книги из ГПНТБ / Бесконтактные электрические аппараты [сборник статей]
..pdf
МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СССР
МОСКОВСКИЙ ордена ЛЕНИНА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Т Р У Д Ы
МОСКОВСКОГО ордена ЛЕНИНА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА
БЕСКОНТАКТНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ
Под редакцией к. т. н., доцента АБДУЛЛАЕВА Я- Р.
Москва МЭИ — 1974
J-t JJW
СОДЕРЖАНИЕ
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	Стр.  | 
Предисловие.  | 
	.  | 
	
  | 
	
  | 
	.  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	.  | 
	
  | 
	•  | 
	■  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	.  | 
	.  | 
	4  | 
||
  | 
	1. Абдуллаев Я. Р. Индукционная подвеска.....................................  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	В  | 
||||||||||||
  | 
	2. Абдуллаев Я. Р. Индуктивность магнитной  | 
	системы  | 
	с  | 
	по  | 
|||||||||||||||
движной  | 
	короткозамкнутой  | 
	обм откой  | 
	.......................................................  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	21  | 
||||||||
  | 
	3. Абдуллаев Я. Р. О вторичном рассеянии.  | 
	.  | 
	
  | 
	
  | 
	.  | 
	.  | 
	
  | 
	25  | 
|||||||||||
  | 
	4. Гераськов В. Л. К расчету нагрева экрана индукционной под  | 
	
  | 
|||||||||||||||||
вески.  | 
	.  | 
	.  | 
	
  | 
	.  | 
	.  | 
	
  | 
	.  | 
	
  | 
	........................................................21)  | 
||||||||||
  | 
	5. Гераськов В. Л. Индукционная подвеска  | 
	как  | 
	динамическое  | 
	
  | 
|||||||||||||||
звено системы  | 
	автоматического  | 
	регулирования.  | 
	.  | 
	
  | 
	
  | 
	. . .  | 
	
  | 
	38  | 
|||||||||||
  | 
	6. Сливннская А. Г., Федькина А. А. К вопросу увеличения зоны  | 
	41  | 
|||||||||||||||||
стабилизации  | 
	соленоидного  | 
	стабилизатора  | 
	переменного  | 
	тока.  | 
	.  | 
||||||||||||||
  | 
	7. Юсифов Э. Б. Уравнение шкалы измерителей напряжения и  | 
	50  | 
|||||||||||||||||
тока с индукционной подвеской.  | 
	
  | 
	
  | 
	.  | 
	.  | 
	
  | 
	.  | 
	
  | 
	.  | 
	
  | 
	
  | 
	из  | 
||||||||
  | 
	8. Юсифов Э. Б. Дифференциальные уравнения  | 
	.  | 
	динамики  | 
	54  | 
|||||||||||||||
мерителя с подвижным экраном.  | 
	
  | 
	
  | 
	.  | 
	.  | 
	
  | 
	.  | 
	
  | 
	.  | 
	.  | 
	
  | 
|||||||||
  | 
	9. Ибрагимов А. Ф. Экспериментальное  | 
	исследование устрой  | 
	57  | 
||||||||||||||||
ства с двойной трансформацией напряжения.  | 
	.  | 
	
  | 
	
  | 
	. . .  | 
	
  | 
||||||||||||||
  | 
	10. Федькин А. К. Влияние параметров сердечника на длитель  | 
	03  | 
|||||||||||||||||
ность фронта выходного импульса  | 
	в МУС.  | 
	.  | 
	
  | 
	.  | 
	
  | 
	.  | 
	.  | 
	
  | 
|||||||||||
  | 
	11. Сливинская А. Г., Федькина А. А. Гармонический анализ ха  | 
	07  | 
|||||||||||||||||
рактеристик соленоидов с насыщенным сердечником.  | 
	
  | 
	
  | 
	.  | 
	
  | 
	.  | 
||||||||||||||
  | 
	12. Ибрагимов А. Ф. К расчету устройств с двойной трансфор  | 
	70  | 
|||||||||||||||||
мацией напряжения.  | 
	
