автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Методы проектирования электромагнитных механизмов постоянного тока с заданными динамическими параметрами

На прав ах.рукописи

Старостин Алексей Геннадьевич

МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ МЕХАНИЗМОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ЗАДАННЫМИ ДИНАМИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ

Специальность 05.09,01 «Электромеханика и электрические аппараты»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новочеркасск 2006

Работа выполнена на кафедре «Электрические и электронные аппараты» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (НПИ)»

Ведущая организация: ОАО «Всероссийский научно-исследовательский и проекта о-конструкторский институт электровозостроения» (г. Новочеркасск)

Защита диссертации состоится 20 декабря 2006г. в 10-00 час. в 107 ауд. главного корпуса на заседании диссертационного совета Д212.304.08 в ЮжноРоссийском государственном техническом университете по адресу: 346428, Ростовская обл., г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132.

С диссертацией можно ознакомиться в Научно-технической библиотеке Южно-Российского государственного технического университета (НПИ). С текстом автореферата можно ознакомиться на сайте ЮРГТУ (НПИ) www.npi-cu.ru

Научный руководитель

- доктор технических наук, доцент Ковалев О.Ф.

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор Бахвалов Ю. А.;

-кандидат технических наук, доцент Детистов В. А.

Автореферат разослан: «_»ноября 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д212.304.08 кандидат технических наук, доцент

Скубиенко С. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Технической базой автоматизации являются современные вычислительные комплексы, обрабатывающие центры, гибкие автоматизированные модули. Для обеспечения функционирования этих сложных и дорогостоящих систем необходимы высоконадежные технические средства — элементы автоматики. К таким элементам следует отнести электромагнитную аппаратуру. Простота конструкции, высокая надежность, возможность получения разнообразных динамических характеристик, от согласования которых с -параметрами исполнительного механизма зависит работоспособность устройства в целом, предопределили широкое применение электромагнитных аппаратов в различных областях техники. В тоже время, с появлением новых интеллекпгуальных электромеханических устройств, многие из электромагнитных механизмов (ЭММ) не отвечают современному уровню технических характеристик. Поэтому улучшение динамических параметров электромагнитов представляет важную народнохозяйственную задачу, решение шторой должно опираться на достаточно хорошо разработанную теорию, аналитические и экспериментальные методы исследований. В настоящее время существуют' и широко применяются качественные методы проектирования электромагнитных устройств с заданными статическими характеристиками. Методы, использующие в качестве исходных данных динамические параметры, изложены недостаточно и обладают рядом серьезных допущений. Поэтому необходимо совершенствование существующих и разработка новых методов проектирования ЭММ с заданными динамическими параметрами.

Цель работы. Целью работы является разработка и совершенствование методов проектирования электромагнитных механизмов постоянного тока с заданными динамическими параметрам, которые могут быть использованы для получения новых и совершенствования существующих электромагнитных устройств.

Достижение поставленной в работе цели базируется на постановке и решении следующих задач:

1. Анализ существующих методов проектирования электромагнитов с заданными динамическими параметрами,

2. Разработка математической модели проектирования электромагнитов на заданные динамические параметры.

3. Формулировка критериев выбора исходных данных проектирования устройств с заданными динамическими параметрами.

4. Разработка и реализация комбинированного расчетно-экспериментального метода определения динамических характеристик исследуемых устройств. -

5. Расчет конструкций электромагнитов постоянного тока, обладающих заданными динамическими параметрами и характеристиками.

Работа выполнена в соответствии с научным направлением ЮжноРоссийского государственного технического университета «Интеллектуальные

электромеханические устройства,, системы и комплексы» от 01.03.2006 г., пр. №5, которое относится к «Приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники РФ. Энергетика и энергосбережение», утвержденным Президентом РФ 21 мая 2006 г. (Пр-843).

МСГОДЫ .исследования ц достоверность, полученных результатов. При выполнении работы использовались следующие численные методы:

• Рунге-Кугга 4 порядка;

« Адамса-Бошфорда;

• Эйлера;

• Хука-Дживса;

• метод конечных элементов.

• численные методы решения систем линейных и нелинейных алгебраических уравнений.

Достоверность полученных результатов обеспечивается:

• согласованием результатов, полученных с помощью разработанных моделей и методов, с результатами экспериментальных исследований, погрешность которых не превосходит 3-5%;

• строгим соблюдением фундаментальных теоретических положений;

• использованием при тестировании результатов, апробированных на демонстрационных версиях современных программных комплексов Maxwell, MathCAD, FEMM.

• критическим обсуждением основных результатов работы на Всероссийских н международных научно-технических конференциях. Научная новизна.

1, Предложен оригинальный двухэтапный метод проектирования ЭММ, отличающийся разделением стадий определения характеристик электромагнита и соответствующих им размеров проектируемого устройства.

2. Создана математическая модель, позволяющая на этапе проектирования учесть влияние вихревых токов в сплошных элементах магннтопровода при срабатывании ЭММ.

3. Предложены методы расчета, опирающиеся на аналитические выражения, теорию цепей и теорию поля, отличительной особенностью которых является возможность получения размеров и обмоточных данных устройства в соответствии с характеристиками, полученными на первом этапе проектирования.

4, Разработан и реализован комбинированный метод определения динамических характеристик ЭММ с помощью программно-аппаратного комплекса на базе персонального компьютера (ПК), позволяющий по минимальному набору экспериментальных данных посредством моделирования определить полный комплекс динамических характеристик системы.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Разработанные модели и методы проектирования позволяют получить электромагниты постоянного тока, динамический режим которых максимально соответствует указанным в техническом задании условиям эксплуатации электромагнитного привода. Это позволит снизить затраты на дополнительную подстройку устройства на требуемый режим работы. Результаты диссертационной работы были внедрены на предприятии ПКП «Ирис», г.Ростов-на-Дону. Материалы диссертационной работы использовались в учебном процессе кафедры «Электрические, электронные и микропроцессорные аппараты» ЮРГТУ (НПИ) по курсу «Автоматизированные системы научных исследований». На программное обеспечение получено свидетельство о регистрации программы. Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы обсуждались на;

— ежегодных научно-практнческих конференциях Южног Российского государственного технического университета с 1997 по 2001 гг.;

— на X Всероссийской научно-технической конференции «Компьютерные технологи» в науке,' проектировании и производстве», (Нижний Новгород, февраль 1999);

— на IV Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электронадв и ясного состава», (Новочеркасск, июнь, 2003);

— на VI Международной научно-практической конференции «Моделирование. Теория, методы и средства» (Новочеркасск; апрель, 2006).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Объем работы —168 страниц (без приложений),. включает 72 рисунка. Список литературы содержит 139 источников. Приложения содержат 66 страниц текстов используемых в работе компьютерных программ.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, изложены цели и задачи диссертационной работы, научная новизна и практическая ценность.

В первой главе рассмотрены особенности существующих в настоящее время методов расчета динамических показателей электромагнитов. Показано, что из множества методов проектирования ЭММ методы, позволяющие получить . электромагнит с заданными- динамическими параметрами, составляют лишь небольшую часть. Существующие методы расчета динамических характеристик электромагнитных устройств опираются на аналитические зависимости или теорию цепей и позволяют с различной степенью точности определить параметры движения традиционных ЭММ. В большинстве рассмотренных случаев не ставится . задача получения

электромагнитного устройства с ранее заданными параметрами движения. Расчет динамических характеристик ведется для спроектированных магнитных систем на этапе поверочных расчетов, решается только прямая задача расчета динамических характеристик ЭММ. Рассмотрены вопросы применения полевых методой расчета электромагнитных устройств с заданными свойствами. Дан сравнительный анализ существующим методам расчета электромагнитных полей. На основе проведенного литературного обзора были сформированы цель и задачи диссертационной работы.

' Во второй главе разработан и предложен двухэтапный метод проектирования ЭММ с заданными динамическими характеристиками. Формирование заданных динамических параметров движения определяется режимом механической подсистемы в виде однозначного соответствия Р3 и Р^, (электромагнитная и противодействующая силы) при известной массе подвижных частей т. При помощи электромагнитного расчета необходимо определить такие параметры электромагнита, при которых магнитное поле создавало бы необходимые для заданного движения силовые взаимодействия. Таким образом, задача проектирования разделяется на два этапа:

1) решение системы дифференциальных уравнений — определение характеристик ЭММ для обеспечения заданных динамических параметров;

2) нахождение размеров электромагнита и параметров его обмотки согласно полученным ранее характеристикам.

