Численные оценки электродинамических процессов в индукторной системе с притягивающим экраном и плоским прямоугольным соленоидом
Проведены численные оценки и анализ полученных результатов для токов и сил в исследуемой индукторной системе с притягивающим экраном и прямоугольным соленоидом. Выявлено, что при уменьшении глубины вмятины в металле, амплитуда, возбуждаемых электродинамических усилий, растёт. Анализ показал, что зн...
Gespeichert in:
| Datum: | 2018 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
2018
|
| Schriftenreihe: | Електротехніка і електромеханіка |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/149336 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Численные оценки электродинамических процессов в индукторной системе с притягивающим экраном и плоским прямоугольным соленоидом / Е.А. Чаплыгин, М.В. Барбашова, А.Ю. Коваль // Електротехніка і електромеханіка. — 2018. — № 2. — С. 54-58. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-149336 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1493362019-02-21T01:23:48Z Численные оценки электродинамических процессов в индукторной системе с притягивающим экраном и плоским прямоугольным соленоидом Чаплыгин, Е.А. Барбашова, М.В. Коваль, А.Ю. Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка Проведены численные оценки и анализ полученных результатов для токов и сил в исследуемой индукторной системе с притягивающим экраном и прямоугольным соленоидом. Выявлено, что при уменьшении глубины вмятины в металле, амплитуда, возбуждаемых электродинамических усилий, растёт. Анализ показал, что значение сил отталкивания, интегральное во времени, ниже развиваемых сил притяжения. При достаточно низких рабочих частотах действующих полей, рассмотренная система работает, как инструмент магнитно-импульсного притяжения тонкостенных листовых металлов. Проведено чисельні оцінки та аналіз отриманих результатів для струмів і сил в досліджуваній індукторній системі з притягуючим екраном і прямокутним соленоїдом. Виявлено, що при зменшенні глибини вм'ятини в металі, амплітуда, збуджуваних електродинамічних зусиль, зростає. Аналіз показав, що значення сил відштовхування, інтегральне в часі, нижче сил притягання, що розвиваються. При досить низьких робочих частотах діючих полів, розглянута система працює, як інструмент магнітно-імпульсного притягання тонкостінних листових металів. Purpose. To carry out numerical estimates of currents and forces in the investigated inductor system with an attractive screen (ISAS) and determine the effectiveness of the force attraction. Methodology. The calculated relationships and graphical constructions were obtained using the initial data of the system: induced current in the screen and sheet metal; the distributed force of attraction (Ampère force); the repulsive force acting on the sheet metal (Lorentz force); amplitude values of the force of attraction and repulsion; phase dependence of the force of attraction, the repulsive force and the total resulting force. Results. The results of calculations in the form of graphical dependencies of electrodynamic processes in the region under the conductors of a rectangular solenoid of inductor system with an attracting screen are presented. The graphs of forces and currents in region of dent are obtained. In the paper the analysis of electrodynamics processes for whole area under the winding of inductor system with an attractive screen is shown. The flowing this processes in the region of dent a given geometry is presented. Originality. The considered inductor system with an attractive screen and a rectangular solenoid is improved, in comparison with the previous developed ISAS. It has a working area under the lines of parallel conductors in the cross section of a rectangular solenoid, and this allows to place a predetermined portion of the sheet metal anywhere within the working region. Comparison of the indicators of electrodynamics processes in the considered variants of calculation shows an approximate growth of almost 1.5 times the power indicators in the area of the accepted dent in comparison with similar values for the entire area under the winding of the ISAS. Practical value. The results obtained are important for the practice of real estimates of the excited forces of attraction. With a decrease in the dent, the amplitude of the electrodynamics forces being excited is growing proportionally (for example, when the depth decreases by 3 mm, the forces increase more than 2 times). The highest efficiency of force attraction is for sheet metal regions, the dimensions do not exceed the transverse dimensions of the winding branches of the exciting solenoid. 2018 Article Численные оценки электродинамических процессов в индукторной системе с притягивающим экраном и плоским прямоугольным соленоидом / Е.А. Чаплыгин, М.В. Барбашова, А.Ю. Коваль // Електротехніка і електромеханіка. — 2018. — № 2. — С. 54-58. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 2074-272X DOI: 10.20998/2074-272X.2018.2.09 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/149336 621.318 ru Електротехніка і електромеханіка Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка |
