автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Разработка электромеханических магнитно-импульсных устройств для электрофизических установок и промышленных технологий

На правах рукописи

ТЮТЬКИН Владимир Александрович

РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНЫХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ УСТАНОВОК И ПРОМЫШЛЕНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

05.09.01 - «Электромеханика и электрические аппараты»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2004

Работа выполнена в Высоковольтном научно-исследовательском центре - филиале Государственного унитарного предприятия «Всероссийский электротехнический институт имени В.И.Ленина» (ВНИЦ ВЭИ им. В.И. Ленина) г. Истра Московской области.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Беспалов В.Я.,

доктор технических наук, ст. научный сотрудник Белкин Г.С., доктор технических наук, профессор Калихман С.А

Ведущая организация: ЗАО «МПО Агрегат», г. Москва

Защита состоится «_»_2004 г. в «_» часов на

заседании диссертационного совета Д217.039.02 при Государственном унитарном предприятии «Всероссийский электротехнический институт им. В.И.Ленина», 111250, г.Москва, Красноказарменная ул., 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУП «ВЭИ им. В.И. Ленина».

Автореферат разослан «_»_2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д217.039.02 //¡7л /}

докт. техн. наук, ст. научн. сотр. Коря вин А. Р.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время в электроаппаратострое-нии, электротехнологии и других областях науки и техники все более широкое применение находят магнитно-импульсные устройства (МИУ), принцип действия которых основан на силовом воздействии импульсного магнитного поля (ИМП) на проводник с током. В большинстве таких устройств источником энергии является емкостный накопитель энергии (ЕНЭ), при разряде которого на индукторную систему (ИС) происходит перемещение проводника (якоря) под действием электромагнитной силы (ЭМС). На этом принципе основана работа магнитно-импульсных установок, предназначенных для обработки металлов давлением (МИОМ), быстродействующих приводов коммутационных аппаратов, разнообразных клапанов, задвижек и устройств специального назначения, используемых в электрофизических установках, а также магнитно-импульсных установок для разрушения сводов и очистки стенок технологического оборудования от налипших порошкообразных материалов.

МагнитнО-импульсные устройства характеризуются сравнительно невысоким КПД преобразования энергии. Поэтому задача повышения эффективности преобразования энергии импульсного источника в полезную работу является актуальной. Кроме того, МИУ отличаются относительно высокой скоростью перемещения подвижных частей (несколько десятков метров в секунду), поэтому для их стабильной, надежной и долговечной работы требуются тормозные (буферные) устройства, способные поглощать кинетическую энергию подвижных элементов после завершения рабочей операции.

Для создания тормозных устройств возможно использование в МИУ электромагнитных демпферов, принцип действия которых основан на торможении проводников в ИМП. При этом также расширяются функциональные возможности МИУ благодаря созданию высокоскоростных устройств двухстороннего действия.

Широкое применение магнитно-импульсных установок для разрушения сводов и очистки технологического оборудования от налипших материалов сдерживалось отсутствием научно-обоснованных технических и технологических решений, связанных с разработкой и эффективным использованием указанных установок.

Целью настоящей работы является создание магнитно-импульсных устройств, обладающих повышенными КПД преобразования энергии

источника, надежностью и долговечностью, разработка передовых энергосберегающих технологий и их внедрение в народное хозяйство.

Для решения задач, направленных на создание высокоэффективных магнитно-импульсных устройств и энергосберегающих технологий на их основе, необходимо:

1. Всесторонне исследовать эффективность электромеханического преобразования энергии в МИУ и получить функциональную зависимость КПД от параметров импульсного источника и индукторной системы, которая позволит решать задачи синтеза и оптимального проектирования МИУ.

2. Определить влияние конструкции индукторов, в частности, количества слоев и высоты одного слоя обмотки на процессы в МИУ для достижения наибольшей эффективности.

3. Разработать тормозные устройства для повышения надежности и срока службы МИУ с использованием торможения проводников в магнитном поле.

4 Разработать математическую модель тормозных устройств; выполнить анализ влияния параметров магнитно-импульсных устройств на эффективность торможения проводников при разных схемах питания и провести оптимизацию процесса торможения.

5. Разработать методику расчета оптимальных параметров- МИУ и ЕНЭ, в том числе с тормозными электромагнитными устройствами. Провести анализ и дать рекомендации по схемам питания труппы исполнительных механизмов от одного источника питания.

6. Разработать методику выбора параметров устройств с учетом механических процессов в очищаемом оборудовании для эффективного разрушения сводов и очистки поверхностей технологического оборудования от налипших материалов при минимальной энергии импульсного источника питания.

7. Разработать МИУ для электрофизических устройств и промышленных технологий, провести стендовые и промышленные испытания, изучить технологические возможности промышленной эксплуатации установок.

Научные исследования, определяющие содержание диссертации, выполнены в рамках научно-технической программы по проблеме 016.03 и Федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения», по Программе важнейших 4

прикладных, научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ ГНЦ ГУЛ ВЭИ им. В.И. Ленина (№№ госрегистрации тем: 01.97.0005122, 01.99.0009283, 01.99.0009284, 01.2001.08.250, 01.2002.04.310, 01.2003.04.835).

Методы исследования. В работе использовались методы математического моделирования, теории подобия при анализе электрических цепей с нелинейными параметрами, численные методы решения дифференциальных уравнений и методы математического планирования эксперимента. Экспериментальные исследования проведены на разработанных макетах, опытных образцах МИУ и в промышленных условиях эксплуатации.

Научная новизна работы. В результате исследования эффективности электромеханического преобразования энергии в плоских и цилиндрических ИС показано, что при одинаковых значениях основных безразмерных параметров обе системы в оптимальных режимах позволяют достигать близких значений КПД, но в соленоидной ИС оптимальные значения относительной ускоряемой массы в 100-200 раз меньше, чем в плоской. Установлена функциональная зависимость КПД преобразования энергии от совокупности параметров ЕНЭ и плоской ИС, позволяющая решать задачи синтеза и оптимального проектирования МИУ.

Выполнен анализ эффективности торможения массивного проводника, движущегося с заданной начальной скоростью, в И МП, создаваемом при разряде ЕНЭ на плоский индуктор, в зависимости от безразмерных параметров, характеризующих процесс торможения, и определены диапазоны значений этих параметров, обеспечивающих наибольшую эффективность торможения. Установлено, что существует оптимальное начальное расстояние между индуктором и проводником, при котором конечная скорость проводника минимальна. Методами математического планирования эксперимента предложена математическая модель тормозных ИС, позволившая установить связь конечной скорости проводника с параметрами накопителей и индукторных систем при колебательном затухающем разряде и шунтировании ЕНЭ в момент перехода напряжения на нем через нулевое значение.

Выявлены основные факторы, влияющие на характеристики МИУ при одновременном разряде накопителя на ускоряющий и тормозной индукторы. Показано, что при параллельном соединении индукторов быстродействие МИУ и эффективность торможения диска магнитным полем существенно выше, чем при последовагельном. Для параллель-

5

ной схемы с помощью методов планирования эксперимента получены аналитические зависимости времени срабатывания МИУ, а также максимальной и конечной скорости диска от критериев подобия, позволяющих выбирать оптимальные значения параметров индукторов и накопителей при проектировании и оценить степень влияния каждого из них на характеристики установок.

Разработана и экспериментально подтверждена методика определения соотношений параметров МИУ с однослойным и многослойным индукторами. Впервые установлено оптимальное число слоев и оптимальная высота одного слоя обмотки многослойного индуктора, при которых КПД преобразования энергии емкостного накопителя и эффективность торможения проводников в ИМП максимальны.

Исследованы особенности и эффективность электромеханического преобразования энергии при питании нескольких' МИУ, выполняющих одновременно одинаковые функции, от одного накопителя. Показано влияние формы импульса тока разряда на характеристики МИУ Установлено, что при питании двух устройств от одного накопителя с целью обеспечения одновременности их срабатывания с минимальным разбросом необходимо применять схему последовательного соединения индукторов. При питании от ЕНЭ более двух МИУ с целью достижения наибольшей эффективности преобразования энергии и одновременности срабатывания необходимо использовать комбинированные схемы соединения индукторов.

Разработана инженерная методика расчета оптимальных параметров МИУ, при которых достигаются наибольшие эффективность преобразования энергии и торможение массивных проводников в ИМП при минимальной энергоемкости накопителя.

Разработана методика выбора оптимальных параметров МИУ с учетом механических процессов в очищаемом оборудовании. Показано, что эффективность воздействия МИУ на оборудование при разрушении сводов и очистке стенок от налипших материалов определяется величиной полного импульса силы и незначительно зависитот амплитуды и длительности импульса электромагнитной силы. Разработаны научно-технические основы энергосберегающих технологических про-цессовразрушения сводов и очистки оборудования от налипших материалов с использованием МИУ.

Практическая значимость и реализация результатов работы. В результате анализа влияния параметров ИС и ЕНЭ на эффективность тор-6

можения проводника в ИМП, движущегося с заданной начальной скоростью, предложена и экспериментально реализована схема управления разрядом накопителя энергии на тормозной индуктор по оптимальному начальному расстоянию между индуктором и проводником. Разработано несколько вариантов схем питания МИУ и определена область их рационального применения. Разработанная методика расчета МИУ позволяет определить оптимальные параметры индукторных систем и накопителей, обеспечивающие наиболее эффективное преобразование энергии емкостного накопителя.

На основе проведенных исследований разработаны новые конструкции быстродействующих приводов, в том числе с торможением подвижных частей ИМП, и технологических устройств, отличающихся стабильностью характеристик, надежностью и долговечностью. Разработанные МИУ защищены авторскими свидетельствами, используются в электрофизических установках, опытной и промышленной эксплуатации.

Разработанные быстродействующие приводы на основе МИУ в течение нескольких лет находятся в эксплуатации в Объединенном институте ядерных исследований в составе системы быстродействующей аварийной защиты ядерного реактора ИБР-2, во ВНИЦ ВЭИ им. В.И. Ленина на стенде в составе выключателя постоянного тока, при разработке опытного образца вакуумного выключателя с пружинно-моторным приводом для быстродействующего автоматического включения резерва (БАВР), при разработке в ВЭИ им. В.И. Ленина выключателя переменного тока для КРУЭ-1150 кВ взамен электромагнитов управления.

Разработанный быстродействующий привод циклического действия внедрен на опытно-промышленном электронном ускорителе в Московском радиотехническом институте РАН. Разработанная методика расчета оптимальных параметров МИУ и устройства для магнит -но-импульсной штамповки используются на Агрегатном заводе «Наука» (г. Москва). Опытный образец импульсной головки внедрен на Опытном заводе «ВНИИПТУГЛЕМАШ», разработанный магнитно-импульсный инструмент для клепки использован в Московском авиационном институте для получения заклепочных соединений композитных материалов при высокоскоростной одноударной клепке.

Установочная серия разработанной под руководством и при непосредственном участии автора установки МИУС-1-16 для разрушения

7

сводов и очистки оборудования от налипших материалов в количестве более 200 штук выпущена Опытным заводом ВНИЦ ВЭИ им. В.И. Ленина и используется на предприятиях России и стран СНГ. В настоящее время серийное производство установок МИУС-1-16 осуществляет НПФ «Агрегат-Импульс» (г. Москва).

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на конференциях и совещаниях:

Всесоюзном научном семинаре по магнитно-импульсной обработке металлов при Северо-западном заочном политехническом институте, Ленинград, 1977 г.;

Всесоюзном научно-техническом совещании по применению методов случайного поиска в САПР, Выру-Кубия, 1979 г.;

научно-технической конференции молодых ученых в Институте электродинамики АН УССР, Киев, 1979 г.;

П—УИ научно-технических конференциях Истринского отделения ВЭИ им. В.И. Ленина, Истра, 1975-1980 гг.;

Всесоюзной научно-технической конференции «Создание комплексов электротехнического оборудования высоковольтной, преобразовательной и сильноточной техники», Москва, 1986 г.;

Всесоюзном научно-техническом совещании «Повышение надежности и. технического уровня высоковольтных коммутационных аппаратов», Москва, 1988 г.;

Всесоюзной научно-технической конференции «Создание комплексов электротехнического оборудования высоковольтной, преобразовательной, сильноточной и полупроводниковой техники», Москва, 1989 г.;

заседании IV секции научного совета АН СССР, Харьков, 1981 г.;

шестой Всесоюзной конференции по теории и методам расчета нелинейных цепей и систем, Ташкент, 1982 г.;

второй Всесоюзной научно-технической конференции молодых специалистов по трансформаторостроению и аппаратостроению, Свердловск, 1984 г.;

Всесоюзном совещании «Расчет, проектирование, технология изготовления, эксплуатация индукторных систем», Тула, 1988 г.;

Всесоюзной научно-технической конференции «Новые технологические процессы магнитно-импульсной обработки, оборудование и инструмент», Куйбышев, 1990 г.; 8

Всесоюзной научно-технической конференции «Создание комплексов электротехнического оборудования высоковольтной преобразовательной техники», ВЭИ, Москва, 1991 г.;

1-й Международной конференции «Металлдеформ-99», Самара, 1999 г.;

Всероссийском электротехническом конгрессе с международным участием «На рубеже веков», Москва, 1999 г.;

заседании Международной ассоциации магнитно-импульсной об-раббтки материалов, Самара;

У[-УП Симпозиумах «Электротехника 2010», Москва, 2001, 2003 гг.;

второй Международной научно-технической конференции «Ме-таллдеформ-2004», Самара, 2004 г.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 76 работ, из которых 24 — изобретения. Основное содержание диссертации опубликовано в работах, список которых приведен в автореферате:

Личный вклад автора. Автор внес определяющий вклад в постановку задачи, выбор направлений и методов исследования, в проведение экспериментальных исследований и промышленных испытаний, в разработку технических решений и реализацию изделий, обобщение полученных результатов. В работах и изобретениях [1,4,6,7,9-12, 14—18], написанных в соавторстве, автору принадлежит идея торможения подвижных частей магнитным полем, разработка схем питания магнитно-импульсных устройств, методов проведения исследований, математических моделей и решение уравнений переходных процессов. В работах [19-20, 25-27] — получение расчетных формул, анализ результатов, разработка методики расчета. В работах [24, 28-41, 45] — идея использования многослойных индукторов для повышения эффективности преобразования энергии, вывод соотношений параметров однослойных и многослойных индукторов, объяснение существования оптимального количества слоев и высоты одного слоя обмотки многослойного индуктора, результаты стендовых и промышленных испытаний.

Все результаты, составляющие научную новизну диссертации и выносимые на защиту, получены автором лично.

Положения, выносимые на защиту

1. При оптимальных значениях безразмерных параметров плоская и цилиндрическая индукторные системы позволяют достигать близких значений КПД преобразования энергии емкостного накопителя. В цилиндрической ИС оптимальные значения относительной ускоряемой массы в 100-200 раз меньше, чем в плоской.