Первый этап базируется на решении системы уравнений для этапа движения якоря и представляет собой обратную задачу расчета динамических характеристик (03) ЭММ (I):

сИ/с1< = 1р~Ш~2Р У/{)г1;

, * о>

¿¿/(й = 2Р У/Г; э

Р = та+Р , э пр

где ¡,Ь,и,Я -соответственно,ток,индуктивность, напряжение питания и сопротивление обмотки намагничивания; У(1) -заданный закон изменения скорости движения якоря; Р„ -соответственно, электромагнитная и противодействующая силы; т — масса подвижных частей; а - ускорение движения якоря, получаемое посредством дифференцирования У((), Основным допущением является факт линейной зависимости тока и потокосцспления магнитной системы. Система уравнений позволяет по заданной зависимости У(0 и значениям т, V, В. определить функции Ь(г), ¡(1) и зависимость потохосцепл ения от тока уг(!,х).

Предложен алгоритм проектарования электромагнитов постоянного тока с заданными динамическими параметрами (рис.1),

Корр&спфовяса с целью щыученвя

Расчет иалдгпшй системы щш гкыощи

зтсетеогтгй

Расист дщцтагой

Системы ДрИ ГШ МОЩИ Т£9рНВ ДСД£Й

1

Поиск минимума функции СКСЦх) звдянн от пелуч

Уточнение расчета I магнитной системы

ЩХА ИОМОТЦН М10Э ^ по книгой ^Рг1/

Пэиск мЕнамумг] фувЕДиаСКС Цж) | аиавЕ. от летуч.

£

Мзянкм^аоня

ЗОЗррСКТЯр5>!>1Цс5

Рис,) дройгп^юня! с ллдшыми диаошчедимн параметрами

где ¿мр -соответственно, индуктивяогт.4 трогакн* и срабатывания ЭММ, г. — средкекггдрзгигчное отклонение.

Для учета влияния вихревых токов была предложена система дифференциальных сравнений {2>. Моделирование вихревых таков осуществляется на основа введения дополнительной эквивалентной обмотки:

dL

Г- Г1

- _ И'г 11 +erf 'i —

(2)

Л3 =

Lcr 5.784 л-

. 1 у 1 1Г(1+<г) 'j

Л = «ист + Ля

гае <„ - длина средней линии сплошной части магнитопровола^-удельная электропроводность егьли магнитопровода; а- коэффициент рассеянна магнитной системы; — параметры •»квивалекгной обмотки. Допущения:

веггоры индукции В а напряженности Н магнитного поля направлены параллельно образующей сердечника, т.е в сердечнике магнитное поле однонаправленное, материал сердечника ЭММ изотропен и его удельная электропроводность у и абсолютная магнитная проницаемость /J постоянны по сечению и длине составляющих магннтопровода. Приведенные выше- системы дифференциальных уравнений решались численно с применением программного обеспечения, написанного на языке PASCAL.

В третьей главе проанализированы характеристики . движения якоря

электромагнита с целью получения области возможной реализации динамических параметров и характеристик проектируемым устройством.

В работе показано, что из множества характеристик скорости якоря ЭММ наиболее типичными (рис. 2) являются зависимости, обеспечивающие максимум скорости (кривая

Рис.2. Thbobus xapatiepHnmj) I V'ri

А), характеристика движения со снижен»ел! скорости ь конце хода (кривая Б) или движение с постоянной скорость*? (кривая В). Соответственно, \ казаиные динамические характеристики могут применяться в устройствах ударного

действия {молоты к перфораторы), устройствах с частыми коммутациями (контакторы, реле) и элементах подачи и управления (клапаны, муфты).

Решение ОЗ неоднозначно, так как зависит от начальных условий: тока трогания и индуктивности системы в момент трогания Ь^^Цг.^). а

также противодействующей характеристики Ток трогания должен

удовлетворять условиям ¡^ = Ш и, (* е [0,5... 0,9]). или приближенно найден как ¡^ = л . Индуктивность трогания предварительно

выбирается из равенства ^иС^^" в должна обеспечить условие Лу - 0. где Рщ, - противодействзющее усилие в момент трогания;

Д^—конечное значение перемещения якоря; т — масса якоря; время

движениямаксимальное значение скорости якоря из заданного закона

У(0-

Исследованн е ОЗ показало, что крутизна позучаемых характеристик в основном завиекг от задаваемых начальных значений параметров Ь^р. Л и гп. Например, с увеличением величины /? крутизна характеристик существенно возрастает (рис. 3). Установленный факт положен в основу способа выбора

рациональных параметров проектируемого ЭММ. И сход я из типичности формы характеристик Цх) для получения реализуемых конструкций электро-

магнитов соотношение

¿■ср'Ьшр целесообразно

выбирать из диапазона е [5; 10].

РисЗ. Зависни пеги ы!) при вариации К

1.2 10 а в

05

о.:

ОЗе- 0-1 и*

/ / |/

/ // (

/ //

/ > V

01

У л

у

—--"

;

ПЛ1 ОГС

Рнс.4 Зааисимосгм I <1) при вэрнаилк: а! кассы янпря: 6) индуктивности трогания Ь,

1D

vyt,

03-

1 ■ f л

1 N i/

1

I

-

V

Коррекция получаемой характеристики L(xj возможна также за счет введения дополнительных противодействующих сил. При заданном законе изменения Vit) можно определить требуемую зависимость противодействующих сил Полученную п ротнводейстаующую

зависимость можно представить как результирующую (суммарную) харщктеристнк-у противсдействующих сил: ^npwexW+ '»Wi

где Рщ, ш — заданная в первом приближении характеристика

приводимого в движение механизма: PJx) - корректирующая

характеристика, образующая в совокупности с Р^. требуемую из условий заданного движения УУО результирующую характеристику РщЦ.х). В данном случае Fr(x) можно понимать как фактор подстройки исполнительного механизма под требуемый закон движения.

Выполнить процедуру

проверки качества проектирования можно путем решения прямой задачи расчета динамических характеристик срабатывания электромагнитного механизма с полученными характеристиками у - /{j, А и заданными U,R,m.P^(x) н

На рис, 5. приведены результаты подобной проверти при реализации магнитной системой заданных характеристик движения, где 1 — заданная, 2 - полученная зависимости l'(t).

В четвертой главе проведен анализ факторов, влияющих на электромагнитные характеристики получаемых V СТрОИ L~TTi.

\

i) w

DJB

U

S)

/

/ f

/

/ t

l ! 1 J.

Phl 5 Сравнен!« ткянс-й и оол^^нн^ карактсрнстмк скелет 1 'ii.i

Представив ЭММ эквивалентной схемой (рис. б), можно сказать, что тяговое усилие устройства Р, и его характеристики щЬ=/[х(1)]> (определяющие, в конечном счете, динамические характеристики электромагнита) зависят от изменения проводимости рабочего зазора, а также от соотношения между абсолютными значениями всех проводимостей магнитной системы (сталь, нерабочий зазор, шунт), которые залают долю

намагничивающей силы, приходящуюся на рабочий зазор, т.е.

Фг 13 /ЛК-мраС ^м.ЧУ ^ыст ^мли)-

Такой подход позволяет определить варианты воздействий на получаемую характеристику 1(х) для дальнейшей минимизации среднеквадратичного отклонения заданной зависимости от реализованной.

Предварительное определение размеров электромагнита может быть выполнено по соотношениям для зависимостей постоянной времени от размеров Т(х,а,!,И) вычисленных для различных типов устройств. В главе 4 получено аналитическое выражение (3) для зависимости скорости Уф, приведен пример проектирования ЭММ прямоходового типа (рис. 7, таблица 1) на заданное значение скорости перемещения якоря в конце' хода У~0.4 м/с;1ср^40мс'.

Таблица 1

Напряжение обношен, В Диаметр провода, мм Базовые размеры, мм Число 1ИТКО!

а I Н

24 0.8 11.7 32.5 79 2044

Рисб. Эквивалента* схема ЭММ

и

Комплекс характеристик ч*(/). является параметрическим

изображением фазовой траектории изменения состояний магнитной системы в Процессе движения на семействе характеристик т = /(*,().