| spellingShingle |
Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка Чаплыгин, Е.А. Барбашова, М.В. Коваль, А.Ю. Численные оценки электродинамических процессов в индукторной системе с притягивающим экраном и плоским прямоугольным соленоидом Електротехніка і електромеханіка |
| description |
Проведены численные оценки и анализ полученных результатов для токов и сил в исследуемой индукторной системе
с притягивающим экраном и прямоугольным соленоидом. Выявлено, что при уменьшении глубины вмятины в металле, амплитуда, возбуждаемых электродинамических усилий, растёт. Анализ показал, что значение сил отталкивания, интегральное во времени, ниже развиваемых сил притяжения. При достаточно низких рабочих частотах действующих полей, рассмотренная система работает, как инструмент магнитно-импульсного притяжения тонкостенных листовых металлов. |
| format |
Article |
| author |
Чаплыгин, Е.А. Барбашова, М.В. Коваль, А.Ю. |
| author_facet |
Чаплыгин, Е.А. Барбашова, М.В. Коваль, А.Ю. |
| author_sort |
Чаплыгин, Е.А. |
| title |
Численные оценки электродинамических процессов в индукторной системе с притягивающим экраном и плоским прямоугольным соленоидом |
| title_short |
Численные оценки электродинамических процессов в индукторной системе с притягивающим экраном и плоским прямоугольным соленоидом |
| title_full |
Численные оценки электродинамических процессов в индукторной системе с притягивающим экраном и плоским прямоугольным соленоидом |
| title_fullStr |
Численные оценки электродинамических процессов в индукторной системе с притягивающим экраном и плоским прямоугольным соленоидом |
| title_full_unstemmed |
Численные оценки электродинамических процессов в индукторной системе с притягивающим экраном и плоским прямоугольным соленоидом |
| title_sort |
численные оценки электродинамических процессов в индукторной системе с притягивающим экраном и плоским прямоугольным соленоидом |
| publisher |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| publishDate |
2018 |
| topic_facet |
Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/149336 |
| citation_txt |
Численные оценки электродинамических процессов в индукторной системе с притягивающим экраном и плоским прямоугольным соленоидом / Е.А. Чаплыгин, М.В. Барбашова, А.Ю. Коваль // Електротехніка і електромеханіка. — 2018. — № 2. — С. 54-58. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| series |
Електротехніка і електромеханіка |
| work_keys_str_mv |
AT čaplyginea čislennyeocenkiélektrodinamičeskihprocessovvinduktornojsistemespritâgivaûŝimékranomiploskimprâmougolʹnymsolenoidom AT barbašovamv čislennyeocenkiélektrodinamičeskihprocessovvinduktornojsistemespritâgivaûŝimékranomiploskimprâmougolʹnymsolenoidom AT kovalʹaû čislennyeocenkiélektrodinamičeskihprocessovvinduktornojsistemespritâgivaûŝimékranomiploskimprâmougolʹnymsolenoidom |
| first_indexed |
2025-07-12T21:51:40Z |
| last_indexed |
2025-07-12T21:51:40Z |
| _version_ |
1837479610406666240 |
| fulltext |
54 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №2
© Е.А. Чаплыгин, М.В. Барбашова, А.Ю. Коваль
УДК 621.318 doi: 10.20998/2074-272X.2018.2.09
Е.А. Чаплыгин, М.В. Барбашова, А.Ю. Коваль
ЧИСЛЕННЫЕ ОЦЕНКИ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
В ИНДУКТОРНОЙ СИСТЕМЕ С ПРИТЯГИВАЮЩИМ ЭКРАНОМ
И ПЛОСКИМ ПРЯМОУГОЛЬНЫМ СОЛЕНОИДОМ
Проведено чисельні оцінки та аналіз отриманих результатів для струмів і сил в досліджуваній індукторній системі з
притягуючим екраном і прямокутним соленоїдом. Виявлено, що при зменшенні глибини вм'ятини в металі, ампліту-
да, збуджуваних електродинамічних зусиль, зростає. Аналіз показав, що значення сил відштовхування, інтегральне в
часі, нижче сил притягання, що розвиваються. При досить низьких робочих частотах діючих полів, розглянута сис-
тема працює, як інструмент магнітно-імпульсного притягання тонкостінних листових металів. Бібл. 8, рис. 7.