2. Функциональная зависимость КПД преобразования энергии от совокупности параметров ЕНЭ и ИС, полученная с помощью методов математического планирования эксперимента, позволяет решать задачи синтеза и оптимального проектирования МИУ.

3. Математическая модель тормозных индукторных систем, позволившая предложить принцип управления началом разряда ЕНЭ на тормозной индуктор по оптимальному начальному расстоянию между индуктором и якорем.

4. Методика расчета параметров ИС с однослойным и многослойным индукторами, использование которой позволяет определить оптимальные число слоев и высоту одного слоя обмотки многослойного индуктора, при которых достигается наибольшая эффективность преобразования энергии и торможения массивных проводников в ИМП при минимальной энергоемкости накопителя.

5. Конструкции быстродействующих приводов, в том числе с торможением подвижных частей ИМП, и технологических устройств, отличающихся стабильностью характеристик, надежностью и долговечностью, высокой энергетической эффективностью.

6. Эффективность воздействия МИУ на оборудование при разру-'шении сводов и очистке поверхностей от налипших материалов определяется величиной полного импульса силы и мало зависит от амплитуды и длительности электромагнитной силы.

7. Научно-технические основы разработки энергосберегающих технологических процессов разрушения сводов и очистки поверхностей оборудования от налипших материалов с использованием МИУ повышенной энергетической эффективности, результаты промышленных испытаний и анализа технологических возможностей промышленной эксплуатации установок, позволившие организовать серийный выпуск МИУ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи разделов, заключения, списка использованных источников из 166 наименований. Общий объем работы 225 стр., 77 рисунков, 8 таблиц. 10

Содержание работы

В первом разделе выполнен анализ МИУ, схем их питания и основных методов расчета по данным опубликованных работ и исследованиям автора.

Анализ показал, что наибольшее распространение при исследовании процессов силового воздействия ИМП на проводники получили методы, основанные на теории электрических цепей. Эти методы отличаются простотой, поскольку в их основу положен хорошо разработанный математический аппарат. В общем случае при использовании указанных методов расчета следует применять двухконтурную схему замещения. Определенные трудности и возможные погрешности имеют место при расчете параметров схемы замещения. Однако, используя существующие методы расчета с учетом результатов последних исследований, эти параметры можно определить с достаточной для практических целей точностью. В целом методы теории цепей позволяют оптимизировать процесс силового воздействия ИМП на проводники, а, следовательно, дают возможность определить оптимальные параметры ИС и ЕНЭ.

Сочетание методов теории ЭМП и теории электрических цепей позволяет выполнить наиболее полный анализ переходных процессов при разряде ЕНЭ на ИС. Не снижая достоинств такого подхода, следует отметить, что он является достаточно сложным и требует применения быстродействующих вычислительных машин с большим объемом памяти, что вызывает определенные трудности при практической реализации указанного метода. Еще большие трудности представляет использование данного метода при исследовании МИУ с несколькими индукторами. В этом случае целесообразно и экономически оправдано применение более простых методов, в частности, теории электрических цепей. Методы теории ЭМП могут быть использованы для более точного определения параметров схемы замещения МИУ.

Вопросам оптимизации параметров ЕНЭ и ИС с однослойными индукторами при ускорении проводников посвящено значительное число публикаций. Электромеханические же процессы при торможении проводников ИМП изучены крайне недостаточно: имеются работы, посвященные в основном экспериментальному исследованию торможения якоря ИС с цилиндрическим замкнутым магнитопроводом, и работы, в которых рассмотрены характеристики процесса преобразования энергии при электродинамическом торможении проводящего тела

11

применительно к МГД-машинам и ударным генераторам. Недостаточно изучен вопрос, связанный с разработкой МИУ, используемых для разрушения сводов и очистки оборудования от налипших материалов. Результаты проведенного анализа позволили сформулировать основные задачи работы, изложенные в последующих разделах диссертации.

Второй раздел посвящен исследованию эффективности преобразования энергии в МИУ с плоским и цилиндрическим (соленоидным) индукторами. С помощью методов математического планирования эксперимента получена функциональная зависимость КПД преобразования энергии от совокупности параметров ЕНЭ и плоской ИС, позволяющая решать задачи синтеза и оптимального проектирования МИУ. Проведен сравнительный анализ МИУ с плоскими и цилиндрическими ИС по эффективности преобразования энергии. Установлено, что при одинаковых значениях основных безразмерных параметров соленоидная и плоская ИС в оптимальных режимах позволяют достигать близких значений КПД, однако в соленоидной ИС оптимальные значения относительной массы якоря в 100—200 раз меньше, чем в плоской, что объясняется различием в зависимостях взаимной индуктивности в процео 1 ения ускоряемого проводника. При относите-тВ

льной массе о — , -,— больше единицы эффективность плоской ИС

выше, поскольку она позволяет обеспечить большую величину производной взаимной индуктивности по перемещению, что является определяющим фактором при малых перемещениях проводника за время разряда. В формуле для обозначено: — масса проводника,

средний диаметр и индуктивность индуктора; С, — емкость и напряжение накопителя.

При < 1 КПД плоской ИС по сравнению с цилиндрической ниже, что можно объяснить более быстрым вылетом проводника из зоны взаимодействия с индуктором. В плоской ИС размер зоны взаимодействия индуктора с проводником составляет X/2) = ск =0,3—0,4, а в соленоидной ек = 1,2—1,5 (X— перемещение проводника). Кроме того, в плоской ИС при малых значениях О КПД снижается в результате ограничения разрядного тока быстро нарастающей ЭДС движения, в то время как в индукторной системе соленоидного типа подбор оптимального начального положения проводника в индукторе обусловливает малое значение ЭДС движения в период нарастания тока. Существенное влияние на КПД соленоидного ускорителя оказывает началь-12

ное положение проводника в индукторе, определяемое расстоянием между их геометрическими центрами . Установлено, что в случае неподвижного в начальный момент времени проводника его оптимальное положение в индукторе удовлетворяет условию: , где ем — положение центра проводника в индукторе, при котором производная взаимной индуктивности по перемещению максимальна.

Отличительной особенностью цилиндрической ИС по сравнению с плоской является возможность создания на ее основе каскадного индукционного ускорителя. Исследовано влияние начальной скорости проводника на его оптимальное положение, соответствующее моменту подключения накопителя к индуктору. С увеличением скорости оптимальное значение смещается от выходного отверстия к центру индуктора. При дальнейшем возрастании начальной скорости наиболее выгодным становится подключение накопителя энергии к индуктору до момента прохождения проводником центра индуктора . В этом случае некоторое притормаживание проводника компенсируется тем, что в дальнейшем его ускорение происходит при больших значениях разрядного тока.

Полученные результаты были положены в основу создания 60-кас-кадного индукционного ускорителя для разгона цилиндрических электропроводящих тел диаметром 35 мм и массой около 100 г до скоростей более 2 км/с.

В третьем разделе исследуются электромеханические переходные процессы при торможении проводников ИМП при различных схемах питания ИС от ЕНЭ. Рассмотрено торможение проводника, имеющего форму диска, движущегося с заданной начальной скоростью в ИМП, создаваемом при разряде конденсаторной батареи на плоский индуктор. При математическом описании процесса торможения использована двухконтурная схема замещения МИУ. Электродинамическое взаимодействие индуктора и проводника описано системой дифференциальных уравнений, включающей уравнения теории электрических цепей и механики в безразмерном виде, что позволило уменьшить число параметров и обобщить результаты исследований. Показано, что основными параметрами, характеризующими особенности и эффективность процесса торможения массивных проводников в ИМП, являются относительные масса проводника а, активные сопротивления

первичного /?1 и в т 0 Р и 4 1Р2 т У Р 0 в , начальное

расстояние между индуктором и проводником 5д = , соответствующее моменту начала разряда ЕНЭ на ИС и начальная скорость г>о = Уо / Ь / ^ЬуС. Установлено, что существует оптимальное значение

, при котором конечная скорость проводника минимальна. При малых значениях , когда время прохождения проводником этого расстояния меньше длительности полупериода разрядного тока, импульс ЭМС недостаточен, чтобы погасить скорость проводника. В результате этого происходит соударение его с индуктором, а поскольку в накопителе еще имеется запас электрической энергии, то под действием ЭМС проводник ускоряется в обратном направлении. При больших расстояниях длительность переходного процесса увеличивается, что приводит к возрастанию активных потерь и снижению эффективности торможения. С увеличением начальной скорости проводника минимум зависимости Уе(5о) смещается в область больших 5д, а значение конечной скорости возрастает.

В работе с помощью методов математического планирования эксперимента путем расчета процесса.торможения на ЭВМ по ортогональному центрально-композиционному плану второго порядка получена функциональная зависимость в виде полиномов показателя эффективности торможения от основных критериев подобия

Р\% Р2> «Уо. при колебательном затухающем разряде ЕНЭ на ИС и: для случая шунтирования ЕНЭ в момент перехода напряжения на нем через нулевое значение. По полученным полиномам, даже не прибегая к вычислениям, можно определить влияние каждой переменной на конечную скорость проводника, что является одним из преимуществ метода. В большинстве случаев схема с шунтированием ЕНЭ позволяет получить более эффективное торможение. Однако при малых значениях относительной начальной скорости проводника (Уд <0,01) и больших активных сопротивлениях эффективнее оказывается схема, реализующая колебательный разряд.

Исследованы электромеханические переходные процессы при разряде ЕНЭ одновременно на ускоряющий и тормозной индукторы в случае их параллельного и последовательного соединения. Показано, что при одних и тех же значениях критериев подобия схема параллельного соединения позволяет получить МИУ со значительно большим 14

быстродействием и более эффективным торможением диска по сравнению с последовательной схемой.

Для параллельного соединения ускоряющего и тормозного индукторов с помощью методов планирования эксперимента расчетным путем получены аналитические зависимости времени срабатывания МИУ, максимальной и конечной скорости диска от критериев подобия. Определено, что наибольшие быстродействие МИУ и эффективность торможения диска достигаются при и . Установлено значительное впиян!«-, относительного расстояния между индукторами (хода диска) 5 =— и соотношения индуктивностей ускоряющего и тормозного индукторов на быстродействие МИУ и эффективность торможения. С ростом эффективность торможения возрастает, так как из-за уменьшения индуктивности и активного сопротивления тормозного индуктора по сравнению с ускоряющим, ток в индукторе торможения увеличивается. При <0,1 имеет место циклический режим работы, который может быть использован в различных быстродействующих устройствах периодического действия. Шунтирование ЕНЭ при переходе напряжения через нулевое значение приводит к снижению быстродействия МИУ, но позволяет получить более эффективное торможение диска в ИМП.

Для проведения экспериментальных исследований торможения массивных проводников в магнитном поле были разработаны конструкции устройств с тормозными ИС и схемы их питания от ЕНЭ. Предложена схема управления разрядом накопителя на тормозной индуктор по оптимальному начальному расстоянию между индуктором и проводником. Результаты экспериментов подтвердили правильность основных расчетных соотношений и. показали, что для торможения проводников в магнитном поле требуется накопитель меньшей энергоемкости, чем для ускорения, поскольку при торможении, в отличие от ускорения, имеет место рекуперация кинетической энергии проводника, которая частично компенсирует тепловые потери в ИС.

В четвертом разделе изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния конструктивных элементов индуктора, в частности, числа слоев Р и высоты одного слоя обмотки, на эффективность электромеханического преобразования энергии емкостного накопителя. Получены соотношения основных параметров ИС с однослойными и многослойными индукторами при одинаковых ра-

15

диальных размерах. Показано, что в случае применения многослойных индукторов уменьшается относительная масса <тмн , но увеличивается эквивалентный зазор , в результате чего электромагнитное взаимодействие между индуктором и проводником ослабевает. Проведенные исследования показали, что при использовании многослойных индукторов для ускорения и торможения проводников сравнительно большой массы (<7ОД >10), эффективность преобразования энергии накопителя выше, чем при использовании однослойных, особенно, если ограничены радиальные размеры ИС.

Установлено, что существуют оптимальные значения числа слоев Рот и высота одного слоя обмотки многослойного индуктора, при которых КПД преобразования энергии накопителя и эффективность торможения проводника максимальны. Значение'Ропт при торможении зависит от начальной скорости проводника и расстояния между индуктором и проводником. При малом значении начального расстояния (.Уд <0,1) и скорости провод лее эффективны однослойные индукторы. Если ^о =0,2—0,3 и \>о —0,1, то оптимальное число слоев, при котором — минимально, равно двум. При сравнительно

небольшой начальной скорости проводника , когда время

прохождения им расстояния ¿"о' больше длительности полупериода разрядного тока, оптимальное число слоев обмотки индуктора увеличивается и, в зависимости от составляет Ропт!=2—4, причем большему значению соответствует и большее значение

' При оптимальном числе слоев обмотки изменение высоты слоя в диапазоне от Амн Д° 0,5ДОД незначительно влияет на эффективность торможения проводника в ИМП. Это объясняется тем, что при малых возрастание активных потерь компенсируется усилением электромагнитного взаимодействия индуктора и проводника благодаря уменьшению зазора 5мм. С увеличением высоты слоя обмотки минимум за-

у

висимости — = /(Р) смещается в область меньших Р. у0

Значение Ропт при ускорении проводника зависит от относительной массы аоц и активного сопротивления род. При уменьшении аод оптимальное число слоев Ропт также уменьшается. П р^ =0,2 и эффективными являются однослойные индукторы. При

более эффективным становится применение многослойных индукторов, причем чем больше и , тем больше должно быть оптимальное количество слоев . Основные теоретические положения подтверждены результатами экспериментов.

Пятый раздел посвящен анализу схем питания нескольких МИУ, выполняющих одинаковые функции, от одного накопителя! Математическое исследование проведено на примере двух МИУ при параллельном и последовательном соединении индукторов. Если параметры исполнительных механизмов (ИМ) МИУ идентичны, они срабатывают синхронно, и разброс времени срабатывания равен нулю (<5Г =0). На практике параметры ИМ одного типа могут отличаться. При этом наиболее вероятными являются отклонения начальных зазоров между индуктором и проводником (якорем), а также индуктивностей индукторов.

В результате исследований было установлено, что при параллельной схеме соединения в случае и разницы зазоров и в 25% разброс времени срабатывания при колебательном разряде составляет , а при униполярном импульсе тока, получаемом в результате шунтирования ЕНЭ в момент перехода напряжения на нем через нулевое значение, . При последовательном соединении ИМ и том же значении разброс времени срабатывания составляет около 3% и от формы импульса тока разряда практически не зависит.