Поэтому па втором этап$ проектирования параметры ЭММ выбирались таким образом, чтобы его характеристики у » 0 минимально расходились с результатами решения системы уравнений ОЗ в точках фазовой траектории. Задача расчета будет иметь вид (4):

г „ I 1 Л" )т{п * (4>

где 2/ - минимизируемая функция, Зрае 4крае — величины рабочего и нерабочего зазоров магнитной системы, соответственно. Поиск минимума функции 7,1 осуществлялся при помощи метода Хука-Дживса,

В результате были получены два проекта электромагнитов постоянного тока прямоходовой конструкции (рис. 7) для вариантов «А» и «Б» (рнс. 2) заданных характеристик скорости - Уф. Расчет магнитной системы прямоходового электромагнита выполнялся методом участков. Размеры и параметры полученных ЭММ приведены в таблице 2, на рнс. 8 показаны заданные и реализованные магнитной системой характеристики скорости

Применение теории электрических цепей позволяет получить адекватные результаты расчета магнитной системы, если проектируемое устройство обладает несложной конструкцией магнитолровода и эквивалентная схема электромагнита не изменяется в процессе движения якоря. Для получения специфических характеристик скорости (например, вариант «В») необходимо рассматривать электромагниты, обладающие более сложной конструкцией магнитопровода. Проектирование таких устройств целесообразно вести с применением полевых методов решения задач ввиду сложной структуры их магнитного поля.

Решение задачи минимизации функции (4) с использованием МКЭ осуществлялось на языке программирования LUA Script пакета FEMM. На рис.9 показана конструкция электромагнита постоянного тока с втяжным якорем (а) и сравнение

Рис.9. Электромагнит с втяжным якорем и его характеристики !■'(!)

заданной и полученной характеристик скорости (6), В таблице 3 приведены размеры и параметры втяжного ЭММ.

Представленные примеры позволяют сделать вывод о работоспособности предложенной двухэтапной методики проектирования.

В петой главе рассматривается построение программно-экспериментального комплекса для определения динамических и статических характеристик электромагнитных приводов *,

Идея предлагаемого подхода состоит в том, что зная минимально возможное количество величин достоверно определяемых

экспериментально (характеристики тока 1(1) и напряжения 1/(1) в функции времени), путем их дальнейшей математической обработки можно найти другие параметры электромагнита, если их непосредственное определение экспериментально вызывает затруднение. К таким характеристикам можно отнести зависимости: х(1), У(г),а(1) — перемещение, скорость и ускорение якоря ЭММ; ЦХ.х), - характеристики индуктивности и иотокосцепления; Рэ(х), ~ тяговые и нагрузочные характеристики.

Основным допущением предлагаемого двухэтапного метода проектирования является условие линейной зависимости тока и потокосцепления ф=Ы, т.е. магнитная система считается ненасыщенной. В результате проведенных экспериментов были получены зависимости усредненной величины магнитной индукции от времени В1Т-/({) для ряда ЭММ

Таблица 3

Напряжение обм., в 12

Сопротивление обм., Ом 18

Высота катушки, мм 44

Ширина катушки, им 10

Толщина стенки, мм 3

Высота шунта, мм 10

Диаметр сердечн., мм 12

МДС обмотки, А 1000

Zí 0.2

* Работы проводились совместно с В.В. Медведевым

В.Тл

и -

075 -

DJ ■

0-И -

-Как видно из рисунка 10, средняя индукция исследуемого электромагнита на момент срабатывания значительно меньше, чем установившаяся (0.77л к 1.7Тя), Следовательно, на промежутке времени от включения ЭММ в сеть до срабатывания последнего магнитная система исследуемого устройства не насыщена, что позволяет считать ее линейной и использовать предлагаемые системы уравнений.

Рие.Ш. Характеристика усредненной индукции Бср(0

В результате проведенных исследований ЭММ была проведена экспериментальная проверка предлагаемой математической модели учета вихревых токов. На рнс.11 показаны расчетные и экспериментальные кривые токов в катушке электромагнита и эквивалентной обмотке.

1,.А

ГА 0!

и

у ВДССПС] имвнт У

/ рлпетУ]

/ ¡и

1 .

а -■ к

I V

ше ерши г

■1

1,с

ом ош яд»

и

а) 0)

Рнс.11. Характеристики тока в обмотках намагничивания и) и эквивалентной 6}

Из рис. 11 можно сделать вывод о согласовании' расчетных и экспериментальных результатов, что подтверждает адекватность предложенного метода учета вихревых токов,

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты, полученные в настоящей работе, могут быть сформулированы следующим образом.

1. Предложен - двухэтажный метод проектирования электромагнитных устройств по заданным динамическим характеристикам. Используемая

двухэтапная методика базируется на применении обратной задачи расчета динамических показателей электромагнитного устройства с последующей корректировкой результатов расчета электромагнита по результатам решения прямой задачи.

2. Предложена математическая модель проектирования электромагнитов постоянного тока с заданными динамическими параметрами с учетом влияния вихревых токов, наводящихся в сплошном магнитол роводе. Отличие предлагаемой модели учета вихревых токов от подобных существующих заключается в применимости ее для двухэтапного проектирования ЭММ. Данная модель позволяет оценить влияние вихревых токов на динамические характеристики электромагнита. Показано, что вихревые токи влияют не только на процесс трогания ЭММ (увеличение 1„р на 40 %), ко и на движение якоря (уменьшение скорости в конце хода якоря на 20 %).

3. Предложены и реализованы методы расчета магнитных устройств, основанные на аналитических зависимостях теорий цепей и магнитного поля. Отличительной особенностью предложенных методов является их взаимосвязь между собой и применимость к двухэтапному методу проектирования. Максимальное отклонение заданной динамической характеристики от реализуемой находится в пределах 5-20 %, в зависимости от формы требуемой кривой У(!) и применяемого метода расчета магнитной системы.

4. Спроектированы четыре конструкции электромагнитов постоянного тока (три прямоходового исполнения и одна с втяжным якорем), обеспечивающие реализацию заданного значения скорости в конце хода якоря, а так же движение якоря с постоянной скоростью. Данные динамические параметры позволяют более точно согласовать работу привода н исполнительного механизма уже на этапе проектирования ЭММ.

5. Предложены комбинированные расчетно-экспериментальныс методы определения динамических показателей ЭММ, позволяющие по минимальному объему измеряемой информации восстановить полный комплекс характеристик исследуемого объекта с целью проверки работоспособности методов проектирования. Суммарная погрешность приведенных экспериментальных данных составила 3-5 %.

6. На основе предложенных методов реализован расчегно-экспериментальн ы Й комплекс, позволяющий оценить полученные динамические параметры спроектированных ЭММ и произвести подстройку последних с целью максимального достижения ими требуемых динамических показателей.

Основные положения диссертации отражены в следующих работал:

1. Ншснтенко А.Г, Гринченков В.П. Медведев В.В,, Старостин А.Г. Об одном подходе к проектированию электромагнитов по заданным динамическим характеристикам. Изв. вузов. Электромеханика.- 1999.-Ks4.-C. 19-21.

2. Ковалев О Ф. Старостин А.Г. Определение зависимости индуктивности от зазора электромагнита по заданным динамическим характеристикам. Изв. вузов.

Электромехвника.-2001.-№2.-С. 26-28,

3. Ковалев О.Ф. Старостин А.Г. О влиянии геометрических размеров прямоходового электромагнита на характеристику потокосцеплення его обмотки. Фундамеитализация к гуманизация технических университетов: Материалы 49-Й науч.-техн. конф, студентов и аспирантов ЮРГТУ / Юж.-Рос, гос. техн. ун-т. -Новочеркасск : ЮРГТУ, 2001.-С. 74-76.

4. Ковалев О.Ф. Лобанова Л.С. Медведев Б.В. Старостин А.Г. Расчетно-экспериментальны й комплекс для определения динамических параметров электромагнитных механизмов постоянного тока. Состояние н перспективы развития электроподвижного состава : Материалы IV Междунар, науч.-техн. конф., г, Новочеркасск/ОАО НПО«НЭВЗ».-Новочеркасск, 2003.-С. 285-287.

