3640

Недостатком устройства является наличие в системе жидкости и газа, что связано с необходимостью обеспечения герметичности всех узлов системы, а также усложнение конструкции устройства циркулирующим газом.

И еще один представитель ПГЭ, разработанный в США - шаговый генератор, устройство, которое способно вырабатывать электрическую энергию используя движение человека. Генератор состоит из 4 дисков, медного, полимерного, золотого и акрилового полимера, расположенных друг над другом. Принцип действия основан на перемещении положительного заряда в меди относительно отрицательного заряда в полимере, что вызывает перераспределение зарядов в золотом диске, в результате чего устройство генерирует электрический ток, который течет по проводам.[2]

Недостатками этого устройства является наличие проводных соединений и зависимость от определённого типа материалов используемых в изготовлении устройства.

В настоящей статье предлагается принципиальная схема ПГЭ (рисунок) на постоянных неодимовых магнитах.

Электрогенератор на постоянных магнитах

61

Портативное устройство состоит из неподвижной платформы (1), неодимового (NdFeB) магнита с полярностью S (2), катушки индуктивности (3), неодимового (NdFeB) магнита с полярностью N (4), подвижной платформы (5), упора (6).

Принцип действия ПГЭ основан на законе электромагнитной индукции. А именно на поступательном перемещении неодимового магнита вместе с подвижной платформой, относительно катушки индуктивности. В результате чего образуется индукционный ток, а значит и ЭДС индукции, которую можно накапливать с помощью аккумуляторного устройства и использовать для подзарядки гаджетов. При увеличении частоты перемещения постоянного магнита увеличивается и индукционный ток, возникающий в катушке.

Именно неодимовые магниты обладают самыми высокими магнитными свойствами (силой магнита, остаточной магнитной индукцией, сопротивляемостью к размагничиванию). Однако они имеют недостатки в физических характеристиках (хрупкость, коррозийная устойчивость, относительно невысокая рабочая температура) и на их использование накладывается определенные ограничения.

Разработка предлагаемого портативного устройства предполагает решение ряда задач:

-определение влияния геометрических и динамических параметров устройства на его выходные характеристики;

-подбор кинематического привода – упора с целью обеспечения его динамических характеристик;

-прогнозирование выходных параметров устройства;

-подбор аккумулятора.

Воронежский государственный технический университет

62

УДК 621.313

П.А. Агарков, А.А. Агапов, С.А. Белозоров

ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ

Рассматривается имитационная модель электромагнитного преобразователя частоты. Математическая модель позволяет исследовать переходные процессы преобразователя частоты при работе в составе энергетического комплекса. Получены зависимости основных электрических величин первичной и вторичной обмоток от времени

Ключевые слова: имитационная модель, трансформатор, электромагнитный преобразователь частоты, схема замещения магнитной цепи

Человечество в 21 веке столкнулось с огромным количеством вызовов. Это и рост населения, и глобальное изменение энергобаланса, и необходимость защиты природы. Для обеспечения достойных условий жизни людей надо увеличивать объемы и, одновременно, изменять условия работы промышленности, сельского хозяйства, транспорта, энергетики медицины и др.

Железнодорожный транспорт является основным видом сообщения между регионами РФ и активно используется для перевозки пассажиров и транзита грузов. Потребность уменьшения энергозатрат на работу электровозов, а также необходимость постоянной модернизации техники указывает на актуальность развития железнодорожной сферы. В настоящее время наибольшее распространение получили электрические локомотивы.

Зачастую, электропитание локомотива осуществляется постоянным током. Однако, в локомотиве имеется ряд дополнительных устройств, требующих питание от сети переменного тока. В результате чего локомотив должен быть оснащен системой преобразования постоянного тока в переменный.

Решением данной проблемы является электромагнитный преобразователь частоты (ЭПЧ). Данное устройство применяется для преобразования напряжения, получаемого от широтноимпульсного модулятора (ШИМ) в сигнал синусоидальной формы.

ЭПЧ представляет собой трехфазный трансформатор с дросселем с конструктивно-совмещенной магнитной системой (рис. 1).

63

УДК 621.313

А.В. Дамбраускас

ВОЗМОЖНОСТЬ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН НА 3D ПРИНТЕРЕ

При изготовлении электрических машин в условиях опытного или единичного производства применение дорогостоящей оснастки неоправданно удорожает изделие. Приведен опыт изготовления пластиковой детали (суппорта коллекторного микродвигателя) с использованием 3D принтера и специальной программы

Ключевые слова: суппорт, микродвигатель, принтер, устройство, полимер

Электрические машины являются основными элемеътами электрических установок. Они используются как генераторы (устройства, вырабатывающие электроэнергию) и как двигатели, чтобы приводить в движение самые разнообразные рабочие механизмы на заводах и фабриках, в сельском хозяйстве, и даже в бытовых приборах. В связи с большой распространённостью электрических машин проблема их модернизации и модернизации технологии их изготовления играет очень важную роль.

