Разработка экспериментальной установки для исследования несущей способности одностепенного магнитного подвеса ротора

Аннотация

Создана установка для изучения динамики и несущей способности одностепенного магнитного подвеса ротора. Проведена оценка предлагаемой установки с учетом ее потенциального использования. С помощью установки исследована возможность создания подвеса ротора на основе гибридных активных магнитных подшипников. При использовании гибридных активных магнитных подшипников подвес ротора позволит заменить существующие классические активные магнитные подшипники, применяемые в вакуумной, криогенной и насосной технике и сократить расходы на электроэнергию, не изменяя геометрических параметров корпусов существующих агрегатов. Проведено экспериментальное исследование характеристик осевого активного электромагнита (получена минимальная необходимая мощность для удержания ротора в вертикальном положении). Создана конечно-элементная модель осевого активного магнитного подшипника. Выполнено сравнение результатов расчета модели с экспериментальными данными и тарирование индуктивного преобразователя перемещения. Спроектирована и изготовлена экспериментальная установка одностепенного магнитного подвеса ротора. Собрана электрическая схема для контроля экспериментальной установки. Приведена программа для пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора и описан принцип ее действия применительно к указанной установке

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Бадыков Р.Р., Ломачёв А.О., Бенедюк М.А. и др. Разработка экспериментальной установки для исследования несущей способности одностепенного магнитного подвеса ротора. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2022, № 4 (143), c. 4--18. DOI: https://doi.org/10.18698/0236-3941-2022-4-4-18

Литература

[1] Казаков Л.А. Электромагнитные устройства РЭА. М., Радио и связь, 1991.

[2] Солнышкин Н.И. Теоретические основы электротехники. Моделирование электромагнитных полей. Псков, Изд-во ПсковГУ, 2013.

[3] Журавлев Ю.Н. Активные магнитные подшипники. Теория, расчет, применение. СПб., Политехника, 2003.

[4] Maslen E., Allaire P., Noh M., et al. Magnetic bearing design for reduced power consumption. J. Tribol., 1996, vol. 118, no. 4, pp. 839--846. DOI: https://doi.org/10.1115/1.2831617

[5] Родин И.Ю., Арсланова Д.Н., Амосков В.М. и др. Технология комбинированных магнитолевитационных подвесов для высокоскоростного движения. Тр. XVII Междунар. конф. "Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты". Алушта, Знак, 2018, с. 229--231.

[6] Фирсов А.А., Амосков В.М., Арсланова Д.Н. и др. Комбинированный электромагнитный подвес с пониженным энергопотреблением для магнитолевитационных транспортных систем. Актуальные проблемы электромеханики и электротехнологий АПЭЭТ-2017. Екатеринбург, УрФУ, 2017, с. 85--89.

[7] Zad H.S., Khan T.I., Lazoglu I. Design and adaptive sliding mode control of hybrid magnetic bearings. IEEE Trans. Ind. Electron., 2017, vol. 65, no. 3, pp. 2537--2547. DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2017.2739682

[8] Верещагин В.П., Рогоза А.В. Моделирование процессов управления электромагнитами в системах магнитного подвеса. Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ, 2013, т. 136, № 5, с. 3--8.

[9] Zhang W., Zhu H. Radial magnetic bearings: an overview. Results Phys., 2017, vol. 7, pp. 3756--3766. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rinp.2017.08.043

[10] Макриденко Л.А., Сарычев А.П., Абдурагимов А.С. и др. Методы проектирования систем электромагнитных подшипников в АО "Корпорация "ВНИИЭМ". Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ, 2016, т. 152, № 3, с. 3--14.

[11] Yu J., Zhu C.S. A sensor-fault tolerant control method of active magnetic bearing in flywheel energy storage system. IEEE VPPC, 2016. DOI: https://doi.org/10.1109/VPPC.2016.7791595

[12] Spece H., Fittro R., Knospe C. Optimization of axial magnetic bearing actuators for dynamic performance. Actuators, 2018, vol. 7, no. 4, art. 66. DOI: https://doi.org/10.3390/act7040066

[13] Изосимова Т.А., Евдокимов Ю.К. Методика проектирования активного магнитного подвеса в составе роторной машины с автоматической системой управления. Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике. Матер. XI Всерос. науч.-техн. конф. Чебоксары, ЧГУ, 2018, с. 98--101.

[14] Whitlow Z.W., Fittro R.L., Knospe C.R. Dynamic performance of segmented active magnetic thrust bearings. IEEE Trans. Magn., 2016, vol. 52, no. 11, art. 8300711. DOI: https://doi.org/10.1109/TMAG.2016.2587700

[15] Амосков В.М., Андреев Е.Н., Беляков В.А. и др. Разработка систем контроля рабочего зазора магнитных подвесов левитационного транспорта. Транспортные системы и технологии, 2016, т. 2, № 2, с. 39--42. DOI: https://doi.org/10.17816/transsyst20162239-42

[16] Rossi M., Dezza F.C., Mauri M., et al. Rotor position estimation in a large air gap active magnetic bearing. Proc. 11th IEEE CPE-POWERENG, 2017, pp. 258--263. DOI: https://doi.org/10.1109/CPE.2017.7915179