Электромагнитная сила, действующая на проводник; пропорциональна произведению токов в первичном и вторичном контурах и обратно пропорциональна расстоянию между ними. При параллельном соединении оба эти фактора являются определяющими, поскольку в индукторе ИМ с меньшим ток больше, поэтому и сила, действующая на проводник, и его скорость выше. Установлено, что в случае параллельного соединения при униполярном импульсе тока наблюдается эффект саморегулирования процесса срабатывания ИМ: Если , скорость проводника второго ИМ выше, и за то же время он оказывается на большем расстоянии от индуктора. В результате суммарная индуктивность данного исполнительного механизма возрастает по сравнению с индуктивностью первого механизма, и происходит перераспределение токов в цепи обратно пропорционально индуктивно-стям. Следовательно, ток в индукторе первого исполнительного механизма увеличивается по сравнению со вторым, и скорость проводника несколько возрастает. Этим и объясняется, что разброс времени сраба-

тывания при шунтировании меньше, чем при колебательном разряде. С уменьшением относительной ускоряемой массы о кривая разрядного тока близка к апериодической, и эффект саморегулирования проявляется в большей степени. При больших значениях о за время разряда проводник не успевает переместиться на заметное расстояние от индуктора, и значительная часть энергии накопителя выделяется в ИМ с меньшим начальным зазором. Поэтому с увеличением О разброс времени срабатывания при параллельном соединении возрастает.

При последовательном соединении ИМ ток в обоих индукторах одинаков, и разница в скоростях зависит только от отклонения начальных эквивалентных зазоров, поэтому разброс времени срабатывания здесь меньше, чем при параллельном соединении. Таким образом, при питании двух МИУ от одного ЕНЭ для обеспечения одновременности их срабатывания с минимальным разбросом, следует применять схему последовательного соединения.

Экспериментальные исследования подтвердили полученные теоретические результаты.

При питании более двух МИУ от одного ЕНЭ для достижения наиболее эффективного преобразования энергии и одновременности срабатывания следует применять комбинированные схемы последовательно-параллельного или параллельно-последовательного соединения индукторов. Разброс времени срабатывания может быть уменьшен путем соответствующего подбора МИУ, включенных в разные ветви цепи разряда.

В шестом разделе изложена разработанная на основании проведенных исследований инженерная методика расчета оптимальных параметров МИУ, при которых достигаются наибольшие эффективность преобразования энергии и торможение массивных проводников в ИМП при минимальной энергоемкости накопителя. Приведены результаты разработки и испытаний быстродействующих приводов и технологических устройств на основе МИУ.

В основу методики расчета положено полученное выражение для определения числа витков индуктора при котором относитель-

ное активное сопротивление первичного контура разряда минимально;

Л,

мин

где - активное сопротивление накопителя и соединительных кабелей, у — электропроводность материала обмотки, Г], Г2 - внешний и

внутренний радиусы обмотки индуктора, — коэффициент

заполнения токовой полосы индуктора,

Разработаны новые конструкции быстродействующих приводов, в том числе с торможением подвижных частей магнитным полем, и технологические устройства, отличающиеся стабильностью характеристик, надежностью и долговечностью. Быстродействующий привод, используемый на ядерном реакторе ИБР-2 в Объединенном институте ядерных исследований, отличается от известных металлической мембраной, установленной между индуктором и якорем и защищающей изоляционную поверхность индуктора от ударных нагрузок. Толщина и материал мембраны выбираются из условия проникновения электромагнитного поля индуктора через мембрану.

Использование МИУ в электроаппаратостроении позволяет существенно повысить быстродействие коммутационных аппаратов. Разработано устройство, которое использовано в созданном во ВНИЦ ВЭИ им.В.И. Ленина быстродействующем-вакуумном выключателе с пружинно-моторным, приводом вместо электромагнитов управления с временем срабатывания 25—30 мс и током потребления 2,5 А. Устройство обеспечивает время срабатывания 1-3 мс при токе потребления менее 0,5 А. Обмотка индуктора выполнена трехслойной, питание ее осуществляется от конденсаторной батареи емкостью 300 мкФ при напряжении 900 В. Аналогичное устройство было использовано при разработке выключателя переменного тока для КРУЭ-1150 кВ.

• Разработан быстродействующий привод, предназначенный для открытия и закрытия клапана, служащего для кратковременного соединения вакуумной камеры электронного ускорителя с атмосферой. Привод установлен на опытно-промышленном электронном ускорите-ле-в Московском радиотехническом институте РАН. Привод состоит из двух индукторов, между которыми перемещается якорь, связанный со штоком, соединенным с клапаном вакуумной камеры При разряде ЕНЭ на индуктор, в непосредственной близости от которого расположен якорь, последний ускоряется и открывает клапан вакуумной камеры. Когда якорь оказывается на оптимальном расстоянии 5д от второго индуктора, срабатывает другой ЕНЭ, якорь тормозится в результате си-

19

лового воздействия ИМП и фиксируется в крайнем положении. При этом каждый из индукторов в одном случае является ускоряющим, в другом тормозным. Использование данного привода для открытия и закрытия клапана вакуумной камеры опытно-промышленного электронного ускорителя позволило получить длительность полного цикла срабатывания 1-2 мс при рабочем ходе 30 мм, увеличить надежность и срок службы устройства благодаря торможению подвижных частей импульсным магнитным полем.

Разработаны также устройства для магнитно-импульсной штамповки, в которых снижение ударных нагрузок на изоляционную поверхность индуктора достигается с помощью конструктивных решений. В первом устройстве между корпусом, передаточным элементом и передающей средой имеется полость, заполненная жидкостью. За счет перетекания жидкости из полости между индуктором и передаточным элементом в полость между передаточным элементом и передающей средой удалось снизить скорость движения передаточного элемента, а, следовательно, и скорость соударения с индуктором. В другом устройстве проблема уменьшения ударных нагрузок решается благодаря тому, что на индукторе закреплены пружины, поддерживающие передаточный элемент с зазором относительно рабочей поверхности индуктора. Кроме того, к внутренней поверхности корпуса прикреплены мембраны, снабженные дроссельными отверстиями, перекрывающими окна, равномерно расположенные по периметру корпуса на уровне рабочей поверхности. Совместное действие уравновешивающих пружин и воздуха, вытекающего из под передаточного элемента через дроссельные отверстия гасит скорость последнего, предохраняя рабочую поверхность индуктора от жесткого удара.

Кроме магнитно-импульсной штамповки разработанные МИУ нашли применение в литейном производстве и высокоскоростной магнитно-импульсной клепке композитных материалов, обеспечивающей малые относительные деформации в зоне клепки.

Седьмой раздел посвящен разработке и промышленным испытаниям МИУ для разрушения сводов и очистки поверхностей технологического оборудования от налипших материалов.

Для эффективной очистки оборудования от налипшего материала и разрушения сводов на стенку необходимо воздействовать импульсом силы, создающим максимальное перемещение и ускорение очищаемой поверхности, при этом механические напряжения, возникающие при 20

колебаниях поверхности, не должны превышать предела текучести материала стенки.

Реальные объекты, на которых применяются МИУ, в расчетном отношении можно разбить на сегменты, каждый из которых представляет собой поверхность, жестко закрепленную по периметру. Уравнение равновесия в узловых точках имеет вид

Ме+Се+КЕ^У,

где М - матрица масс; О - матрица демпфирования; К- матрица жесткости совокупности элементов; £,£,£ — соответственно векторы перемещений, скоростей и ускорения узлов; У - матрица обобщенных сил в узловых точках.

Уравнение решалось методом конечных элементов. Установлено, что при одном и том же значении полного импульса силы увеличение амплитуды электромагнитной силы более, чем в два раза, приводит к незначительному возрастанию скоростей, ускорений и амплитуды колебаний точек очищаемой поверхности. Это свидетельствует о том,- что при эффективность воздействия определяется в основном

полным импульсом силы. Здесь ти - длительность импульса воздействующей силы, Тс — период собственных колебаний очищаемой поверхности. Верхний предел амплитуды Рт ограничивается пределом текучести материала обшивки.

Представляет практический интерес исследование перемещений очищаемой поверхности при изменении точек приложения силы и одновременном импульсном воздействии в нескольких точках. Результаты исследования показали, что требуемую амплитуду колебаний определенного участка очищаемой поверхности удается получить, одновременно воздействуя импульсом необходимой величины на другие участки. Данное обстоятельство особенно важно при невозможности воздействия на данный конкретный участок, где происходит максимальное налипание материала, что часто имеет место при очистке реальных объектов технологического оборудования.

Необходимо отметить, что расчеты, выполненные для конкретного технологического оборудования, позволяют повысить эффективность использования МИУ благодаря оптимизации амплитуды и формы импульса силы, точки приложения силы, частоты воздействия и других параметров, влияющих на происходящие в конструкции механические процессы.

Рассмотрен расчет волновых процессов в бункере фасовочного автомата, представляющего собой усеченный конус высотой 1,7 м. Диаметр верхнего основания конуса равен 1,1 м, нижнего - 0,45 м. Бункер выполнен из нержавеющеи стали, толщина стенки составляет 3 мм. Бункер закреплен в трех точках на высоте 0,4 м от нижнего основания. Исполнительные механизмы МИУ расположены на высоте 0,7 м и крепятся к швеллерам, расположенным по образующим конуса. Швеллеры приварены к бункеру в верхней и нижней точках. Воздействие МИУ на бункер представлено в виде силы, изменяющейся во времени по закону:

где Рт =10 кН - амплитуда воздействия, Г=10мс - период. Считалось, что во время срабатывания МИУ отдача полностью воспринимается швеллером, то есть сила действует на бункер с одним знаком, а на швеллер с другим. В данном расчете использовался метод конечных элементов. Бункер разбивался на 114 четырехугольных моментных конечных элементов, построенных на основе гипотезы Кирхгофа-Лява с использованием гибридного метода. В этих элементах принят билинейный закон распределения изгибающих моментов и внутренних погонных усилий, а поток касательных сил и крутящий момент в местном базисе считаются постоянными. Получены картины распространения волн в бункере в разные моменты времени, из которых следует, что значительные перемещения достаточно быстро охватывают почти всю поверхность бункера.

Для расчета оптимальных параметров МИУ необходимо задать значения электромагнитной силы Ри импульса силы 8, требуемых для эффективной очистки стенок оборудования от отложений, с учетом того, что механические напряжения не должны превышать предела текучести материала стенки.

По методике, изложенной выше, были выполнены расчеты для участка поверхности квадратной формы со стороной 1,5 м и толщиной стенки от 1 до 10 мм, изготовленной из нержавеющей стали. Определены максимальные значения электромагнитной силы и импульса силы, соответствующие предельно допустимым, при которых механические напряжения начинают превышать предел текучести материала стенки. Минимальные значения Р и 8 определялись расчетным путем с учетом 22

имеющихся экспериментальных данных по очистке различных сыпучих материалов, полученных из опыта эксплуатации МИУ в молочной, хлебопекарной, комбикормовой промышленности и цветной металлургии. При значениях Sниже минимальных очистка поверхностей становится малоэффективной.

Таким образом, в первом приближении может быть определена зона значений Ж и S, внутри которой должна работать МИУ. Уточнение значение Г и S может быть проведено при расчете волновых процессов в конкретном очищаемом оборудовании и откорректировано путем регулирования зарядного напряжения импульсного источника электропитания установки при ее эксплуатации.

Приближенное выражение для электромагнитной силы имеет вид:

где Щ — начальное напряжение на конденсаторах; — индуктивность инд .X = Хд + /.]ехр ^ к индуктивность соедини-

тельного кабеля и конденсаторной батареи;

С - емкость накопителя; - декремент затухания; - эквивалентный зазор между индуктором и якорем;

О«,«и Г,+Г2

Значение декремента затухания определяется из соотношения:

-их0/о

1Ь

Здесь К}, Л() — активные сопротивления индуктора, якоря и со единительного кабеля соответственно.

Из формулы для ЭМС получено выражение для полного импульса силы, действующего на поверхность оборудования:

где - энергия, запасенная в емкостном накопителе.

Индукторы МИУ находятся на определенном расстоянии от источника питания. Наличие протяженных передающих линий приводит к дополнительным потерям энергии и снижает эффективность работы установки. Например, амплитудное значение электромагнитной силы уменьшается более, чем в 2 раза при длине кабеля /к =20 М по сравнению с , а значение импульса силы при этом снижается более, чем в 3 раза. Основное влияние в этом случае оказывает активное сопро-' тивление кабеля из-за возрастания джоулевых потерь. Влияние собственной индуктивности кабеля при этом незначительно по сравнению с МИУ, используемыми в быстродействующих приводах и МИОМ, поэтому индукторы могут подключаться к источнику питания обычным кабелем, а не коаксиальным, который существенно дороже.

Выполненные исследования легли в основу разработок по созданию МИУ и промышленного технологического оборудования с их использованием.

Во ВНИЦ ВЭИ им. В.И. Ленина под руководством и при непосредственном участии автора были разработаны установки МИУО-10 • (ТУ ПИАФ 443.142.003) и МИУС-1-16 (ТУ ПИАФ 443.142.004), предназначенные для очистки внутренних поверхностей технологического оборудования от налипшего слоя вещества и для предотвращения сво-дообразования в процессе хранения сыпучих продуктов. Основные технические характеристики установки МИУО-10 приведены в ниже.

Напряжение питания, В 220

Напряжение заряда накопительных конденсаторов:

при шестнадцати ИМ, не более, В 4500 при восьми ИМ, не более, В 3000

Электрическая емкость конденсаторов накопителя, мкФ 800

Тип и количество конденсаторов К75-40-40 мкФ - 5000 В,

20 шт.

Количество каналов, шт. 8

Максимальная запасаемая энергия

при 4500 В, кДж 8,1

Длительность цикла «заряд-разряд», с 30—120

Потребляемая электроэнергия, не более Вт-ч 500

В установке МИУО-10 обеспечивается автоматический режим переключения каналов в круговом цикле. Обмотка индуктора ИМ выполнена двухслойной проводом прямоугольного сечения ПСДК0,9х2,36 мм2 методом прессования термостойким композитным материалом. При использовании шестнадцати исполнительных механизмов они соединяются попарно последовательно в каждом из восьми каналов.

Опытная партия установок МИУО-10 в количестве десяти штук была изготовлена ОМЗ «Александровский» (г. Александров, Владимирской обл.) и использовалась при отработке технологических процессов очистки труб большого диаметра от наледи на экспериментальной базе ВНИИСТ и Воскресенском химкомбинате при очистке бункеров от налипшего фосфогипса. Результаты испытаний положительные.

