Розроблення напівпольової і колової математичної моделі електромагніту сильних полів, постійного магніту циліндричної форми для оптимізації геометричних параметрів та факторів впливу на метрологічні і експлуатаційні параметри намагнічувальної системи.
Аннотация к работе
Намагнічувальні системи сучасних інформаційно-вимірювальних комплексів (ІВК) контролю магнітних параметрів зразків магнітотвердих матеріалів, як правило, складаються з двох основних частин: електромагніта сильних полів, у міжполюсному проміжку якого знаходиться досліджуваний зразок, і джерела живлення, режими яких поєднані системою автоматичного керування. Використання математичних моделей для аналізу електромагнітних процесів при проектуванні таких систем дає змогу виявити найбільш сприятливе поєднання параметрів електромагніта і джерела для отримання оптимальних характеристик ІВК в цілому. Розроблено математичну модель постійного магніта, у якій його представлено заступною схемою з розподіленими параметрами, що дозволило дослідити вплив зразка на топографію магнітного поля системи; Розроблено зручні у використанні програмні комплекси, які реалізують на електронних обчислювальних машинах чисельне моделювання електромагнітних полів і динамічних режимів намагнічувальних систем на підставі напівпольових і колових моделей, що дозволило суттєво знизити вартість та терміни виконання проектно-конструкторських робіт за рахунок заміни натурних експериментів математичним моделюванням. У роботах, написаних у співавторстві, автору належать наступні результати: в [1] - розроблення математичної моделі намагнічувальної системи для перехідних і усталених режимів на підставі методу єдиного магнітного потоку; в [2,3] - розроблення і реалізація напівпольової математичної моделі електромагніта, в [4]-розроблення структурної схеми джерела живлення, в [6,8] - обгрунтовано ефективність застосування широтно-імпульсного перетворювача в якості джерела живлення обмоток електромагніта, в [7] - розроблення колової математичної моделі і дослідження намагнічувальної системи з постійним магнітом, в [9] - виконав експериментальні дослідження, аналіз і порівняння розрахункових і експериментальних даних інформаційно-вимірювального комплексу контролю параметрів магнітотвердих матеріалів, в [10] - реалізація математичної моделі і дослідження характеристик.
Список литературы
1. На підставі проведених досліджень установлено, що наявні математичні моделі, які грунтуються на теорії електромагнітного поля або теорії кіл, неадекватно описують фізичний процес у міжполюсному просторі електромагніта і не дозволяють досліджувати просторово-часовий розподіл параметрів магнітного поля. Сучасним вимогам математичного моделювання намагнічувальних систем відповідають напівпольові моделі, що поєднують рівняння електромагнітного поля і електромагнітних кіл, та колові моделі з використанням єдиного магнітного потоку (в тому числі з розподіленими параметрами).
2. Розроблено напівпольову математичну модель електромагніта сильних полів для дослідження просторово-часового розподілу магнітного поля у робочому просторі елктромагніта сильних полів. Перевагою запропонованої моделі є робота в режимі заданої напруги.
3. Запропоновано способи вибору оптимальних параметрів міжполюсного проміжку електромаґніта, зокрема довжини і діаметра робочої грані полюсного наконечника тощо, при забезпеченні заданої рівномірності магнітного поля, що дозволило на 15 - 20% підвищити ефективність використання намагнічувальної сили обмотки.
4. Обгрунтовано колову модель намагнічувальної системи на підставі методу єдиного магнітного потоку, яка дозволяє здійснювати оптимізацію кута нахилу бічної грані полюса електромагніта. Оптимальне, з точки зору отримання максимальної напруженості магнітного поля, значення цього кута складає 40?.
5. Розроблено математичну модель постійного магніта, у якій його представлено заступною схемою з розподіленими параметрами, яка дозволяє досліджувати вплив досліджуваного зразка на перерозподіл магнітних потоків у намагнічувальній системі.
6. За результатами математичних експериментів встановлено фактори впливу на похибку вимірювань магнітних параметрів зразків магнітотвердих матеріалів (наявність незначних повітряних проміжків, неоднорідність намагнічування досліджуваного зразка) та запропоновано способи корекції результатів.
7. Розроблено єдину математичну модель намагнічувальної системи, в якій обєднано моделі в контурних координатах електричних і магнітних кіл, пристроїв керування, як підмоделі, що дозволило оптимізувати структуру і параметри системи автоматичного регулювання.
8. За результатами математичних експериментів розроблено структурні схеми джерел живлення обмоток електромагніта та виготовлено їх дослідні зразки. Теоретичні і практичні дослідження показали перевагу широтно-імпульсного перетворювача над джерелами живлення, які традиційно застосовувались в автоматичних магнітовимірювальних пристроях.
9. Результати роботи знайшли застосування у практиці проектування намагнічувальних пристроїв. На силові схеми і структури систем регулювання джерел живлення намагнічувальних обмоток отримано авторські свідоцтва.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Варецький Ю.О., Мадай В.С. Модель намагнічувальної системи апаратури для вимірювання магнітних властивостей магнітотвердих матеріалів// Вісник НУ “Львівська політехніка” Електроенегетичні та електромеханічні системи. - 2001. - №418. -C. 10 - 15.
2. Чабан В.Й., Шегедин О.І., Мадай В.С. Симуляція електромагнетного поля електромагнета сильних полів // Вісник НУ “Львівська політехніка” Електроенегетичні та електромеханічні системи. - 2001. -№435. -С. 168-172.
4. Источник тока электромагнита сильных полей: А.с. №1732304. СССР, МКИ G 01 R 33/02 / В.С. Мадай, В.В. Мудрицкий (СССР) - № 4791628/21; Заявлено 18.12.89; Опубл. 07.05.92, Бюл. № 17 - 4 с. ил.1.
5. Мадай В.С. Аналіз електромагнетних процесів джерела струму електромагнета сильних полів методами математичного моделювання // Proceedings 1-st International Modelling School. -Alushta (Ukraine). -1996.
6. Мудрицкий В.В., Мадай В.В. Требования к источнику тока электромагнита высокоточной апаратуры для измерения магнитных свойств образцов магнитотвердых материалов и пример реализации устройства удовлетворяющий их. // Zeszyty naukowe Politechniki Swietokrzyskiej. Elektryka 26. -1991. -P. 193-196.
7. Шегедин О.І., Мадай В.С. Математичне моделювання магнітних систем з постійними магнітами // Proceedings 7-st International Modelling School. -Alushta (Ukraine). -2002. -P. 109.
8. Шегедин О.І., Заставный Л.О., Мадай В.С. Источник питания электромагнита магнитоизмерительной установки для испытания магнитотвердых материалов на основе РЗМ-Со// IX Всесоюзная конференция по постоянным магнитам. М.: Информэлектро, -1988. -С. 103.
9. Шегедин О.І., Заставный Л.О., Мудрицкий В.В., Мадай В.С. Автоматическая магнитоизмерительная система для для испытания магнитотвердых материалов на основе РЗМ-Со// IX Всесоюзная конференция по постоянным магнитам. М.: Информэлектро, -1988. -С. 118-119.
10. Tchaban V., Kovivchak Y., Maday V. Simulation of electromagnetic field of electromagnet // Proceedings International Conference on Modeling & Simulation. AMSE-Conference MS"2001. -Lviv (Ukraine). -2001. -P. 19-20.