Оцінка втрат потужності в електромагнітному приводі гвинтового вібраційного підйомника

Abstract

Гвинтові вібраційні підйомники є важливою складовою сучасних технологічних комплексів, які широко застосовуються для вертикального переміщення сипких середовищ. Зростання вимог до ресурсозбереження зумовлює необхідність удосконалення їхніх приводних механізмів. Оскільки ефективність роботи таких конвеєрів залежить від характеристик віброзбудників, дослідження енергетичних показників електромагнітних приводів є актуальною науково-технічною задачею. Її розв’язання вимагає комплексного аналізу перехідних процесів із залученням сучасного інструментарію імітаційного моделювання. Мета. Метою роботи є оцінка впливу технологічного навантаження та загальної кількості електромагнітів на втрати потужності в електромагнітному приводі гвинтового вібраційного підйомника, а також визначення показників його енергетичної ефективності. Методика. Застосована методика математичного та числового моделювання з використанням коло-польового методу аналізу. За допомогою програмного середовища створено загальну імітаційну модель керованого елек тромагнітного привода. Розроблена модель комплексно поєднує динамічні механічні процеси підйомника та електромагнітні процеси з урахуванням специфіки імпульсної напруги живлення обмоток. Результати проведеного моделювання показали, що втрати в обмотці істотно зростають зі збільшенням механічного навантаження і закономірно знижуються при збільшенні кількості електромагнітів у системі. Натомість втрати в магнітній сталі є прямо пропорційними кількості магнітів і зовсім не змінюються при коливаннях навантаження підйомника. Виявлено, що використання конструкційної сталі замість електротехнічної погіршує енергетичну ефективність пристрою вдвічі. Встановлено, що питомі втрати в сталі такого магнітопровода зростають у більш ніж 17 разів через її вищу електричну провідність та більшу товщину листів матеріалу порівняно з шихтованими осердями. Наукова новизна. У роботі вперше детально досліджено складові втрат потужності при застосуванні стандартних вібраційних електромагнітів безпосередньо у приводі гвинтового підйомника. Доведено, що при імпульсному живленні вібраторів, виготовлених з конструкційної сталі, втрати на вихрові струми стрімко зростають і стають повністю співвимірними з втратами в міді обмоток. Практична значимість. За результатами аналізу визначено ключові фактори погіршення енергоефективності серійних вібраційних машин з імпульсним керуванням. Отримані результати формують надійне підґрунтя для пошуку раціональних конструктивних рішень щодо модернізації таких електромагнітів з метою забезпечення їхньої високої ефективності.