Эксперименты проводились на образце стальной трубы диаметром 1420 мм и толщиной стенки 18,7 мм при значении полного импульса силы до 170 Н-с, величине амплитуды электромагнитной силы до 100 кН при длительности импульса около 2 мс. Испытания показали высокую эффективность очистки от наледи. При толщине намерзшего льда 5—25 мм работа установки с одним исполнительным механизмом, установленным под местом с наибольшей толщиной льда, давала хорошую степень очистки участка поверхности трубы, имеющую форму эллипса (400 х 700) мм. В радиусе около 200 мм от центра индуктора внутренняя поверхность трубы была полностью очищена от льда, в более отдаленных областях имелись остатки льда толщиной менее 5 мм. С чистой или окрашенной поверхности трубы лед скалывался намного эффективнее, чем с поверхности, покрытой ржавчиной. Лед большей толщины (15-20 мм) скалывается лучше, чем более тонкий (5-10 мм).

Наиболее широкое внедрение в промышленности нашла установка МИУС-1-16. Установочная серия в количестве более 200 штук выпущена Опытным заводом ВНИЦ ВЭИ и используется на предприятиях России и стран СНГ. Установка МИУС-1-16 защищена патентами. Ее индуктор выполнен многослойным из изолированного провода прямоугольного сечения (ПСД, ПСДК), причем число слоев/) выбирается из соотношения: 2</)<5, Технические характеристики установки МИУС-1-16:

Напряжение питания, В 220

Напряжение заряда накопительных конденсаторов, не более, В 980

Электрическая емкость накопительных конденсаторов, мкФ 2000

Время заряда накопительных конденсаторов.

до 700 В, не менее, с 5

до 980 В, не менее, с 15

Тип конденсаторов К75-40-100 мкФ — 1000 В

Потребляемая энергия, не более Вт-ч 300 Количество исполнительных

механизмов, шт. . до 16

Установка МИУС-1-16 состоит из импульсного источника питания (ИИП), выносного пульта управления и шестнадцати ИМ, соединенных с ИИП кабелем типа ВВГ-2х6 ММ^ длиной от 5 до 20 метров. Функционально ИИП состоит из блока конденсаторов, блока питания, блока коммутации на тиристорах и блока управления.

Блок питания обеспечивает зарядку блока накопительных конденсаторов за время 5—15 с до напряжения 700-980 В. Блок управления позволяет включать в любой последовательности группу из двух ИМ и сигнализировать о разряде накопительных конденсаторов с указанием номера цепи разряда.

Проведены технологические исследования и разработано руководство по эксплуатации для технологического процесса очистки оборудования и разрушения сводов с использованием установок типа МИУС.

Технологические исследования проводились на трех типах оборудования: бункерах склада бестарного хранения муки (БХМ), производственных бункерах и сушильных камерах, в промышленных условиях на Московском комбинате твердых сплавов, нескольких хлебозаводах Московской области (Дедовский, Раменский, Волоколамский) и молочных комбинатах при сушке молока (Истринский, Белгородский и г. Пылва, Эстония).

Бункеры на складе БХМ, как правило, заполнены мукой. В процессе выгрузки муки часто наблюдается сводообразование, в результате которого мука на шнек не поступает, что нарушает нормальное течение основного технологического процесса. При оснащении складов БХМ установками МИУС удалось избежать указанных нежелательных явлений. При этом лишь необходимо правильно использовать МИУС. Воздействие исполнительных механизмов МИУС на стенку бункера должно производиться во время выгрузки муки, поэтому работу 26

МИУС необходимо синхронизировать с двигателем привода шнека. В противном случае можно получить отрицательный эффект - уплотнение муки в бункере под воздействием импульсной нагрузки.

Аналогичный алгоритм работы ИМ должен быть и на производственных бункерах. Исследования проводились в цехе по производству картофельных чипсов. В результате использования МИУС на бункерах подачи порошкообразной пищевой добавки налипание на стенки отсутствовало по всей внутренней поверхности бункера. До этого часто приходилось пользоваться ручным ударным инструментом.

В сушильных камерах, в частности, при производстве сухого молока, технологический процесс длится несколько часов. Сухое молоко налипает на стенки сушильной камеры и возможно его пригорание, что ведет к браку.

На сушильной установке было закреплено 16 исполнительных устройств МИУС-1-16. Кроме того, на установке имелись электромагнитные молотки: В начале была проведена сушка обезжиренного молока с включенными электромагнитными молотками в течение 14 часов без включения установки МИУС-1-16. Количество выработанного продукта составило 13,6 тонн. Количество продукта после сухой очистки сжатым воздухом было 195 кг. Затем была проведена сушка обезжиренного молока с отключенными электромагнитными молотками и включенной установкой МИУС-1-16 в течение 18 часов. Количество выработанного продукта составило 15,6 тонны, количество же продукта после сухой чистки сжатым воздухом - 3,5 кг, то есть существенно меньше, чем в первом случае. Исполнительные механизмы МИУС-1-16 при этом работали в течение всего процесса сушки по круговому циклу с интервалом срабатывания 30 с.

Разработанные установки и технологические процессы разрушения сводов и очистки оборудования от налипания порошкообразных материалов используются во многих отраслях промышленности России и стран СНГ. В настоящее время серийное производство установок МИУС осуществляют НПФ «Агрегат-Импульс» (г. Москва).

Перспективным является использование МИУ для зачистки вагонов от остатков смерзшихся грузов. Применение МИУ позволит существенно снизить энергозатраты на зачистку вагонов, сократить время зачистки, повысить производительность труда, и значительно уменьшить долю ручного труда.

Опытно-экспериментальная установка была смонтирована совместно с Государственным открытым техническим университетом путей сообщения на ст. Раменское, Московской области. Установка представляет собой металлическую рамную конструкцию и рассчитана на зачистку секций (бортов) с двух сторон. На раме расположены механизмы подвода исполнительных устройств к стенкам подвижного состава и приводная гидростанция. Рядом с рамой установлен импульсный источник питания и пульт управления установкой. Несущая конструкция установки - каркас — выполнен из стального проката. Элементы каркаса соединены между собой сваркой.

Для разгрузки гидросистемы в момент импульса силы предусмотрен винтовой механизм прижима исполнительных устройств. Индукторы с держателем контактируют по сферической поверхности и по периметру подпружинены, что позволяет им поворачиваться относительно места установки. В конструкции механизма предусмотрены возможности регулирования горизонтального положения индукторов при обработке полувагона или хоппера, свободного хода рамы и усилия прижатия.

Гидропривод состоит из бака, в котором находится масло. Подача масла в гидроцилиндры осуществляется с помощью гидронасосов. Гидропривод позволяет подводить и отводить исполнительные устройства от бортов подвижного состава. В гидромагистрали установлен фильтр, редукционный клапан, манометр и гидрозолотник с электроприводом.

Испытания подтвердили возможность использования магнитно-импульсного способа для зачистки цельнометаллических полувагонов от примерзшего угля. Наиболее эффективное отделение примерзшего груза наблюдается от бортов полувагонов независимо от их конструкции. От люка полувагонов отделение происходит только в том случае, когда исполнительные устройства соприкасаются с диафрагменной частью, а механизм подвода зафиксирован от отдачи при срабатывании установки. Однако из-за разнообразия конструкций полувагонов и люков исполнительные устройства не всегда соприкасаются с диафраг-менной частью, поэтому зачистка не всегда эффективна. Испытания показали необходимость более эффективного воздействия на днище и торцевые поверхности полувагона. Механизмы подвода должны обеспечивать надежную фиксацию исполнительных устройств в момент срабатывания установки. Дальнейшие исследования должны быть на-28

правлены на совершенствование конструкции исполнительных устройств и механизмов подвода.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненная работа представляет собой обобщение решения комплекса задач по созданию высокоэффективных магнитно-импульсных устройств и их использования в электрофизических установках и промышленных технологических процессах. Основные результаты работы состоят в следующем:

1. Исследованы электромеханические переходные процессы в МИУ с плоской и соленоидной индукторными системами. Показано, что при одинаковых значениях основных безразмерных параметров соленоидная и плоская ИС в оптимальных режимах позволяют получать близкие значения КПД, но в соленоидной системе оптимальные значения относительной ускоряемой массы в 100—200 раз меньше, чем в плоской.

2. С помощью методов математического планирования эксперимента получена функциональная зависимость КПД преобразования энергии от совокупности параметров ЕНЭ и плоской ИС, позволяющая решать задачи синтеза и оптимального проектирования МИУ.

3. Исследованы электромеханические переходные процессы при торможении массивного проводника, движущегося с заданной начальной скоростью в ИМП, создаваемом при разряде ЕНЭ на плоскую катушку-индуктор.

4. С помощью методов математического планирования эксперимента получены полиномиальные зависимости конечной скорости проводника от параметров ЕНЭ и ИС при колебательном затухающем разряде и шунтировании ЕНЭ в момент перехода напряжения через нулевое значение.

5. Предложена и экспериментально реализована схема управления разрядом ЕНЭ на тормозной индуктор по оптимальному начальному расстоянию между индуктором и якорем. Показано, что для торможения проводника импульсным магнитным полем требуется ЕНЭ меньшей энергоемкости, чем для ускорения.

6. Проведено исследование электромеханических переходных процессов при одновременном разряде ЕНЭ на ускоряющий и тормозной

29

индукторы. Рассмотрены различные схемы соединения индукторов и показано, что при одних и тех же значениях параметров ИС и ЕНЭ схема параллельного соединения индукторов позволяет получить значительно большее быстродействие МИУ и эффективное торможение диска ИМП по сравнению с последовательной схемой.

7. Для параллельного соединения индукторов с помощью методов планирования эксперимента получены аналитические зависимости времени срабатывания МИУ, максимальной и конечной скорости диска от безразмерных критериев подобия, которые позволяют выбирать оптимальные значения параметров ИС и ЕНЭ при проектировании и оценить степень влияния каждого из них на характеристики МИУ.

8. Разработана и подтверждена экспериментально методика определения соотношений параметров МИУ с однослойным и многослойным индукторами. Установлено существование оптимального числа слоев и высоты одного слоя обмотки многослойного индуктора, при которых КПД преобразования энергии емкостного накопителя и эффективность торможения проводников в ИМП максимальны. Даны рекомендации по выбору оптимальных параметров обмотки индуктора в различных режимах работы МИУ.

9. Исследованы особенности и эффективность электромеханического преобразования энергии при питании нескольких МИУ, выполняющих одновременно одинаковые функции, от одного ЕНЭ. Показано влияние формы импульса тока разряда на характеристики МИУ. Установлено, что при питании двух МИУ от одного ЕНЭ с целью обеспечения одновременности их срабатывания с минимальным разбросом следует применять схему последовательного соединения индукторов. При питании от одного ЕНЭ более двух МИУ с целью достижения наибольшей эффективности преобразования энергии и одновременности срабатывания необходимо использовать комбинированные схемы соединения индукторов.

10. Разработана инженерная методика расчета оптимальных параметров МИУ, при которых достигаются наибольшие эффективность преобразования энергии и торможение массивных проводников в ИМП при минимальной энергоемкости накопителя. Предложена приближенная методика расчета скорости проводника в форме диска при торможении ИМП в условиях ограниченных перемещений ударника.

11. Разработаны новые конструкции быстродействующих приводов, в том числе с торможением подвижных частей ИМП, и технологи-30

ческих устройств, отличающихся стабильностью характеристик, надежностью и долговечностью. Разработанные МИУ защищены авторскими свидетельствами, используются в электрофизических установках, опытной и промышленной эксплуатации.

12. Разработана методика выбора оптимальных параметров МИУ с учетом механических процессов в очищаемом оборудовании. Показано, что эффективность воздействия МИУ на оборудование при разрушении сводов и очистке стенок от налипших материалов определяется полным импульсом силы и незначительно зависит от амплитуды и длительности импульса электромагнитной силы.

13. Разработаны научно-технические основы энергосберегающих технологических процессов разрушения сводов и очистки оборудования от налипших материалов с использованием МИУ повышенной энергетической эффективности.

14. Созданы эффективные МИУ, проведены стендовые и промышленные их испытания, организован серийный выпуск в соответствии с разработанными техническими условиями, отработаны технологические аспекты промышленной эксплуатации установок.

Основные результаты диссертации, опубликованы в следующих работах:

1. Бондалетов В.Н , Тютькин ВА. Математическое исследование индукционно-ди-намического механизма с ускорением и торможением якоря // Электротехника. 1978. № 6. С.56-60.

2. Тютькин В А. Расчет динамических характеристик быстродействующих индукци-онно-динамических устройств наЦВМ.ДЕП. Информэлектро, 1978. № ПО-д/78.

3. Тютькин В А. Расчет торможения проводников импульсным магнитным полем. ДЕП. Информэлектро, 1978. № 109-Д/78.

4. Бондалетов В.Н., Тютькин ВА Торможение массивных проводников импульсным магнитным полем // Электричество. 1979. № 2. С. 42-45.

5. Тютькин ВА. Приближенный расчет скорости проводника при торможении импульсным магнитным полем // Труды МЭИ. Физико-математические проблемы энергетики. 1980. Вып. 447. С. 52-57.

6. Гуров СВ., Тютькин В.А Архитектура сред математического обеспечения САПР ИДП // Тез. докл Всес. научно-технич. совещания по применению методов случайного поискав САПР. Выру-Кубия. 1979. С. 90-93.

7< Александров В.В., Однорал А.П., Тютькин В А. Индукционно-динамичсское управляющее устройство // Электротехническая промышленность. Сер. Аппараты высокого напряжения, трансформаторы, силовые конденсаторы 1980. Вып. 6(110). С. 9-11.

8. Тютькин В А Индукиионно-динамическос устройство двухстороннего действия// Электротехническая промышленность. Сер. Аппараты высокого напряжения, трансформаторы, силовые конденсаторы. 1981. Вып. 6(119). С. 14-16.

9. Чернов Е.Н., Однорал А.П., Тютькин ВА. Привод быстродействующего коммутационного аппарата. А с. № 535611. Бюлл. изобр. 1976. № 42.

10. Чернов Е.Н., Однорал А.П., Тютькин В.А. Быстродействующий привод коммутационного аппарата. А.с. № 514362. Бюлл. изобр. 1978, № 18.

11. Воздвиженский В.А., ОдноралА.П., Тютькин ВА., Чернов Е.Н. Быстродействующий индукционно-динамический привод коммутационного аппарата. Ах. № 595802. Бюлл. изобр. 1978. № 8. " ,

12. Бондалетов В.Н., Тютькин ВА Быстродействующий индукционно-динамиче-ский привод коммутационного аппарата. А.с. № 675461. Бюлл. изобр. 1979. № 27.

13. Тютькин В А Привод быстродействующего коммутационного аппарата. Ас. № 769654. Бюлл.изобрЛ980.№ 37. .

14. Гавлин B.C., Пономарев Э.Н., Шишкин АВ., Лапшин В.Е., Однорал А.П., Тютькин ВА Устройство для магнитно-импульсной штамповки. Ас. № 856108.1981.

