль нами розглядалося у взаємодії механічних і електромагнітних процесів і в результаті була отримана математична модель динамічних процесів при роботі вібромолота, котра включала нелінійні диференціальні рівняння руху мас вібромолота і лінійне диференціальне рівняння електромагнітних явищ в двигуні приводу.Аналізуючи отриману інформацію можна акцентувати, що віброударному методу заглиблення паль мало приділено уваги і широка інформація практично відсутня. Тому являється актуальним створення продуктивних зразків вібромолотів, методик їх розрахунків і проведення наукових досліджень динаміки робочих процесів цих машин на що і направлена дана магістерська робота.В даній роботі нами теоретично досліджено, з використанням математичного застосунку MathCAD, динаміку вібромолота і отримано результати котрі можуть бути використані при проектуванні та визначенні динамічних навантажень подібних віброударних машин.При розрахунку вібромолотів на статичну й утомленуміцність коливальні процеси конструкцій та їх динамічні навантаження, в цей час, не враховуються. Однак їх несучу здатність можна значно підвищити, якщо у розрахунках при їх проектуванні враховувати їхні амплітудно-частотні характеристики. Відсутність ж уточненої методики розрахунку сучасних вібраційних машин, в тому числі і вібромолотів, для здійснення ефективного занурення різноманітних паль ускладнює їхнє проектування і експлуатацію.Метою статті є висвітлення результатів математичного моделювання коливальних процесів при заглибленні паль вібромолотом та визначення динамічних навантажень на його елементи.В роботі теоретично досліджено, з використанням математичного програмного середовища MathCAD, динаміку механізму привода вібромолота і отримано результати які можуть бути використані при проектуванні, розрахунку та визначенні динамічних навантажень подібних вібраційних машин.

Запропонована методика розрахунку динамічних навантажень у електромашинній та механічній системах привода ротора екскаватора. В методиці враховуються електромагнітні процеси у двигуні, податливість пружних ланок, коливання мас, демпфування у пружних ланках. Наведені результати розрахунків перехідних процесів у електромашинній та механічній системах.

Проведено моніторинг низькочастотного звуку та інфразвуку на території міста у октавних смугах частот. Показано, що рівні цього чинника перевищують гранично допустимі значення у автомобільному та міському електричному транспорті. Ненормативні значення інфразвуку спостерігаються поблизу залізничного полотна. Виконано аналіз можливих підходів до зниження рівнів низькочастотного звуку та інфразвуку принаймні усередині будівель. Показано переваги та недоліки резонансних та мембранних панелей для поглинання низькочастотних пружних хвиль. Наведено розрахунковий апарат для визначення поглинальних властивостей конструкцій. Доведено, що для ефективного захисту конструкції повинно налаштовуватися на мінімальні пікові частоти, що забезпечує поглинання хвиль вищих кратних ним частот. Запропоновано двошарову конструкцію, налаштовану на дві найбільш критичні звукові та інфразвукові частоти. Додаткове заповнення проміжку між ними та проміжку між конструкцією та поверхнею монтажу (стіна, стеля) стандартним шумопоглинальним матеріалом дозволяє підвищити загальний шумозахист. Надано розрахунок перфорованої шумозахисної панелі., яка застосовується у разі одного суттєвого піку у низькочастотній або інфразвуковій області. Така панель є ефективною, починаючи з частот 100–150 Гц. Запропоновано можливість одночасного зниження рівнів електромагнітних полів. Це досягається за рахунок додавання у проміжний шумопоглинальний матеріал металовмісної субстанції. Це може забезпечуватися застосуванням дрібнодисперсного концентрату залізної руди, який добре імплантується у будь-який матеріал і має низьку вартість. Показана можливість покриття жорстких елементів звукозахисної конструкції спеціальною фарбою для екранування електромагнітних полів широкого частотного діапазону. Це забезпечить захист людей від двох найбільш критичних техногенних фізичних чинників.

