Influence of limiting the duration of the armature winding current on the operating indicators of a linear pulse electromechanical induction type converter
Introduction. Linear pulse electromechanical converters of induction type (LPECIT) are used in many branches of science and technology as shock-power devices and electromechanical accelerators. In them, due to the phase shift between the excitation current in the inductor winding and the induced cur...
Збережено в:
| Дата: | 2021 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Ukrainian |
| Опубліковано: |
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and State Institution “Institute of Technical Problems of Magnetism of the National Academy of Sciences of Ukraine”
2021
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://eie.khpi.edu.ua/article/view/245861 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Electrical Engineering & Electromechanics |
Репозиторії
Electrical Engineering & Electromechanics| id |
eiekhpieduua-article-245861 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Electrical Engineering & Electromechanics |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| topic |
лінійний імпульсний електромеханічний перетворювач індукційного типу ударно-силовий пристрій електромеханічний прискорювач робочі показники обмеження тривалості струму обмотки якоря linear pulse electromechanical converter of induction type shock-power device electromechanical accelerator performance indicators limiting the duration of the armature winding current |
| spellingShingle |
лінійний імпульсний електромеханічний перетворювач індукційного типу ударно-силовий пристрій електромеханічний прискорювач робочі показники обмеження тривалості струму обмотки якоря linear pulse electromechanical converter of induction type shock-power device electromechanical accelerator performance indicators limiting the duration of the armature winding current Bolyukh, V.F. Shchukin, I.S. Influence of limiting the duration of the armature winding current on the operating indicators of a linear pulse electromechanical induction type converter |
| topic_facet |
лінійний імпульсний електромеханічний перетворювач індукційного типу ударно-силовий пристрій електромеханічний прискорювач робочі показники обмеження тривалості струму обмотки якоря linear pulse electromechanical converter of induction type shock-power device electromechanical accelerator performance indicators limiting the duration of the armature winding current |
| format |
Article |
| author |
Bolyukh, V.F. Shchukin, I.S. |
| author_facet |
Bolyukh, V.F. Shchukin, I.S. |
| author_sort |
Bolyukh, V.F. |
| title |
Influence of limiting the duration of the armature winding current on the operating indicators of a linear pulse electromechanical induction type converter |
| title_short |
Influence of limiting the duration of the armature winding current on the operating indicators of a linear pulse electromechanical induction type converter |
| title_full |
Influence of limiting the duration of the armature winding current on the operating indicators of a linear pulse electromechanical induction type converter |
| title_fullStr |
Influence of limiting the duration of the armature winding current on the operating indicators of a linear pulse electromechanical induction type converter |
| title_full_unstemmed |
Influence of limiting the duration of the armature winding current on the operating indicators of a linear pulse electromechanical induction type converter |
| title_sort |
influence of limiting the duration of the armature winding current on the operating indicators of a linear pulse electromechanical induction type converter |
| title_alt |
Вплив обмеження тривалості струму обмотки якоря на робочі показники лінійного імпульсного електромеханічного перетворювача індукційного типу |
| description |
Introduction. Linear pulse electromechanical converters of induction type (LPECIT) are used in many branches of science and technology as shock-power devices and electromechanical accelerators. In them, due to the phase shift between the excitation current in the inductor winding and the induced current in the armature winding, in addition to the initial electrodynamic forces (EDF) of repulsion, subsequent EDF of attraction also arise. As a result, the operating indicators of LPECIT are reduced. The purpose of the article is to increase the performance of linear pulse electromechanical induction-type converters when operating as a shock-power device and an electromechanical accelerator by limiting the duration of the induced current in the armature winding until its polarity changes. Methodology. To analyze the electromechanical characteristics and