15. Гавлин B.C., Пономарев 3.H.J Шишкин АВ., Лапшин В.Е., Однорал А.П., Тютькин ВА Устройство для магнитно-импульсной штамповки. Ас. № 892784.1981.

16. Беляков Ю.И., Иванов Е.Н., Железняк Ю.В., Тютькин В.А., Трещалин В.В. Импульсная головка. Ас. № 1514463.1989.,

17. Вершинина СИ., Степанов Д.И., Сусуркин В.Р., Тютькин ВА. Разработка быстродействующего вакуумного выключателя на 6-10 кВ с пружинно-моторным приводом и индукционно-динамическим устройством управления. // Тез. докл. Всес. научно-технич. конференции «Создание комплексов электротехнического оборудования высоковольтной, преобразовательной, сильноточной и полупроводниковой техники». Ч. 1. М. 1989. С. 55-56.

18. Степанов Д.И., Терехов Е.П., Вершинина СИ., Тютькин В.А. Устройство автоматического включения резерва. Ас. № 1670741. Бюлл. изобр. 1991. № 30.

•' 19. Бондалетов В.Н., Тютькин ВА Определение оптимальных параметров индукци-онно-динамического привода. // Электротехническая промышленность. Сер. Аппараты высокого напряжения, трансформаторы, силовые конденсаторы. 1978. Вып. 10(90). С. 8-10.

20. Бондалетов В.Н., Тютькин ВА Инженерный метод расчета индукционно-дина-мического привода. // Электротехника. 1979. № 10. С 28-31.

21. Тютькин В.А. Исследование синхронной работы индукционно-динамических устройств. // Электротехническая промышленность. Сер. Аппараты высокого напряжения, трансформаторы, силовые конденсаторы. 1979. Вып. 9(101). С. 10-12.

22. Тютькин ВА, Исследование эффективности электромеханического преобразования энергии в индукционно-динамических системах с многослойными индукторами. // Проблемы технической электродинамики. Тез. докл. Киев. 1979. С. 252-253.

23. Тютькин В.А К определению КПД индукционно-динамических устройств. // Изв. ВУЗов. Электромеханика. 1981. № 9. С. 1050-1052.

24. Бондалетов В.Н., Тютькин В.А. Исследование индукционно-динамических систем с многослойными индукторами. // Техническая электродинамика. 1981. № 6. С. 51-57.

25. Боцдалетов В.Н., Воронов А.В., Тютькин ВА Магнитно-импульсный инструмент для клепки и методика его расчета. // Кузнечно-штамповочное производство. 1984. № 7. С 24-26.

1 26. Бондалетов В.Н., Иванов Е.Н., Петров СР., Тютькин ВА. Исследование эффективности ускорения проводников в импульсном магнитном поле соленоида. // Журнал ПМТФ. 1983. №2. С. 82-86.

27. Петров СР., Тютькин ВА. К определению оптимальных параметров ИДУ соленоидного типа. // В кн.: Тез. докл. II Всес. научно-технич. конференции молодых специалистов по трансформаторостроению и аппаратостроению (Свердловск, 9-12 октября 1984 г.). М.: Информэлсктро. 1984. С 51-52. '

28. Толмачев Н.С., Тютькин ВА/ Индукторы с повышенным КПД преобразования энергии. //Тез. докл. Всес. совещания «Расчет, проектирование, технология изготовления-, эксплуатация индукторных систем». Тула. 1988. С. 18-19.

29. Однорал А.П., Толмачев Н.С, Тютькин ВА. Устройство для очистки поверхностей от налипших веществ. Патент России № 1696011. Бюлл. нзобр.1991. № 45.

30. Воронов А.В., Головинский СВ., Тютькин ВА Устройство для очистки поверхности от налипших материалов. Патент России № 1601870.1988.

' 31. Кузнецов П.В.,Толмачев Н.С, Харитонов В.Д., Воронов А.В., Иванов Е.Н.; Тють-кин В.А. Индукционно-динамическая система очистки сушильного оборудования. // Молочная промышленность. 1989. № 1. С. 25-26.

32. Головинский СВ., Секлетов СВ., Тютькин ВА К расчету магнитно-импульсных установок для очистки технологического оборудования. //Тез. докл. «Новые технологические процессы магнитно-импульсной обработки, оборудование и инструмент». Куйбышев. 1990. С. 38-401

33. Видревич Б.С., Гавлин А.В., КотенкаА.В., Головинский СВ.", Тютькин ВА/Ин-дукционно-динамические установки для очистки внутренних поверхностен технологического оборудования. // Цветная металлургия. 1991. № 3. С. 62-66.

34. Андреев М.Г., Головинский СВ., Тютькин В.А. Разработка магнитно-импульсной установки для разрушения сводов и очистки поверхностей в мет&ътяческих емкостях. // Тез. докл. «Создание комплексов электротехнического оборудования высоковольтной преобразовательной техники». Москва. ВЭИ имени В.И. Ленина. 1991, С. 35-36.

35. Видревич Б.С, Гавлин А.В., Котенко А.В., Головинский СВ., Тютькин В.А. Применение индукционно-динамических установок для очистки внутренних поверхностей технологического оборудования на Московском комбинате твердых сплавов. // Цветные металлы. 1993. № 1. С. 66-69.

36. Бондалетов В.Н., Иванов Е.Н., Головинский СВ., Тютькин В А. Магнитно-импульсный способ разрушения сводов и очистки поверхностей технологического оборудования. // Магнитно-импульсная обработка материалов на современном этапе. Тр. 1-й Международной конференции «Металлодеформ-99». Самара. 1999. С 9-11.

37. Бондалетов В.Н., Иванов Е.Н., Тютькин ВА Магнитно-импульсный способ разрушения сводов и очистки поверхностей технологического оборудования. // Труды Всероссийского электротехнического конгресса с международным участием «На рубеже веков». М. 1999.

38. Лсменчук А.Э., Тютькин В А Магнитно-импульсные установки для разрушения сводов и очистки поверхностей технологического оборудования. // Пищевая промышленность. 1999. № 10. С. 42-43.

39. Леменчук А.Э., Тютькин В.А. Магнитно-импульсные установки для разрушения сводов и очистки поверхностей оборудования. //Хлебопродукты. 1999. № 10. С. 18-20.

40. Леменчук А.Э., Тютькин В А. Магнитно-импульсные установки для очистки технологического оборудования.//

;ахар. 1094 V» Г 77-74

41 Леменчук А.Э , Тютькин В А. Разработка магнитно-импульсных установок для очистки технологического оборудования // VI Симпозиум «Электротехника 2010». Сборник докладов. Т. 3 2001. С 258-261.

42. Тютькин В А. Магнитно-импульсный способ разрушения сводов и очистки технологического оборудования от налипших материалов // Электротехника. 2002 № И. С. 24-28.

43. Тютькин ВА Перспективы использования магнитно-импульсного способа зачистки вагонов от остатков смерзшихся грузов. // VII Симпозиум «Электротехника 2010». Сборник докладов. Т. 4.2003 С. 263-265.

44. Тютькин В А. Математическая модель индукционно-динамического тормозного устройства // Электротехника. 1980 № 3. С. 38-42.

45. OdnoralA.P.,TolmachtevN S .TjutkinV A. Dispositifpour nettogerdes surfaces par th-mination des matieres qui у adherent par vibrations. Pat. France. № 2640166.1991.

46 Тютькин В А Состояние и перспективы развития магнитно-импульсных установок очистки оборудования от налипших материалов. // Металлофизика, механика материалов и процессов деформирования. Материалы Второй Международной научно-технич. конференции «Металлдеформ 2004». Секция 3. Самара. 2004. С. 33.

Подписано в печатьь Л'^Зак.^-/^ Тир. (¿С П.лД/ Полиграфический центр МЭИ (ТУ) Красноказарменная ул., д. 13

¡ 303*

Введение.

1 Магнитно-импульсные устройства, методы их исследования и расчета.

1.1 Магнитно-импульсные устройства и схемы их питания.

1.2 Расчет процессов в индукторных системах с использованием теории поля.

1.3 Расчет магнитно-импульсных устройств методами электрических цепей.

1.4 Выводы и постановка задачи.

2 Эффективность преобразования энергии в магнитно-импульсных устройствах.

2.1 Зависимость КПД преобразования энергии от параметров плоской ИС и ЕНЭ.

2.2 Исследование МИУ соленоидного типа.

2.3 Выводы.

3 Электромеханические переходные процессы при торможении проводников импульсным магнитным полем.

3.1 Исследование торможения массивных проводников ИМП.

3.2 Математическая модель тормозных индукторных систем.

3.3 Электромеханические переходные процессы при одновременном разряде ЕНЭ на ускоряющий и тормозной индукторы.

3.4 Сравнение схем параллельного и последовательного соединения ускоряющего и тормозного индукторов.

3.5 Экспериментальное исследование торможения массивных проводников ИМП.

3.6 Выводы.

4 Исследование влияния конструктивного построения индуктора на эффективность электромеханического преобразования энергии емкостного накопителя.

4.1 Основные соотношения между параметрами ИС с однослойным и многослойным индуктором.

4.2 Влияние числа слоев и высоты слоя обмотки индуктора на эффективность торможения проводников ИМП.

4.3 Влияние числа слоев и высоты слоя обмотки индуктора на КПД преобразования энергии накопителя.

4.4 Экспериментальное исследование ИС с однослойными и многослойными индукторами.

4.5 Выводы.

5 Анализ схем питания группы исполнительных механизмов МИУ от одного источника.

5.1 Математическое исследование синхронной работы двух ИМ.

5.2 Экспериментальные исследования схем питания группы ИМ.

5.3 Выводы.

6 Разработка методики расчета, быстродействующих приводов и технологических установок на основе магнитно-импульсных устройств.

6.1 Определение оптимальных параметров МИУ.

6.2 Расчет оптимальных параметров ИС и ЕНЭ при торможении ИМП

6.3 Приближенный расчет скорости проводника при торможении ИМП

6.4 Быстродействующие приводы.

6.5 Приводы с торможением импульсным магнитным полем.

6.6 Технологические устройства.

6.7 Выводы.

7 Разработка магнитно-импульсных установок для технологии разрушения сводов и очистки оборудования.

7.1 Воздействие магнитно-импульсной установки на очищаемое оборудование

7.2 Разработка магнитно-импульсных установок для разрушения сводов и очистки оборудования.

7.3 Магнитно-импульсный способ зачистки вагонов от остатков смерзшихся грузов.

7.4 Выводы.

Одной из первоочередных задач развития экономики страны является ускорение научно-технического прогресса. В связи с этим предусматривается дальнейшее развитие научных исследований, направленных на создание и внедрение новой техники и совершенной энергосберегающей технологии, отвечающих высоким требованиям современного производства, проведение исследований с целью совершенствования существующих и разработки новых способов преобразования энергии. Особое внимание уделяется расширению выпуска прогрессивных и экономичных машин и оборудования для всех отраслей народного хозяйства, повышению их технического уровня, качества и надежности.

В настоящее время в электроаппаратостроении, электротехнологии и других областях науки и техники все более широкое применение находят магнитно-импульсные устройства (МИУ), принцип действия которых основан на силовом воздействии импульсного магнитного поля (ИМП) на проводник с током. В большинстве таких устройств источников энергии является емкостный накопитель (ЕНЭ), при разряде которого на индукторную систему (ИС) происходит перемещение проводника (якоря) под действием электромагнитной силы (ЭМС). На этом принципе основана работа магнитно-импульсных установок, предназначенных для обработки металлов давлением (МИОМ), быстродействующих приводов коммутационных аппаратов, разнообразных клапанов, задвижек и устройств специального назначения, используемых в электрофизических установках, а также магнитно-импульсных установок для разрушения сводов и очистки стенок технологического оборудования от налипших порошкообразных материалов.

МИУ характеризуются сравнительно невысоким КПД преобразования энергии. Поэтому задача повышения эффективности преобразования энергии импульсного источника в полезную работу является актуальной. Кроме того, МИУ отличаются относительно высокой скоростью перемещения подвижных частей (несколько десятков метров в секунду), поэтому для их стабильной, на

•/S дежной и долговечной работы требуются тормозные (буферные) устройства, способные поглощать кинетическую энергию подвижных элементов после завершения рабочей операции.

Одним из путей решения проблемы создания тормозных устройств является использование в МИУ электромагнитных демпферов, принцип действия которых основан на торможении проводников в ИМП. При этом одновременно расширяются функциональные возможности МИУ благодаря созданию высокоскоростных устройств двухстороннего действия.

Широкое применение магнитно-импульсных установок для разрушения сводов и очистки технологического оборудования от налипших материалов сдерживалось отсутствием научно-обоснованных технических и технологических решений, связанных с разработкой и эффективным использованием указанных установок.

Таким образом, актуальность темы обусловлена необходимостью создания магнитно-импульсных устройств, обладающих повышенным КПД преобразования энергии источника, надежностью и долговечностью работы, а также разработки передовых энергосберегающих технологий с их использованием и внедрение в народное хозяйство с целью ускорения научно-технического прогресса.

Работа выполнена в Высоковольтном научно-исследовательском центре -филиале Государственного унитарного предприятия «Всероссийский электротехнический институт им. В.И.Ленина» (ВНИЦ ВЭИ им. В.И.Ленина), г.Истра Московской области в период с 1975 по 2003 годы по плану важнейшей научно-технической тематики по проблеме 016.03 и в рамках Федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения» по Программе важнейших прикладных научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ Государственного научного центра РФ ГУЛ ВЭИ им. В.И.Ленина (№№ госрегистрации тем: 01.97.0005122, 01.99.0009283, 01.99.0009284, 01.2001.08.250, 01.2002.04.310, 01.2003.04.835), б где диссертант являлся научным руководителем или ответственным исполнителем указанных работ.

Методы исследования. В работе использовались методы теории подобия при анализе электрических цепей с нелинейными параметрами, математического моделирования, численные методы решения дифференциальных уравнений и методы математического планирования эксперимента. Экспериментальные исследования проведены на разработанных макетах, опытных образцах МИУ и в промышленных условиях эксплуатации.

Научная новизна работы. В результате исследования эффективности электромеханического преобразования энергии в плоских и цилиндрических ИС показано, что при одинаковых значениях основных безразмерных параметров обе системы в оптимальных режимах позволяют достигать близких значений КПД, но в соленоидной ИС оптимальные значения относительной ускоряемой массы в 100-200 раз меньше, чем в плоской. Установлена функциональная зависимость КПД преобразования энергии от совокупности параметров ЕНЭ и плоской ИС, позволяющая решать задачи синтеза и оптимального проектирования МИУ.