Вкрупносерийном и массовом производстве для формообразования деталей используются дорогостоящая оснастка (штампы, литейные формы, прессформы и др.). Однако, несмотря на её сравнительно высокую стоимость это незначительно повышает затраты на изготовление каждой отдельной машины. Стоимость дорогостоящей оснастки распределяется на большое количество изготовленных изделий. Одновременно успешно решается проблема полной взаимозаменяемости деталей, а контроль их соответствия чертежам может выполняться выборочно.

При единичном или опытном производстве, когда числе изделий не превышает одного или нескольких штук, по той же причине резко возрастает стоимость продукта. В опытном производстве неоправданно затягиваются сроки проведения экспериментальных исследований образца, результаты которых нередко вынуждают пересмотреть конструкцию и повторить изготовление и исследование нового образца.

Внастоящее время в связи с необходимостью обеспечения ряда отраслей отечественными комплектующими, а также – решения

задачи импортозамещения растет потребность новых разработок

67

электрических машин, что требует большого объема экспериментальных исследований. Использование технологий 3D печати на 3-х осевом станке, с численно программном управлением, позволит решить эту проблему. В связи с изложенным мы решили апробировать возможности изготовления некоторых деталей с использованием объёмной (3D) печати [1, 2].

По своему устройству 3D принтер схож с обычным принтером для печати плоских (2D) изображений. Отличие заключается только в том, что 3D принтер печатает в трех плоскостях, то есть, помимо ширины и высоты появляется еще и глубина. Независимо от модели, все 3D принтеры имеют практически одинаковое устройство. Они состоят из одинаковых элементов. Схематически он представлен на рис.1. Устройство 3D принтера включает:

Экструдер, который разогревает и выдавливает полужидкий пластик;

Рабочая поверхность – платформа, на которой выполняется печать;

Линейный мотор, который приводит в движение подвижные органы;

Фиксаторы – датчики, ограничивающие движения подвижных органов, к примеру, когда они подходят к краю рабочей поверхности;

Рама;

Картезиански

йробот – машина, которая

способна двигаться в трех направлениях по осям координат X, Y и Z.

Все это управляется при помощи компьютера, который задает величины движений каждого из компонентов. Рассмотрим использование технологии

3D печати изготовление Рис.1 суппорта щеткодержателей для двигателе ДП-35

68

Чтобы напечатать эту деталь на трехмерном принтере достаточно будет иметь 3Dмодели, которую обычно проектируют при конструировании машины. На рис.2 представлено изображение суппорта, выполненное системе трехмерного проектирования, например в программе «Компас-3D».

Впрограммы «Компас-3D»

принтер)). На рис.3 показано, что слайсер превращает 3Dмодель в маршрут передвижения сопла 3D принтера, записанный в виде текстовых инструкций. В виде слайсера будем использовать программу «UltimakerCura». На рис.4 приведен суппорт изготовленный по технологии 3D печати.

Рис. 3 Рис. 4

Подобным образом можно изготовить любые пластиковые детали, используемые для производства электрических машин: крыльчатку вентилятора, суппорт, крепление выводов и другие.

Литература

1.Энциклопедия 3D-печати [Электронный ресурс]URL: http://3dtoday.ru/wiki/3D_print_technology (дата обращения: 21.03.2018).

2.Д. Горьков. 3d печать с нуля. Диалектика-Вильямс, 2012 г.

Воронежский государственный технический университет

69

УДК 621.313

Е.Е. Некравцев, Ю.В. Писаревский

ВОЗМОЖНОСТИ МОДЕРНИЗАЦИИ БЕСКОНТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ОБМОТКОЙ НА ЗУБ

В период развития силовой полупроводниковой электроники появились и начали получать все более широкое распространение бесконтактные двигатели постоянного тока. Их принципиальное отличие от других двигателей заключается в том, что возбуждение осуществляется за счет постоянных магнитов.

Свою возросшую популярность они получили вследствие высокого значения коэффициента полезного действия, отсутствие щеточного контакта, оптимальное соотношение габаритов и мощности. Именно из-за этих достоинств необходимо искать технические и конструктивные решения по совершенствованию БДПТ

Ключевые слова: бесконтактный двигатель постоянного тока (БДПТ) с обмоткой на зуб, длина магнитной системы, оптимальный магнитный поток

На данный момент бесконтактные двигатели широко применяются в промышленности и в военной индустрии. Прогресс не стоит на месте, и двигатели нуждаются в своевременной модернизации.

Для примера возьмем БДПТ с техническими параметрами: Pн = 5600 Вт; nн = 7500 об/мин; Uн = 48 В; Uнmin = 42 В.

С помощью электромагнитного расчета определим предварительные параметры магнитной системы БДПТ.

Предварительное значение внутреннего диаметра якоря:

70