5. Никите нко А.Г., Старостин АХ. О проектировании электромагнита с ферромагнитным шунтом на заданную тяговую характеркстику./Новочерк. гос. техн ун-т,-Новочеркасск, 1997.-13с.-Деп. в ВИНИТИ 25.12.97, №3781-В97.

6. Никигенко А.Г., Медведев В.В., Гринченков В.П., Лобанова Л.С.,Старостин А.Г. Компьютерное моделирование динамики электромагнитов постоянного тока с двумя рабочими зазорами. Электровозостроение: Сб. науч. тр. / ВЭлНИИ. - Новочеркасск, 1999. - С. 293-299,

7. Никигенко AT. Гринченков В.П. Медведев В.В, Старостин А.Г, Моделирование динамических характеристик электромагнитов с двумя рабочими зазорами. Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве: Материалы I Всерос. науч.-техн. конф. - Нижний Новгород, 1999.

8. Никигенко А.Г. Медведев В. В., Старостин А.Г. Проектировании электромагнитных механизмов с заданными динамическими свойствами. Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве: Материалы Î Всерос. науч.-техн. конф., -Нижний Новгород, 1999.-С. 19-20.

9. Старостин А.Г., Учет вихревых токов при решении обратной задачи расчета динамических характеристик электромагнитных механизмов, Моделирование. Теория, методы н средства: материалы VI Междунар. науч.-пркт.-конф., г. Новочеркасск, 7 апр. 2006 г, : в 5 ч. / Юж.-рос, гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск : ЮРГТУ, 2006. - Ч. 2. - С. 25-27.

Ю.Ковалев О.Ф., Ковалева Н.В., Старостин А.Г., Моделирование динамических характеристик электромагнитных механизмов с учетом вихревых токов. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ. №2003612356, от 17.10.2003.

Личный вклад автора в опубликованных в соавторстве работах: [1,2,3,5,6,7,8}-исследование модели, составление программ, обработка данных; [4] —разработка структурной схемы и конструирование электронной части расчетао-экспериментального комплекса.

Подписано в печать 13.11.2006 г.

Формат 60x90 1/16. Бумага офсетная. Печать оперативная.

Уч. печ. л. 1. Тираж экз. Заказ № 32-Южно-РосснйскиВ государственный технический университет (НПИ) Центр оперативной полиграфии ЮРГТУ(НПИ) 346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132, тел. 55-222

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ. ЦЕЛЬ РАБОТЫ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

2. ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОМАГНИТА ПОСТОЯННОГО ТОКА.

2.1. Система уравнений математической модели электромагнита.

2.2. Математическая формулировка прямой задачи расчета динамических характеристик.

2.3. Математическая формулировка обратной задачи расчета динамических характеристик.

2.4. Учет влияния вихревых токов в массивном магнитопроводе при решении задач расчета динамических характеристик.

ВЫВОДЫ.

3. ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ ОБРАТНОЙ

ЗАДАЧИ РАСЧЕТА ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК.

3.1. Анализ задаваемых характеристик.

3.2. Основные подходы к получению требуемых динамических параметров.

3.3. Согласование силовых характеристик.

3.4. Определение начальных условий интегрирования при численном решении обратной задачи расчета динамических характеристик. выводы

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ МЕХАНИЗМОВ С ЗАДАННЫМИ ДИНАМИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ.

4.1. Реализация обратной задачи расчета динамических характеристик.

4.2. Анализ факторов, влияющих на характеристики проектируемого электромагнита.

4.3. Получение требуемых динамических параметров с использованием аналитических зависимостей.

4.4. Применение метода участков при проектировании на заданные динамические характеристики.

4.5. Применение полевых методов при проектировании на заданные динамические характеристики.

ВЫВОДЫ.

5. РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ.

5.1. Расчетно-экспериментальные методы.

5.2. Устройство и технические характеристики расчетно-экспериментального комплекса.

5.3. Определение динамических параметров.

5.4. Исследование влияния вихревых токов на динамические характеристики.

5.5. Исследование влияния характера механической характеристики на динамические параметры.

ВЫВОДЫ.

Актуальность темы. Развитие промышленного производства на современном этапе немыслимо без развития науки и техники, направленного на достижение главной цели - автоматизации процессов проектирования, изготовления и испытания современных технических объектов. Развитие автоматики обеспечило создание новых областей науки и техники, а также способствовало усовершенствованию и улучшению ряда существующих отраслей промышленности и производственных процессов, в том числе связанных с передачей, управлением, контролем и распределением электрической энергии при ее использовании в современных различных приводах и установках. Технической базой автоматизации являются современные вычислительные комплексы, обрабатывающие центры, гибкие автоматизированные модули. Для обеспечения функционирования этих сложных и дорогостоящих систем необходимы высоконадежные технические средства - элементы автоматики. К таким элементам относится электромагнитная аппаратура. В свою очередь развитие автоматики немыслимо без опережающего роста технических средств-элементов автоматики, охватывающих также обширный класс устройств, при помощи которых осуществляется преобразование поступившей на вход элемента электрической энергии (сигнала) в механическую энергию (движения, удара, нажатия, удержания) на его выходе. Простота конструкции, высокая надежность, возможность получения разнообразных динамических характеристик, от согласования которых с параметрами исполнительного механизма зависит работоспособность устройства в целом, предопределили широкое применение электромагнитных аппаратов в различных областях техники. Наиболее распространенные электромагнитные устройства включают в себя электрические контактные аппараты управления, защиты и автоматики (контакторы, магнитные пускатели, электромагнитные реле и пр.).

На изготовление электромагнитных механизмов (ЭММ) расходуются дефицитные и дорогостоящие материалы. В тоже время, с появлением новых интеллектуальных электромеханических устройств, многие из ЭММ не отвечают современному уровню технических характеристик. Поэтому улучшение динамических параметров электромагнитов представляет важную народнохозяйственную задачу, решение которой должно опираться на достаточно хорошо разработанную теорию, аналитические и экспериментальные методы исследований.

Только на такой основе возможно создание конкурентоспособных промышленных образцов, отвечающих приведенным ранее требованиям. Несмотря на относительную простоту конструкций ЭММ, для описания процессов, происходящих в электромагнитной аппаратуре, требуется применение сложного математического аппарата. Попытка вести расчетные и проектно-конструкторские разработки по упрощенным соотношениям с использованием примитивных вычислительных средств, приводят к потере точности результатов расчета и, следовательно, доверия к окончательным выводам. Поэтому необходимо совершенствование существующих и разработка новых методов проектирования ЭММ. Эти методы должны наиболее полно учитывать факторы, влияющие на физику процессов в электромагнитной аппаратуре. При модернизации существующих и создании новых электромагнитных аппаратов экономический эффект может быть обеспечен за счет установления рациональных соотношений параметров этих устройств. В результате этого появляется возможность экономии материалов и потребляемой энергии, снижения себестоимости изделий, улучшения характеристик последних. Для решения перечисленных задач необходима разработка методов расчета ЭММ, реализующих оптимальные характеристики этих устройств, т.е. решение задачи оптимального проектирования. Широкое применение ЭММ обусловлено необходимостью получения разнообразных динамических характеристик, от согласования которых с параметрами исполнительного механизма зависит работоспособность устройства в целом.

Цель работы. Целью работы является разработка и совершенствование методов проектирования электромагнитных механизмов постоянного тока с заданными динамическими параметрам, которые могут быть использованы для получения новых и совершенствования существующих электромагнитных устройств.

Работа выполнена в соответствии с научным направлением Южно-Российского государственного технического университета «Интеллектуальные электромеханические устройства, системы и комплексы» от 01.03.2006 г., пр. №5, которое относится к «Приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники РФ. Энергетика и энергосбережение», утвержденным Президентом РФ 21 мая 2006 г. (Пр-843). Достижение поставленной в работе цели базируется на постановке и решении следующих задач:

1. Анализ существующих методов проектирования электромагнитов с заданными динамическими параметрами.

2. Разработка математической модели проектирования электромагнитов на заданные динамические параметры.

3. Формулировка критериев выбора исходных данных проектирования устройств с заданными динамическими параметрами.

4. Разработка и реализация комбинированного расчетно-эксперименталыюго метода определения динамических характеристик исследуемых устройств.

5. Расчет конструкций электромагнитов постоянного тока, обладающих заданными динамическими параметрами и характеристиками.