Выполнен анализ влияния на эффективность торможения массивного проводника, движущегося с заданной начальной скоростью, в ИМП, создаваемом при разряде ЕНЭ на плоский индуктор, безразмерных параметров, характеризующих процесс торможения, и определены диапазоны значений данных параметров, обеспечивающих достижение наибольшей эффективности торможения. Установлено, что существует оптимальное начальное расстояние между индуктором и проводником, при котором конечная скорость проводника минимальна. Предложена полученная с помощью методов математического планирования эксперимента математическая модель тормозных ИС, позволившая установить связь конечной скорости проводника с параметрами ЕНЭ и ИС при колебательном затухающем разряде и шунтировании ЕНЭ в момент перехода напряжения на нем через нулевое значение.

Выявлены основные факторы, влияющие на характеристики МИУ при одновременном разряде ЕНЭ на ускоряющий и тормозной индукторы. Показано, что при параллельном соединении индукторов быстродействие МИУ и эффективность торможения диска ИМП существенно выше, чем при последовательном. Для параллельной схемы с помощью методов планирования эксперимента получены аналитические зависимости времени срабатывания МИУ, максимальной и конечной скорости диска от критериев подобия, которые позволяют выбирать оптимальные значения параметров ИС и ЕНЭ при проектировании и оценить степень влияния каждого из них на характеристики МИУ.

Разработана и подтверждена экспериментально методика определения соотношений параметров МИУ с однослойным и многослойным индукторами. Впервые установлено существование оптимального числа слоев и высоты одного слоя обмотки многослойного индуктора, при которых КПД преобразования энергии емкостного накопителя и эффективность торможения проводников в ИМП максимальны.

Исследованы особенности и эффективность электромеханического преобразования энергии при питании нескольких МИУ, выполняющих одновременно одинаковые функции, от одного ЕНЭ. Показано влияние формы импульса тока разряда на характеристики МИУ. Установлено, что при питании двух МИУ от одного ЕНЭ с целью обеспечения одновременности их срабатывания с минимальным разбросом необходимо применять схему последовательного соединения индукторов. При питании от ЕНЭ более двух МИУ с целью достижения наибольшей эффективности преобразования энергии и одновременности срабатывания необходимо использовать комбинированные схемы соединения индукторов.

Разработана инженерная методика расчета оптимальных параметров МИУ, при которых достигаются наибольшие эффективность преобразования энергии и торможение массивных проводников в ИМП при минимальной энергоемкости накопителя.

Разработана методика выбора оптимальных параметров МИУ с учетом механических процессов в очищаемом оборудовании. Показано, что эффективность воздействия МИУ на оборудование при разрушении сводов и очистке стенок от налипших материалов определяется величиной полного импульса силы и незначительно зависит от амплитуды и длительности импульса электромагнитной силы. Разработаны научно-технические основы энергосберегающих технологических процессов разрушения сводов и очистки оборудования от налипших материалов с использованием МИУ.

Практическая значимость и реализация результатов работы. В результате анализа влияния параметров ИС и ЕНЭ на эффективность торможения проводника в ИМП, движущегося с заданной начальной скоростью, предложена и экспериментально реализована схема управления разрядом ЕНЭ на тормозной индуктор по оптимальному начальному расстоянию между индуктором и проводником. Разработано несколько вариантов схем питания МИУ и определена область их рационального применения. Разработанная методика расчета МИУ позволяет определить оптимальные параметры ИС и ЕНЭ, обеспечивающие наиболее эффективное преобразование энергии емкостного накопителя.

На основе проведенных исследований разработаны новые конструкции быстродействующих приводов, в том числе с торможением подвижных частей ИМП, и технологических устройств, отличающихся стабильностью характеристик, надежностью и долговечностью. Разработанные МИУ защищены авторскими свидетельствами, используются в электрофизических установках, опытной и промышленной эксплуатации.

Разработанные быстродействующие приводы на основе МИУ в темение нескольких лет находятся в эксплуатации в Объединенном институте ядерных исследований в составе системы быстродействующей аварийной защиты ядерного реактора ИБР-2, во ВНИЦ ВЭИ им. В.И.Ленина на стенде в составе выключателя постоянного тока, при разработке опытного образца вакуумного выключателя с пружинно-моторным приводом для быстродействующего автоматического включения резерва (БАВР), при разработке в ВЭИ им. В.И.Ленина выключателя переменного тока для КРУЭ-1150 кВ взамен электромагнитов управления.

Разработанный быстродействующий привод циклического действия внедрен на опытно-промышленном электронном ускорителе в Московском радиотехническом институте АН СССР. Разработанная методика расчета оптимальных параметров МИУ и устройства для магнитно-импульсной штамповки используются на Агрегатном заводе «Наука» (г.Москва). Опытный образец импульсной головки внедрен на Опытном заводе «ВНИИПТУГЛЕМАШ», разработанный магнитно-импульсный инструмент для клепки использован в Московском авиационном институте для получения заклепочных соединений композитных материалов при высокоскоростной одноударной клепке.

Установочная серия разработанной под руководством и непосредственном участии автора установки МИУС-1-16 для разрушения сводов и очистки оборудования от налипших материалов в количестве более 200 штук выпущена Опытным заводом ВНИЦ ВЭИ им. В.И.Ленина и используется на предприятиях России и стран СНГ. В настоящее время серийное производство установок МИУС-1-16 осуществляет НПФ «Агрегат-Импульс» (г.Москва).

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на конференциях и совещаниях:

- Всесоюзном научном семинаре по магнитно-импульсной обработке металлов при Северо-западном заочном политехническом институте, Ленинград, 1977г.;

- Всесоюзном научно-техническом совещании по применению методов случайного поиска в САПР, Выру-Кубия, 1979г.;

- научно-технической конференции молодых ученых в Институте электродинамики АН УСССР, Киев, 1979г.;

- П-УП научно-технических конференциях Истринского отделения ВЭИ им. В.И.Ленина, Истра, 1975-1980г.г.;

Всесоюзной научно-технической конференции «Создание комплексов электротехнического оборудования высоковольтной, преобразовательной и сильноточной техники», Москва, 1986г.;

Всесоюзном научно-техническом совещании «Повышении надежности и технического уровня высоковольтных коммутационных аппаратов», Москва, 1988г.;

Всесоюзной научно-технической конференции «Создание комплексов электротехнического оборудования высоковольтной, преобразовательной, сильноточной и полупроводниковой техники"» Москва, 1989г.; заседании 1У секции научного совета АН СССР, Харьков, 1981г.; шестой Всесоюзной конференции по теории и методам расчета нелинейных цепей и систем, Ташкент, 1982г.; второй Всесоюзно^ научно-технической конференции молодых специалистов по трансформаторостроению и аппаратостроению, г.Свердловск, 1984г.;

Всесоюзном совещании «Расчет, проектирование, технология изготовления, эксплуатация индукторных систем», Тула, 1988г.;

Всесоюзной научно-технической конференции «Новые технологические процессы магнитно-импульсной обработки, оборудование и инструмент», Куйбышев, 1990г.;

Всесоюзной научно-технической конференции «Создание комплексов электротехнического оборудования высоковольтной преобразовательной техники», ВЭИ, Москва, 1991г.;

1-й Международной конференции «Металлдеформ-99», Самара, 1999г.; Всероссийском электротехническом конгрессе с международным участием «На рубеже веков», Москва, 1999г.; заседании Международной ассоциации магнитно-импульсной обработки материалов, г.Самара;

У1-УП Симпозиуме «Электро^ехнййа 2010», Москва, 2001, 2003г.г.;

- второй Международной научно-технической конференции Металлдеформ-2004 Самара, 2004г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 76 печатных работ [91166], из которых 24 изобретения.

Личный вклад автора. Автор внес определяющий вклад в постановку задачи, выбор направлений и методов исследования, в проведение экспериментальных исследований и промышленных испытаний, в разработку технических решений и реализацию изделий, обобщение полученных результатов. В работах и изобретениях [92,93,96,97,99-101,104,106-114,116-125,127-132], написанных в соавторстве, автору принадлежит идея торможения подвижных частей магнитным полем, схемы питания магнитно-импульсных устройств, методы проведения исследований, математические модели и решение уравнений переходных процессов. В работах [134-135] - получение расчетных формул, разработка методики расчета. В работах [136-161,163,166] - идея использования многослойных индукторов для повышения эффективности преобразования энергии, соотношения параметров однослойных и многослойных индукторов, объяснение существования оптимального количества слоев и высоты одного слоя обмотки многослойного индуктора, результаты стендовых и промышленных испытаний.

Все результаты, составляющие научную новизну диссертации и выносимые на защиту, получены автором лично.

В первом разделе диссертации проводится анализ МИУ, схем их питания и основных методов расчета по данным опубликованных работ и исследованиям автора, определяются задачи настоящей работы.

Второй раздел посвящен исследованию эффективности преобразования энергии в МИУ с плоским и цилиндрическим (соленоидным) индукторами, проведен их сравнительный анализ. Получена функциональная зависимость КПД от параметров ЕНЭ и плоской ИС для решения задач синтеза и оптимального проектирования МИУ.

В третьем разделе исследуются электромеханические переходные процессы при торможении проводников ИМП. Здесь рассматриваются вопросы

4 2 торможения проводника, движущегося с заданной начальной скоростью, исследуются процессы при одновременном разряде ЕНЭ на ускоряющий и тормозной индукторы. С помощью методов математического эксперимента поручены аналитические зависимости основных показателей МИУ от параметров ИС и ЕНЭ.

В четвертом разделе проводится теоретическое и экспериментальное исследование влияния конструктивного построения индуктора, в частности количества слоев и высоты одного слоя обмотки индуктора на эффективность торможения проводников ИМП и КПД преобразования энергии емкостного накопителя. Установлено существование оптимального количества слоев и высоты одного слоя обмотки многослойного индуктора.

Пятый раздел посвящен анализу схем питания нескольких МИУ, выполняющих одинаковые функции, от одного ЕНЭ. Показано влияние формы импульса тока разряда на характеристики МИУ и даны рекомендации по схемам соединения индукторов.

В шестом разделе излагается разработанная на основании проведенных в предыдущих разделах исследований инженерная методика расчета оптимальных параметров МИУ, при которых достигается наибольшие эффективность преобразования энергии и торможение массивных проводников в ИМП при минимальной энергоемкости накопителя. Приведены результаты разработки и испытаний быстродействующих приводов и технологических устройств на основе МИУ.

Седьмой раздел посвящен разработке, стендовым и промышленным испытаниям МИУ для разрушения сводов и очистки поверхностей технологического оборудования от налипших материалов.

В заключении подводятся итоги выполненной работы.

Положения, выносимые на защиту.

1. При оптимальных значениях безразмерных параметров плоская и цилиндрическая индукторые системы позволяют достигать близких значений КПД преобразования энергии емкостного накопителя. В цилиндрической ИС оптимальные значения относительной ускоряемой массы в 100-200 раз меньше, чем в плоской.

2. Функциональная зависимость КПД преобразования энергии от совокупности параметров ЕНЭ и ИС, полученная с помощью методов математического планирования эксперимента, позволяет решать задачи синтеза и оптимального проектирования МИУ.

3. Математическая модель тормозных индукторных систем, позволившая предложить принцип управления началом разряда ЕНЭ на тормозной индуктор по оптимальному начальному расстоянию между индуктором и якорем.

4. Методика определения соотношений параметров ИС с однослойным и многослойным индукторами, использование которой позволяет определить оптимальные число слоев и высоту одного слоя обмотки многослойного индуктора, при которых достигается наибольшие эффективность преобразования энергии и торможение массивных проводников в ИМП при минимальной энергоемкости накопителя.

5. Разработанные новые конструкции быстродействующих приводов, в том числе с торможением подвижных частей ИМП, и технологических устройств, отличающихся стабильностью характеристик, Надежностью и долговечностью, высокой энергетической эффективностью.

6. Эффективность воздействия МИУ на оборудование при разрушении сводов и очистке поверхностей от налипших материалов определяется величиной полного импульса силы и мало зависит от амплитуды и длительности электромагнитной силы.

7. Научно-технические основы разработки энергосберегающих технологических процессов разрушения сводов и очистки поверхностей оборудования от налипших материалов с использованием МИУ повышенной энергетической эффективности, результаты промышленных испытаний и отработки технологических аспектов промышленной эксплуатации установок, позволившие организовать серийный выпуск МИУ.

7.4 Выводы

1. Разработана методика выбора оптимальных параметров МИУ, в том числе с учетом механических процессов в очищаемом оборудовании.

2. Показано, что эффективность воздействия МИУ на оборудование определяется величиной полного импульса силы и мало зависит от амплитуды и длительности электромагнитной силы.

3. Разработаны научно-технические основы технологических процессов разрушения сводов и очистки оборудования от налипших материалов с использованием МИУ.

4. Разработаны эффективные МИУ, проведены стендовые и промышленные их испытания, организован серийный выпуск в соответствии с разработанными техническими условиями, отработаны технологические аспекты промышленной эксплуатации установок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненная работа представляет собой обобщение решения комплекса задач по созданию высокоэффективных магнитно-импульсных устройств и их использования в электрофизических установках и промышленных технологических процессах. Основными результатами работы являются:

1. Исследованы электромеханические переходные процессы в МИУ с плоской и соленоидной индукторными системами. Показано, что при одинаковых значениях основных безразмерных параметров соленоидная и плоская ИС в оптимальных режимах позволяют достигать близких значений КПД, но в соленоидной ИС оптимальные значения относительной ускоряемой массы в 100200 раз меньше, чем в плоской.

2. С помощью методов математического планирования эксперимента получена функциональная зависимость КПД преобразования энергии от совокупности параметров ЕНЭ и плоской ИС, позволяющая решать задачи синтеза и оптимального проектирования МИУ.

3. Исследованы электромеханические переходные процессы при торможении массивного проводника, движущегося с заданной начальной скоростью, в ИМП, создаваемом при разряде ЕНЭ на плоскую катушку-индуктор.

4. С помощью методов математического планирования эксперимента получены полиномиальные зависимости конечной скорости проводника от параметров ЕНЭ и ИС при колебательном затухающем разряде и шунтировании ЕНЭ в момент перехода напряжения через нулевое значение.

5. Предложена и экспериментально реализована схема управления разрядом ЕНЭ на тормозной индуктор по оптимальному начальному расстоянию между индуктором и якорем. Показано, что для торможения проводника ИМП требуется ЕНЭ меньшей энергоемкости, чем для ускорения.

6. Проведено исследование электромеханических переходных процессов при одновременном разряде ЕНЭ на ускоряющий и тормозной индукторы. Предложены схемы и показано, что при одних и тех же значениях параметров ИС и ЕНЭ схема параллельного содействия индукторов позволяет получить значительно большее быстродействие МИУ и эффективное торможение диска ИМП по сравнению с последовательной схемой.

