автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Генератор возвратно-поступательного движения в автономной системе электроснабжения маломощных потребителей

БАБИКОВА

На правах рукописи Наталья Львовна

ГЕНЕРАТОР ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В АВТОНОМНОЙ СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ МАЛОМОЩНЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- з ДЕК 2009

Уфа 2009

003486156

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет» на кафедре электромеханики

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Исмагилов Флюр Рашитович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Костюкова Татьяна Петровна профессор кафедры ЭИ, УГАТУ

кандидат технических наук, доцент

Шабанов Виталий Алексеевич зав. кафедрой ЭЭП, УГНТУ

Ведущее предприятие

ФГУП УАПО, г. Уфа

Защита состоится «¿5» 2009г. в /£5 часов на заседании

диссертационного совета Д-212.288.01 Уфимского государственного авиационного технического университета по адресу: 450000, г. Уфа-центр, ул. К. Маркса, 12, актовый зал 1-го корпуса.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного авиационного технического университета

Автореферат разослан « ММ^АсИ 2009.

Ученый секретарь диссертационного совета д-р техн. наук, профессор /Г.Н. Утляков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Разнообразие различного рода маломощных потребителей, работающих в автономных условиях без связи со стационарными энергосистемами вызывает постоянный рост спроса на компактные мобильные и экономичные системы электроснабжения. Системы электроснабжения обычно представляют собой совокупность элементов, обуславливающих генерирование, преобразование, передачу и распределение электрической энергии потребителям. К источникам электрической энергии, предъявляется ряд противоречивых требований: минимальные массогабаритные показатели при обеспечении требуемых выходных характеристик, высокой надежности и низкой стоимости; способность работать при значительных механических и тепловых воздействиях внешней среды; возможность изменения и регулирования технических характеристик, отсутствие вредного влияния на человека и др. В настоящее время в большинстве случаев источниками электроэнергии являются электромеханические преобразователи энергии традиционного исполнения с вращающимся ротором.

Действующие системы электроснабжения часто не обеспечивают такие важные для потребителя качества как автономность и способность производить электроэнергию непосредственно в месте ее использования и по мере ее использования. В последние годы во всех развитых странах (особенно в США, Германии, Японии, Франции) проводятся научно-исследовательские работы по созданию новых систем электроснабжения на основе «прорывных» концептуальных решений с целью реализации высокого уровня показателей экологичности, автономности, надежности, энергетической плотности и низкой стоимости. В них используется энергия солнца, ветра, текущей воды, тепла земных недр, топливных элементов, а также энергия механического движения - колебания, тряски, вибрации -какой-либо среды или физического тела.

При создании автономной системы электроснабжения маломощных потребителей, до 2-5 Вт, наиболее перспективным выглядит использование энергии механического возвратно-поступательного движения. Например, автономная система электроснабжения маломощных потребителей на основе генератора возвратно-поступательного движения, преобразующего механическую энергию движения человека в электрическую энергию, совместно с электронным блоком позволяет получить напряжение питания 5 В при выходном токе до 200 мА (при длине генератора 23 см и весе 250 гр). Широкое применение находят подобные • системы при отсутствии стационарных источников энергии для питания и подзарядки аккумуляторов

различных маломощных мобильных устройств (сотовых телефонов, ноутбуков, датчиков и т.п.). Известны разработки ряда автономных систем электроснабжения маломощных потребителей, но их использование имеет эпизодический характер. Единой теории таких систем нет, что явно сдерживает их развитие и серийное производство.

Разработкой автономных систем электроснабжения занимались известные отечественные ученые: Бут Д.А., Балагуров В.А., Паластин Л.М., Галтеев Ф.Ф. Однако, их работы посвящены исследованию источников энергии на основе преобразования энергии вращательного движения. Разработки в' области электрических машин возвратно-поступательного движения, к примеру, Москвитина А.И., Ряшенцева Н.П. посвящены исследованию и расчету электромагнитных механизмов (соленоидных приводов, вибраторов, молотков) и не могут быть применены для магнитоэлектрических систем. Перспективные пути использования электромеханических преобразователей возвратно-поступательного движения, как источников электрической энергии определены в работах Хитерера М.Я., Овчинникова И.Е., Boldea I., NasarS. А., но, детальная проработка и анализ различных конструктивных исполнений генераторов возвратно-поступательного движения в них отсутствует. Большинство исследований зарубежных авторов являются труднодоступными для широкого применения, в частности из-за того, что разработки в области создания автономных систем энергоснабжения в основном связаны с применением их в военных целях и засекречиванием.

Поэтому исследование и создание автономной системы электроснабжения маломощных потребителей на основе генератора возвратно-поступательного движения, преобразующего сопутствующую энергию колебания, тряски, вибрации какой-либо среды или физического тела; разработка математических моделей и новых технических решений генераторов возвратно-поступательного движения для автономной системы электроснабжения маломощных потребителей является актуальной научной задачей.

Основание для выполнения работы. Диссертационная работа выполнена в Уфимском государственном авиационном техническом университете в рамках тематического плана научно-исследовательских работ (2006-2008 г.г.) по заданию Федерального агентства по образованию, по теме «Исследование электрофизических и электромеханических процессов в системах электрооборудования авиационно-космической техники»; проекта «Исследование процессов энергопреобразования в электромеханических колебательных системах с распределенной вторичной средой» аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей

школы (2009-2010 годы)» Министерства образования и науки РФ и Федерального агентства по образованию.

Цель работы - разработка и исследование генератора возвратно-поступательного движения в автономной системе электроснабжения маломощных потребителей.

Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие основные задачи:

1. Анализ современного состояния и перспектив создания автономных систем электроснабжения маломощных потребителей на основе генераторов возвратно-поступательного движения. Разработка новой конструкции генератора возвратно-поступательного движения для автономной системы электроснабжения маломощных потребителей.

2. Разработка математических моделей генератора возвратно-поступательного движения, позволяющих рассчитать магнитные цепи и выходные характеристики генератора в установившемся режиме.

3. Анализ и исследование выходных характеристик генератора возвратно-поступательного движения и автономной системы электроснабжения маломощных потребителей с помощью разработанных математических моделей.

4. Разработка опытных образцов генератора возвратно-поступательного движения и проведение экспериментальных исследований.

5. Разработка инженерной методики проектирования генератора возвратно-поступательного движения в составе автономной системы электроснабжения маломощных потребителей.

Методы исследований. При решении задач использованы методы численного моделирования магнитных полей в программном комплексе ЕЬСАТ; аналитические методы определения магнитных проводимостей и методы исследования разветвленных магнитных цепей с постоянными магнитами. Численные расчеты теоретических зависимостей проведены с помощью универсальной системы математических расчетов МаШСАБ.

На защиту выносятся:

1. Конструктивная схема синхронного магнитоэлектрического генератора возвратно-поступательного движения для автономной системы электроснабжения маломощных потребителей.

2. Разработанные математические модели генератора возвратно-поступательного движения, позволяющие определить основные параметры и характеристики в установившемся режиме.

3. Результаты теоретического анализа и экспериментальных исследований установившегося режима генератора возвратно-поступательного движения, подтверждающие адекватность разработанных

математических моделей и принятых допущений, а также возможность использования конструктивной схемы генератора в качестве трансформатора с изменяемым коэффициентом передачи.

4. Инженерная методика расчета, позволяющая проводить электромагнитные расчеты генератора возвратно-поступательного движения в соответствии с требованиями автономной системы электроснабжения маломощных потребителей.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана конструкция синхронного магнитоэлектрического генератора возвратно-поступательного движения для автономной системы электроснабжения маломощных потребителей, защищенная патентом РФ на изобретение (№ 2304342).

2. Впервые разработаны математические модели синхронного магнитоэлектрического генератора возвратно-поступательного движения, адекватность которых подтверждены экспериментально.

3. Впервые получены выходные характеристики синхронного магнитоэлектрического генератора возвратно-поступательного движения для автономной системы электроснабжения маломощных потребителей.