  | 
	
  | 
	.  | 
	.  | 
	
  | 
	
  | 
	.  | 
	.  | 
	
  | 
	.  | 
	
  | 
	. . . .  | 
	
  | 
||||||
  | 
	13. Абдуллаев Я. Р. Электродинамические усилия в магнитных  | 
	1  | 
|||||||||||||||||
системах с подвижными к. з. витками.  | 
	.  | 
	.  | 
	
  | 
	.  | 
	.  | 
	
  | 
	, 7  | 
||||||||||||
  | 
	14. Кураев В. Г., Федькин А. К. О применении метода Вышне-  | 
	
  | 
|||||||||||||||||
градского в нахождении оптимума быстродействия МУС с гибкой  | 
	78  | 
||||||||||||||||||
обратной связью.  | 
	
  | 
	.  | 
	.  | 
	
  | 
	.  | 
	
  | 
	.  | 
	
  | 
	.  | 
	.  | 
	
  | 
	.  | 
	
  | 
	.  | 
|||||
  | 
	15. Юсифов Э. Б. К расчету нагрева подвижного экрана.  | 
	
  | 
	.  | 
	80  | 
|||||||||||||||
  | 
	10. Зейналов Р. А. К расчету распределения потоков в устрой  | 
	
  | 
|||||||||||||||||
стве для измерения толщины немагнитных покрытий на ферромаг  | 
	
  | 
||||||||||||||||||
нитных основаниях.  | 
	
  | 
	
  | 
	.  | 
	.  | 
	
  | 
	.  | 
	.  | 
	
  | 
	.  | 
	.  | 
	
  | 
	.  | 
	
  | 
	
  | 
	. 8 9  | 
||||
  | 
	17. Резцов В. М. Многопредельный стабилизатор переменного  | 
	94  | 
|||||||||||||||||
тока с индукционной подвеской.  | 
	
  | 
	
  | 
	.  | 
	.  | 
	
  | 
	.  | 
	
  | 
	.  | 
	
  | 
	
  | 
	,  | 
||||||||
  | 
	18. Иоффе А. И. К исследованиям составляющих комплексного  | 
	101  | 
|||||||||||||||||
магнитного  | 
	сопротивления пермаллоя 7 9 1 1 М  | 
	.......................................  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||||||||||
  | 
	19. Гераськов В. Л. Экспериментальное исследование датчиков  | 
	108  | 
|||||||||||||||||
усилий с индукционной подвеской.  | 
	
  | 
	.  | 
	
  | 
	.  | 
	
  | 
	.  | 
	
  | 
	.  | 
	.  | 
||||||||||
  | 
	20. Абдуллаев Я. Р., Гераськов В. Л. Индуктивность  | 
	рассеяния  | 
	
  | 
||||||||||||||||
и форма тока короткозамкнутого витка электромагнитов перемен  | 
	114  | 
||||||||||||||||||
ного тока.  | 
	
  | 
	.  | 
	.  | 
	
  | 
	.  | 
	.  | 
	
  | 
	
  | 
	.  | 
	. . .  | 
	
  | 
	
  | 
	. . .  | 
	
  | 
|||||
и  | 
	21. Буль Б. К., Шоффа В. Н. К  | 
	расчету  | 
	магнитоэлектрической  | 
	121  | 
|||||||||||||||
ферродинамнческой  | 
	систем  | 
	
  | 
	
  | 
	..................................................................  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||||
  | 
	22. Коробков Ю. С.  | 
	Расчет  | 
	силы  | 
	взаимодействия  | 
	магнитных  | 
	
  | 
|||||||||||||
контактов  | 
	ферридов  | 
	
  | 
	с  | 
	внутренней  | 
	
  | 
	памятью.  | 
	
  | 
	.  | 
	
  | 
	.  | 
	.  | 
	
  | 
	. 1 2 6  | 
||||||
К  | 
	23. Буль Б. К., Азарова Т. В.,  | 
	Умеренков А.  | 
	С.,  | 
	Шоффа  | 
	В.  | 
	Н.  | 
	