Розглядається схема електроживлення електроприводу водяного насоса підвищувача тиску води системи внутрішнього протипожежного водопроводу від резервного джерела з акумуляторними батареями і автономними інверторами напруги, її математична модель та результати моделювання електромагнітних і електромеханічних процесів в двигуні під час пуску і роботи насоса у випадку відсутності основного електроживлення від мережі, що забезпечує використання внутрішнього протипожежного водопроводу при надзвичайних ситуаціях протягом розрахункового часу. Така резервна система може використовуватись також для підтримки неперервності технологічних процесів. Загальна математична модель електроприводу формувалась з математичних моделей окремих елементів схеми, які представлені багатополюсниками, а процеси в них описуються замкненою системою рівнянь, – диференційних, алгебраїчних та логічних. Розрахункову схему моделі електроприводу сформовано шляхом з’єднання між собою зовнішніх віток окремих елементів-багатополюсників, а саме: джерела живлення з акумуляторною батареєю, інверторів напруги(катодні та анодні вентильні групи), трансформаторів та асинхронного двигуна. Спосіб з’єднання між собою зовнішніх віток багатополюсників математично описується матрицями з’єднань, які складаються для кожного елемента за принципом: кількість рядків матриці рівна кількості незалежних вузлів схеми, а кількість стовпців рівна кількості зовнішніх віток елемента. Обчислення реалізовано мовою FORTRAN. Загальні підпрограми призначені для виконання математичних операцій над матрицями; чисельного інтегрування систем диференційних рівнянь методом Рунге-Кутта 2-го порядку; розв’язування систем алгебраїчних рівнянь методом Гауса; визначення моментів природного закривання вентилів. Отримано результати моделювання при прямому пуску асинхронного двигуна від мережі, встановлено струм статора; кутову швидкість обертання ротора та електромагнітний момент і момент навантаження. Результати обчислень підтверджені даними експериментальних досліджень, практично співпадають криві струму і напруги живлення асинхронного двигуна від мережі і автономного джерела з акумуляторною батареєю при пуску і роботі насоса, форма вихідної напруги джерела і тиску насоса, впродовж тривалої роботи електроприводу насоса.

Дисертація на здобуття наукового степеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.01 – електричні машини і апарати. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2015. У дисертаційній роботі представлено рішення науково-практичної задачі, що полягає у встановленні функціонального взаємозв'язку масогабаритних показників конструктивної частини турбогенераторів з електромагнітними навантаженнями. Запропонований критерій вибору забезпечує зниження масогабаритних показників елементів неактивній зони турбогенератора, підвищення ефективності системи охолодження, ступеня використання матеріаломісткості конструкції, дозволяє підвищити конкурентоспроможність конструкції в цілому. З використанням критерію вибору маси та габаритів турбогенераторів, за допомогою якого здійснюється їх вибір з урахуванням основних електромагнітних показників, запропоноване проводити зміну водневого охолодження на повітряне з забезпеченням допустимого теплового навантаження. Проектування повітроохолоджувача, вибір його геометрії і компоновка проводилось з використанням розробленій програмі "Fahrenheit v. 0.1". Розроблено комплекс інженерно-технічних заходів для зниження показників маси та габаритів конструкційної зоні турбогенератору.