4. Получены новые технические решения линейных электромеханических преобразователей энергии для возбуждения и измерения механических вибраций, разработанные на основе конструктивной схемы синхронного магнитоэлектрического генератора возвратно-поступательного движения и защищенные патентами РФ на изобретения (№ 2361352, № 2363003).

Практическую значимость имеют:

1. Классификация линейных генераторов, в том числе генераторов возвратно-поступательного движения, для автономных систем электроснабжения маломощных потребителей.

2. Методы и алгоритмы расчета основных характеристик и параметров синхронного магнитоэлектрического генератора возвратно-поступательного движения, полученные в результате анализа математических моделей.

3. Экспериментальная установка и методика проведения экспериментальных исследований генераторов возвратно-поступательного движения для автономной системы электроснабжения маломощных потребителей.

4. Инженерная методика проектирования генератора возвратно-поступательного движения автономной системе электроснабжения маломощных потребителей.

Достоверность научных положений, выводов и результатов работы, подтверждена результатами экспериментальных исследований опытных образцов генератора возвратно-поступательного движения.

Реализация результатов работы подтверждается использованием теоретических положений работы, методики расчёта и устройств на основе генератора возвратно-поступательного движения на ОАО УЗ «Электроаппарат»; в учебном процессе кафедры электромеханики УГАТУ по направлению 140600 - Электротехника, электромеханика и электротехнологии; по программе магистерской подготовки «Электромеханические системы автономных объектов»

Апробация работы. Основные положения, представленные в диссертации, докладывались и обсуждались на шести научных конференциях всероссийского и международного уровня:

Всероссийская научная конференция «Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности «АСТИНТЕХ - 2007», Астрахань, 2007;

XIII Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии», Томск, 2007;

XX Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-20», Ярославль, 2007;

Всероссийская молодежная научная конференция «Мавлютовские чтения», Уфа, 2007;

II Всероссийская научно-техническая конференция «Электротехнологии, электропривод и электрооборудование предприятий», Уфа, 2009;

15-я Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», Москва, 2009.

Разработка отмечена дипломом инновационных проектов на Каспийском инновационном форуме, Астрахань-2009.

Публикации по теме диссертации. Список публикаций, содержащий основные положения, выводы и практические результаты по теме диссертации включает 19 научных трудов, в том числе 10 статей, из которых три опубликованы в изданиях перечня ВАК, шесть материалов конференций, три патента РФ на изобретения.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 117 наименований, и приложений. Общий объем диссертации 145 стр. В работе содержится 63 рисунка, 5 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, приведены основные положения и результаты, выносимые на защиту, отмечена их новизна и практическая значимость. Приведены сведения о внедрении результатов, апробации работы и публикациях.

В первой главе проведен анализ современного состояния и перспектив развития автономных систем электроснабжения маломощных потребителей (АСЭ МП) на основе различных конструктивных схем генераторов возвратно-поступательного движения (ВПД). АСЭ МП состоит из следующих элементов: генератора ВПД; преобразовательного элемента (ПР Э); распределительного элемента (РЭ) и аккумуляторной батареи (АБ). На рис. 1. показана структурная схема АСЭ МП.

Рисунок 1 - Структурная схема АСЭ МП

Анализ структурной схемы показывает, что, именно генератор ВПД определяет параметры и выходные характеристики АСЭ МП. Построена классификации генераторов ВПД по ряду признаков, позволяющая выбрать рациональную конструкцию генератора ВПД для использования в АСЭ МП. Разработан и защищен патентом РФ на изобретение синхронный магнитоэлектрический генератор возвратно-поступательного движения (СМЭГ ВПД), преимущество которого состоит в наличии упругой электромагнитной силы взаимодействия магнитного поля подвижного элемента с магнитопроводом статора («магнитной пружины»), позволяющей использовать генератор без дополнительных механических пружин. На основе конструктивной схемы СМЭГ ВПД разработаны новые технические решения линейных электромеханических преобразователей энергии для возбуждения и измерения механических вибраций, которые защищены патентами РФ на изобретения (№ 2361352, № 2363003).

Проведенный обзор и анализ отечественных и зарубежных работ по методам исследования генераторов возвратно-поступательного движения позволил обосновать преимущества цепного подхода к расчету и анализу электромаг нитных процессов в установившемся режиме.

Во второй главе разработаны математические модели СМЭГ ВПД.

В общем случае магнитная система разработанного СМЭГ ВПД состоит из подвижного элемента (ПЭ), выполненного из постоянного магнита ЛФ, полюсных наконечников (ПН) Л^иХи неподвижного статора, представляющего собой мапштопровод с рабочими обмотками и Ж2 (рис. 2)

м--

т. Т„

® ц ®Щ

К 5

N N rmag 5 Б Т) <-»

^ пм ¿ИМ

X

Рисунок 2 - Магнитная система СМЭГ ВПД

На рисунке также указаны - радиус постоянного магнита; 1т -длина постоянного магнита; Ьт - ширина ПН; г1н и г, - соответственно внешний и внутренний радиусы магнитопровода; /, - длина магнитопровода; тщ = = тИ2 - ширина секции обмотки якоря.

В случае, когда ПЭ не выходит за пределы магнитопровода, магнитные потоки, проходящие через обмотки \У\ и одинаковы и определяются выражением:

Ф=-

+ 1

где Рпы - МДС постоянного магнита, Лпи, Ит, Дя, - магнитные сопротивления материалов;^, Я^ - магнитные сопротивления воздушных промежутков.

Однако, такая упрощенная математическая модель ограниченна из-за отсутствия исследования выхода ПЭ за пределы магнитопровода. Поэтому была разработана более точная математическая модель, позволяющая

определить магнитные потоки в зависимости от перемещения ПЭ. Для этого конструктивно допустимый ход ПЭ был условно поделен на интервалы:

- первый интервал перемещения, 0 < х < А - 5;

- второй интервал перемещения, А—8<х<Л;

- третий интервал перемещения, А<х<А + б;

- четвертый интервал перемещения, А+В<х<А + Ьт~,

- пятый интервал перемещения, А + Ъпп <х<А + Ьт + 5\

- шестой интервал перемещения, А + Ьш + 5 < х < А + 6П1) + 6 + гпм,

-с -Ь

где А= " ^ представляет собой амплитуду колебания ПЭ в пределах магнитопровода.

На рис. 3 показаны вероятные пути прохождения магнитных потоков, на основании которых можно определить магнитные проводимости рассеяния и проводимости рабочего воздушного зазора на различных интервалах перемещения ПЭ. Для определения магнитных проводимостей магнитное поле поделено на ряд элементарных фигур, рассчитанных аналитически по известным формулам.

Рисунок 3 - К определению магнитных проводимостей СМЭГ ВПД

На рисунке ¡,Сп,2 |,<л,3 „С^ , - составляющие рабочей магнитной проводимости воздушных зазоров левого (первого) ПН;

2>С„2 2'^Л'З 2>С„4 2 составляющие рабочей магнитной проводимости воздушных зазоров правого (второго) ПН; Ост1 ,, , — составляющие магнитной проводимости рассеяния воздушных зазоров левого ПН; <70, ,, Сг2 г - составляющие магнитной проводимости рассеяния правого

х = 0

X

ПН.

На рисунке 4 представлены рассчитанные рабочие магнитные потоки и потоки рассеяния на условных интервалах перемещения ПЭ СМЭГ ВПД

Х,и

Рисунок 4 - Распределение магнитных потоков в СМЭГ ВПД на различных интервалах перемещения ПЭ

Полученные зависимости магнитных потоков позволяют рассчитать параметры магнитной цепи в установившемся режиме. Анализ перемещения ПЭ на различных интервалах позволяет задать амплитуду перемещения ПЭ, а также величину выхода ПЭ за пределы мапмтопровода при которой рабочие магнитные потоки будут иметь максимальное значение, а потоки рассеяния -минимальное.

В третьей главе приведены результаты исследования выходных характеристик СМЭГ ВПД в установившемся режиме.

