Аннотация: Рассмотрена новая концепция построения системы контроля силовых электромагнитных устройств (СЭУ), основанная на использовании дополнительных высокочастотных электродинамических процессов в магнитопроводе СЭУ. Для реализации предлагаемого принципа СЭУ комплектуется блоком вибраторных С-антенн, охватывающих магнитопровод СЭУ и выполненных в виде разъемного пространственного конденсатора, на внешней поверхности несущего диэлектрического основания которого находятся многосекционные, пространственно распределенные обкладки, к которым подключен внешний источник низковольтного ВЧ-напряжения. При работе СЭУ в его магнитопроводе одновременно будут существовать два независимых электродинамических процесса: низкочастотный, определяемый рабочим током СЭУ, и высокочастотный, возбуждаемый С-антеннами. СЭУ при этом выступает в качестве электромагнитного датчика, регистрирующего необходимые параметры высокочастотных электродинамических процессов, которые определяются как состоянием магнитопровода СЭУ, так и текущим состоянием самой СЭУ На базе уравнений Максвелла и теоремы Умова-Пойнтинга получены математические модели, описывающие физические процессы, происходящие в рассматриваемой электромагнитной системе с учетом конструктивных особенностей СЭУ и блока вибраторных С-антенн. Предложен вариант схемотехнического решения предлагаемой системы контроля СЭУ, который позволяет регистрировать различные информативные параметры, непосредственно связанные с текущим состоянием СЭУ Предложенная концепция построения системы контроля и управления является универсальной, фактически не имеющей ограничения в применении к различным видам СЭУ и может найти широкое применение в соответствующих отраслях промышленности для контроля параметров электромагнитных муфт и тормозов, электромагнитных клапанов, линейных позиционеров, блокировочных устройств и т. п.

Аннотация: Физика магнитной проницаемости изложена во многих учебниках и монографиях. Все они в основном касаются исследований взаимодействия постоянных магнитных полей с ферромагнитными материалами. Однако на практике взаимодействие переменных полей с ферромагнитными материалами встречается не менее часто. Статья посвящена изучению свойств магнитных материалов в переменных полях. Исследовались цилиндрические образцы диаметром 8 и длиной 160 мм из различных, наиболее распространенных марок сталей. При исследовании намагничивания образцов цилиндрической формы в однородном поле образец намагничивается одновременно по всей длине, что исключает возможность изучения инерционных свойств магнитных материалов или магнитную вязкость. Поэтому была использована схема, предполагающая намагничивание образца в одном месте, а измерение магнитной проницаемости - в другом. В этом случае возникает необходимость измерений в неоднородном поле, при этом намагничивающий сигнал не действует непосредственно на измерительную катушку, а передается посредством прохождения некоторого пути вдоль исследуемого образца, сохраняя при этом необходимую информацию о материале. Для расчетов используется модель, в которой намагничивающие и измерительные катушки заменены витками. Решение прямой задачи предполагает, что задан сигнал намагничивающего витка, а найти требуется сигнал измерительного витка. Обратная задача заключается в определении составляющих магнитной проницаемости при известном сигнале измерительной катушки, который измеряется экспериментально. В результате решения обратной задачи определяются составляющие комплексной магнитной проницаемости. Приводится схема экспериментальной установки, позволяющей с использованием соответствующей компьютерной программы измерять комплексную магнитную проницаемость на выбранной частоте. Приведена зависимость составляющих магнитной проницаемости от частоты намагничивающего поля. Показано, что частотная зависимость магнитной проницаемости существенно изменяется с изменением химического состава материала образцов (марки сталей).

Аннотация: При описании электрических явлений области материала (кристаллы, домены в ферроэлектриках и ферромагнетиках) можно полагать равномерно заряженными по своим объемам, равномерно поляризованными и равномерно намагниченными. Формы областей материала могут быть произвольными, но приближенно их можно считать многогранниками. Рассмотрено определение поля равномерно поляризованного и равномерно намагниченного многогранников, а также равномерно заряженного многогранного тела. Получены выражения для поля и потенциала равномерно заряженной бесконечно тонкой многоугольной пластины; выражения содержат только элементарные функции. Рассмотрены следующие формы пластины: трапеция, прямоугольник, прямоугольный и косоугольный треугольники. Описаны свойства поля равномерно поляризованного и равномерно намагниченного тел произвольной формы. Рассмотрены равномерно поляризованные и равномерно намагниченные тела: прямая призма, многогранник с осью симметрии 3-го и более порядков, бесконечно длинное трапецеидальное тело, усеченный прямой круговой конус.

