Силовые динамические характеристики линейного электромагнитного пресса для ремонта горного оборудования

В статье исследовано влияние величины и формы импульса источника напряжения линейного электромагнитного пресса с малым ходом плунжера (якоря), используемого при выполнении ремонтно-восстановительных работ горно-шахтного оборудования, на его динамические силовые характеристики. Проведен анализ доступных в условиях горнодобывающего предприятия источников постоянного и синусоидального напряжения, на базе которых без применения преобразовательных устройств возможна эксплуатация линейного электромагнитного пресса. Выявлен по критерию максимальной удельной интегральной работы за цикл и максимальной результирующей силе, действующий на якорь в процессе движения, оптимальный источник питания — источник синусоидальной формы с однополупериодным выпрямлением и отсечкой по переднему фронту. Проведено моделирование синхронного линейного электромагнитного двигателя пресса в программе численного моделирования электромагнитных полей при питании от источника напряжения частотой 50 Гц и указанной формы импульса с амплитудой от 100В до 3кВ. На основании полученных в результате моделирования данных построены динамические характеристики пресса: время трогания, время движения, полное время срабатывания, а также ток и результирующая сила в момент трогания, амплитуда тока в процессе движения в зависимости от напряжения источника. Установлено, что по критерию высоких удельных силы и интегральной работы за цикл источник синусоидального напряжения промышленной частоты величиной 1кВ с его дальнейшим однополупериодным выпрямлением и отсечкой по переднему фронту показывает наилучшие результаты.

Ефимова Ю. Б. Силовые динамические характеристики линейного электромагнитного пресса для ремонта горного оборудования // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 10-1. — С. 64—75. DOI: 10.25018/0236_1493_20 23_101_0_64.

Ефимова Юлия Борисовна — канд. техн. наук, доцент кафедры теоретических основ электротехники НГТУ, https://orcid.org/0000-0002-9536-9710, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Новосибирский государственный технический университет», Россия, 630073, г. Новосибирск, пр-т К.Маркса, 20, г. Новосибирск, Российская Федерация, E-mail: u_b_efimova@mail.ru.

Ефимова Юлия Борисовна, е-mail: u_b_efimova@mail.ru. Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

1. Дрыгин М. Ю. Анализ систем технического обслуживания и ремонта горного оборудования // Горное оборудование и электромеханика — 2020. — № 2 (148). — С. 35−43. DOI: 10.26730/1816-4528-2020-2-35−43.

2. Ефимова Ю. Б., Лаппи Ф. Э., Пауль О. Э. Способ учета влияния насыщения участков магнитопровода на характер распределения магнитного потока электромагнитного пресса // Новое в российской электроэнергетике. — 2017. — № 5. — C. 60—69.

3. Boldea L. N. Tutelea W. Xu and M. Pucci. Linear Electric Machines, Drives, and MAGLEVs: An Overview // IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2018, Vol. 65, no. 9, pp. 7504–7515. DOI 10.1109/TIE.2017.2733492.

4. Kashanskyi Y. V. Criteria-Parametric Analysis of the Magnetic Core Geometric Dimensions Influence on the Operating Mode of the Device for Impact Pressing of Ceramic Powders of a New Design // IEEE 2nd KhPI Week on Advanced Technology, 2021, pp. 307–312. DOI 10.1109/KhPIWeek53812.2021.9570044.

5. Simonov B. F., Neiman V. Y., Neiman L. A., A. O. Kordubailo Simulation modeling of operation of downhole vibration exciter EM drive // Journal of Mining Science. — 2020. — Vol. 56, iss. 3. — P. 435−444. DOI: 10.1134/S1062739120036726.

6. Нейман В. Ю., Нейман Л. А., Лаппи С. Ю. Математическое моделирование динамических процессов электромагнитного вибровозбудителя для технологических машин // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 12−2. — С. 203—216. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_122_0_203.

7. Малафеев С. И., Малафеев С. С. К анализу энергетических процессов в питающей сети при работе карьерного экскаватора // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 3. — С. 126–137. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-30−126−137.

8. Кузнецов С. М., Лисицын П. С. Совершенствование защиты тяговой сети горнодобывающих предприятий // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 12−2. — С. 157—173. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_122_0_157.

9. Нейман Л. А., Нейман В. Ю. Линейные синхронные электромагнитные машины для низкочастотных ударных технологий // Электротехника. — 2014. — № 12. — С. 45–49.

10. Нейман Л. А., Нейман В. Ю. Динамическая модель работы электромагнитного ударного механизма электрического перфоратора // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 12−2. — С. 190—202. DOI: 10.25018/0236_1493_20 22_122_0_190.

11. Lindell I. V. Methods for Electromagnetic Field Analysis, 1nd Ed., IEEE Press, New York, 1992, 290 р.

12. Малинин Л. И., Нейман В. Ю. К расчету интегральных характеристик тока и момента тягового электропривода с контактной сетью // Электричество. — 2012. — № 10. — С. 53–58.

13. Ефимова Ю. Б. Выбор рациональных геометрических параметров линейного электромагнитного пресса с малым ходом плунжера // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 12−2. — С. 115—128. DOI: 10.25018/0236_1493_ 2022_122_0_115.

14. Meeker D. Finite Element Method Magnetics: User`s Manual, available at: www. femm.info, 2023.

15. Neyman L. A., Neyman V. Yu. Simulation of dynamic processes in electromagnetic energy converters for force effects and lowvfrequency vibrations generation systems // Bulletin of the Tomsk Polytechnic University, Geo Assets Engineering. 2015, vol. 326, no. 4, pp. 154—162.

16. Крутиков К. К., Рожков В. В. Особенности моделирования электрического и магнитного поверхностного эффекта от переменных электромагнитных полей в FEMM // Электричество. — 2020. — № 8. — С. 51—57. DOI: 10.24160/0013-5380-2020-8-51−57.

17. Shevchenko V. P., Babiychuk O. B., Boltenkov V. O. Study of current transformers magnetic field by method final elements using the FEMM software complex // Applied aspects of information technology. 2019, vol. 2(4), pp. 317—327.

18. Martyushev N. V., Malozyomov B. V., Sorokova S. N., Efremenkov E. A., Qi, M. Mathematical Modeling of the State of the Battery of Cargo Electric Vehicles // Mathematics. 2023, vol. 11, p. 536. DOI: 10.3390/math11030536.

19. Khalikov I. H., Kukartsev V. A., Kukartsev V. V., Tynchenko V. S., Tynchenko Y. A., Qi M. Review of Methods for Improving the Energy Efficiency of Electrified Ground Transport by Optimizing Battery Consumption // Energies. 2023, vol. 16, p. 729. DOI: 10.3390/ en16020729.

20. Shchurov N. I., Dedov S. I., Malozyomov B. V., Shtang A. A., Klyuev R. V., Andriashin S. N. Degradation of Lithium-Ion Batteries in an Electric Transport Complex // Energies. 2021, vol. 14, p. 8072. DOI: 10.3390/en14238072.