Для АСЭ МП важно обеспечить достаточную величину выходного напряжения генератора, при котором происходит полное открытие выпрямительного устройства в составе преобразовательного элемента системы. Получено расчетное выражение амплитудного значения ЭДС в режиме холостого хода в рабочих обмотках, соединенных последовательно согласно.

Мгновенное значение ЭДС

е = Етсоэ Ш

амплитудное

Ш

где Ет = ЬкО ,

Х, 2

значение ЭДС.

При частоте перемещения ПЭ 2-7 Гц СМЭГ ВПД с постоянным магнитом ЮНДК24 обеспечивается необходимый уровень выходного напряжения более 1 В.

При работе генератора на активную нагрузку выходное напряжение определяется по формуле

По данной математической модели построены выходные характеристики СМЭГ ВПД (рисунок 5) для разных сопротивлений нагрузки.

и„.

нагр

о.е. 0.92 0.83 0.75 0.67 0.58 0.5 0.42 0.33 0.25 0.17 0.083

1

I /¡„ап,=10 кОм 1 /

1

1 кОм ——

1 _________

' / 1 ! Л ^

\ /

1

[ ^нагр=ЮООм

I :

/„.Гц

Рисунок 5 - Частотные нагрузочные характеристики СМЭГ ВПД:

_- теоретические данные; • • • - экспериментальные данные

(1о.е. = 3 В)

Составляющая электромагнитной силы взаимодействия магнитопровода якоря с полем постоянного магнита («магнитная пружина») определяется размерами и конструктивными особенностями магнитной системы СМЭГ ВПД и не зависит от тока, протекающего в обмотке (обмотках) статора.

Электромагнитная сила, действующая на ПЭ СМЭГ ВПД

ДА'

где - разность энергий магнитного поля последующего и

предыдущего положения ПЭ; АХ - шаг перемещения ПЭ СМЭГ ВПД, заданный произвольно.

Зависимость электромагнитной силы от перемещения ПЭ СМЭГ ВПД отображена на графике рис. 6. За начальное положение отсчета упругой силы «магнитной пружины» принято крайнее положение ПЭ в магнитопроводе.

0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1

1 : 1 1 1-х 1 | ;

.....' \ 1 ; ■

г \\ : ' '

1 . \\ ; • 1

м Д ! ........./Я____.!__ ; ' 1 ч I !

Ю ! ! ■ // // 1 1 1 '

¡¡11 ^ | ! 1 1 ! 1 *

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

Х,ММ

Рисунок 6 - Зависимость электромагнитной силы "магнитной

пружины" от перемещения ПЭ Рэм = /(х): - теоретические данные;___- экспериментальные данные

Современная элементная база электроники позволяет получить необходимые значения выходных напряжений и выходных токов АСЭ МП с помощью повышающих преобразователей напряжения (например, ТР 561200).

В четвертой главе рассмотрены вопросы практической реализации СМЭГ ВПД. Один из экспериментальных образцов, разработанный на основании теоретических исследований показан на рис. 7.

Рисунок 7 - Экспериментальный образец СМЭ1' ВПД

Для оценки результатов теоретического исследования были исследованы установившиеся режимы СМЭГ ВПД, определены выходные характеристики СМЭГ ВПД в рабочих режимах, проведена статистическая обработка измерений, запись результатов и выдача информации на индикаторное устройство или экран ПК с помощью разработанной в данной работе установки. Для работы в составе АСЭ МП необходимо знать основные динамические характеристики СМЭГ ВПД, которые могут определять характеристики системы в целом. При скачкообразном изменении напряжения питания привода (двигателя Д25Г) установки, что эквивалентно изменению частоты рабочих циклов, по виду переходного процесса установления выходного напряжения СМЭГ ВПД определена постоянная времени переходного процесса.

Для экспериментальной проверки работоспособности СМЭГ ВПД с «магнитной пружиной» были проведены измерения электромагнитных сил и значений индуктивностей обмоток при перемещении подвижного элемента.

Особенности конструкции СМЭГ ВПД (наличие двух обмоток с изменяемым коэффициентом связи между ними) позволили экспериментально исследовать возможность использования СМЭГ ВПД в качестве измерительного трансформатора с регулируемым коэффициентом передачи.

В приложении приведена инженерная методика расчета СМЭГ ВПД для проектирования АСЭ МП.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана и защищена патентом РФ на изобретение № 2304342 новая конструкция СМЭГ ВПД, работающая в составе автономной системы электроснабжения маломощных потребителей.

2. Разработаны математические модели магнитной цепи СМЭГ ВПД в установившемся режиме, позволяющие рассчитать магнитные проводимости и магнитные потоки в зависимости от перемещения подвижного элемента. Установлено, что:

- при перемещении подвижного элемента можно выделить условно шесть характерных интервалов перемещения, различающихся видом и составом магнитных проводимостей.

- при смещении подвижного элемента на величину т „ + Ьт рабочие магнитные потоки существенно уменьшаются (в 8-10 раз), а магнитные потоки рассеяния возрастают, поэтому целесообразно ограничить амплитуду

х

колебаний подвижного элемента значением ;

- при перемещении подвижного элемента в пределах магнитопровода х -Ъ

х< "' "" > упрощенные выражения для рабочих потоков обладают

приемлемой точностью, отличаясь не более чем на 5% от значений, определяемых по уточненной математической модели.

3. Путем исследования и анализа математических моделей СМЭГ ВПД установлено, что:

- ЭДС СМЭГ ВПД будет синусоидальной при ограничении амплитуды

1 +Ь

перемещения подвижного элемента значением "";

- при частоте перемещения подвижной части 2-7 Гц, СМЭГ ВПД с постоянным магнитом ЮНДК24 обеспечивает необходимый уровень выходного напряжения более 1 В;

- электромагнитная сила становится существенной при перемещении

подвижного элемента на величину более чем а ее максимум

х

достигается при + 8. Характеристика электромагнитной силы на этом

интервале линейна, что позволяет идентифицировать электромагнитную силу с «магнитной пружиной»;

- использование современной элементной базы электроники позволяет получить необходимые значения выходных напряжений и токов в течение сравнительно больших интервалов времени, определяемых параметрами

емкости накопительного конденсатора, что значительно расширяет области применения СМЭГ ВПД в составе АСЭ МП.

4. Разработаны, практически реализованы в виде экспериментальных образцов и исследованы СМЭГ ВПД для АСЭ МП. Путем экспериментальных исследований установлено, что:

- расхождение между экспериментальными исследованиями и результатами теоретического анализа не превышает 10-Н5 %, что подтверждает достоверность разработанных математических моделей;

- СМЭГ ВПД в качестве элемента АСЭ МП представляет собой типовое динамическое звено - апериодическое звено первого порядка с

постоянной времени Т = —;

Я*.

- расхождение относительных значений индуктивностей обмоток СМЭГ ВПД, полученных расчетным и экспериментальным путем не превышает 10-й 5 %;

- СМЭГ ВПД может быть использован в качестве трансформатора с регулируемым коэффициентом передач Кпср =14-9 в диапазоне частот от

40 Гц до 600 к Гц;

- СМЭГ ВПД имеет собственный механический резонанс в диапазоне частот от 80 Гц до 11 к Гц;

- диапазон рабочих частот экспериментальных образцов СМЭГ ВПД как трансформатора с регулируемым коэффициентом передач лежит в пределах от 40 Гц до 80 Гц и от 11 кГц до 600 кГц.

5. Разработаны и защищены патентами РФ на изобретения (№ 2361352, № 2363003) новые технические решения линейных электромеханических преобразователей энергии для возбуждения и измерения механических вибраций, разработанные на основе конструктивной схемы синхронного магнитоэлектрического генератора возвратно-поступательного движения.

6. Разработана инженерная методика расчета СМЭГ ВПД в составе АСЭ МП.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

В рецензируемых журналах из списка ВАК

1. Исследование установившегося режима синхронного генератора возвратно-поступательного движения / Р.Р. Сатаров, Е.А. Полихач, Н.Л. Бабикова П Вестник УГАТУ. 2007. Т.9, №6 (24). Уфа: УГАТУ, С. 194-199.

