Введение к работе
Актуальность темы. Еирокое применение ферромагнитных материалов (ФМЮ в электротехнике обусловлено тем, ЧТО они являются основой всех электромагнитных устройств СЭМУ). Поэтому качественное проектирование в эксплуатация ЭМУ невозможны без понимания процессов, происходящих в их основных з лементах, выполненных из ФИМ. Процессы перемагничивання ферромагнитных элементов является сложными для поникания и исследования и, следовательно, для формализации в силу их нелинейности, нестабильности, влияния предыстория иагнатного состояния, сложности геометричеоких форм элементов и граничных поверхностей между ними.
Основные магнитные характеристики широко распространенных ФММ приведены в справочной литературе. Однако, новые научные работы в области физики магнитных материалов, применение современных методов технологии их производства позволяет создавать новые ФММ и улучшать свойства известных. В настоятее время развитие ЭМУ связано с расширением режимов управления и их внедрением в новые области, применения. Становятся важными вопросы исследования и моделирования не учитываемых ранее и поэтому слабо исследованных процессов: аккомодационных, импульсных, влияния вихревых токов, а также проблемы одновременного учета нескольких неординарных факторов. Получить необходимый набор характеристик ФММ существуем-ма средствам!! измерения достаточно трудно и не всегда возможно. Это влечет за собой постоянный рост требований разработчиков ЭМУ к средствам анализа ФММ, к набору магнитных характеристик, их качеству и времени определения.
С появлением средств автоматизации научных исследований и развитием управляюаей вычислительной техники, работается в реальном времена, стала возможной разработка средств оперативного исследования ФММ с получением полного набора нагнитных характеристик, требуемого при проектировании ЗМУ. разработка и создание новых высокоэффективных ЭМУ выдвигает специфические требования к набору аппаратных средств измерительных комплексов, их программному и алгоритмическом^' обеспечение, а такж^ требует усовершенствования суаествусаих метсясв исследования ІШ
Практически" прсектирсв лН'/е "МУ, рдботагаих в неординарных yctosv-ix, связано с Зслььлу о(Чрмом дднныч о пер*магничиьан«іл ий-тераа.'і а широком спектр»- частот Поэтому для разработки ко"-кргткы:! устройств и ccspas'-HViA гстрт-йчога обгема зі- :яеркм»'(тгл!.-иых данных целесообразно создание чаТ'.'мзтичі'сксй «.;;< л\і г.*-рл-«дг-
ничивания ФММ, учитывающей влияние всех реальных факторов (например, вихревых токов). Это, в свое очередь, становится возможным на Сазе новой информации о процессах в ФММ, полученной новыми методами и средствами измерения.
Цель работы состоит в создании средств высокоточного оперативного анализа свойств ФММ и получении на их основе новой информации о физических процессах перемагнлчивания (аккомодация, влияние вихревых токов и т.д.) для улучшения качества и повышения эффективности проектирования новых ЭМУ.
Концепция работы основана на том, чтобы кэ опыта построения автоматизированных систем научных исследований (АСНИ), накопленного в различных областях техники, сформировать АСНИ ФММ, разработать и реализовать автоматизированное рабочее место (АРМ) испытаний ФММ, выполнить испытания ряда материалов и обобщить их результат при формировании новых или усовершенствовании супеству-сшдх математических моделей перемагничиваняя ФММ.
Для достижения указанной цели на основе концепции работы нужно решить следуйте задачи:
1. Создать автоматизированные средства исследования магнитных характеристик ФММ.
Запланировать и провести экспериментальные исследования электромагнитных устройств и их ферромагнитных элементов.
3.Исследовать аккомодационные процессы перемагничивания и влияние вихревых токов на характеристики ФММ.
4. Идентифицировать параметры математической модели перемагничивания массивного материала с учетом влияния вихревых токов.
5.Выполнить синтез магнитомягких композиционных материалов (ММКЮ с заданными свойствами.
Методы исследования. Для выполнения работы в качестве базового выбран индукционный метод, на основе которого разработана его модификация - индукционно-цхфровой способ измерений. Для его реализации в работе использованы методы непосредственной оценки электрических сигналов, кодово-импульсная модуляция при преобразовании измеряемых сигналов в цифровой код, эяектроаналогия оценки магнитных характеристик. Для проведения эксперимента использованы методы планирования эксперимента, статистических испытаний и вероятностных оценок. Для формализации экспериментальных данных использованы методы идентификации параметров, аппроксимации характеристик и алгебры матриц при решении систем уравнений. Математически? мололи роалиэованы системой программ на алгоритмичес-
ких лэыхах ФОРТРАН, ACC3ffiJEP, Си в операционных системах ПЭВМ -KS DOS, мини ЭВМ - РАФОС, для микропроцессорных систем - СР/М. Научная новизна:
-
Разработана модификация индукционного метода измерений -индукционно- цифровой способ, позволяюаий оперативно, с высокой Точностью и в наглядной форме получить полный набор динамических и статических характеристик ФНН.
-
Разработана математическая модель ФММ, позволяющая рассчитывать на ЭВМ процессы динамического перемагничнвания магнитного материала с учетом влияния вихревых токов.
Практическая ценность:
-
Разработаны и внедрены в опытную эксплуатации три автоматизированные системы для исследования статических и динамических характеристик ФММ на базах КАМАК-СМ4, МЭК-ГВВМ. КАМАК-микро-процессорных средств.
-
Разработана и внедрена в учебный процесс подсистема учебной АСНИ, состоящая из стенда и компьютерной обучаюдей программы.
-
Разработана математическая модель ММКМ, позволяйся прогнозировать магнитные свойства материала, содержащего Fe, St. Sn в завасиности от его состава и условий изготовления.
-
Разработана и реализована пакетом прикладных программ математическая модель динамического перемагннчивания ФММ с учетом влияния вихревых токов.
Реализация работы. Разработанное АРМ исследования ФММ в полном объеме внедрено в опытную эксплуатацию на кафедре ЭЭЛА МЭИ. Результаты исследования конкретных материалов на АРМ нспольэова-тись акционерным обществом "Детали машин" при разработке ММКМ; 'оссийским НИИ Космического Приборостроения при проектировании ілектрозвигатепей для трохоидной роторной компрессорной установці; кафедрой Электромеханики МЭИ при проектировании гистерезисных і возвратно-поступательных двигателей с улучшенными механическим» і рабочими характеристики. Автоматизированная система включена в сомплекмс лабораторных работ по курсу "Основы АСНИ", изучаемому в
т.
АЛРобация^^боты^ Результаты работы докладывались на XIV Все-:осзнсй научной конференции по проблемам авиации и космонавтики Тагаринские чтения" в 1У8?г. (г. Москва). IX Всесоюзной к-.нферен-;ии по постоянным магнитен в 19ЯЧг (г Суздаль), а так**? на нчуч-:ых семинарах я заседаниях хандры ЭЭЛА МЭИ в 1987-10<йгг Лвто-іатизкрованная система гечонтгригсвчяпсь на ВДНХ СССР в '.nqir. ,
где удостоена серебряной медали (удостоверение N14629 пост.Н199-Н от 25.11.91г.) в на международное выставке "Дни мирового бизнеса-9Г в 1991г.(г.Москва).
Публикации. Основные положения найди отражение в 3 печатных работах я 4 отчетах по научно-исследовательским работам.
Структура и объем работа. Диссертации состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 91 наименования и приложения. Работа содержит 177 страниц основного текста, 58 рисунков на 51 странице и 1 таблицу.