indicators of LPECIT, a mathematical model was used, in which the solutions of equations describing interrelated electrical, magnetic, mechanical and thermal processes are presented in a recurrent form. Results. To eliminate the EDF of attraction between the LPIECIT windings, it is proposed to limit the duration of the induced current in the armature winding before changing its polarity by connecting a rectifier diode to it. It was found that when the converter operates as a shock-power device without limiting the armature winding current, the value of the EDF pulse after reaching the maximum value decreases by the end of the operating cycle. In the presence of a diode in the armature winding, the efficiency criterion, taking into account the EDF pulse, recoil force, current and heating temperature of the inductor winding, increases. When the converter operates as an electromechanical accelerator without limiting the armature winding current, the speed and efficiency decrease, taking into account the kinetic energy and voltage of the capacitive energy storage at the end of the operating cycle. In the presence of a diode in the armature winding, the efficiency criterion increases, the temperature rise of the armature winding decreases, the value of the maximum efficiency increases, reaching 16.16 %. Originality. It has been established that due to the limitation of the duration of the armature winding current, the power indicators of the LPECIT increase when operating as a shock-power device and the speed indicators when the LPECIT operates as an electromechanical accelerator. Practical value. It was found that with the help of a rectifier diode connected to the multi-turn winding of the armature, unipolarity of the current is ensured, which leads to the elimination of the EDF of attraction and an increase in the performance of the LPECIT. |
| publisher |
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and State Institution “Institute of Technical Problems of Magnetism of the National Academy of Sciences of Ukraine” |
| publishDate |
2021 |
| url |
http://eie.khpi.edu.ua/article/view/245861 |
| work_keys_str_mv |
AT bolyukhvf influenceoflimitingthedurationofthearmaturewindingcurrentontheoperatingindicatorsofalinearpulseelectromechanicalinductiontypeconverter AT shchukinis influenceoflimitingthedurationofthearmaturewindingcurrentontheoperatingindicatorsofalinearpulseelectromechanicalinductiontypeconverter AT bolyukhvf vplivobmežennâtrivalostístrumuobmotkiâkorânarobočípokaznikilíníjnogoímpulʹsnogoelektromehaníčnogoperetvorûvačaíndukcíjnogotipu AT shchukinis vplivobmežennâtrivalostístrumuobmotkiâkorânarobočípokaznikilíníjnogoímpulʹsnogoelektromehaníčnogoperetvorûvačaíndukcíjnogotipu |
| first_indexed |
2024-06-01T14:40:00Z |
| last_indexed |
2024-06-01T14:40:00Z |
| _version_ |
1800670072173232128 |
| spelling |
eiekhpieduua-article-2458612021-12-03T08:03:07Z Influence of limiting the duration of the armature winding current on the operating indicators of a linear pulse electromechanical induction type converter Вплив обмеження тривалості струму обмотки якоря на робочі показники лінійного імпульсного електромеханічного перетворювача індукційного типу Bolyukh, V.F. Shchukin, I.S. лінійний імпульсний електромеханічний перетворювач індукційного типу ударно-силовий пристрій електромеханічний прискорювач робочі показники обмеження тривалості струму обмотки якоря linear pulse electromechanical converter of induction type shock-power device electromechanical accelerator performance indicators limiting the duration of the armature winding current Introduction. Linear pulse electromechanical converters of induction type (LPECIT) are used in many branches of science and technology as shock-power devices and electromechanical accelerators. In them, due to the phase shift between the excitation current in the inductor winding and the induced current in the armature winding, in addition to the initial electrodynamic forces (EDF) of repulsion, subsequent EDF of attraction also arise. As a result, the operating indicators of LPECIT are reduced. The purpose of the article is to increase the performance of linear pulse electromechanical induction-type converters when operating as a shock-power device and an electromechanical accelerator by limiting the duration of the induced current in the armature winding until its polarity changes. Methodology. To analyze the electromechanical characteristics and indicators of LPECIT, a mathematical model was used, in which the solutions of equations describing interrelated electrical, magnetic, mechanical and thermal processes are presented in a recurrent form. Results. To eliminate the EDF of attraction between the LPIECIT windings, it