2. К вопросу о классификации линейных генераторов / P.P. Саттаров, Н.Л. Бабикова, Е.А. Полихач, И Вестник УГАТУ. 2009. Т. 12 №2 (31). Уфа: УГАТУ, С. 144-149.

3. Исследование магнитной цепи синхронного магнитоэлектрического генератора возвратно-поступательного движения для мобильной аппаратуры / P.P. Саттаров, Ф.Р. Исмагилов, Н.Л. Бабикова // Вестник СГТУ. 2009. Вып. 2 № 2 (39). Саратов: СГТУ С. 78-86.

В других изданиях

4. Экспериментальное исследование магнитоэлектрического генератора / Исмагилов Ф.Р., Полихач Е.А., Бабикова Н.Л. // Электромеханика, электротехнические комплексы и системы: межвузовский научный сб. Уфа: изд-во УГАТУ, 2006. С.80-85.

5. Об эффекте «магнитной пружины» в синхронном генераторе возвратно-поступательного движения / Саттаров P.P., Бабикова Н.Л., ИсееваР.Р. // Сборник трудов XIII Международной научно-практической конф. студентов, аспирантов и молодых ученых Современные техника и технологии в 3-х томах. Томск: изд-во Томского политехи, ун-та, 2007. Т.1. С. 461-463.

6. Математическое моделирование электромагнитного поля синхронного генератора возвратно-поступательного движения / Хайруллин И.Х., Исмагилов Ф.Р., Бабикова Н.Л. // Сб. трудов XX Международной научной конф. Математические методы в технике и технологиях - ММТТ- 20 в 10 т. Ярославль: изд-во Яросл. гос. техн. ун-та, 2007. Т. 4. С. 213-214.

7. О развитии конструкций синхронных машин с постоянными магнитами / Саттаров P.P., Полихач Е.А., Бабикова Н.Л. // Материалы Всероссийской научной конф. «Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности «АСТИНТЕХ - 2007» в 2 ч. Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2007. Ч 2. С. 59-62.

8. Особенности электромагнитных процессов в демпферах с возвратно-поступательным движением / Саттаров P.P., Бабикова Н.Л. // Электротехнические комплексы и системы: межвузовский научный сб. Уфа: изд-во УГАТУ, 2007. С. 160-165.

9. Исследование характеристик синхронного генератора возвратно-поступательного движения (СГВПД) / Иванов М.П., Бабикова Н.Л., Хайдаров А.Р. // Электротехнические комплексы и системы: межвузовский научный сб. Уфа: изд-во УГАТУ, 2007. С. 201-208.

10. Патент РФ на изобретение № 2304342. МПК Н 02 К 35/0. Генератор возвратно-поступательного движения / Исмагюгов Ф.Р., Хайруллин И.Х., Бабикова Н.Л. и др. Опубл. 10.08.2007, БИ № 22.

11. Установившийся режим колебаний в электромагнитных демпферах/ Исмагилов Ф.Р., Саттаров P.P., Бабикова Н.Л. // Успехи современного естествознания. М.: Академия естествознания. 2007, № 12. С. 117-119.

12. Элементарная электрическая машина возвратно-поступательного движения / P.P. Саттаров, Н.Л. Бабикова // Электротехнические комплексы и системы: межвузовский научный сб. Уфа: изд-во УГАТУ, 2008. С.233-239.

13. Магнитоэлектрические преобразователи колебательного движения / Саттаров P.P., Бабикова Н.Л. // Труды Всероссийской молодежной научной конф. Мавлютовские чтения. Уфа: изд-во УГАТУ, 2007. С. 16.

14. Линейный генератор как автономный источник энергии / Саттаров P.P., Валеев А.Р., Бабикова Н.Л. // Электронные устройства и системы: межвузовский сб. научных трудов. Уфа: изд-во УГАТУ, 2008.

15. Распределение магнитных потоков линейного генератора возвратно-поступательного движения / Саттаров P.P., Исмагилов Ф.Р., Бабикова Н.Л. // Труды 15 Международной научно-технической конф. студентов и аспирантов Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: М.: Издательский дом МЭИ, 2009. Т.2. С.3-4.

16. Электрогенератор для зарядного устройства / Бабикова Н.Л., Валеев А.Р. / Сборник трудов IV Всероссийской зимней школы-семинара аспирантов и молодых ученых. Уфа: изд-во «Диалог», 2009. Т.2. С. 49-52.

17. К расчету магнитной цепи синхронного магнитоэлектрического генератора возвратно-поступательного движения / Саттаров P.P., Бабикова Н.Л. // Труды II Всероссийской научно-технической конф. Электротехнологии, электропривод и электрооборудование предприятий. Уфа: изд-во НГТУ, 2009. С. 32-35.

18. Патент на изобретение № 2361352 МПК H 02 К 35/02. Электромагнитный вибратор (варианты) / Исмагилов Ф.Р., Саттаров P.P., Бабикова Н.Л. Опубл. 10.07.2009, БИ№ 19.

19. Патент РФ на изобретение № 2363003. МПК G 01 Р 15/11. Преобразователь линейных ускорений / Саттаров P.P., Бабикова Н.Л. Опубл. 27.07.2009, БИ№ 21.

С. 46-50.

Диссертант

Н.Л. Бабикова

БАБИКОВА Наталья Львовна

ГЕНЕРАТОР ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В АВТОНОМНОЙ СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ МАЛОМОЩНЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 19.11.2009. Формат 60x80 1/16 Бумага оберточная. Печать плоская. Гарнитура Тайме. Усл. печ. л. 1,0. Усл.кр. - отг. 1,0. Уч. - изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 574.

ГОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет Центр оперативной полиграфии 450000, Уфа-центр, ул. К. Маркса, 12

Список использованных сокращений

Введение

ГЛАВА 1. Автономные системы электроснабжения маломощных потребителей на основе генератора возвратно-поступательного движения, состояние вопроса

1.1. Современные требования, предъявляемые к автономным системам электроснабжения маломощных потребителей на основе генератора возвратно-поступательного движения

1.2. Обзор автономных систем электроснабжения с различными конструктивными схемами генераторов возвратно-поступательного движения

1.2.1. Классификация генераторов возвратно-поступательного движения ;

1.2.2. Анализ конструктивных схем генераторов возвратно-поступательного движения

1.3. Современное состояние методов исследования генераторов возвратно-поступательного движения 27 Выводы по первой главе и постановка задач исследований

ГЛАВА 2. Математические модели генератора возвратно-поступательного движения для автономной системы электроснабжения маломощных потребителей

2.1. Упрощенная математическая модель магнитной цепи генератора возвратно-поступательного движения в установившемся режиме

2.2. Уточненная математическая модель магнитной цепи генератора возвратно-поступательного движения в установившемся режиме

2.2.1. Исследование магнитной цепи генератора с учетом перемещения подвижного элемента в пределах магнитопровода статора

2.2.2. Исследование магнитной цепи генератора с учетом выхода подвижного элемента за пределы магнитопровода статора

2.3. Расчетные выражения для магнитных потоков

Результаты и выводы по второй главе

ГЛАВА 3. Исследование параметров и выходных характеристик генератора возвратно-поступательного движения автономной системы электроснабжения маломощных потребителей

3.1. Анализ выходных характеристик генератора возвратно-поступательного движения для автономной системы электроснабжения маломощных потребителей в установившемся режиме

3.1.1. Режим холостого хода

3.1.2. Нагрузочные характеристики генератора возвратно-поступательного движения

3.2. Анализ электромагнитных сил «магнитной пружины»

3.3. Преобразовательные элементы для работы с генератором возвратно-поступательного движения в составе автономной системы электроснабжения маломощных потребителей

Выводы по третьей главе

ГЛАВА 4. Экспериментальные исследования генератора возвратно-поступательного движения для автономной системы электроснабжения маломощных потребителей

4.1 Описание опытных образцов генераторов возвратно-поступательного движения

4.2 Экспериментальные исследования генератора возвратно-поступательного движения для автономной системы электроснабжения в установившемся режиме

4.2.1. Описание экспериментальной установки для исследования установившихся режимов работы