Ключові слова: магнітно-імпульсна обробка, індукторна система, притягуючий екран, прямокутний соленоїд, елект-
родинамічні процеси.
Проведены численные оценки и анализ полученных результатов для токов и сил в исследуемой индукторной системе
с притягивающим экраном и прямоугольным соленоидом. Выявлено, что при уменьшении глубины вмятины в метал-
ле, амплитуда, возбуждаемых электродинамических усилий, растёт. Анализ показал, что значение сил отталкива-
ния, интегральное во времени, ниже развиваемых сил притяжения. При достаточно низких рабочих частотах дей-
ствующих полей, рассмотренная система работает, как инструмент магнитно-импульсного притяжения тонко-
стенных листовых металлов. Библ. 8, рис. 7.
Ключевые слова: магнитно-импульсная обработка, индукторная система, притягивающий экран, прямоугольный
соленоид, электродинамические процессы.
Введение. Развитие любой области современной
промышленности ориентировано на ускоренное внедре-
ние инноваций. Это касается и металлообрабатывающей
области. Потребности общества также свидетельствуют
о том, что необходимо способствовать большему разви-
тию обрабатывающих производств. Магнитно-
импульсная обработка металлов за последнее время ста-
ла достаточно распространенной в применении различ-
ных производственных операций [1, 2]. В связи с этим,
актуально совершенствование систем и инструментов,
которые повышают эффективность работы существую-
щих устройств или же создание абсолютно новых для
современного уровня развития МИОМ.
Анализ основных достижений и публикаций.
Главной составляющей любой системы магнитно-
импульсного притяжения тонкостенных металличе-
ских листов является индукторная система. Её усо-
вершенствование и является решением проблемы по
увеличению эффективности инструментов магнитно-
импульсной технологии. Для того чтобы получить
высокую однородность возбуждаемого поля и сил в
рабочей зоне инструмента МИОМ, были созданы ин-
дукторные системы с притягивающим экраном (в аб-
бревиатуре – ИСПЭ). Принцип работы основан на
взаимном притяжении проводников с одинаково на-
правленными токами (закон Ампера) [3-6].
Цель работы – провести численные оценки
электродинамических усилий в исследуемой «индук-
торной системе с притягивающим экраном» для опре-
деления эффективности силового притяжения.
Постановка задачи. Система ИСПЭ состоит из
источника магнитного поля (плоского прямоугольно-
го соленоида), вспомогательного проводящего экрана
и объекта обработки. Поле соленоида возбуждает в
экране и листовом металле однонаправленные вихре-
вые токи Фуко. За счет жёстко зафиксированного эк-
рана, притяжение испытывает лишь объект обработ-
ки. Силовое магнитно-импульсное воздействие при-
водит к вытягиванию заданного участка на его
поверхности. Рабочая зона рассматриваемой ИСПЭ –
это область под ветвями параллельных токопроводов,
то есть, заданный участок листового металлического
объекта обработки, имеющий углубление (например,
вмятину), который и подлежит деформированию
(притяжению).
Исходные данные (рис. 1). Соленоид:
а) число витков в каждой ветви – N = 10;
б) ширина ветви – (b – a) = 0,05 мм;
в) ширина витка и межвитковой изоляции –
0026,0
12
)(
N
ab
g м;
г) внутреннее окно соленоида – а = 0,025 м;
д) ток в индукторе, генерируемый при разряде
емкостного накопителя – C = 1200 мкФ с напряжени-
ем – Um ≈ 2000 В на частоте – f = 1500 Гц, принят рав-
ным – Jm ≈ 22620 А (соответственно, линейная плот-
ность возбуждающего тока – jm ≈ 8,6106 А/м).
Рис. 1. Схематическое изображение ИСПЭ, С – емкость,
К – коммутатор
Экран и листовой металл:
а) толщина – d = 0,0075 м;
б) удельная электропроводность – γ = 0,4·107
(Ом·м)–1 (сталь).
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №2 55
Геометрия системы:
а) расстояние между рабочей поверхностью
соленоида и экраном – h = 0,0005 м;
б) глубина вмятины – H = 0,005 м, ее длина –
D= 0,03 м.
