Разработка экспериментальной установки и численной модели одностепенного магнитного подвеса ротора
- Авторы: Бенедюк М.А.1, Ломачев А.О.1, Бадыков Р.Р.1, Безбородова К.В.1, Юртаев А.А.1
-
Учреждения:
- Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва
- Выпуск: Том 22, № 1 (2023)
- Страницы: 41-50
- Раздел: МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
- URL: https://ogarev-online.ru/2542-0453/article/view/145832
- DOI: https://doi.org/10.18287/2541-7533-2023-22-1-41-50
- ID: 145832
Цитировать
Полный текст
Аннотация
В статье представлены результаты работ по созданию экспериментальной установки, её испытанию, а также по разработке численной модели одностепенного магнитного подвеса ротора c применением осевых электромагнитов. Основной целью создания установки является проверка результатов разработанной численной конечно-элементной модели одностепенного магнитного подвеса ротора. Для экспериментальной установки разработана система автоматического управления. Собрана электросхема на базе микроконтроллера ESP32 с тактовой частотой 240 МГц и широтно-импульсной модуляцией с разрядностью 10 бит. Разработана программа пропорционально-интегрально-дифференциального (ПИД) регулятора. Подобраны коэффициенты kP, kD, kI, используемые в коде программы электронной системы управления (ПИД-регулятора). Проведено экспериментальное исследование несущей способности осевого активного магнитного подшипника при воздействии внешней осевой силы. Определена потребная мощность осевого активного магнитного подшипника. Определена максимальная несущая способность установки для подобранных коэффициентов ПИД-регулятора. Создана осесимметричная конечно-элементная модель осевого активного магнитного подшипника в программе open-source FEMM 4.2. Рассчитана несущая способность установки для заданной величины силы тока. Результаты численного моделирования сравнены с полученными экспериментальными данными. Изложены основные принципы создания и работы экспериментальной установки и её численной модели.
Об авторах
М. А. Бенедюк
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва
Автор, ответственный за переписку.
Email: benedyuk00@bk.ru
ORCID iD: 0000-0003-0356-2618
студент института двигателей и энергетических установок
РоссияА. О. Ломачев
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва
Email: al.lomachev@gmail.com
студент института двигателей и энергетических установок
РоссияР. Р. Бадыков
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва
Email: renatbadykov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1605-0320
доцент кафедры конструкции и проектирования двигателей
летательных аппаратов
К. В. Безбородова
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва
Email: krityborodova@gmail.com
студент института двигателей и энергетических установок
РоссияА. А. Юртаев
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва
Email: don.yurtaev2016@yandex.ru
студент института двигателей и энергетических установок
РоссияСписок литературы
- 1. Казаков Л.А. Электромагнитные устройства РЭА: справочник. М.: Радио и связь, 1991. 352 с.
- 2. Солнышкин Н.И. Теоретические основы электротехники. Моделирование электромагнитных полей. Псков: Издательство ПсковГУ, 2013. 64 с.
- 3. Журавлёв Ю.Н. Активные магнитные подшипники: Теория, расчёт, применение. СПб: Политехника, 2003 206 с.
- 4. Макриденко Л.А., Сарычев А.П., Абдурагимов А.С., Верещагин В.П., Рогоза А.В. Методы проектирования систем электромагнитных подшипников в АО Корпорация «ВНИИЭМ» // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. 2016. Т. 152, № 3. С. 3-14.
- 5. Yu J., Zhu Ch. A sensor-fault tolerant control method of active magnetic bearing in flywheel energy storage system // Proceedings of the IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC) (October, 17-20, 2016, Hangzhou, China). doi: 10.1109/VPPC.2016.7791595
- 6. Spece H., Fittro R., Knospe C. Optimization of axial magnetic bearing actuators for dynamic performance // Actuators. 2018. V. 7, Iss. 4. doi: 10.3390/act7040066
- 7. Изосимова Т.А., Евдокимов Ю.К. Методика проектирования активного магнитного подвеса в составе роторной машины с автоматической системой управления // Материалы XI Всероссийской научно-технической конференции «Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике» (08 июня 2018 г., Чебоксары). Чебоксары: Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова, 2018. С. 98-101.
- 8. Whitlow Z.W., Fittro R.L., Knospe C.R. Dynamic performance of segmented active magnetic thrust bearings // IEEE Transactions on Magnetics. 2016. V. 52, Iss. 11. doi: 10.1109/TMAG.2016.2587700
- 9. Амосков В.М., Андреев Е.Н., Беляков В.А., Васильев В.Н., Васильева О.С., Дёмина А.А., Капаркова М.В., Кухтин В.П., Ламзин Е.А., Ланцетов А.А., Ланцетов В.А., Ларионов М.С., Неженцев А.Н., Родин И.Ю., Самойлов С.К., Сычевский С.Е., Фирсов А.А., Шатиль Н.А. Разработка систем контроля рабочего зазора магнитных подвесов левитационного транспорта // Транспортные системы и технологии. 2016. Т. 2, № 2. С. 39-42. doi: 10.17816/transsyst20162239-42
- 10. Rossi M., Dezza F.C., Mauri M., Carmeli M.S., Braghin F. Rotor position estimation in a large air gap active magnetic bearing // Proceedings of the 11th IEEE International Conference on Compatibility, Power Electronics and Power Engineering (CPE-POWERENG) (April, 4-6, 2017, Spain). P. 258-263. doi: 10.1109/CPE.2017.7915179
Дополнительные файлы