4.2.2. Исследование параметров выходного напряжения генератора возвратно-поступательного движения в установившемся режиме

4.2.3. Динамические характеристики генератора возвратно-поступательного движения для автономной системы электроснабжения маломощных потребителей

4.3. Результаты экспериментальных исследований генератора возвратно-поступательного движения для автономной системы электроснабжения маломощных потребителей в статическом режиме

4.3.1. Описание экспериментальной установки для определения электромагнитных сил в статическом режиме

4.3.2. Исследование электромагнитной силы «магнитной пружины» 102 4.3.3.Определение тяговой характеристики СМЭГ ВПД

4.3.4. Исследование параметров индуктивностей обмоток статора при перемещении подвижного элемента

4.4. Исследование генератора возвратно-поступательного движения для автономной системы электроснабжения маломощных потребителей как многофункционального устройства 109 Выводы по четвертой главе

Актуальность. Разнообразие различного рода маломощных потребителей, работающих в автономных условиях без связи со стационарными энергосистемами вызывает постоянный рост спроса на компактные мобильные и экономичные системы электроснабжения. Системы электроснабжения обычно представляют собой совокупность элементов, обуславливающих генерирование, преобразование, передачу и распределение электрической энергии потребителям [1, 2]. К источникам электрической энергии, предъявляется ряд противоречивых требований: минимальные массогабаритные показатели при обеспечении требуемых выходных характеристик, высокой надежности и низкой стоимости; способность работать при значительных механических и тепловых воздействиях внешней среды; возможность изменения и регулирования технических характеристик, отсутствие вредного влияния на человека и др. В настоящее время в большинстве случаев источниками электроэнергии являются электромеханические преобразователи энергии традиционного исполнения с вращающимся ротором [3-5].

Действующие системы электроснабжения часто не обеспечивают такие важные для потребителя качества как автономность и способность производить электроэнергию непосредственно в месте ее использования и по мере ее использования. В последние годы во всех развитых странах (особенно в США, Германии, Японии, Франции) проводятся научно-исследовательские работы по созданию новых систем электроснабжения на основе «прорывных» концептуальных решений с целью реализации высокого уровня показателей экологичности, автономности, надежности, энергетической плотности и низкой стоимости. В них используется энергия солнца, ветра, текущей воды, тепла земных недр, топливных элементов, а также энергия механического движения - колебания, тряски, вибрации - какой-либо среды или физического тела [6-10].

При создании автономной системы электроснабжения маломощных потребителей, до 2-5 Вт, наиболее перспективным выглядит использование энергии механического возвратно-поступательного движения. Например, автономная система электроснабжения маломощных потребителей на основе генератора возвратно-поступательного движения, преобразующего механическую энергию движения человека в электричество, совместно с электронным блоком позволяет получить напряжение питания 5 В при выходном токе до 200 мА (при длине генератора 23 см и весе 250 гр) [11]. Широкое применение находят подобные системы при отсутствии стационарных источников энергии для питания и подзарядки аккумуляторов различных маломощных мобильных устройств (сотовых телефонов, ноутбуков, датчиков и т.п.) [12-17]. Известны разработки ряда автономных систем электроснабжения маломощных потребителей, но их использование имеет эпизодический характер. Единой теории таких систем нет, что явно сдерживает их развитие и серийное производство.

Разработкой автономных систем электроснабжения занимались известные отечественные ученые: Бут Д.А., Балагуров В.А., Паластин JI.M., Галтеев Ф.Ф. Однако, их работы посвящены исследованию источников энергии на основе преобразования энергии вращательного движения [4, 5, 18, 19]. Разработки в области электрических машин возвратно-поступательного двиения, к примеру, Москвитина А.И., Ряшенцева Н.П. посвящены исследованию и расчету электромагнитных механизмов (соленоидных приводов, вибраторов, молотков) [20, 21] и не могут быть применены для магнитоэлектрических систем. Перспективные пути использования электромеханических преобразователей возвратно-поступательного движения, как источников электрической энергии определены в работах Хитерера М.Я., Овчинникова И.Е., Boldea I., Nasar S. А. [22-24], но, детальная проработка и анализ различных конструктивных исполнений генераторов возвратно-поступательного движения в них отсутствует. Большинство исследований зарубежных авторов являются труднодоступными для широкого применения, в частности из-за того, что разработки в области создания автономных систем энергоснабжения в основном связаны с применением их в военных целях [25].

Поэтому исследование и создание автономной системы электроснабжения маломощных потребителей на основе генератора возвратно-поступательного движения, преобразующих сопутствующую энергию колебания, тряски, вибрации какой-либо среды или физического тела; разработка математических моделей и новых технических решений по созданию генераторов возвратно-поступательного движения является актуальной научной задачей.

Основание для выполнения работы. Диссертационная работа выполнена в Уфимском государственном авиационном техническом университете в рамках тематического плана научно-исследовательских работ(2006-2008 г.г.) по заданию Федерального агентства по образованию, по теме «Исследование электрофизических и электромеханических процессов в системах электрооборудования авиационно-космической техники»; проекта «Исследование процессов энергопреобразования в электромеханических колебательных системах с распределенной вторичной средой» аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)» Министерства образования и науки РФ и Федерального агентства по образованию.

Цель работы - разработка и исследование генератора возвратно-поступательного движения (ВПД) в автономной системе электроснабжения маломощных потребителей (АСЭ МП).

Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие основные задачи:

1. Анализ современного состояния и перспектив создания автономных систем электроснабжения маломощных потребителей на основе генераторов возвратно-поступательного движения. Разработка новой конструкции генератора возвратно-поступательного движения для автономной системы электроснабжения маломощных потребителей.

2. Разработка математических моделей генератора возвратно-поступательного движения, позволяющих рассчитать магнитные цепи и выходные характеристики генератора в установившемся режиме.

3. Анализ и исследование выходных характеристик генератора возвратно-поступательного движения и автономной системы электроснабжения маломощных потребителей с помощью разработанных математических моделей.

4. Разработка опытных образцов генератора возвратно-поступательного движения и проведение экспериментальных исследований.

5. Разработка инженерной методики проектирования генератора возвратно-поступательного движения в составе автономной системы электроснабжения маломощных потребителей.

Методы исследований. При решении задач использованы методы численного моделирования магнитных полей в программном комплексе ELCAT; аналитические методы определения магнитных проводимостей и методы исследования разветвленных магнитных цепей с постоянными магнитами. Численные расчеты теоретических зависимостей проведены с помощью универсальной системы математических расчетов MathCAD.

На защиту выносятся:

1. Конструктивная схема синхронного магнитоэлектрического генератора возвратно-поступательного движения для автономной системы электроснабжения маломощных потребителей.

2. Разработанные математические модели генератора возвратно-поступательного движения, позволяющие определить основные параметры и характеристики в установившемся режиме.

3. Результаты теоретического анализа и экспериментальных исследований установившегося режима генератора возвратно-поступательного движения, подтверждающие адекватность разработанных математических моделей и принятых допущений, а также возможность использования конструктивной схемы генератора в качестве трансформатора с изменяемым коэффициентом передачи.

4. Инженерная методика расчета, позволяющая проводить электромагнитные расчеты генератора возвратно-поступательного движения в соответствии с требованиями автономной системы электроснабжения маломощных потребителей.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана конструкция синхронного магнитоэлектрического генератора возвратно-поступательного движения для автономной системы электроснабжения маломощных потребителей, защищенная патентом РФ на изобретение (№ 2304342).

2. Впервые разработаны математические модели синхронного магнитоэлектрического генератора возвратно-поступательного движения, адекватность и точность которых подтверждены экспериментально.

2. Впервые получены выходные характеристики синхронного магнитоэлектрического генератора возвратно-поступательного движения для автономной системы электроснабжения маломощных потребителей.

3. Новые технические решения линейных электромеханических преобразователей энергии для возбуждения и измерения механических вибраций, разработанные на основе конструктивной схемы синхронного магнитоэлектрического генератора возвратно-поступательного движения и защищенные патентами РФ на изобретение (№ 2361352, № 2363003).