  | 
||||||||||||
вопросу  | 
	определения  | 
	проводимостей  | 
	разомкнутых  | 
	магнитных  | 
	
  | 
||||||||||||||
систем геркоиов.  | 
	
  | 
	.  | 
	
  | 
	
  | 
	.  | 
	
  | 
	.  | 
	
  | 
	........................................... 129  | 
||||||||||
3
ПРЕДИСЛОВИЕ
В настоящий сборник вошли статьи, отражающие иссле дования в области электромагнитных устройств различного
назначения и принципа действия.  | 
	посвящена  | 
	вопросам  | 
||
Первая  | 
	группа статей  | 
	сборника  | 
||
разработки  | 
	и исследования  | 
	электромагнитных  | 
	устройств  | 
|
с индукционной подвеской.  | 
	Одной  | 
	из важнейших задач  | 
||
в этой области является практическое применение принципа индукционной подвески при создании новых электромагнит ных устройств. Разработке новой конструкции, как правило, предшествуют экспериментальные и теоретические исследо
вания основных закономерностей, происходящих  | 
	в  | 
	устрой  | 
|
ствах.  | 
	Я- Р., Гераськова В.  | 
	Л.,  | 
	Юсифо-  | 
В статьях Абдуллаева  | 
|||
ва Э. В. п Резцова В. М.  | 
	изложены принципы  | 
	построения  | 
|
н результаты исследования ряда электромагнитных устройств с индукционной подвеской. Разработанные электромагнит ные устройства, стабилизаторы тока, а также датчики уси лия и перемещения представляют большой практический интерес.
Например, электроизмерительные устройства с индук ционной подвеской многопредельны и не имеют механиче ских нружпп п токоподводов к подвешенной рамке. Датчики усилия позволяют с большей точностью измерять малые усилия порядка нескольких грамм. При этом с выхода дат чика можно получать различные унифицированные сигналы в виде постоянного или переменного тока или напряжения.
Основным преимуществом устройств с индукционной подвеской является отсутствие трения между подвижной и неподвижной частями. Трудности, имеющие место при рас чете устройств с индукционной подвеской, связаны с онре-
4
делением координаты левитации (высоты свободном под вески) электропроводящей рамки и индуктивности магнит ной системы. В связи с этим в вышеназванных статьях осо бое внимание уделено расчету н исследованию параметров подвешенного экрана или рамки.
Вторая группа статей охватывает некоторые вопросы рас
чета и экспериментального  | 
	исследования  | 
	герконов.  | 
В статье Буль Б. 1\. п  | 
	Шоффа В. Н.  | 
	рассматриваются  | 
некоторые вопросы расчета магнитоэлектрических п фсрродннамическпх систем.
Статья Буль Б. К., Назаровой Т. В., Умерепкова Л. С. п Шоффа В. Н. посвящена вопросу определения проводимо сти разомкнутых магнитных систем герконов.
Третья группа статей, авторами которых являются Сла вянская А. Г. н Федькина А. А. посвящена исследованию соленоидных электромагнитов. В них рассмотрены вопросы увеличения зоны стабилизации стабилизатора тока и гармо нический анализ характеристик.
Четвертая группа статей посвящена различным электро магнитным устройствам.
В статьях Кураева В. Г. и Федькина Л. К. рассматрива ются вопросы быстродействия МУС с гибкой обратной связью и влияния параметров сердечника на выходной импульс.
В  | 
	статье  | 
	Иоффе Л. И. исследуются составляющие ком  | 
|
плексного магнитного сопротивления пермаллоя  | 
	79НМ.  | 
||
В  | 
	статье  | 
	Ибрагимова Л. Ф. рассматривается  | 
	устройство  | 
с двойной трансформацией напряжения.
К. т. п. доцент Абдуллаев Я. Р.
ИНДУКЦИОННАЯ ПОДВЕСКА
К. т. н., Абдуллаев Я. Р.