Расчётные соотношения:
а) из выражения, полученного в работе [7] полу-
чаем формулу для тока, индуцированного в экране:
dx
d
y
xeexf
d
djd
g
J
yj
xd
h
x
im
sin1)(
)(
2
),(
0
2
0
e
(1)
где Jm – амплитуда тока в соленоиде, ψ = ωt фаза воз-
буждающего тока в импульсе, ji(ψ) – фазовая функция
тока в соленоиде,
0
3
sin)(
12
)(
df
x
xf ,
f(α) – функция поперечного распределения возбуж-
дающего тока
],,[,0
],,[,1
)(
d
b
d
a
d
b
d
a
f
;)12(cos
)1(2cos
2
)(
1
3
d
g
k
d
a
x
d
g
k
d
a
x
x
xf
N
k
б) из соотношения полученного в работе [7] по-
лучаем формулу для тока, индуцированного в листо-
вом металле:
dx
d
y
xeexf
d
djd
g
J
yj
xd
Hdh
x
im
sin1)(
)(
2
),(
0
)(
2
0
lm
; (2)
в) из соотношения работе [7] находим распреде-
лённую силу притяжения (сила Ампера),
H
D
yjyjyF ),(),(
2
),( lme
0
attr
; (3)
где D – размер (длина), H – глубина вмятины, je,lm(ψ,y)
– плотность тока, индуцированного в экране и листо-
вом металле, соответственно формулам (1, 2);
г) сила отталкивания (сила Лоренца!), дейст-
вующая на листовой металл, определяется из выраже-
ния работы [7]:
Hdh
D
yjyjyF i
),(),(
2
),( lm
0
rep
, (4)
где ji(ψ,y) – плотность тока в соленоиде,
],,[при,0
],,[при),(
),(
bay
bayj
g
J
yj
i
m
i
ji(ψ) – фазовая зависимость тока в соленоиде, jlm(ψ,y) –
плотность тока, индуцированного в листовом метал-
ле, соответственно формуле (2);
д) амплитудное по фазе значение силы притя-
жения
H
D
yjyj
yFyF
maxmax
max
),(),(
2
),()(
lme
0
attr
max
attr
; (5)
е) фазовая зависимость силы притяжения, усред-
нённой в поперечном измерении на интервале
y[–b, b]
dyyF
b
F
b
b
),(
2
1
)( attrattr ; (6)
ж) амплитудное значение силы отталкивания
;),(),(
2
),()(
max
max
lm
0
rep
max
rep
Hdh
D
yjyj
yFyF
i
(7)
з) фазовая зависимость силы отталкивания,
усреднённой в поперечном измерении на интервале
y[–b, b]
dyyF
b
F
b
b
),(
2
1
)( reprep ; (8)
и) фазовая зависимость результирующей силы,
найденной как фазовая суперпозиция сил отталкива-
ния и притяжения, усреднённых в поперечном изме-
рении по ширине ИСПЭ на интервале y[–b, b]
)()()( repattrsum FFF . (9)
Характерную фазовую зависимость возбуждаю-
щего апериодического сигнала можно описать функ-
цией вида [8]:
.75,0,
2
,
2
exp
,
2
,sin
)(
ij (10)
Кроме того, графические зависимости проиллю-
стрируем дополнительными усреднёнными числен-
ными оценками:
а) значение силы притяжения, усреднённой в по-
перечном измерении на интервале y[–b, b] и по фазе
[0, 2]
.),(
22
1
)(
2
1
2
0
attr
2
0
attr
ddyyF
b
dFF
b
b
attr
(11)
б) значение силы отталкивания, усреднённой в
поперечном измерении на интервале y[–b, b] и по
фазе [0, 2]
.),(
22
1
)(
2
1
2
0
rep
2
0
reprep
ddyyF
b
dFF
b
b
(12)
в) значение результирующей силы (суперпози-
ция силы притяжения – Ампера и силы отталкивания
– Лоренца), усреднённой в поперечном измерении на
интервале – y[–b, b] и по фазе – [0, 2]
56 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №2
.),(
22
1
)(
2
1
2
0
sum
2
0
sumsum
ddyyF
b
dFF
b
b
(13)
Отметим, что формула (13) иллюстрирует коли-
чественный рост эффективности магнитно-
импульсного притяжения с учетом фазы протекающе-
го процесса. Численные оценки могут усредняться по
любому интересующему пространственному или фа-
зовому интервалу. Например, при рассмотрении про-
цессов в области непосредственно под отдельным
токопроводом индуктора интервал усреднения –
y[a, (a + b)].