Практическую значимость имеют:

1. Классификация линейных генераторов, в том числе генераторов возвратно-поступательного движения, для автономных систем электроснабжения маломощных потребителей.

2. Методы и алгоритмы расчета основных характеристик и параметров синхронного магнитоэлектрического генератора возвратно-поступательного движения, полученные в результате анализа математических моделей.

3. Экспериментальная установка и методика проведения экспериментальных исследований генераторов возвратно-поступательного движения для автономной системы электроснабжения маломощных потребителей.

4. Инженерная методика проектирования генератора возвратно-поступательного движения автономной системе электроснабжения маломощных потребителей.

Достоверность научных положений, выводов и результатов работы, подтверждена экспериментальными исследованиями опытных образцов генератора возвратно-поступательного движения.

Реализация результатов работы подтверждается использованием теоретических положений работы, методики расчёта и устройств на основе генератора возвратно-поступательного движения на

ОАО УЗ «Электроаппарат»; в учебном процессе кафедры электромеханики У Г АТУ по направлению 140600 - Электротехника, электромеханика и электротехнологии; по программе магистерской подготовки «Электромеханические системы автономных объектов».

Апробация работы. Основные положения, представленные в диссертации, докладывались и обсуждались на шести научных конференциях всероссийского и международного уровня:

Всероссийская научная конференция «Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности «АСТИНТЕХ - 2007», Астрахань, 2007;

XIII Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии», Томск, 2007;

XX Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-20», Ярославль, 2007;

Всероссийская молодежная научная конференция «Мавлютовские чтения», Уфа, 2007;

II Всероссийская научно-техническая конференция

Электротехнологии, электропривод и электрооборудование предприятий», Уфа, 2009;

15-я Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», Москва, 2009.

Разработка отмечена дипломом инновационных проектов на Каспийском инновационном форуме, Астрахань-2009 (копия прилагается в приложении).

Публикации по теме диссертации. Список публикаций, содержащий основные положения, выводы и практические результаты по теме диссертации включает 19 научных трудов, в том числе 10 статей, из которых три опубликованы в изданиях перечня ВАК, шесть материалов конференций, три патента РФ на изобретение.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 112 наименований и приложений. Общий объем диссертации 147 стр. В работе содержится 59 рисунков, 6 таблиц.

Основные результаты и выводы

1. Разработана и защищена патентом РФ на изобретение № 2304342 новая конструкция СМЭГ ВПД, работающая в составе автономной системы электроснабжения маломощных потребителей.

2. Разработаны математические модели магнитной цепи СМЭГ ВПД в установившемся режиме, позволяющие рассчитать магнитные проводимости и магнитные потоки в зависимости от перемещения подвижного элемента. Установлено, что:

- при перемещении подвижного элемента можно выделить условно шесть характерных интервалов перемещения, различающихся видом и составом магнитных проводимостей.

- при смещении подвижного элемента на величину x)V + Ьт1 рабочие магнитные потоки существенно уменьшаются (в 8-10 раз), а магнитные потоки рассеяния возрастают, поэтому целесообразно ограничить амплитуду х колебаний подвижного элемента значением —- + А . 2

- при перемещении подвижного элемента в пределах магнитопровода т -Ъ х<—-—, упрощенные выражения для рабочих потоков обладают приемлемой точностью, отличаясь не более чем 5% от значений, определяемых по уточненной математической модели.

3. Путем исследования и анализа математических моделей СМЭГ ВПД установлено, что:

- ЭДС СМЭГ ВПД будет синусоидальной при ограничении амплитуды

Tu, + Ьт перемещения подвижного элемента значением —-—.

- при частоте перемещения подвижной части 2-7 Гц, СМЭГ ВПД с постоянным магнитом ЮНДК24 обеспечивается необходимый уровень выходного напряжения более 0,3-0,7 В.

- электромагнитная сила становится существенной при перемещении подвижного элемента на величину более чем T'v , а ее максимум х достигается при + 5. Характеристика электромагнитной силы на этом интервале линейна, что позволяет идентифицировать электромагнитную силу с «магнитной пружиной».

- использование современной элементной базы электроники позволяет получить необходимые значения выходных напряжений и токов в течение сравнительно больших интервалов времени, определяемых параметрами емкости накопительного конденсатора, что значительно расширяет области применения СМЭГ ВПД в составе АСЭ МП.

4. Разработаны, практически реализованы в виде экспериментальных образцов и исследованы СМЭГ ВПД для АСЭ МП. Путем экспериментальных исследований установлено, что: расхождение между экспериментальными исследованиями и результатами теоретического анализа не превышает 10-И 5 %, что подтверждает достоверность разработанных математических моделей.

- СМЭГ ВПД в качестве элемента АСЭ МП представляет собой типовое динамическое звено — апериодическое звено первого порядка с постоянной времени Г» 20 с.

- расхождение относительных значений индуктивностей обмоток СМЭГ ВПД, полученных расчетным и экспериментальным путем не превышает 10+15 %.

- СМЭГ ВПД может быть использован в качестве трансформатора с регулируемым коэффициентом передач Кпер =1 + 9 в диапазоне частот от

40 Гц до 600 к Гц.

- СМЭГ ВПД имеет собственный механический резонанс в диапазоне частот от 80 Гц до 11 к Гц.

- диапазон рабочих частот экспериментальных образцов СМЭГ ВПД как трансформатора с регулируемым коэффициентом передач лежит в пределах от 20 Гц до 80 Гц и от 11 кГц до 600 кГц.

5. Разработаны и защищены патентами РФ на изобретения (№ 2361352, № 2363003) новые технические решения линейных электромеханических преобразователей энергии для возбуждения и измерения механических вибраций, разработанные на основе конструктивной схемы синхронного магнитоэлектрического генератора возвратно-поступательного движения.

6. Разработана инженерная методика расчета СМЭГ ВПД в составе АСЭ МП.

116

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа является результатом теоретических и экспериментальных исследований в развитии автономных систем электроснабжения маломощных потребителей на основе генератора возвратно-поступательного движения (СМЭГ ВПД).

1. Электротехнический справочник в 4-х т. / Под ред. В.Г.Герасимова. Т. 3: Производство, передача и распределение электрической энергии. М.: МЭИ, 2004. 964 с.

2. Электротехнический справочник в 4-х т. / Под ред. В. Г. Герасимова. Т. 4: Использование электрической энергии. М.: МЭИ, 2004. -696 с.

3. А. В. Иванов-Смоленский. Электрические машины/ Учебник для вузов. М.: Энергия, 1980. 928 с.

4. Балагуров В.А., Галтеев Ф.Ф. Электрические генераторы с постоянными магнитами. М.: Энергоатомиздат, 1988. 279 с.

5. Паластин JI.M. Электрические машины автономных источников питания. Л.М.: Энергия, 1972. 464 с.

6. Лаврус B.C. Источники энергии. Электронная библиотека «Наука и техника». 1997. URL: http://n-t.rn/ii/ie/ (дата обращения 28.03.2009)

7. Григораш О.В. Нетрадиционные источники электроэнергии в составе систем гарантированного электроснабжения // Промышленная энергетика. 2004. № 1. С. 59-62.

8. Осадчий Г.Б. Экология и альтернативные виды энергообеспечения и энергосбережения// Экология промышленного производства. 2003, № 1. — С. 58-63.

9. Компактный персональный генератор энергии nPower PEG // International Transfer Licensing Invention Corporation. 2009. URL: http://www.itlicorp.com/news/1819 (дата обращения 17.01.2009).

10. Электрогенератор для зарядного устройства / Бабикова H.JL, Валеев А.Р. // сб. трудов IV Всероссийск. зимней школы-семинара аспирантов и молодых ученых. Уфа: изд-во «Диалог», 2009. Т.2. С. 49-52.

11. Патент на изобретение РФ № 2363003. Преобразователь линейных ускорений / Сатгаров P.P., Бабикова Н.Л. МПК G01P 15/11. Опубл. 27.07.2009., БИ№ 21.