Dissertation on scientific degree competition of candidate of technical sciences, specialty 05.09.01 – electrical machines and apparatuses. – National Technical University "Kharkоv Polytechnic Institute", Kharkov, 2015. The Dissertation presents a solution of scientific and practical problem, which consists in modeling the functional relationship of weight and dimensions of the structural turbine generators by using selection criteria to ensure the implementation of reducing weight and size of elements inactive zone turbogenerator for seizing, the efficiency of the cooling system, the degree of use of materials-design, improve technological and competitive structures in general. A criterion for the selection of indicators weight and dimensions of turbine generators, through which the modeling of these parameters with the basic electrical and energy performance turbogenerator when replacing hydrogen cooling among the air cooling. The determination was carried out on the program "Fahrenheit v. 0.1". The complex engineering activities to reduce the weight and dimensions of performance structural zone turbogenerator.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 141 – Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2020. Об'єктом дослідження є індуктори обертового магнітного поля для технологічної обробки різних речовин. Предметом дослідження є електромагнітні параметри та характеристики індукторів обертового магнітного поля. Дисертація присвячена вирішенню актуального наукового завдання з удосконалення проєктного аналізу електромагнітних параметрів в режимі неробочого ходу і характеристик індукторів обертового магнітного поля для технологічної обробки різних речовин в режимі навантаження за наявністю феромагнітних елементів, що обертаються в його робочій камері, на основі чисельно-польових розрахунків. У вступі обґрунтовано актуальність задач дослідження, показано зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами, наведена наукова новизна та сформульоване практичне значення отриманих результатів. В першому розділі установлено, що існуючі методи проєктування індукторів обертового магнітного поля на базі статора трифазного асинхронного двигуна базуються на розрахунках магнітного поля в режимі ідеального неробочого хода і не використовують чисельних методів, які, як представлено в дисертації, дозволяють розраховувати характеристики індуктора в режимі навантаження за наявності феромагнітних елементів в його робочій камері, і дають істотний прогрес в можливостях проєктування та вдосконаленні їхньої конструкції. У другому розділі показано, що застосування квазі-тривимірної математичної моделі індуктора, заснованої на методі плоско-ортогональних розрахункових моделей, що поєднують магнітні поля поперечного та поздовжнього перерізів індуктора, дозволяє проаналізувати розподіли магнітної індукції у його поперечному і поздовжньому перерізах та проявити у достатньо повній мірі його тривимірний характер. Представлена методика на основі чисельно-польових розрахунків магнітного поля для проведення аналізу впливу скорочення обмотки статора індуктора на його електромагнітні параметри. Запропонована методика розрахунку потужності магнітних втрат на основі середньоквадратичного значення максимумів модуля магнітної індукції, яка виявилась універсальною з точки зору різних геометричних форм зубцево-пазової структури і ярма осердя статора, оскільки не вимагає спрощень геометрії розрахункових моделей цих частин конструкції. В третьому розділі вперше визначено, що кут навантаження індуктора відповідає куту повороту магнітного поля, але виявляється в два рази меншим, ніж кут фази струмів обмотки індуктора. Період моментної кутової характеристики виявляється в два рази меншим періоду струмів обмотки індуктора, що відповідає класичним уявленням про кутові функції реактивного моменту електричних машин. Це дозволяє віднести розглянутий індуктор, разом з анізотропним магнітним середовищем в робочій камері, до класу реактивних синхронних машин, а конкретно – двигунів. Запропоновано метод врахування магнітної анізотропії робочої камери індуктора залежно від концентрації феромагнітних елементів в ній. Це дозволило отримати математичну модель для визначення кількісних і фазових співвідношень його електромагнітних величин в режимі навантаження: магнітної індукції, магнітного потокозчеплення, ЕРС, струму, напруги обмотки статора, а також електромагнітний момент в його робочій камері. Представлена методика на основі чисельних розрахунків магнітних полів, яка дозволяє організувати ітераційний процес для розрахункового аналізу характеристик індуктора, що працює зі змінною навантаження при стабільному струмі або напрузі живлення його обмотки. Тестовими розрахунками виявлено, що на ділянці сталої роботи в енергетичному відношенні індуктор характеризується досить високим ККД і вельми низьким значенням коефіцієнта потужності. При порівнянні кутових характеристик індуктора виявлено, що більш раціональним для експлуатації індуктора є режим при стабілізації напруги, який в бажаному робочому діапазоні кута навантаження до 25° забезпечує кращі його електричні, магнітні, силові і енергетичні параметри. Запропонований струмовий метод контролю концентрації феромагнітних елементів у робочій камері індуктора в процесі його експлуатації. Практичні розрахунки показали, що такий метод є більш чутливим і не вимагає ускладнення конструкції індуктора у порівнянні з альтернативним методом контролю за допомогою вимірювальних витків. Спостереження за струмом обмотки індуктора дозволяє контролювати заповнення його робочої камери феромагнітними елементами, не перериваючи процесу експлуатації. Це дає можливість своєчасно поповнювати камеру такими елементами і, тим самим, підтримувати на заданому рівні технологічну обробку різних речовин, що пропускаються через цю камеру. У четвертому розділі представлені експериментальні дослідження фізичної моделі індуктора, які підтвердили результати математичного моделювання електромагнітних процесів індуктора в режимі неробочого ходу і в його робочому режимі.