is proposed to limit the duration of the induced current in the armature winding before changing its polarity by connecting a rectifier diode to it. It was found that when the converter operates as a shock-power device without limiting the armature winding current, the value of the EDF pulse after reaching the maximum value decreases by the end of the operating cycle. In the presence of a diode in the armature winding, the efficiency criterion, taking into account the EDF pulse, recoil force, current and heating temperature of the inductor winding, increases. When the converter operates as an electromechanical accelerator without limiting the armature winding current, the speed and efficiency decrease, taking into account the kinetic energy and voltage of the capacitive energy storage at the end of the operating cycle. In the presence of a diode in the armature winding, the efficiency criterion increases, the temperature rise of the armature winding decreases, the value of the maximum efficiency increases, reaching 16.16 %. Originality. It has been established that due to the limitation of the duration of the armature winding current, the power indicators of the LPECIT increase when operating as a shock-power device and the speed indicators when the LPECIT operates as an electromechanical accelerator. Practical value. It was found that with the help of a rectifier diode connected to the multi-turn winding of the armature, unipolarity of the current is ensured, which leads to the elimination of the EDF of attraction and an increase in the performance of the LPECIT. Вступ. Лінійні імпульсні електромеханічні перетворювачі індукційного типу (ЛІЕПІТ) використовуються в багатьох галузях науки і техніки як ударно-силові пристрої та електромеханічні прискорювачі. У них через фазовий зсув між струмом збудження в обмотці індуктора і індукованим струмом в обмотці якоря крім початкових електродинамічних сил (ЕДС) відштовхування виникають і наступні ЕДС тяжіння. Внаслідок цього робочі показники ЛІЕПІТ знижуються. Метою статті є підвищення робочих показників лінійних імпульсних електромеханічних перетворювачів індукційного типу при роботі в якості ударно-силового пристрою та електромеханічного прискорювача за рахунок обмеження тривалості індукованого струму в обмотці якоря до зміни його полярності. Методика. Для аналізу електромеханічних характеристик та показників ЛІЕПІТ використана математична модель, в якій розв'язки рівнянь, що описують взаємопов'язані електричні, магнітні, механічні та теплові процеси, представлені в рекурентному вигляді. Результати. Для усунення ЕДС тяжіння між обмотками ЛІЕПІТ запропоновано обмеження тривалості індукованого струму в обмотці якоря до зміни його полярності шляхом підключення до неї випрямного діода. Встановлено, що при роботі перетворювача в якості ударно-силового пристрою без обмеження струму обмотки якоря величина імпульсу ЕДС після досягнення максимального значення знижується до кінця робочого циклу. За наявності діода в обмотці якоря критерій ефективності, що враховує імпульс ЕДС, силу віддачі, струм і температуру нагрівання обмотки індуктора, підвищується. При роботі перетворювача в якості електромеханічного прискорювача без обмеження струму обмотки якоря відбувається зменшення швидкості і ККД, що враховує кінетичну енергію і напругу ємнісного накопичувача енергії в кінці робочого циклу. За наявності діода в обмотці якоря критерій ефективності підвищується, перевищення температури обмотки якоря зменшується, величина максимального ККД збільшується, досягаючи 16,16 %. Наукова новизна. Встановлено, що за рахунок обмеження тривалості струму обмотки якоря підвищуються силові показники ЛІЕПІТ при роботі в якості ударно-силового пристрою та швидкісні показники при роботі ЛІЕПІТ в якості електромеханічного прискорювача. Практична цінність. Встановлено, що за допомогою випрямного діода, підключеного до багатовиткової обмотки якоря, забезпечується однополярність струму, що зумовлює усунення ЕДС тяжіння і підвищення робочих показників ЛІЕПІТ. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and State Institution “Institute of Technical Problems of Magnetism of the National Academy of Sciences of Ukraine” 2021-12-03 Article Article application/pdf application/pdf http://eie.khpi.edu.ua/article/view/245861 10.20998/2074-272X.2021.6.01 Electrical Engineering & Electromechanics; No. 6 (2021); 3-10 Электротехника и Электромеханика; № 6 (2021); 3-10 Електротехніка і Електромеханіка; № 6 (2021); 3-10 2309-3404 2074-272X en uk http://eie.khpi.edu.ua/article/view/245861/243357 http://eie.khpi.edu.ua/article/view/245861/243358 Copyright (c) 2021 V.F. Bolyukh, I.S. Shchukin http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 |