12. Патент на изобретение РФ № 2361352. Электромагнитный вибратор (варианты) / Исмагилов Ф.Р., Саттаров P.P., Бабикова Н.Л. МПК H02IC 33/04. Опубл. 10.07.2009., БИ№ 19.

13. A Low-Power, linear, permanent-magnet generator / energy storage system / Wang J., Wang W., Jewell G. W., Howe D. // IEEE Transactions on Industrial Electronics. Vol. 49, № 3, 2002. P. 640-648.

14. Тамоян Г.С., Афонин M.B., Соколова E.M. Перспективы применения синхронных генераторов с постоянными магнитами и возвратно-поступательным движением индуктора // Электричество. № 11, 2007. — С. 54-56.

15. Design and experimental verification of a linear permanent magnet generation for a free-piston energy converter / Wang J., West M., Howe D. // IEEE Transactions and Energy Conversion. Vol. 22, № 2, 2007, P. 299-305.

16. Бесконтактные электрические машины: учеб. пособие / Под ред. Д.А. Бута. М.: МАИ, 1990. 415 с.

17. Паластин Л.М. Синхронные машины автономных источников питания. М.: Энергия, 1980. 384 с.

18. Москвитин А.И. Электрические машины возвратно-поступательного движения. Электрические молотки, вибраторы, быстроходный электромагнитный привод. М.Л.: изд-во АН СССР, 1950. -143 с.

19. Ряшенцев Н.П. Введение в теорию энергопреобразования электромагнитных машин/ Отв.ред. Сипайлов Г.А. Новосибирск: Наука, 1987. 159 с.

20. Хитерер М.Я., Овчинников И.Е. Синхронные электрические машины возвратно-поступательного движения. СПб.: КОРОНА принт, 2004. -368 с.

21. Cambridge University Press, 2005. 237 p.

22. Boldea, I., and S. A. Nasar. Linear motion electromagnetic systems. New York, Wiley, 1985. 482 p.

23. Combustion driven pulsed linear generator for electric gun applications / Mongeau P. // IEEE Transactions on Magnetics, 1997. Vol. 33, № 1. P. 468-473.

24. Патент на изобретение РФ № 2037255. МПК F 03 G 7/00. Генератор электрической энергии / Опубл. 09.06. 1995. БИ № 13.

25. Патент на изобретение РФ № 93057322. МПК Н 02 К 35/00. Генератор электроэнергии // Гундарев В.И., Житков А.В., Столотнюк В.А. Опубл. 27.04. 1996. БИ№ 11.

26. Патент на изобретение РФ № 2020699. Линейный генератор. МПК Н02К 35/02. 30.09.1994. Круглова Г.Г., Кудрявцева Е.А. Сулин Г.А.

27. Преобразователь энергии. Заявка ФРГ Н02К 41/00, № 2938749А1, Заявл. 25.09.79., Опубл. 2.04.81.

28. Преобразователь энергии. Заявка ФРГ Н02К 41/00, № 2938733, Заявл. 25.09.79., Опубл. 16.04.81.

29. Воробьев А.Ю. Электроснабжение компьютерных и телекоммуникационных систем. М.: Эко-Трендз, 2003. 281 с.

30. Ряшенцев Н.П. Электромагнитный привод линейных машин. Новосибирск: Наука, 1985. 152 с.

31. Саттаров P.P., Бабикова Н.Л., Полихач Е.А. К вопросу о классификации линейных генераторов // Вестник УГАТУ 2009. Т. 12, №2(31). С. 144-149.

32. Knighte С., Davidson J., Behrens S. Energy options for wireless sensor nodes // Sensors (MDPI). 2008. Vol.8. P. 8037 8066.

33. Owen Т.Н., Kestermann S., Torah R., Beeby S.P. Self powered wireless sensors for condition monitoring applications // Sensor Revierw. 2009. Vol.29. P. 38-43.

34. Саттаров P.P., Валеев A.P., Бабикова H.JT. Линейный генератор как автономный источник энергии // Электронные устройства и системы. Межвузовский сборник научных трудов. Уфа: изд-во УГАТУ, 2008. -С. 46 50.

35. Патент РФ на изобретение № 2001122184. МПК F 21 V 9/04. Электрический фонарь / Смирнов В.П., Пулатов А.Б. Опубл. 27.06. 2003. БИ № 3.

36. Shunsuke Ohashi, Tatsuro Matsuzuka. Basis Caracteristies of the Linear Synchronous Generator Using Mechanical Vibration // IEEE Transactions on Magnetics. 2005. Vol. 41, No 10. P. 3829-3831.

37. Wang A., Wang W., Jewell G. W., Howe D. Design and Experimental Characterisation of a Linear Reciprocating Generations // IEEE Proc.-Electr. Power Appl. 1998.Vol. 145. No 6. P. 509-518.

38. Магнитоэлектрические преобразователи колебательного движения / P.P. Саттаров, Н.Л. Бабикова // Сб. трудов Всероссийск. молодежной научной конф. Мавлютовские чтения: Уфа: Изд-во УГАТУ, 2007. С. 16.

39. Boldea I., Nasar Sayed.A. and other. // New Linear reciprocating machine with stationary permanent magnets. IEEE. 1996. P. 825-829

40. Permanent Magnet Linear Motors for Short Strokes. B. Lequesne. IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 32, No. 1. 1996.

41. Boldea I., Nasar S.A. Permanent magnet linear alternator. Part I: Fundamental equations. // IEEE Trans., 1987. Vol. AES-23, No.l. P. 73-78.

42. Boldea I., Nasar S.A. Permanent magnet linear alternator. Part II: Basic design guidelines. // IEEE Trans., 1987. Vol. AES-23, No.l. P. 79-82.

43. Балагуров B.A., Галатеев Ф.Ф., Ларионов A.H. Электрические машины с постоянными магнитами. М.: Энергия, 1964. 479 с.

44. Ковалев Л.К., Кавун Ю.Ю., Дежнн Д.С. Синхронные электродвигатели с радиально-тангенциальными магнитами// Электричество. 2007. № 11.-С. 17-20

45. К. Halbach. Design of Permanent Multipole Magnets with Oriented Rare Earth Cobalt Material. Nuclear Instruments and Methods. 1969. PP. 1-10.

46. Hew Wooi Ping, Hamzah Afor, Wijono. Desine of a Permanent Magnet Linear Generator. IEEE 2006. P. 231-233.

47. Патент на изобретение № 2304342. МПК Н 02 К 35/02. Генератор возвратно-поступательного движения / Исмагилов Ф.Р., Хайруллин И.Х., Бабикова Н.Л. и др. // Опубл. 10.08.2007, Бюл. № 22.

48. Вольдек А.И. Индукционные магнитогидродинамические машины с жидкометаллическим рабочим телом. Л.: Энергия, 1970. — 453 с.

49. Туровский Я. Электромагнитные расчеты элементов электрических машин / Пер. с польск. М.: Энергоатомиздат, 1986. 125с.

50. Мамедов Ф.А., Денисов В.Н. Курилин С.П. Варианты построения математической модели линейной машины // Электричество. 2000, №10. -С. 35-39.

51. Копылов И.П., Математическое моделирование электрических машин. М.: Высшая школа, 2001. 263с.

52. Иванов-Смоленский А.В., Абрамкин Ю.В., Власов А.И. и др. Универсальный метод расчета электромагнитных процессов в электрических машинах /Под ред. А.В. Иванова-Смоленского. М.: Атомэнергоиздат, 1986. 267 с.

53. P.P. Саттаров, Н.Л. Бабикова. Элементарная электрическая машина возвратно-поступательного движения // Электротехнические комплексы и системы: межвузовский научный сб. Уфа.: изд-во УГАТУ, 2008. С.233-239.

54. Домбровский В.В. Справочное пособие по расчету электромагнитного поля в электрических машинах. Л.: Энергоатомиздат, 1983. -256 с.

55. Иванов-Смоленский А.В. Электромагнитные силы и преобразование энергии в электрических машинах. М.: Высшая школа, 1989. -312 с.