Методы исследования. В силу сложности математического описания физических процессов, протекающих в ЭММ, расчетно-проектные работы при исследовании этой аппаратуры связаны с необходимостью выполнения большого объема вычислительной работы. Отсюда вытекает необходимость широкого использования современных персональных ЭВМ, разработки пакетов прикладных программ. Реализация возможностей, представляемых прогрессивно развивающейся вычислительной техникой, позволяет проектировщику в короткое время получить и сравнить между собой большое количество характеристик проектируемой конструкции, использовать при моделировании более строгие математические модели. Одновременно ПК берет на себя выполнение трудоемких нетворческих задач: поиск научно-технической и справочной информации (Internet); выполнение графических и чертежных работ и т.д. При расчете процессов в ЭММ традиционным является применение методов, основанных на использовании теории цепей. В отдельных случаях эти методы являются достаточно достоверными и легко реализуются в программном обеспечении. Однако их точность зависит от правильности построения математической модели конкретного электромагнитного механизма. Для расчета электромагнитных устройств использовался математический аппарат, основанный на теории электромагнитного поля, являющийся, на данный момент, наиболее достоверным методом анализа процессов в ЭММ. Задача совершенствования электромагнитной аппаратуры связана с необходимостью разработки методик и алгоритмов, рационально сочетающих как методики на основе теории цепей, так и современные методы расчета электромагнитных полей.

При выполнении работы использовались следующие численные методы:

• Рунге-Кутта 4 порядка точности;

• Адамса-Бошфорда;

• Эйлера;

• Хука-Дживса;

• метод конечных элементов.

• численные методы решения систем линейных и нелинейных алгебраических уравнений.

Достоверность полученных результатов обеспечивается:

• согласованием результатов, полученных с помощью разработанных моделей и методов, с результатами экспериментальных исследований;

• строгим соблюдением функциональных теоретических положений;

• использованием при тестировании результатов апробированных на демонстрационных версиях современных программных комплексов Maxwell, MathCAD, FEMM.

• критическим обсуждением основных результатов работы на Всероссийских и международных научно-технических конференциях.

Научная новизна полученных в диссертационной работе результатов заключается в следующем:

1. Предложен оригинальный двухэтапный метод проектирования ЭММ, отличающийся разделением стадий определения характеристик системы и соответствующих им размеров устройства.

2. Создана математическая модель, позволяющая учесть влияние вихревых токов в сплошных элементах магнитопровода при срабатывании ЭММ на этапе проектирования устройства с заданными динамическими параметрами.

3. Предложены методы расчета ЭММ опирающиеся, на аналитические выражения, теории цепей и поля, отличительной особенностью которых является возможность получения размеров и обмоточных данных устройства в соответствии с динамическими характеристиками, полученными на первоначальном этапе проектирования.

4. Разработан и реализован комбинированный метод определения динамических характеристик ЭММ с помощью программно-аппаратного комплекса на базе ПК, позволяющий по минимальному набору экспериментальных данных посредством моделирования определить полный комплекс динамических характеристик системы.

Практическая значимость и внедрение. Разработанные модели и методы проектирования позволяют получить электромагниты постоянного тока, динамический режим которых максимально соответствует указанным в техническом задании условиям эксплуатации электромагнитного привода. Это позволит снизить затраты на дополнительную подстройку устройства на требуемый режим работы. Результаты диссертационной работы были внедрены на предприятии ПКП «Ирис», г.Ростов-на-Дону.

Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры «Электрические, электронные и микропроцессорные аппараты» ЮРГТУ (НПИ) по дисциплине «Автоматизированные системы научных исследований».

На компьютерные программы получено свидетельство о регистрации.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы обсуждались на:

- ежегодных научно-практических конференциях ЮжноРоссийского государственного технического университета с 1997 по 2001 гг.;

- на I Всероссийской научно-технической конференции «Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве», 1. Нижний Новгород, февраль 1999); на IV Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электроподвижного состава», г. Новочеркасск, июнь, 2003 г. на VI Международной научно-практической конференции «Моделирование. Теория, методы и средства», г. Новочеркасск, апрель, 2006 г.

Предложенные в работе методы реализованы в виде программных и программно-аппаратных комплексов, опытная эксплуатация которых в ПКП «Ирис» подтвердила их высокую эффективность.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 12 печатных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Объем работы - 168 страниц (без приложений), включает 72 рисунка. Список литературы содержит 139 источников. Приложения содержат 66 страниц текстов используемых в работе компьютерных программ.

Выводы

В результате проведенной работы можно сделать следующие выводы:

1. Применение косвенных расчетно-экспериментальных методов позволяет снизить себестоимость эксперимента без ухудшения точности получаемых результатов за счет уменьшения количества датчиков трудно получаемых экспериментально величин и получения последних путем математической обработки легко получаемых характеристик. Расхождение параметров, полученных косвенно и путем прямого измерения, в среднем составляет менее 5%.

2. Экспериментально установлено, что в процессе движения потокосцепление обмотки ЭММ изменяется мало (ДЧ' = 0.2В-с, при 1.2В-с), следствием чего является уменьшение влияния вихревых токов во время движения по сравнению с периодом от момента включения обмотки в сеть до момента трогания якоря (под действием вихревых токов время трогания увеличивается в 1.5-2 раза, а время движения на 15-20%).

3. Экспериментально установлено, что величина средней индукции в рабочем зазоре электромагнита в момент срабатывания значительно ниже индуктивности насыщения (0.77л и 1.77л, соответственно), что позволяет считать магнитную систему линейной до момента срабатывания электромагнита.

4. В результате проведенных экспериментов были получены результаты, подтверждающие адекватность предложенных в работе математических моделей и методов проектирования электромагнитов постоянного тока с заданными динамическими параметрами. Различие расчетных и экспериментальных характеристик находилось в пределах от 5 - 20%.

Заключение

В диссертационной работе получены следующие научные и практические результаты:

1. Предложен двухэтапный метод проектирования электромагнитных устройств по заданным динамическим характеристикам. Используемая двухэтапная методика базируется на применении обратной задачи расчета динамических показателей электромагнитного устройства с последующей корректировкой результатов расчета электромагнита по результатам решения прямой задачи.

2. Предложена математическая модель для электромагнитов постоянного тока с заданными динамическими параметрами с учетом влияния вихревых токов, наводящихся в сплошном магнитопроводе. Отличие предлагаемой модели учета вихревых токов от подобных существующих заключается в применимости ее для двухэтапного проектирования ЭММ. Данная модель позволяет оценить влияние вихревых токов на динамические характеристики электромагнита. Показано, что вихревые токи влияют не только на процесс трогания ЭММ (увеличение на 40%), но и на движение якоря (уменьшение скорости в конце хода якоря на 20%).

3. Предложены и реализованы методы расчета магнитных устройств, основанные на аналитических зависимостях теорий цепей и магнитного поля. Отличительной особенностью предложенных методов является взаимосвязь между собой и применимость к двухэтапному методу проектирования. Максимальное отклонение заданной динамической характеристики от реализуемой находится в пределах 5-20%, в зависимости от формы требуемой кривой и применяемого метода расчета магнитной системы.

4. Спроектированы четыре конструкции электромагнитов постоянного тока (три прямоходового исполнения и одна с втяжным якорем), обеспечивающие реализацию заданного значения скорости в конце хода якоря, а также движение якоря с постоянной скоростью. Данные динамические параметры позволяют более точно согласовать работу привода и исполнительного механизма уже на этапе проектирования ЭММ.

5. Предложены комбинированные расчетно-экспериментальные методы определения динамических показателей ЭММ, позволяющие по минимальному объему измеряемой информации восстановить полный комплекс характеристик исследуемого объекта с целью проверки адекватности используемого метода проектирования. Суммарная погрешность получения экспериментальных данных составила 3-5%.

6. На основе предложенных методов реализован расчетно-экспериментальный комплекс, позволяющий оценить полученные динамические параметры спроектированных ЭММ и произвести подстройку последних с целью максимального достижения ими требуемых динамических показателей.

1. Таев И.С. Электрические аппараты. Общая теория. - М.: Энергия, 1977.233 с.

2. Сливинская А.Г. Электромагниты и постоянные магниты. М.: Энергия, 1977.-272 с.