Принцип левитации (свободной подвески) электропрово дящего тела в переменном магнитном поле давно известен. В [Л. 1] отмечено, что проблемы левитации относятся к перспективным, пока еще недостаточно теоретически и экспе риментально изученным разделам современной науки п тех ники. Может быть, именно по этой причине принцип индук ционной левитации еще не нашел применения в разработках новых устройств. Индукционные электромагнитные опоры, построенные на этом принципе, находят практическое при менение лишь в малой металлургии при получении сверхчистых металлов и сплавов. При этом подвешенным телом является металл, подлежащий расплавлению в маг нитном поле электромагнита переменного тока высокой ча стоты.
Используя принцип индукционной подвески автором дан ной работы разработан и исследован ряд электромагнитных устройств промышленной частоты, в которых левитируемым телом является медная пли алюминиевая короткозамкнутая рамка (экран). К этим устройствам относятся: стабилизато ры тока и напряжения [Л. 2], электропзмерптсли [Л. 3J, индуктивные и трансформаторные датчики перемещения [Л. 4, 5, 6, 8], усилия [Л. 7, 8], уровня и давления, линей ные следящие системы, расходомеры, плотномеры п упорные подшипники. Эти устройства не требуют специальных регу ляторов п схем, предназначенных для обеспечения устойчи вого равновесия левитируемого тела. Устойчивое равновесие обеспечивается созданием однородного магнитного поля в рабочем зазоре, где находятся активные части левитируемого
экрана.
б
Подвеска экрана в магнитном поле позволяет устранить трепне п упростить конструкции устройств. При этом точ
ность работы прибора  | 
	достаточно высока. Например,  | 
	в  | 
||||
электроизмерительном  | 
	приборе  | 
	с магнитной  | 
	подвеской  | 
|||
экрана [Л. 3] отпадает  | 
	необходимость  | 
	в токоподводах  | 
	к  | 
|||
подвижной  | 
	рамке н не  | 
	нужна  | 
	пружина.  | 
	А в плотномере,  | 
||
уравномере  | 
	и датчике  | 
	давления лпвптпруемый  | 
	экран  | 
	не  | 
||
только выполняет функцию подвижной части (чувствитель ного органа), но п заменяет поплавок.
Работа индукционной подвески (рис. 1) основана на взаимном уравновешивании двух сил, приложенных к экра ну. Одна из этих сил, направленная вниз, является силой ве
са экрана Р, другая — электродинамическая сила F э , на правлена вверх и уравновешивает силу веса. На рис. 16 показана зависимость электродинамической силы от переме щения экрана. В любом положении равновесия экрана сила веса Р равна электродинамической силе Рэ . Координата равновесия определяется точкой пересечения тяговой харак
теристики  | 
	/%, = f(X )  | 
	с горизонтальной прямой силы веса Р,  | 
||||
которая обозначена через т на рис.  | 
	16. При увеличении на  | 
|||||
пряжения  | 
	обмотки  | 
	от значения Ui  | 
	до  | 
	И'\ сила F 3 будет  | 
||
возрастать  | 
	и характеристика  | 
	F3= f ( x )  | 
	пойдет  | 
	выше. Этой  | 
||
характеристике соответствует  | 
	новое  | 
	положение  | 
	экрана h".  | 
|||
А при уменьшении напряжения Ut до U'i экран опускается вниз п положение его определяется точкой /г', т. к. при этом
характеристика F3 = f(X ) идет ниже первоначальной.
7
Положение экрана можно изменить путем регулирования зазора 6. При увеличении зазора 6 характеристика F3~ f ( X ) идет ниже, а при уменьшении зазора б, наоборот, характе ристика идет выше.
Следует отметить, что на экран, кроме вертикальной си
лы F3 действуют радиальные силы, стремящиеся разорвать его. Эти силы равны и противоположны, поэтому они пе вызывают перекос экрана и, следовательно, не обусловлива ют трения экрана с магнитопроводом. При значительном отклонении подвески от вертикального положения, например, па угол, более чем 5—8°, появляется результирующая ради альная сила, вызывающая соприкосновение экрана с магни топроводом.
Статистические электромагнитные процессы в индукци онной подвеске характеризуются следующими уравнениями:
уравнением электрической цепи
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	U\ —/iZ n+ //2*12;  | 
	