7. Для случая параллельного соединения индукторов с помощью методов планирования эксперимента получены аналитические зависимости времени срабатывания МИУ, максимальной и конечной скорости диска от безразмерных критериев подобия, которые позволяют выбирать оптимальные значения параметров ИС и ЕНЭ при проектировании и оценить степень влияния каждого из них на характеристики МИУ.

8. Разработана и подтверждена экспериментально методика определения соотношений параметров МИУ с однослойным и многослойным индукторами. Установлено существование оптимального числа слоев и высоты одного слоя обмотки многослойного индуктора, при которых КПД преобразования энергии емкостного накопителя и эффективность торможения проводников в ИМП максимальны. Даны рекомендации по выбору оптимальных параметров обмотки индуктора в различных режимах работы МИУ.

9. Исследованы особенности и эффективность электромеханического преобразования энергии при питании нескольких МИУ, выполняющих одновременно одинаковые функции, от одного ЕНЭ. Показано влияние формы импульса тока разряда на характеристики МИУ. Установлено, что при питании двух МИУ от одного ЕНЭ с целью обеспечения одновременности их срабатывания с минимальным разбросом следует применять схему последовательного соединения индукторов. При питании от одного ЕНЭ более двух МИУ с целью достижения наибольшей эффективности преобразования энергии и одновременности срабатывания необходимо использовать комбинированные схемы соединения индукторов.

10. Разработана инженерная методика расчета оптимальных параметров МИУ, при которых достигаются наибольшие эффективность преобразования энергии и торможение массивных проводников в ИМП при минимальной энергоемкости накопителя. Предложена также приближенная методика расчета скорости проводника в форме диска при торможении ИМП а условиях ограниченых перемещений ударника.

11. Разработаны новые конструкции быстродействующих приводов, в том числе с торможением подвижных частей ИМП, и технологических устройств, отличающихся стабильностью характеристик, надежностью и долговечностью. Разработанные МИУ защищены авторскими свидетельствами, используются в электрофизических установках и опытно-промышленной эксплуатации.

12. Разработана методика выбора оптимальных параметров МИУ с учетом механических процессов в очищаемом оборудовании. Показано, что эффективность воздействия МИУ на оборудование при разрушении сводов и очистке стенок от налипших материалов определяется величиной полного импульса силы и незначительно зависит от амплитуды и длительности импульса электромагнитной силы.

13. Разработаны научно-технические основы экологически чистых технологических процессов разрушения сводов и очистки оборудования от налипших материалов с использованием МИУ повышенной энергетической эффективности.

14. Созданы эффективные МИУ, проведены стендовые и промышленные их испытания, организован серийный выпуск в соответствии с разработанными техническими условиями, отработаны технологические аспекты промышленной эксплуатации установок.

1. Карпенко Л.Н. Быстродействующие электродинамические отключающие устройства. Л.: Энергия, 1973.

2. Белый И.В., Фертик С.М., Хименко Л.Т. Справочник по магнитно-импульсной обработке металлов. Харьков: Вгаца школа, 1977.

3. Тонконогов Е.Н. Разработка и исследование индукционно-динамических устройств для синхронных выключателей. Автореф. дис. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. Л., 1973.

4. Андреев А.Н., Бондалетов В.Н. Индукционное ускорение проводников и высокоскоростной привод. // Электричество. 1973. №10. С. 36-41.

5. Воздвиженский В.А. Синхронное отключение переменного тока вакуумным выключателем. Автореф. дис.на соиск. учен, степени канд. техн. наук. М., 1975.

6. Воздвиженский В.А., Сидоров В.А. Характеристики электродинамического привода со стальным магнитопроводом. //Электротехника. 1979. №1.1. С. 33-37.

7. Бондалетов В.Н., Иванов Е.Н. Сверхвысокоскоростное аксиальное ускорение кольцевых проводников. //Журнал технич. физики. 1977, т. 47, вып. 2, С. 392-395.

8. Плотников С.Б. Разработка и исследование индукционно-динамических преобразователей для быстродействующих коммутационных устройств и тормозных систем. Автореф. дис. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. Харьков, 1979.

9. Левин И.А. Устройство удаления льда с поверхности обшивки. А.с. №213590.

10. Анисимов Г.И. и др. Устройство для разгрузки емкости. А.с. №611839. .

11. Патрикеев^ Д.Я. и др. Привод вакуумного выключателя. А.с. №1328859. Бюлл. изобр., 1987, №29.

12. Чалая А.Т. и др. Привод синхронного вакуумного выключателя. А.с. №1332408. Бюлл. изобр., 1987, №31.

13. Клайн Р.Я. и др. Быстродействующий индукционно-динамический привод. А.с. №1297129. Бюлл. изобр., 1987, №10.

14. Левин И.А. и др. Способ снятия внутренних напряжений в металлических изделиях. А.с. №827563. Бюлл.изобр., 1981, №17.

15. Анисимов Г.И. Устройство для обрушения прилипшего к стенке бункера материала. А.с. №918220. Бюлл. изобр., 1982, №13.

16. Крылов В.А. и др. Быстродействующий, электродинамический замыкатель. А.с. №433552. Бюлл. изобр., 19743, №23.

17. Патент №530085 Швейцария. МКИ Н01Н 33/42. Импульсный привод преимущественно выключателей. //Кессельринг Ф. Заявл. 15.01.71, опубл., 15.12.72.

18. Патент №782275 ГДР. НКИ 21с 35/09. Электродинамический импульсный привод /Гёч А., Хениш Г., Фройнд Е. Заявл. 03.07.69, опубл. 12.12.70.

19. Блудов А.Н., Еленкин А.М., Ивашин В.В. Быстродействующий возвратно-поступательный механизм с электромагнитным ускорением и торможением якоря //Приборы и техника эксперимента. 1973. №11. С. 92-93.

20. Кнопфель Г. Сверхсильные импульсные магнитные поля. М.: Мир, 1972.

21. Бондалетов В.Н., Чернов Е.Н. Переходные электромагнитные процессы в плоской индукторной системе с осевой симметрией //Электричество. 1976. №7. С. 16-19.

22. Баранов М.И., Белый И.В., Хименко Л.Т. Эквивалентная индуктивность системы «одновитковый соленоид соосный замкнутый экран» с учетом поверхностного эффекта//Электричество. 1974. №10. С. 38-41.

23. Бондалетов В.Н. Эквивалентные параметры при нестационарном распространении импульсного электромагнитного поля в проводнике //Электричество. 1975. №8. С. 55-58.

24. Юрченко В.И. Разряд емкости на нагрузку из двух параллельных шин с учетом скин-эффекта//Журнал техн. физики. 1973, т.43, вып. 9. С. 1866-1873.

25. Бондалетов В.Н., Чернов Е.Н. Импульсное электромагнитное поле плоской осесимметричной системы с равномерно изменяющимся во времени зазором //Электричество. 1976. №2. С. 61-64.

26. Балтаханов A.M., Бондалетов В.Н. Разряд емкостного накопителя энергии на подвижную систему бифилярных проводников //Известия АН ССССР. Энергетика и транспорт. 1978. №2. С. 92-98.

27. Нейман JI.P., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники. М.-JL: Энергия, 1966.

28. Тамм И.Е/Основы теории электричества. М.: Наука, 1976.

29. Новгородцев А.Б., Шнеерсон Г.А. Электромеханические переходные процессы в колебательном контуре с изменяющейся индуктивностью //Механические взаимодействия в сильных магнитных полях. JL: СЗПИ. С. 17-26.

30. Новгородцев А.Б. Преобразование энергии при расширении цилиндрической оболочки под действием электромагнитных сил, возникающих в колебательном контуре //Изв. высших учебн. заведений. Энергетика. 1976. №4. С. 130132.

31. Фридман Б.Э. Электродинамическое ускорение проводящего тела в условиях ограниченных перемещений //Изв. высших учебн. заведений. Электромеханика. 1976. №5. С. 490-495.

32. Бондалетов В.Н., Гальетов В.П. Влияние сил сопротивления движению на эффективность электромеханического преобразования энергии в импульсном магнитном поле //В кн.: Электрофизические процессы при импульсном разряде. Чебоксары, 1975, вып. 2. С. 29-42.

33. Новгородцев А.Б., Шнеерсон Г.А. Энергетические соотношения в колебательном контуре, используемом для ускорения проводников электромагнитными силами //Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1970. №2. С. 154-161.

34. Лядова Л.Л., Сивков А.П. Математическая модель индукционно-динамического привода с емкостным накопителем //Изв. высших учебн. заведений. Электромеханика. 1973. №9. С. 950-958.

35. Лядова Л.Л., Сивков А.П. Расчет расцепителя быстродействующего автоматического выключателя //В сб.: Механические взаимодействия в сильных магнитных полях. Л.: СЗПИ, 1974, С. 94-98.

36. Яламов Й.С. Исследование индукционно-динамического привода контактов синхронизированного выключателя. Автореф. дис. на соис. учен, степени канд. техн. наук. М., 1974.

37. Чунихин А.А., Горкин В.Д. Влияние различных факторов на время срабатывания индукционно-динамического привода (ИДП) контактов синхронизированного выключателя высокого напряжения //Труды МЭИ. 1975, вып. 244. С. 129138.

38. Pavelescu D. Solutie jptimizata pentru declansator ultrarapid cu repulsie electrodinamica. Electrotehnica. Electronica. Automatica. 1977, v. 25, №3. P. 121129.

39. Балтаханов A.M., Бондалетов B.H. Расчет импульсных двухмерных магнитных полей с движущимися проводниками //Известия АН СССР. Энергетика и транспорт. 1980. №3.

40. Койн Р., Маллинз С. Возвратно-поступательный индукционный механизм с критическим демпфированием для управления клапаном пузырьковой камеры //Приборы для научных исследований. 1967. №5, С. 103-107.

41. Веников В.А. Теория подобия и моделирования. М.: Высшая школа,1976.

42. Клайн С. Подобие и приближенные методы. М.: Мир, 1968.

43. Калантаров П.Л., Цейтлин Л.А. Расчет индуктивностей. Л.: Энергия,1970.

44. Чемерис В.Т., Подольцев А.Д. Электромеханическое преобразование энергии при торможении проводящего поршня в однородном магнитном поле //Проблемы технической электродинамики. Киев. №67. С. 108-114.

45. Карасев Б.Г., Лаврентьев И.В., Харитонов В.В. Разряд ударного униполярного генератора при постоянстве потока возбуждения //Электрофиз. аппаратура. 1966, вып. 5. С. 3-6.

46. Полюдов В.В., Титов В.М., Швецов Г.А. Движение проводящего поршня в канале с переменной индуктивностью //Журн. прикл. механики и техн. физики. 1973. №6. С. 41-46.

47. Попель О.С., Синкевич О.А. К вопросу о предельных значениях энергии, генерируемой импульсными МГД преобразователями //Теплофизика высоких температур. 1977, т.15. №2. С. 385-389.

48. Баранов Г.А., Глухих В.А., Кириллов И.Р. Расчет и проектирование индукционных МГД машин с жидкометаллическим рабочим телом. М.: Атомйз-дат, 1978.

49. Любчин М.А. Оптимальное проектирование силовых электромагнитных механизмов. М.: Энергия, 1974.

50. Протодьяконов М.М., Тедер Р.И. Методика рационального планирования экспериментов. М.: Наука, 1970.

51. Гутер Р.С., Овчинский Б.В. Элементы численного анализа и математической обработки результатов. М.: Наука, 1970.

52. Семендяев К.А. Эмпирические формулы. М.-Л.: Гостехиздат, 1933.

53. Адлер Ю.П. Введение в планирование эксперимента. М.: Металлургия,1969.

54. Налимов В.В., Чернова Н.А. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М.: Наука, 1965.

55. Ивоботенко Б.А., Ильинский Н.Ф., Копылов И.П. Планирование эксперимента в электромеханике. М.: Энергия, 1975.

56. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976.

57. Хартман К., Лецкий Э., Шефер В. Планирование эксперимента в иссле-додвании технологических процессов. (Перевод с немецкого). М.: Мир, 1977.

58. Гелинтерн В.И., Каган Б.М. Методы оптимального проектирования электротехнических изделий. (Обзорная информация). М.: Информэлектро, 1975.

59. Дзербицкий С. Испытания электрических аппаратов. Л.: Энергия, 1975.

60. Епечурин В.П., Петров В.И. Измерение малых и весьма быстрых перемещений в МИОМ // ПТЭ. 1972. №1.

61. Чунихин А.А., Анке Э., Строганов Б.Г. Электрическая прочность межконтактного промежутка при синхронном отключении //Электричество. 1976. №12.

62. ХеммингР.В. Численные методы. М.: Наука, 1968.

63. Шнеерсон Г.А. Поля и переходные процессы в аппаратуре сверхсильных токов. Л.: Энергоиздат. 1981. 200 с.

64. Белан В.Г., Иванов И.А., Лотоцкий А.П. Особенности разряда индуктивного накопителя на катушку с лайнером. //Электричество. 1983. №10. С. 26-29.

65. Балтаханов A.M., Бондалетов В.Н. Выбор толщины индуктора в индук-ционно-динамических системах //Известия АН СССР. Энергетика и транспорт. 1983. №4. С. 70-73.

66. Балтаханов А.М. Об эффективности использования магнитопроводов в плоских индукционно-динамических системах //Известия ВУЗов. Электромеханика. 1985. №10. С. 76-81.

67. Харитонов В.Д., Толмачев Н.С., Кузнецов П.В. Современные системы очистки сушильных установок. М.: АгроНИИТЭИ. 1988. 47 с.

68. Булавина Т.Г. Оптимизация индукционно-динамических приводов автоматических быстродействующих ^включателей. Автореф. дне. цз. соиск. учен, степени канд. техн. наук. JI., 1 #86.

69. Титков В.В. Теоретические и численные исследования прочности и разрушения соленоидов сильного и сверхсильного импульсного магнитного поля. Автореф. дис. на соиск. учен, степени докт. техн. наук. С.-П., 1995.

70. Плотников В.В. Разработка процесса и оборудования магнитно-импульсной сварки облегченных корпусов электросоединителей. Автореф. дис. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. Ростов-на-Дону, 2004.

71. Привалов Ю.И., Харламов В.Н. и др. Проблема смерзаемости насыпных грузов //Промышленный транспорт. 1988. №2. С. 18-21.

72. Анисимов Г.И. Импульсные способы зачистки остатков смерзшихся грузов //Промышленный транспорт. 1988. №2. С. 22-25.

73. Шарапов В.В. и др. Против примерзания насыпных грузов //Промышленный транспорт. 1982. №2. С. 10-12.

74. Кузнецов П.Я. Размораживающее устройство проходного типа //Промышленный транспорт. 1986. №2. С. 20.

75. Харламов В.Н., Крысанов В.И. Эффективные установки для выгрузки смерзшихся грузов //Промышленный транспорт. 1981. №2. С. 5.