3. Информатика-и компьютерное моделирование в электроаппаратостроении. Никитенко А.Г., Левченко И.И., Гринченков В.П., Иванченко А.Н., Ковалев О.Ф. / Под ред. А.Г. Никитенко.- М.: Высш. шк., 1999. -375 с.

4. Электромагнитные механизмы. Анализ и синтез. / Под ред. А.Г. Никитенко. М.: Высш. шк., 1998. - 330 с.

5. Любчик М.А. Оптимальное проектирование силовых электромагнитных механизмов. М.: Энергия, 1974.- 392 с.

6. Шимони К. Теоретическая электротехника. М.: Мир., 1964.- 774 с.

7. Математическое моделирование и автоматизация проектирования тяговых электрических аппаратов. А.Г. Никитенко, В.Г. Щербаков, Б.Н. Лобов, Л.С. Лобанова; / Под ред. А.Г. Никитенко, В.Г. Щербакова. М.: Высш. шк., 1996.-530 с.

8. Никитенко А.Г. Автоматизированное проектирование электрических аппаратов. М.: Высш. шк., 1983. - 192 с.

9. Гринченков В.П., Ершов Ю.К. Метод расчета динамических характеристик электромагнитов с массивным магнитопроводом, Изв. вузов. Электромеханика.- 1989. №8- с. 22

10. Ю.Ковалев О.Ф. Комбинированные методы моделирования магнитных полей в электромагнитных устройствах. Ростов н/Д.: Изд-во СКНЦ ВШ, 2001.-220 с.

11. В.А. Иванов, Г.С. Ощепков, С.Г. Селетков. Подготовка диссертаций в системе послевузовского профессионального образования. Учеб. пособие. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2000. -195 с.

12. Ивашин В.В., Милорадов И.А. О максимальной скорости движения ферромагнитного якоря при однократном процессе электромеханического преобразования энергии, Изв. вузов. Электромеханика. 1987. - №1- с. 10

13. Буль Б.К. и др. Основы теории электрических аппаратов,: Учебн. пособие для электротехн. специальностей вузов. / Под ред. Г.В. Буткевича М.: Высш. шк., 1970.-600с.

14. Гурницкий A.A. Линейный управляющий двигатель. Краснод. политехи, ин-т. Краснодар, 1988. -200 с.

15. Богородицкий Н.П. Электротехнические материалы. JL, «Энергия», 1977. -560 с.

16. Основы научных исследований,: Учеб. для техн. вузов. / Под ред. В.И. Крутова, В.В. Попова. М. Высш. шк. 1989. - 400с.

17. Электрические измерения,: Учеб. для вузов. / Под ред. A.B. Фремке. JL «Энергия», 1973.-300с.

18. Пеккер И.И. О влиянии вихревых токов на время трогания и отпускания броневого электромагнита с массивным сердечником, Электричество.-1953.-№ 11.-с.43-45.

19. Карасев В.А. Влияние вихревых токов на переходные процессы в электромагнитах, Электричество. 1963. - №9. - с. 33-37.

20. Сахаров П.В. Проектирование электрических аппаратов. М.: Энергия, 1975.-560с.

21. Гринченков В.П., Никитенко А.Г., Палий В.Я. Математическое моделирование переходных характеристик электромагнитов с массивными магнитопроводами, Электромеханика. -1977. № 2. -с. 50-54.

22. Москвитин А.И. Электрические машины возвратно-поступательного движения. М.: Изд-во АН СССР, 1950.

23. Сотсков Б.С. Основы расчета и проектирования электромеханических элементов автоматических и телемеханических устройств. М.: Госэнергоиздат, 1965 .

24. Тер-Акопов А.К. Динамика быстродействующих электромагнитов. -М.: Энергия, 1965.- 168 с.

25. Макарычев Ю.М., Побережный Л.П., Рыжов С.Ю., Чуднов В.К. Математическое моделирование вихревых токов в сплошных магнитопроводах с зазором, Техническая электродинамика,- 1985. -№ 6.-с. 11-16.

26. Бахвалов Ю.А., Серебряков В.И., Морозова О.И. Расчет электромагнитного поля и пондеромоторных сил в движущихся системах электромагнитного подвеса, // 3-я Всесоюзн. науч.-тех. конф. по ВСНТ, Новочеркасск; 1984. С. 75-76.

27. Курбатов П.А. Аринчин С.А. Численный расчет магнитных полей. М., Энергоатомиздат, 1984. - 167 с.

28. Селюк С.С., Астахов В.И. Электромагнитный расчет линейного вихретокового тормоза, Изв. вуз. Электромеханика. -1993.- № 5.- с. 3-11.

29. Колесников Э.В. Переходные режимы магнитопроводов, Изв. вузов. Электромеханика. -1967.- № 7.- с. 767 783.

30. Демирчан К.С., Чечурин B.JT. Машинные расчеты электромагнитных полей. -М.: Высш. шк., 1986. -240 с.

31. Джордж А., Лю Дж. Численное решение больших разреженных систем уравнений. -М.:Мир, 1984.- 333 с.

32. Бахвалов Ю.А., Бондаренко А.И., Бондаренко И.И. Бесконечные и конечные элементы для расчета осесимметричных электротехнических и магнитных полей «открытых» систем, Изв.вузов. Электромеханика.- 1991.-№6.- С.29-32.

33. Zienkiewicz О.С., Cheung Y.K., Finite elements in the solution of field problems.-Engineer, sep., 1965.

34. Silvester P., Chari M.V.K. Finite element solution of saturable magnetic field problems.- IEEE Trans. Power Apparatus and System, 1970, PAS-89,7

35. Silvester P., Chari M.V.K. Analysis of turboalternator magnetic fields by finite elements.- IEEE Trans. Power Apparatus and System, 1971, PAS-90,2

36. Wexler A. Finite element field analysis of an inhomogenous, anisotropic, reluctance machine rotor.- IEEE Trans. Power Apparatus and System, 1973, PAS-92,1

37. Новик Я.А. Вариационная формулировка решения задачи расчета трехмерного стационарного магнитного поля с учетом нелинейности свойств среды, Изв. Латв. ССР. Физические и технические науки. -1974.-№4.- с.79-89.

38. Макарычев Ю.М., Рыжов С.Ю. Чуднов В.К. К учету конечной длины магнитопровода при расчете плоских квазистационарных электромагнитных полей методом конечных элементов, Электротехника.-1999.-№1. -с.7-11.

39. Щеглов В.А. Применение метода конечных элементов для анализа полей поверхностных вихревых токов в оболочковых конструкциях, Проблемы машиностроения и надежности машин. -1998. -№5.- с.140-142.

40. Гриндберг В.А. Избранные вопросы математической теории электрических и магнитных явлений. -М.: Изд-во АН СССР, 1948. -727с.

41. Пеккер И.И. Расчет магнитных систем путем интегрирования по источникам поля, Изв. Вузов. Электромеханика. -1969. -№6. -с.618-623.

42. Никитенко А.Г., Павленко А.В., Гринченков В.П. Исследование переходных процессов в поляризованных электромагнитах быстродействующих автоматических выключателей, Изв. вузов. Электромеханика, -1983, -№ 7, -с. 61-66.

43. Павленко A.B., Пацеура В.И. К расчету динамических процессов нейтральных быстродействующих электромагнитов, Изв. вузов. Электромеханика. 1988, -№ 6, -с. 99-104.

44. Системы автоматизированного проектирования: В 9-ти кн. Кн. 4. Математические модели технических объектов: Учебн. пособие для втузов / Трудоношин В.А., Пивоварова Н.В.; Под ред. Норенкова И.П. М.: Высш. шк., 1986.- 160.

45. Тамм И.Е. Основы теории электричества. М.: Наука. 1976. - 616 с.

46. Демирчян К.С., Солнышкин Н.И. Расчет плоско меридианных магнитных полей методом конечных элементов, Изв. АНСССР. Энергетика и транспорт. -1975.- № 1.- с. 45-51.

47. Сегерлину JI. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979. -388 с.

48. Павленко A.B. Моделирование динамики срабатывания нейтрального быстродействующего электромагнита, Изв. вузов. Электромеханика. -1998.-№2-3.-с. 40-42.

49. Павленко A.B. К расчету динамических характеристик электромагнитных механизмов с индуктивносвязанными катушками, Изв. вузов. Электромеханика. -1998. -№ 5-6.- с. 40-42.

