РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ МЕХАНИЗМОВ

Авторы

И.В. Бочкарев Кыргызский государственный технический университет им. И. Раззакова; Институт машиноведения, автоматики и геомеханики НАН КР
И.В. Брякин Институт машиноведения, автоматики и геомеханики НАН КР
И.Р. Сандыбаев Институт машиноведения, автоматики и геомеханики НАН КР
А.Р. Сандыбаева Институт машиноведения, автоматики и геомеханики НАН КР

Ключевые слова:

фрикционные электромагнитные муфты и тормоза, управляющий электромагнит, подвижный якорь, вихретоковый параметрический преобразователь, резонансная частота возбуждения зондирующего электромагнитного поля, вихревые токи, информационный сигнал

Аннотация

Рассмотрены и проанализированы различные типы электромагнитных механизмов (ЭММ). Показано, что в процессе их эксплуатации необходим контроль их рабочего состояния, выполнен обзор известных методов контроля. Для расширения возможностей систем контроля предложено использовать в качестве вихретокового датчика такой функциональный элемент ЭММ, как электромагнит (ЭМ). Для этого на обмотку электромагнита (ОЭМ), имеющую индуктивность L, через разделительный конденсатор С подают низковольтное ВЧ-напряжение, которое накладывают на рабочее постоянное напряжение питания ОЭМ, причем измерительный колебательный контур LС настраивают на его резонансную частоту. За счет этого возбуждается зондирующее электромагнитное поле, которое в якоре ЭМ индуцирует вихревые токи. Их величина зависит от положения якоря относительно магнитопровода электромагнита, а также от параметров якоря (от параметров его материала, от наличия дефектов и др.). Эти токи наводят в обмотке ЭДС, значение которой алгоритмическими методами разделяют на информацию о рабочих режимах ЭМ и о текущем состояние узлов ЭМ, в частности, о положении якоря относительно магнитопровода. Разработана структурная блок-схема реализации предложенного способа контроля ЭМ, приведено его теоретическое обоснование. Предложена схема аппаратной реализации системы контроля ЭМ

Библиографические ссылки

1. Тонконогов Е. Н., Суханов В. В. Электромагнитные механизмы. – Санкт-Петербург: Политех-Пресс, 2019. – 85 с.

2. Келим Ю.М. Электромеханические и магнитные элементы систем автоматики. – М.: Высшая школа, 2004. – 351 с.

3. Маренич К.Н. и др. Автоматизация сложных электромеханических объектов энергоёмких производств. – Донецк: Технопарк ДонГТУ «УНИТЕХ», 2015. – 239 с.

4. Жужжалов В.Е., Солдатов В.В., Маклаков В.В., Жиров М.В. Технические средства автоматизации. – М.: МГУТУ, 2004. – 173 с.

5. Li Zh., Jiang X., Chen Zh. Research on the Development and Application of Electromagnetic Clutch. International Journal of Energy, 2025, 6(2):37-39. DOI:10.54097/53rkyd29.

6. Руднев С. Г., Погосян В. М., Мечкало А. Л. Муфты. Конструкция и расчет. – М.: Лань, 2026. – 107 с.

7. Бочкарев И.В., Галбаев Ж.Т. Электромагнитные механизмы с постоянными магнитами и схемы их управления для систем автоматики. – Б.: Изд-во «Илим», 2008. – 274 с.

8. Kielan P., Pilch Z. Comparison of properties of electromagnetic clutches with ferromagnetic powder and magnetorheological fluid for low frequency control signals, 13th Selected Issues of Electrical Engineering and Electronics (WZEE), Rzeszow, Poland, 2016, pp. 1-6, doi: 10.1109/WZEE.2016.7800200.

9. Venusamy K., Ashok P., K. D, D. Nirmala, M. K and H. Anandaram, "Design and Fabrication of Contactless Clutch with Braking and Traction Control System using Electromagnetic Coupling," 2024 4th International Conference on Innovative Practices in Technology and Management (ICIPTM), Noida, India, 2024, pp. 1-4, doi: 10.1109/ICIPTM59628.2024.10563830.

10. Pirouz H. M., Baghayipour M. Design and Analysis of a New Electrically Controllable Brushless Eddy-Current Clutch. 29th Iranian Conference on Electrical Engineering (ICEE), Tehran, Iran, Islamic Republic of, 2021, pp. 351-355, doi: 10.1109/ICEE52715.2021.9544501.