76. Другаль В.А. Вибрационный штыревой рыхлитель //Промышленный транспорт. 1981. №2. С. 8.

77. Глущенков В.А., Исарович Г.З. и др. Применение магнитно-импульсных технологий для изготовления конденсаторов ФКМПС //Современное состояние и перспектива развития магнитно-импульсной обработки. Самара. 1991. С. 15-22.

78. Глущенков В.А., Стукалов С.А. Оценка повышения эффективности магнитно-импульсной обработки при использовании эффекта сверхпроводимости //Современное состояние и перспектива развития магнитно-импульсной обработки. Самара. 1991. С. 114-117.

79. Глущенков В.А. Применение импульсных магнитных полей в технологии листовой штамповки //Кузнечно-штамповочное производство. 1985. №8. С. 18-21.

80. Юдаев В.Б. и др. Оптимизация параметров процесса импульсной гибки листовых заготовок //Современное состояние и перспективы развития магнитно-импульсной обработки. Самара. 1991. С. 60-69.

81. Глухих В.А., Баранов Г.А. и др. Ударные униполярные генераторы. JL: Энергоатомиздат. 1987. 172 с.

82. Зимон А.Д. Адгезия пищевых масс. М.: Агропромиздат. 1985. 272 с.

83. Удодова Т.С. Исследование адгезионных характеристик обезжиренного молока //Молочная промышленность. 1986. №9. С. 23-25.

84. Харитонов В.Д. Двухстадийная сушка молочных продуктов. М.: Агропромиздат. 1986. 215 с.

85. Пигнастий С.С. Предельные энергетические характеристики импульсного индукционного линейного генератора //Техническая электродинамика. 1982. №2. С. 107-110.

86. Шимони К. Теоретическая электротехника. Перевод с немецкого. М.: Мир. 1964.

87. Бондалетов В.Н., Чернов Е.Н. Переходные электромагнитные процессы в плоской индукторной системе с осевой симметрией //Электричество. 1976. №7. С. 16-19.

88. Карпова И.М., Титков В.В. Анализ деформационной стойкости проводниковых материалов в сильном импульсном магнитном поле //Журнал технической физики. 1994, т. 54, вып. 7. С. 137-147.

89. Тютышн В.А. К определению времени срабатывания индукционно-динамического привода с шунтированием емкостного накопителя. ДЕП. Инфор-мэлектро, 1976, №78-д/76.

90. Арсамаков И.И., Балтаханов A.M., Тютькин В.А., Чернов Е.Н. Исследование индукционно-динамического привода контактов быстродействующего коммутационного аппарата //Электротехн. пром-ть, тр-ры, силовые кон-ры. 1977, вып. 2(70). С. 7-10.

91. Бондалетов В.Н., Тютькин В.А. Математическое исследование индукционно-динамического механизма с ускорением и торможением якоря //Электротехника. 1978. №6. С. 56-60.

92. Тютышн В.А. Расчет динамических характеристик быстродействующих индукционно-динамических устройств на ЦВМ. ДЕП. Информэлектро, 1978, №110-д/78.

93. Тютькин В.А. Расчет торможения проводников импульсным магнитным полем. ДЕП. Информэлектро, 1978, №109-д/78.

94. Аванская Н.А., Тютькин В.А. Расчет индукционно-динамических устройств на ЦВМ. ДЕП. Информэлектро, 1978, №197-д/78.

95. Бондалетов В.Н., Тютькин В.А. Торможение массивных проводников импульсным магнитным полем //Электричество, 1979. №2. С. 42-45

96. Тютькин В.А. Приближенный расчет скорости проводника при торможении импульсным магнитным полем //Труды МЭИ. Физико-математические проблемы энергетики. 1980, вып. 447. С. 52-57.

97. Гуров С.В., Тютькин В.А. Архитектура сред математического обеспечения САПР ИДП //Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического совещания по применению методов случайного поиска в САПР. Выру-Кубия, 1979. С. 90-93.

98. Александров В.В., Однорал А.П., Тютькин В.А. Индукционно-динамическое управляющее устройство //Электротехн. пром-ть. Сер. Аппараты высокого напряжения, тр-ры, силовые кон-ры. 1980, вып. 6(1 ICQ. С. 9-11.

99. Гуров С.В., Однорал А.П., Севастьянов, Тютькин В.А., Щекина О.Н. оптимальный синтез параметров индукционно-динамического привода высоковольтных коммутационных аппаратов. ДЕП. Информэлектро, 1981, №3-д/81.

100. Тютькин В.А. Быстродействующий индукционно-динамический привод двухстороннего действия //Информ. листок, филиал ГОСИНТИ, 1981. №8160.

101. Тютькин В.А. Индукционно-динамическое устройство двухстороннего действия //Электротехн. пром-тъ. Сер. Аппараты высокого напряжения, тр-ры, силовые кон-ры. 1981, вып. 6(119). С. 14-16.

102. Бондалетов В.Н., Лапшин В.Е., Однорал А.П., Тютькин В.А. Индукци-онно-динамические- приводы для высоковольтных аппаратов //Электротехн. пром-ть. Сер. Аппараты высокого напряжения, тр-ры, силовые кон-ры. 1981, вып. 9(122). С. 28-30.

103. Тютькин В.А. Об эффективности генерирования энергии импульсным линейным генератором //Техническая электродинамика. 1984. №2. С. 28-33.

104. Чернов Е.Н., Однорал А.П., Тютькин В.А. Привод короткозамыкателя. А.с. №517067. Бюлл. изобр., 1976, №21.

105. Чернов Е.Н., Однорал А.П., Тютькин В.А. Привод быстродействующего коммутационного аппарата. А.с. №535611. Бюлл. изобр., 1976, №42.

106. Чернов Е.Н., Однорал А.П., Тютькин В.А. Быстродействующий коммутационный аппарат. А.с. №543034. Бюлл. изобр., 1978.

107. Чернов Е.Н., Однорал А.П., Тютькин В.А. Быстродействующий привод коммутационного аппарата. А.с. №514362. Бюлл. изобр., 1978, №18.

108. Воздвиженский В.А., Однорал А.П., Тютькин В.А., Чернов Е.Н. Быстродействующий индукционно-динамический привод коммутационного аппарата. А.с. №595802. Бюлл. изобр., 1978, №8.

109. Балтаханов А.М., Однорал А.П., Тютькин В.А. Быстродействующий индукционно-динамический привод коммутационного аппарата. А.с. №636701. Бюлл. изобр., 1979, №45.

110. Бондалетов В.Н., Тютькин В.А. Быстродействующий индукционно-динамический привод коммутационного аппарата. А.с. №675461. Бюлл. изобр.,1979, №27.

111. Бондалетов В.Н., Лапшин В.Е., Однорал А.П., Тютькин В.А. Быстродействующий индукционно-динамический привод коммутационного аппарата. А.с. №721860. Бюлл. изобр., 1980, №10.

112. Лапшин В.Е., Тютькин В.А. Быстродействующий индукционно-динамический привод коммутационного аппарата. А.с. №758283. Бюлл. изобр.,1980, №31.

113. Тютькин-В.А. Привод быстродействующего коммутационного аппарата. А.с. №769654. Бюлл. изобр., 1980, №37.

114. Бондалетов В.Н., Лапшин В.Е., Тютькин В.А. Быстродействующий индукционно-динамический привод коммутационного аппарата. Бюлл. изобр., 1981, №7.

115. Лапшин В.Е., Тютькин В.А. Быстродействующая управляемая защелка. А.с. №717769. Бюлл. изобр., 1981, №12.

116. Александров В.В., Воронов А.В., Бондалетов В.Н., Тютькин В.А. Ко-роткозамыкатель. А.с. №826457. Бюлл. изобр., 1981, №18.

117. Бондалетов В.Н., Лапшин В.Е., Однорал А.П., Орлов А.И., Тютькин В.А. Быстродействующее индукционно-динамическое управляющее устройство. А.с. №853685. Бюлл. изобр., 1981, №29.

118. Гавлин B.C., Пономарев Э.Н., Шишкин А.В., Лапшин В.Е., Однорал А.П., Тютькин В.А. Устройство для магнитной-имппульсной штамповки. А.с. №856108,1981.

119. Лапшин В.Е., Тютькин В.А. Автокомпрессионное дугогасительное устройство. Ас. №892503. Бюлл! изобр., 1981, №47.

120. Гавлин B.C., Пономарев Э.Н., Шишкин А.В., Лапшин В.Е., Одно-рал А.П., Тютысин В.А. Устройство для магнитно-импульсной штамповки. А.с. №892784,1981.

121. Бондалетов В.Н., Петров С.Р., Тютькин В.А. Эффективность преобразования энергии индуктивного накопителя //Известия АН СССР. Энергетика и транспорт. 1984. №3. С. 58-65.

122. Бондалетов В.Н., Петров С.Р., Тютькин В.А. Анализ энергетических соотношений при разряде импульсного линейного генератора на электродинамический ускоритель проводников //Техническая электродинамика. 1985. №1. С. 712.

123. Тютькин В.А. Энергетические соотношения при разряде ударного униполярного генератора на электродинамический ускоритель проводников //Тезисы доклада. Там же. С. 19-20.

124. Балтаханов A.M., Буйнов А.Л., Тютькин В.А., Филистович В.М. Быстродействующий коммутационный аппарат. А.с. №1429187, 1988.

125. Беляков Ю.И., Иванов Е.Н., Железняк Ю.В., Тютькин В.А., Треща-лин В.В. Импульсная головка. А.с. №1514463, 1989.

126. Степанов Д.И., Терехов Е.П., Вершинина С.И., Тютькин В.А. Устройство автоматического включения резерва. А.с. №1670741. Бюлл. изобр. 1991, №30.

127. Тютькин В.А. Исследование и оптимизация процесса торможения проводников в сильном импульсном магнитном поле. Автореф. дис. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. JL, 1981.

128. Тютькин В.А. Исследование синхронной работы индукционно-динамических устройств //Электротехн. пром-ть. Сер. Аппараты высокого напряжения, тр-ры, силовые кон-ры. 1979, вып. 9(101). С. 10-12.

129. Тютькин В.А. Исследование эффективности электромеханического преобразования энергии в индукционно-динамических системах с многослойными индукторами //Проблемы технической электродинамики. Тезисы докладов. Киев., 1979. С. 252-253.

130. Тютькин В.А. К определению КПД индукционно-динамических устройств//Известия ВУЗов. Электромеханика. 1981. №9. С. 1050-1052.

131. Бондалетов В.Н., Тютькин В.А. Исследование индукционно-динамиче-ских систем с многослойными индукторами //Техническая электродинамика. 1981, №6. С. 51-57.

132. Бондалетов В.Н., Гальетов В.П., Иванов Е.Н., Тютькин В.А. Оптимизация параметров ЕНЭ для электромагнитного ускорения и торможения проводников //Тезисы докладов заседания 1У секции научного совета АН СССР. Харьков., 1981. С. 13-15.

133. Бондалетов В.Н., Воронов А.В., Тютькин В.А. Магнитно-импульсный инструмент для клепки и методика его расчета //Кузнечно-штамповочное производство. 1984. №7. С. 24-26.

134. Бондалетов В.Н., Иванов Е.Н., Петров С.Р., Тютькин В.А. Исследование эффективности ускорения проводников в импульсном магнитном поле соленоида. Журнал ПМТФ. 1983. №2. С. 82-86.

135. Толмачев Н.С., Тютькин В.А. Индукторы с повышенным КПД преобразования энергии //Тезисы докладов. Всесоюзное совещание «Расчет, проектирование, технология изготовления, эксплуатация индукторных ситум». Тула., 1988. С. 18-19.

136. Однорал А.П., Толмачев Н.С., Тютькин В.А Устройство для очистки поверхностей от налипших веществ. Патент России №1696011. Бюлл. изобр., 1991, №45.

137. Воронов А.В., Головинский С.В., Тютькин В.А. Устройство для очистки поверхности от налипших материалов. Патент России №1601870,1988.

138. Головинский С.В., Рассадин Б.М., Тютькин В.А. Устройство для дробления материала. Патент России №1566555, 1988.

139. Кузнецов П.В., Толмачев Н.С., Харитонов В.Д., Воронов А.В., Иванов Е.Н., Тютькин В.А. Индукционно-динамическая система очистки сушильного оборудования //Молочная и мясная промышленность. 1989, №1. С. 25-26.

140. Видревич Б.С., Гаврин А.В., Котенко А.В., Головинский С.В., Тютькин В.А. Индукционно-динамические установки для очистки внутренних поверхностей технологического оборудования //Цветная металлургия. 1991. №3. С. 6266.

141. Бондалетов В.Н., Иванов Е.Н., Тютькин В.А. Магнитно-импульсный способ разрушения-сводов и очистки поверхностей технологического оборудования //Труды Всероссийского электротехнического конгресса с международным участием «На рубеже веков». М., 1999.

142. Леменчук А.Э., Тютькин В.А. Установки для разрушения сводов и очистки технологического оборудования //Комбикорма. 1999. №6. С. 27.

143. Леменчук А.Э., Тютькин В.А. Магнитно-импульсные установки для разрушения сводов и очистки поверхностей технологического оборудования //Пищевая промышленность. 1999. №10. С. 42-43.

144. Леменчук А.Э., Тютькин В.А. Магнитно-импульсные установки для разрушения сводов и очистки поверхностей оборудования //Хлебопродукты. 1999. №10. С. 18-20.

145. Леменчук А.Э., Тютькин В.А. Магнитно-импульсные установки для очистки технологического оборудования//Сахар. 1999. №56. С. 22-23.

146. Леменчук А.Э., Тютькин В.А. Разработка магнитно-импульсных установок для очистки технологического оборудования //У1 Симпозиум «Электротехника 2010», сборник докладов, т.З. 2001. С. 258-261.

147. Тютькин В.А. Магнитно-импульсный способ разрушения сводов и очистки технологического оборудования от налипших материалов //Электротехника, 2002, №11. С. 24-28.

148. Леменчук А.Э., Тютькин В.А. Магнитно-импульсные установки для разрушения сводов и очистки поверхностей оборудования //Высоковольтная и преобразовательная техника. Сборник научных трудов 80 лет ВЭИ. М., 2001. С. 206-210.

149. Тютькин В.А. Перспективы использования магнитно-импульсного способа зачистки вагонов от остатков смерзшихся грузов //УП Симпозиум «Электротехника 2010». Сборник докладов. Том 4, 2003. С. 263-265.

150. Тютькин В.А. Математическая модель индукционно-динамического тормозного устройства//Электротехника. 1980. №3: С. 38-42.

151. Odnoral А.Р., Tolmachev N.S., Tjutkin V.A. Dispositif pour nettoger des surfaces par tlimination des matieres qur adherent par vibrations. Pat. Franc., №2640166.1991.