50. Бахвалов Ю.А., Никитенко А.Г., Гринченков В.П. Сравнение методов расчета электромагнитов систем магнитного подвеса ВСНТ. // Высокоскоростной наземный транспорт: Сб. науч. тр. / ОАО ВЭлНИИ. Новочеркасск, 1979. С. 84-90.

51. Михлин С.Г. Вариационные методы в математической физике. М.: Наука, 1970.-576 с.

52. Форсайт Дж., Малькольм М., Моулер К. Машинные методы математических вычислений. М.: Мир, 1980. - 279 с.

53. Самарский A.A., Михайлов А.П. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры. М.: Наука. Физматлит, 1997. - 320 с.

54. Анисимов Б.В., Белов В.Н., Норенков Н.П. Машинный расчет элементов ЭВМ. М. Высш. шк., 1976. - 336 с.

55. Чуа Л.О., Пен Мин Лин. Машинный анализ электронных схем (алгоритмы и вычислительные методы): Пер с англ. М.: Энергия, 1980. -638 с.

56. Астахов В.И. Математическое моделирование инженерных задач в электротехнике,: Уч. пособие. -Новочеркасск, НГТУ.1997. 192 с.

57. Гринченков В.П., Ершов Ю.К. Моделирование динамических характеристик электромагнитов, имеющих массивный магнитопровод, с учетом потоков рассеяния // Электрические аппараты: Межвуз. сб. науч. тр. Чебоксары: Изд-во ЧГУ, 1998. 299 с.

58. Орлов Д.В. Электромагниты с замедлением. М.: Энергия. 1970. - 96 с.

59. Чабан В.И. Основы теории переходных процессов электромеханических систем. Львов. Высшая школа. 1980. - 198 с.

60. Аналитическая оценка влияния вихревых токов на время трогания нейтральных и поляризованных электромагнитов при включении В.П. Гринченков, Ю.А. Никитенко, В.В. Медведев, A.B. Павленко., Изв. вузов. Электромеханика. -1998.- № 5, 6.- с. 34-37.

61. Электромеханические аппараты автоматики: Учеб. для вузов по спец. «Электрические аппараты». / Б.К Буль, О.Б. Буль, В.А. Азаков, В.Н. Шоффе М.: Высш. шк. 1988. - 303 с.

62. Павленко A.B., Бордюг Е.А. Расчет динамических характеристик быстродействующих электромагнитов аппаратов защиты. Новочерк. Политехи, ин-т. Новочеркасск. 1988. - Деп. в Информэлектро. 11 с.

63. Рыков И.И. Быстродействующие выключатели электровозов постоянного тока. М.: Трансжелдориздат, 1961. - 71 с.

64. Голубев А.И. Быстродействующие автоматические выключатели. М.: Энергия, 1965. - 116 с.

65. Павленко A.B., Пацеура В.И. Математическое моделирование быстродействующих электромагнитов тяговых автоматических выключателей // Электровозостроение: Сб. науч. тр. / ОАО ВЭлНИИ. Новочеркасск. 1997. Т. 39. С. 188-194.

66. Карасев В.А. Расчет динамических режимов электромагнитов, Электричество. -1964.- № 1.- с. 39 44.

67. Павленко A.B., Лобанова JI.C. Компьютерное моделирование переходных режимов в электромагнитных механизмах тяговых электрических аппаратов // Электровозостроение: Сб. науч. тр. / ОАО ВЭлНИИ. Новочеркасск. 1998. Т. 41. С. 285-292.

68. Гринченков В.П., Никитенко А.Г., Павленко A.B. Исследование динамических процессов в электромагнитах подвеса, Изв. вузов Электромеханика. 1982. -№ 12. -с. 1432-1437.

69. Чуднов В.К. Разработка математической модели электромагнита в составе электромагнитной тяги транспортного подвеса: Дис. . канд. техн. наук. -М., 1989.-161 с.

70. Калинкин B.C. Подъемные электромагниты. М. Металлугиздат. 1962. -115 с.

71. Павленко A.B. Компьютерное моделирование переходных режимов в грузоподъемных электромагнитах. // Компьютерные технололгии в науке, проектировании, производстве: Тез. докл. I Всерос. научн. техн. конф. Нижн. Новгород, 1999. Ч. XVIII. С. 23.

72. Щучинский С.Х. Электромагнитные приводы исполнительных механизмов. M.: Атомэнергоиздат, 1984. - 180 с.

73. Щуп Т. Решение инженерных задач на ЭВМ,: Практическое руководство. // Пер. с англ. М.: Мир, 1982. - 238 с.

74. Самарский A.A., ГулинА.В. Численные методы,: Учебн. пособие для вузов. М.: Наука. 1989. - 432 с.

75. Математическое моделирование и автоматизированное проектирование тяговых электрических аппаратов. Никитенко А.Г., Щербаков В.Г., Лобов Б.Н., Лобанова Л.С.; / под ред. Никитенко А.Г., Щербакова В.Г. М.: Высш. шк, 1996.-544с.

76. Пановко Я.Г. Введение в теорию механического удара. М.: Наука, -1997.

77. Карпенко Л.Н., Скорняков В.А. Упругопластическая модель для расчета вибрации контактов, Изв. вузов. Электромеханика. -1981.- № 3.- с. 303310.

78. Погорелов Д.Ю. Введение в динамику систем тел. Брянск, - 1997.

79. Виттенбург И. Динамика систем твердых тел. М.: Мир, - 1980.

80. Бочаров В.И., Бахвалов Ю.А., Талья И.И. Основы проектирования электроподвижного состава с магнитным подвесом и линейным тяговым электроприводом. Ч. I. Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского ун-та, 1992. -429 с.

81. Ковалев C.B., Никитенко Ю.А., Горбатенко Н.И. Магнитный подвес для линейных X-Y приводов, Изв. вузов. Электромеханика. -1997. -№ 4,5 -с. 57-61.

82. Гребенюк П.Т., Долганов А.Н., Сиворцова А.И. Тяговые расчеты:, Справочник. М.: Транспорт, 1987. - 222 с.

83. Сливинская А.Г., Гордон A.B. Постоянные магниты. М: Энергия, 1965. -128 с.

84. Пеккер И.И. К расчету магнитных систем методом интегрирования по источникам поля, Изв. вузов. Электромеханика. -1968.- № 9. -с. 940-943.

85. Пеккер М.И., Пеккер И.И. О выполнении граничных условий при расчете магнитных систем методом интегрирования по источникам поля, Изв. вузов. Электромеханика.- 1973. -№ 8.- с. 904-909.

86. Карпенко JI.H., Кукуладзе М.И., Павленко A.B. Расчет интегральных параметров быстродействующих импульсных поляризованных электромагнитов с постоянными магнитами, Изв. вузов. Электромеханика. -1987. -№3. -С. 86-90.

87. Гринченков В.П., Медведев В.В., Сидельников Н.П. Аналитический обзор методов расчета электромагнитных систем с постоянными магнитами // Электровозостроение: Сб. науч. тр. / ОАО ВЭлНИИ. Новочеркасск: 1999. Т.41.С. 274-283.

88. Бахвалов Ю.А., Никитенко А.Г., Павленко A.B. Развитие методов моделирование магнитных полей электротехнических систем. // Всероссийский электротехнический конгресс «На рубеже веков: итоги и перспективы»: Тез. докл. Т.1. М., 1999. - С. 65 - 67.

89. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров; Пер. с англ. М. Наука, 1968. - 720 с.

90. Гринченков В.П. Разработка методов моделирования на ЭВМ переходных режимов в электромагнитных механизмах с массивными магнитопроводами. Дисс. канд. техн. наук. Новочеркасск. 1973. 191 с.

91. Бахвалов Ю.А., Гринченков В.П. Математическое моделирование переходных процессов в массивных магнитопроводах, Изв. вузов. Электромеханика. -1968. -№ 1.-е. 14 24.

92. Павленко A.B. Математическое моделирование динамических характеристик быстродействующих электромагнитов на основе теориицепей. // Теория цепей и сигналов: Тез. докл. Всерос. научн. техн. конф. Таганрог. 1996. С. 86-87.

93. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное моделирование. М.: Мир, 1975. - 547 с.

94. Любчик М.А. Силовые электромагниты аппаратов и устройств автоматики постоянного тока. М.: Энергия, 1968. - 150 с.