The thesis is submitted to obtain a scientific degree of Doctor of Philosophy, specialty 141 – Electricity, electronics and electrical engineering – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2020. The object of research are inductors of rotating magnetic field for technological operation of various substances. The subject of research are electromagnetic parameters and characteristics of inductors of rotating magnetic field. The dissertation is dedicated to solve actual scientific task of the design analysis development of electromagnetic parameters and characteristics of rotating magnetic field inductors for various substances technological operation. The introduction substantiates the relevance of the research tasks, shows the relationship of the work with scientific programs, plans, themes, provides scientific novelty and the practical significance of the results was formulated. In the first section, it is established that the existing methods for designing rotating magnetic field inductors based on the stator of a three-phase asynchronous motor are based on calculations of the magnetic field in the ideal idle mode and do not use numerical methods, which, as presented in the thesis, allow calculating the characteristics of the inductor in the load mode at the presence of ferromagnetic elements in its working chamber and give significant progress in the possibilities of designing and improving their design. The second chapter shows that the application of the quasi-three-dimensional mathematical model of the inductor, that was based on the method of plane-orthogonal calculated models, that combines the magnetic fields of the transverse and longitudinal sections of the inductor, allows us to analyze the distributions of magnetic induction in the transverse and longitudinal sections and to show fully its three-dimensional character. Based on the numerical-field calculations of rotating magnetic field the calculation methodology was presented in order to analyze the effect of shortening the stator winding of the inductor on its electromagnetic parameters. The proposed calculation methodology of the magnetic loss power based on the RMS maximums value of the magnetic induction module, that turned out to be universal from the point of view various geometric shapes of the toothed-groove structure and the stator yoke, because it doesn't need require simplifications of the design models geometry of these parts of the construction design. The third chapter deals with the inductor load angle that corresponds to the angle of rotation of the magnetic field and it was defined for the first time, but turns out that the inductor load angle two times less than the phase angle of the inductor winding currents. It turns out that the period of the angular torque characteristic two times less than the period of the inductor winding currents, which corresponds to the classical ideas about the angular functions of the reactive torque of electrical machines. Eventually, it allows to classify the considered inductor, together with the anisotropic magnetic environment in the working chamber, to the class of reluctance synchronous machines, and specifically, motors. The accounting method of the magnetic anisotropy of the inductor working chamber in dependence to concentration of ferromagnetic elements in it was proposed. It allows to obtain a mathematical model for determining the quantitative and phase correlations of its electromagnetic values in the load mode: magnetic induction, magnetic flux linkage, EMF, current voltage of the stator winding, and the electromagnetic torque in the working chamber. The presented methodology which is based on numerical calculations of magnetic fields, allows organizing an iterative process for the computational analysis of the characteristics of the inductor, that operates with a variable load at a stable current or supply voltage of its winding. By the test calculations it was found, that in the area of constant operation in terms of energy, the inductor is characterized by a sufficiently high efficiency and a very low power factor. During the comparison of the inductor angular characteristics, it was found that the more rational for the inductor working is the voltage stabilization mode, which in the desired working range of the load angle up to 25° provides the best electrical, magnetic, power and energy parameters. The current method for monitoring the concentration of ferromagnetic elements in the working chamber of the inductor during its operation was proposed. The practical calculations have shown that this method is more sensitive and doesn't require a complication of the inductor design in comparison with the alternative monitoring method using measuring coils. Observing the winding current of the inductor allows us to control the filling with ferromagnetic elements of its working chamber without interrupting the working process. It allows to replenish the working chamber in time with such elements and thereby maintain the technological operation of various substances on a given level, which are passed through this chamber. In the fourth chapter experimental studies of the inductor physical model are presented and it confirmed the results of mathematical modeling of the electromagnetic processes of the inductor in the no-load mode and in the operate mode.