11. Бочкарев И.В. Фрикционные тормозные устройства с электромагнитным приводом для технологического оборудования. – Бишкек, ИЦ «Текник», 2006. – 401 с.

12. Учаев П.Н., Емельянов С.Г., Захаров И. С. и др. Современное машиностроение. Основы машиноведения. Конструкция, параметры и основы конструирования. Кн. 3. Муфты и тормоза приводов машин. – 2006. – 295 с.

13. Orthwein W. C. Clutches and Brakes: Design and Selection. CRC Press, 2004, 300 р..

14. Nesbitt B. Handbook of Valves and Actuators. Butterworth-Heinemann, 2011. 416 р.

15. Blair T. H. Valves and Actuators, in Energy Production Systems Engineering, IEEE, 2017, pp. 603-623, doi: 10.1002/9781119238041.ch25.

16. Щучинский С. Х. Электромагнитные клапаны систем автоматизации и их привод. — Санкт-Петербург: ГЭТУ, 1995. — 115 с.

17. Воропаев В.В., Поезжалов В.М. Электромагнитные муфты и тормоза. Область применения, преимущества и недостатки // Международный научный журнал «Вестник науки», 2021, № 12 (45) Т.3. С. 184-192.

18. Singh S. Design and Analysis of an Electro-Magnetic Clutch, International Journal of Progressive Research in Science and Engineering, 2020, Volume-1, Issue-3, рр. 89-95.

19. Review Paper on Eddy Current and Electromagnetic Brake / Y. Gandhi, D. Modh, N. Kishan, R. Parmar, N. Panchal // International journal of engineering research & technology (IJERT), 2021, Vol. 10, Iss. 01. doi: 10.17577/IJERTV10IS010198.

20. Бочкарев И.В., Храмшин В.Р., Галбаев Ж.Т., Сандыбаева А.Р. Разработка электромеханических тормозных устройств с источником тормозного усилия в виде постоянных магнитов // Изв. вузов. Электромеханика. 2024, Т. 67, № 3. – С. 55-67. doi:10.17213/0136-3360-2024-3-55-67.

21. Бочкарев И.В., Ширинский С.В. Расчет и конструирование асинхронных электродвигателей различных модификаций. – М.: Издательство МЭИ, 2025. – 240 с.

22. 10. Ладик Б. Р., Ермак И. Т. Деревообрабатывающее оборудование – источник опасных производственных факторов // Труды БГТУ, 2014, № 2, c. 140-142.

23. Техника и технология переработки и утилизации отходов / Найман С. М., Газеев Н. Х., Глебов А. Н.,. Фролов Д. В. Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, Казань, 2011. 418 с.

24. Константинов В. Ф. Подъемно-транспортные машины. Лань, 2025. 176 с.

25. Бахмутов С.В., Круташов А.В., Маликов О.В., Благушко Я.И. Особенности работы управляемых фрикционных муфт в составе энергосиловой установки гибридного автомобиля // Известия МГТУ «МАМИ», 2011, № 1(11). С. 120-126.

26. Li Zh., Jiang X., Chen Zh. Research on the Development and Application of Electromagnetic Clutch. International Journal of Energy, 2025, 6(2):37-39. DOI:10.54097/53rkyd29.

27. Bochkarev I.V., Bryakin I.V., Khramshin V.R., Voronin S.S. Diagnostics of Electromagnetic Friction Brakes and Clutches // IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus). – 2019. – pp. 447-452.

28. Патент РФ № 2659868. Способ диагностики электромагнитного механизма / Бочкарев И.В., Брякин И.В. // Опубликовано 04.07.2018. Бюл. № 19.

29. Bochkarev I.V., Galbaev Zh. T. Development of frictional couplings and brake with a magnetoelectric drive // Russian Electric Engineering. – New York, Allerton Press, Inc. 2009, Vol. 80, No. 7. – pp. 371-375.

30. Гаврилюк В. И., Профатилов В. И. Метод определения положения якоря по значению индуктивности обмотки реле // Наука и прогресс транспорта. Вестник ДНУЖТ, 2007, № 19. С.13-17. DOI:10.15802/stp2007/17372.

31. Профатилов В. И. Метод определения положения якоря реле по магнитному сопротивлению рабочего воздушного зазора // Наука и прогресс транспорта. Вестник ДНУЖТ, 2005, № 6. С.16-21.

32. Дубров В.И. Интеллектуальная диагностика электромагнитных механизмов на базе нейронных сетей // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 4. – С. 40-47.

33. Фрайден Дж. Современные датчики. – М.: Техносфера, 2006. – 592 c.