95. Никитенко А.Г., Павленко A.B., Пацеура В.И. К оптимизации быстродействующих электромагнитов автоматических выключателей с индуктивными шунтами, Изв. вузов. Электромеханика. -1986.- № 8.- с. 8995.

96. Пацеура В.И. О временных характеристиках быстродействующих выключателей с индуктивными шунтами. // Электровозостроение: Сб. научн. тр. / ОАО ВЭлНИИ. 1974. Т. 15. С.112 121.

97. Карпенко JI.H. Математическое моделирование электрических аппаратов. Ленинград: Изд. ЛПИ, 1980. - 92 с.

98. Павленко A.B. Расчет статических характеристик индуктивного шунта с учетом насыщения стали магнитопровода, Изв. вузов. Электромеханика.-1982. -№ 8. -с. 958-963.

99. Залесский A.M., Кукеков Г.А. Тепловые расчеты электрических аппаратов. М.: Энергия, 1967. -397 с.

100. Павленко A.B. Разработка методов расчета и оптимизация быстродействующих электромагнитов автоматических выключателей электровозов: Дисс. канд. техн. наук. Ленинград. 1984. 227 с.

101. Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс; Перевод с англ. М.: Радио и связь, 1988. - 128 с.

102. Реклейтис Г., Рейвиндран А., Регсдел К. Оптимизация в технике; Пер. с англ. В 2-х кн. Т.1. М.: Мир, 1986. - 349 с.

103. Реклейтис Г., Рейвиндран А., Регсдел К. Оптимизация в технике; Пер. с англ. В 2-х кн. Т.2. М.: Мир, 1986. - 320 с.

104. Никитенко А.Г. Проектирование оптимальных электромагнитных механизмов. М.: Энергия, 1974. - 136 с.

105. Гринченков В.П., Медведев В.В., Павленко A.B. и др. Пакет программ для электромагнитных расчетов, Электровозостроение: Сб. научн. тр. / ОАО ВЭлНИИ. Новочеркасск. -1999. -Т. 4L- С. 212-221.

106. Никитенко Ю.А., Медведев В.В., Павленко A.B. О проектировании систем магнитного подвеса, Электровозостроение: Сб. научн. тр. / ОАО ВЭлНИИ. Новочеркасск. -1999.- Т. 41.- С. 322-327.

107. Соболь И.М., Статников Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. М.: Наука, 1981. - 107 с.

108. Баталов Н.М., Петров Б.П. Тяговые электрические аппараты. М.: Госэнергоатомиздат, 1961. - 207 с.

109. Гринченков В.П., Павленко A.B., Ковалев О.Ф. и др. Автоматизированная система динамикопрочностных испытаний электровозов, Электровозостроение: Сб. науч. тр. / ОАО ВЭлНИИ. -Новочеркасск. -1988. С. 45 - 48.

110. Гринченков В.П., Ковалев О.Ф., Павленко A.B. Автоматизированная система тепловых испытаний токоприемников электровозов, Изв. вузов. Электромеханика. -1995. -№ 5,6. -С. 101 104.

111. Гринченков В.П., Павленко А.В, Сохадзе Г.В. Автоматизированная система контроля двигателей шахтного грузового подъема., Изв. вузов. Электромеханика. -1996. -№ 1 2.- С. 104 - 105.

112. Пацеура В.И., Павленко A.B. Экспериментальное исследование переходных процессов в поляризованном электромагните выключателя, Электровозостроение: сб. науч. тр. / ОАО ВЭлНИИ. -Новочеркасск. -1986. Т. 27. -С. 72 75.

113. Павленко A.B., Чурсинов А.Н., Белый П.И. Автоматизированный стенд для коммутационных испытаний тяговых контакторов, Изв. вузов. Электромеханика.- 1996.-№ 5,6.-С. 130-131.

114. Павленко A.B., Гринченков В.П., Ковалев О.Ф. Автоматизация коммутационных испытаний тяговых электрических аппаратов, Электровозостроение: Сб. науч. тр. / ОАО ВЭлНИИ. -Новочеркасск. -Т.40. 1998.- С. 244-249.

115. Александров Г.Н., Борисов В.В., Иванов B.JI. и др. Теория электрических аппаратов.- М.: Высш. шк., 1985.- 312 с.

116. Анго Андре. Математика для электро- и радиоинженеров.-М.: Наука, 1964.- 772 с.

117. Волков Е.А. Численные методы.- М.: Наука, 1982.- 256 с.

118. Залесский A.M., Кукеков Г.А. Тепловые расчеты электрических аппаратов.-М.: Энергия, 1976,- 377с.

119. Залесский A.M. Основы теории электрических аппаратов.- М.: Высш. шк., 1974.- 184 с.

120. Киричков В.Н., Сильвестров А.Н. Построение адаптивных моделей динамических объектов по данным эксперимента.- Киев: Изд-во Киевского ун-та, ПО Вища школа, 1985.- 68 с.

121. Любчик М.А. Силовые электромагниты аппаратов и устройств автоматики постоянного тока.- М.: Энергия, 1958.- 150 с.

122. Любчик М.А. Расчет и проектирование электромагнитов постоянного и переменного тока.- М.; Л.: Госэнергоиздат.1959.- 223с.

123. Агоронянц P.A. Динамика, синтез и расчет электромагнитов. -М.¡Наука, 1967.-265 с.

124. Намитоков К.К., Малюк Г.А. Организация и методы испытаний аппаратов низкого напряжения.- М.: Информэлектро, 1979.-96 с.

125. Таев И.С. Электрические контакты и дугогасительные устройства аппаратов низкого напряжения.- М.: Энергия, 1973.- 422 с.

126. Бреббия К., Уокер С. Применение метода граничных элементов в технике.- М.: Мир, -1983.

127. Kallenbach Е. Der Gleichstrommagnet. Leipzig, 1969.S.261.

128. Никитенко А. Г., Гринченков В.П., Медведев В.В., Старостин А.Г. Об одном подходе к проектированию электромагнитов по заданным динамическим характеристикам, Изв. вузов. Электромеханика, 1999. -№4.-с. 19-21

129. Ковалев О.Ф., Старостин А.Г. Определение зависимости индуктивности от зазора электромагнита по заданным динамическим характеристикам, Изв. вузов. Электромеханика, 2001. №2.-с.26-28

130. Ковалев О.Ф., Лобанова Л.С., Старостин А.Г., Медведев В.В. Расчетно-экспериментальный комплекс для определения динамических параметров электромагнитных механизмов постоянного тока // Сб. тезисов IV

131. Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электроподвижного состава», Новочеркасск, 2003, с. 285.

132. Ковалев О.Ф., Ковалева Н.В., Старостин А.Г., Моделирование динамических характеристик электромагнитных механизмов с учетом вихревых токов. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.№2003612356, от 17.10.2003.

133. Павленко Александр Валентинович, д.т.н., профессор, зав. каф.1. ЭЭиМА;

134. Гринченков Валерий Петрович, к.т.н., доцент каф. ЭЭиМА;"

135. Гринченков В.П./ /Лобов Б.Н./

136. Комиссия в составе Федотченко М.И. - Главный конструктор

137. Эффективные методы проектирования электромагнитных устройств на заданные динамические характеристики.

138. Автоматизированная система испытаний динамических характеристик электромагнитных устройств на базе персонального компьютера.

139. РОССИЙСКОЕ АГЕНТСТВО ПО ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ (РОСПАТЕНТ)1. СВИДЕТЕЛЬСТВО

140. Об официальной регистрации программы для ЭВМ2003612356

141. Моделирование динамических характеристик электромагнитных механизмов с учетом вихревых токов" ("УШгОЬ")1. П ра иообл адател ь(л и):

142. Ковалев Олег ФедороШ (1Ш), Старостин ¿Алексей &епнадъеви1 (№), Ковалева 91нш ^Владимировна (ВХ})1. Автор(ы):

143. Ковалев Олег Федоровн1, Старостин е/Ьексей Геннадьевну !Ковалева Мина ^Владимировна (!№)

144. Страна: Российская Федерацияпо заявке № 2003611849, дата поступления: 20 августа 2003 г.

145. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМг. Москва, 17 октября 2003 г.1. Лнс/ки и>ныи уи/имн/),1. Л.%. Л/гчаги к.