  | 
	(1)  | 
|||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	0 ~ I2^22 1 jf 1X21;  | 
	
  | 
	(2)  | 
|||
уравнением  | 
	равновесия  | 
	сил  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	F* = P--  | 
	JI  | 
	d h = nui,  | 
	
  | 
	
  | 
||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	2 />2 dX  | 
	
  | 
	
  | 
	(3)  | 
|||||
где пг — масса подвижной части; а — ускорение;  | 
	
  | 
||||||||||
—П+ Iхп  | 
	11 Z22 = /'2 + № 2  | 
	— полные  | 
	электрические со  | 
||||||||
противления обмотки возбуждения и экрана.  | 
	
  | 
||||||||||
Токи /1 и /2  | 
	через  | 
	напряжение U\  | 
	определяются  | 
	как  | 
|||||||
Z 22  | 
	
  | 
	/  | 
	_  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	и г  | 
	
  | 
	
  | 
	(4)  | 
/  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|
•*32  | 
	|  | 
	/  | 
	(  | 
	г „  | 
	.  | 
	^  | 
	|  | 
	—}—2 ( Л1 • /”2—  | 
	х п'х22) г~х 122  | 
	
  | 
|
  | 
	
  | 
||||||||||
I  | 
	
  | 
	/  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	и г  | 
	
  | 
	
  | 
	(5)  | 
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||
  | 
	\'  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	+ 2 (Г! -Гг—Х\1 - * 22) + - И 2 2  | 
	
  | 
|||
  | 
	
  | 
	( *  | 
	■  | 
	-  | 
	» '  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|
8
или
Связь между токами 1\ и /2 осуществляется уравнением
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	I — I  | 
	*12  | 
	•  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	(8)  | 
||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	h — h  | 
	—  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	^22  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
Динамические  | 
	процессы  | 
	характеризуются  | 
	уравнениями  | 
	
  | 
|||||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	at  | 
	at  | 
	
  | 
	
  | 
	(9)  | 
||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||
  | 
	
  | 
	О  | 
	-  | 
	I  | 
	
  | 
	f  | 
	
  | 
	l^2 1  | 
	лл  | 
	(^2 .  | 
	
  | 
	(10)  | 
|
  | 
	
  | 
	0 =  | 
	(2Г2 +  | 
	
  | 
	L22 —— -\-M  | 
	——,  | 
	
  | 
||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	at  | 
	
  | 
	at  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
  | 
	т — + /Д —  | 
	
  | 
	+P,4 -P„= i  | 
	
  | 
	dX  | 
	
  | 
	(N)  | 
||||||
  | 
	
  | 
	dt*  | 
	
  | 
	dl  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	2  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|
где Р„ п РТ -- силы  | 
	веса  | 
	п  | 
	трепня;  | 
	Pt  | 
	— коэффициент  | 
||||||||
успокоения.  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|
Вместо двух уравнении  | 
	
  | 
	(9) н (10)  | 
	целесообразно исполь  | 
||||||||||
зовать одно уравнение  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||
(/i тsin (о)/+«) — *'i (r1-{-К2г2) -f- {L\\—КМ) —  | 
	К <, —jj - ,  | 
	(12)  | 
|||||||||||
вместо  | 
	(11)  | 
	уравнение  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||
(Г-Х , D  | 
	дХ .  | 
	D  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	К2, \  | 
	с/М  | 
	(13)  | 
||
  | 
	в  | 
	
  | 
	2К  | 
	-К', [ 3 - 2 1 1  | 
	—  | 
||||||||
m w  | 
	^ P l T i - T p '-  | 
	
  | 
	Ч  | 
	
  | 
	К *  | 
	(IX  | 
	
  | 
||||||
где  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
  | 
	
  | 
	
  | 
	К =  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	К<= Х\2  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	(14)  | 
||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	Х02  | 
	
  | 
	Z22  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||
9