Аннотация: Предложена методика расчета параметров электромагнитного поля в тонких плоских металлических листах магнитопроводов, экранов и шин в импульсном режиме. Определены такие параметры как магнитная напряженность и плотность тока, тепловая и магнитная энергия, температура, магнитный поток и электрический ток, сопротивление и индуктивность, приемлемая толщина листов. Эти параметры определены с учетом физических свойств материалов и размеров листов, амплитуды, формы и длительности импульса магнитной напряженности на поверхности листов. Разработанная методика получена на основе решения уравнений электромагнитного поля операторным и частотным методами, а также при помощи интеграла Дюамеля. Полученные формулы могут быть применены, например, в среде Mathcad для инженерного расчета в импульсном режиме магнитопроводов, экранов и шин при их автоматизированном проектировании. Достоверность методики подтверждена совпадением магнитных напряженностей, полученных частотным методом и интегралом Дюамеля.

Аннотация: Представлены результаты анализа последних достижений по созданию новых материалов с повышенной электропроводностью. Установлена возможность в ближайшем будущем применения в электромеханических преобразователях энергии обмоток из углеродного нановолокна, обладающего в диапазоне некриогенных температур электропроводностью в 1, 5 раза выше, чем у меди марки ММ. Исследования влияния электропроводности проводниковых материалов на параметры мини-турбогенераторов выполнены на основе численного эксперимента для различных магнитных, ферромагнитных и конструкционных материалов. Установлено, что для высокоскоростных мини-турбогенераторов значение удельной электропроводности проводникового материала не определяет выбор основных размеров мини-турбогенератора и оказывает незначительное влияние на КПД машины и превышения температуры обмотки. Применение материала с повышенной электропроводностью более эффективно для электромеханических преобразователей энергии при частоте 50 Гц, для которых появляется возможность существенного уменьшения расхода хладагента. Предложена методика оценки параметров мини-турбогенераторов по характеристикам проводниковых материалов, основанная на решении задачи линейного программирования.

Аннотация: Основная кривая намагничивания электротехнической стали обычно представляется в виде аппроксимации или задается в виде точек с применением какого-либо метода сглаживания. Уравнения основных кривых намагничивания электротехнической стали в настоящее время не выведены, что связано с трудностями физического представления процессов, происходящих в ферримагнитных материалах. В статье предпринята попытка математического описания намагничивания ферримагнитных материалов в физическом представлении доменов, создающих магнитное поле, с вращением вектора магнитной индукции. Предложены уравнения основных кривых намагничивания электротехнической стали, которые с достаточной совпадают со справочными данными.

Аннотация: Рассмотрены особенности применения метода разомкнутой цепи и перспективы создания технологического оборудования для контроля гистерезисных параметров постоянных магнитов из высококоэрцитивных магнитотвердых материалов на образцах сложной формы в импульсном магнитном поле. Показаны преимущества метода разомкнутой магнитной цепи и проблемы, возникающие при разработке технологического оборудования. На основе анализа зарубежных и отечественных публикаций сделан вывод о перспективности направления. Приводятся сведения о конструктивных особенностях, характеристики разработанного оборудования для технологического контроля постоянных магнитов из магнитотвердых материалов.

Аннотация: Представлены результаты исследования параметров высокоскоростных мини-турбогенераторов в зависимости от характеристик применяемых материалов - высококоэрцитивных магнитов и ферромагнитных материалов сердечника статора. Численным экспериментом установлено, что объем магнитов вызывает заметное изменение потерь в меди и стали, КПД и общей массы генератора; за счет выбора характеристик электротехнической стали достигается снижение потерь на 50%. Преимущества 4-полюсной конструкции мини-турбогенератора реализуются только при применении аморфного или нанокристаллического сплава, что позволяет вдвое снизить массу машины и увеличить КПД на 2%. Предложена методика оценки параметров мини-турбогенераторов по характеристикам выбранных материалов, основанная на поиске оптимального решения задачи линейного программирования. Коэффициенты при переменных целевых функций установлены численным экспериментом. Погрешность оценки по предложенной методике не превышает 2%. Методика применима к размерному ряду мини-турбогенераторов.