56. Электромагнитные поля и параметры электрических машин: учебное пособие под ред. Инкина А.И. Новосибирск: ООО «Издательство ЮКЭА», 2002. 464 с.

57. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования. М: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2002. 336 с.

58. Permanent Magnet Linear Generator Design Using Finite Element Method. Hamzah Afor, Ahmad M. Eid, Khalid M. Nor. IEEE 2004. P. 893-896.

59. Методы расчета магнитных систем электрических аппаратов: Магнитные цепи, поля и программа FEMM: учебное пособие / под ред. О.Б. Буля. М.: Издательский центр «Академия», 2005. — 336 с.

60. Detailed Study of the Magnetic Circuit in a Longitudinal Flux Permanent-Magnet Synchronous Linear Generator. O. Danielsson, M. Leijon. IEEE Transactions on Magnetics, Vol.41, NO. 9, 2005 P. 219-224.

61. Arof, H., Wijono, K.M. Linear Generator: Desing and Simulation/ National Power and Energy Conference (PECon), 2003 Proceedings, Bangi, Malasia, P. 306-311.

62. Бессонов JI.А. Теоретические основы электротехники. М.: Высшая школа, 1978.-254 с.

63. Иванов-Смоленский А.В. Электромагнитные силы и преобразование энергии в электрических машинах. М.: Высшая школа, 1989. — 312 с.

64. Копылов И.П. Электромеханическое преобразование энергии. М.: Энергия, 1993.-400 с.

65. Чунихин А.А. Электрические аппараты: общий курс: учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1988. 720 с.

66. Теория электрических аппаратов: учебник для втузов по спец. «Электрические аппараты» / Г. Н. Александров и др. М.: Высшая школа, 1985. -312 с.

67. Саттаров P.P., Бабикова H.JI. Особенности электромагнитных процессов в демпферах с возвратно-поступательным движением // Электротехнические комплексы и системы: межвуз. науч. сб. Уфа: изд-во УГАТУ, 2007.-С. 160-165.

68. Исмагилов Ф.Р., Саттаров P.P., Бабикова Н.Л. Установившийся режим колебаний в электромагнитных демпферах. Успехи современного естествознания: М.: Академия естествознания, 2007. № 12, С. 117-119. ISSN 1681-7494.

69. Буль О.Б. Методы расчета магнитных систем электрических аппаратов: Магнитные цепи, поля и программа FEMM: Учеб. пособие для студентов высш.учеб.заведений/ О.Б.Буль. М.: «Академия», 2005. 336 с.

70. E1CUT. Моделирование двухмерных полей методом конечных элементов. Учебная версия 5.3. Руководство пользователя, http://elcut.ru.

71. Демирчан К.С. Моделирование магнитных полей. М.: Энергия, 1974.- 197 с.

72. Сливинская А.Г. Электромагнитны и постоянные магниты. М.: Энергия, 1972.-248 с.

73. Татур Т.А. основы теории электромагнитного поля: Справ, пособие для электротехнич. спец. вузов. М.: Высшая школа, 1989. - 271 с.283.

74. Саттаров P.P., Полихач Е.А., Бабикова Н.Л. Исследование установившегося режима синхронного генератора возвратно-поступательногодвижения. «Вестник УГАТУ» Изд-во Уфимск. гос. авиац. техн. ун-та. 2007, №6(24). С. 194-200. ISSN 1992-6502.

75. Постоянные магниты / справочник под ред. Пятина Ю.М. изд. 2-е перераб. М.: Энергия, 1980. -488с.

76. Электротехнический справочник в 4-х т./Под ред.

77. B.Г.Герасимова. 9-е изд.,стереотип.- Т. 1. Общие вопросы. Электротехнические материалы. М.: МЭИ, 2004. 440 с.

78. Свинцов Г.П. Модернизированный метод вероятных путей потока Ротерса // Изв. вузов. Электромеханика. 1995. № 5,6. С. 28-33

79. Свинцов Г.П. Расчет проводимостей плоскопараллельных магнитных полей модернизированным методом Ротерса// Изв. вузов. Электромеханика. 1996. № 1,2. С. 45-49.

80. Вольдек А.И. Электрические машины. Учебник для студентов высш.учебн.заведений. Изд. 2-е, перераб. И доп. Л.: Энергия, 1974. 840 с.

81. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник/ Г.С. Найвельт, К.Б. Мазель, Ч.И. Хусаинов и др. Под ред. Г.С. Найвельта. М.: Радио и связь, 1986. - 576 с.

82. Деспотули А., Андреева А. Высокоемкие конденсаторы для 0,5-вольтовой наноэлектроники будущего / Современная электроника № 7, 2007. URL:www.soel.ru. (дата обращения 25.04.2009)

83. Электрические машины: Учебн. для вузов/ И.П. Копылов. 3-е изд., испр. М.: Высшая школа, 2002 - 607 с.

84. Борисов Г.А. Оптимальное использование постоянных магнитов в электрических системах // Электротехника. 1981. №8, - С. 56-59.

85. Мелешин В.И. Транзисторная преобразовательная техника. М.: Техносфера, 2006. - 632 с.

86. Иванов М.П., Бабикова Н.Л., Хайдаров А.Р. Исследование характеристик синхронного генератора возвратно-поступательного движения (СГВПД) // Электротехнические комплексы и системы. Межвуз. науч. сб. 2007. Уфа: изд-во УГАТУ, С. 201-208.

87. Варламов В.Р. Современные источники питания: Справочник. -Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: ДМК Пресс, 2001. 224 с.

88. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: Справочник / Н.Н. Акимов, Е.П. Ващуков, В.А. Прохоренко, Ю.П. Ходоренок. Мн.: Беларусь, 1994. 591 с.

89. Микросхемы для импульсных источников питания. З.-М.: Изд. дом «Додэка-ХХ1», 2002. 288 с.

90. Семенов Б.Ю. Силовая электроника от простого к сложному. — М.:СОЛОН-ПРЕСС, 2006. 416 с.

91. Техническое описание микросхемы TPS61200. Texas Instruments. 2007. URL: www.ti.com. (дата обращения 17.01.2009).

92. Техническое описание микросхемы NCP1400.

93. URL: http://www.onsemi.com/pub/Collateral/NCP1400A-D.PDF (дата обращения 7.02.2009).

94. Техническое описание микросхемы LT1308. URL: http://cds.linear.com/docs/Datasheet/1308i.pdf. (дата обращения 7.02.2009).

95. Техническое описание микросхемы МАХ743. URL: http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/MAX743.pdf. (дата обращения 7.02.2009).

96. Техническое описание микросхемы LM2731. URL: http://www.national.com/ds/LM/LM2731 .pdf. (дата обращения 7.02.2009).

97. Ф.Р. Исмагилов, Е.А. Полихач, Н.Л. Бабикова. Экспериментальное исследование магнитоэлектрического генератора // Электромеханика, электротехнические комплексы и системы/ Межвузовский науч. сб. Уфа: Изд-во УГАТУ, 2006. - С. 80-85.

98. Дубровский В.И. Биомеханика: учебник для студентов сред, и высш. Заведений по физической культуре. М.: Изд-во ВЛАДОС-ПРЕСС, 2008. 669 с.

99. В.В.Денисенко. Возможности повышения точности путем многократных измерений //Датчики и системы. № 6. 2009. — С. 35-38.

100. Куракин К. И., Куракин JL К. Анализ систем автоматического регулирования на несущей переменного тока. М.: Машиностроение, 1978. -238с.

101. Сливинская, А. Г. Гордон А.В. Постоянные магниты : учебное пособие / А. Г. Сливинская . М. —Л.: Энергия, 1965 . 128 с.

102. Срибнер, Л.А. Точность индуктивных преобразователей перемещений. М.: Машиностроение, 1975. 104с.

103. Русин, Ю.С. Трансформаторы звуковой и ультразвуковой частоты. Л. : Энергия, 1973 . -152с.

104. Карандеев, К.Б. Специальные методы электрических измерений: Учеб.пособие для электротехн.вузов. М-Л. : Госэнергоиздат, 1963. 344с.