Результаты вычислений.
1. Электродинамические процессы в области под
токопроводами прямоугольного соленоида ИСПЭ
(рис. 2-7).
Рис. 2. Картина пространственного распределения индуци-
рованных токов, 1 – металл экрана, 2 – листовой металл
Рис. 3. Пространственная картина распределённой силы
притяжения (Ампера), среднее значение на ширине ИСПЭ –
6
attr 1078,0 F Н/м2
При уменьшении глубины вмятины, практически
пропорционально, растёт амплитуда возбуждаемых
электродинамических усилий. Так, при снижении
глубины с 0,005 м до 0,002 м усилия возрастают более
чем в ~ 2 раза.
Рис. 4. Фазовая зависимость результирующей силы (супер-
позиция Ампера и Лоренца), действующей на листовой
металл в ИСПЭ, среднее значение за время действия –
6sum
attr 10245,0 F Н/м2
Основные результаты вычислений сводятся к
следующим положениям:
расчётные данные являются интегральными по-
казателями электродинамических процессов, характе-
ризующими их протекание на всей площади индук-
торной системы, возбуждаемой многовитковым пло-
ским прямоугольным соленоидом с амплитудой тока
в обмотке ~ 22,6 кА при напряжении емкостного на-
копителя ~ 2 кВ и запасаемой энергией ~ 2,4 кДж;
временные зависимости возбуждающего и инду-
цированного токов различны, что, в конечном итоге,
является причиной осцилляции силы Лоренца, то есть
появления интервалов отталкивания и притяжения;
превалирование сил отталкивания над силами
притяжения является кратковременным и имеет место
исключительно в начальной фазе процесса силового
воздействия;
усреднение возбуждаемых сил по времени воз-
действия показывает более, чем на порядок (~15 раз)
превышение притяжения над отталкиванием (притя-
жение – 6
attr 10282,0 F Н/м2, отталкивание –
6
rep 100182,0 F Н/м2);
в интеграле (усреднение по времени воздействия и
пространственной переменной) рассмотренная ИСПЭ на
всей своей площади обеспечивает магнитно-импульсное
притяжение с силой – 6sum
attr 10245,0 F Н/м2.
2. Токи и силы в области вмятины.
Геометрия области вмятины (принимаемой
области силового воздействия): D×D×H =
= 0,03 м×0,03 м×0,05 м.
Заданная область листового металла помещается
под плоскостью токопроводов любой из ветвей пря-
моугольного соленоида, возбуждающего «индуктор-
ную систему с притягивающим экраном» (ИСПЭ).
Для принятой области силового воздействия ус-
реднение по поперечной пространственной перемен-
ной выполняется в интервале [0, D].
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №2 57
Рис. 5. Картина пространственного распределения индуци-
рованных токов, 1 – металл экрана, 2 – листовой металл
Рис. 6. Пространственная картина распределённой силы
притяжения (Ампера), среднее значение на ширине ИСПЭ –
6
attr 1092,0 F Н/м2
Рис. 7. Фазовая зависимость результирующей силы (супер-
позиция Ампера и Лоренца!), действующей на листовой
металл в ИСПЭ, среднее значение за время действия –
6sum
attr 10345,0 F Н/м2
Обсуждение результатов вычислений:
расчётные данные являются локальными показа-
телями электродинамических процессов, характери-
зующими их протекание в области вмятины заданной
геометрии, в отличие от предыдущих результатов,
полученных для всей площади под обмоткой ИСПЭ;
так же, как и ранее, превалирование сил отталки-
вания над силами притяжения является кратковре-
менным и имеет место исключительно в начальной
фазе процесса силового воздействия;
усреднение возбуждаемых сил по времени воздей-
ствия показывает значительное превышение притяжения
над отталкиванием (притяжение – 6
attr 1035,0 F Н/м2,
отталкивание – 6
rep 10056,0 F Н/м2);
в интеграле (усреднение по времени воздействия
и пространственной переменной) рассмотренная ИС-
ПЭ на всей своей площади обеспечивает магнитно-
импульсное притяжение с распределённой силой –
6sum
attr 10345,0 F Н/м2;
в целом, сравнение показателей электродинами-
ческих процессов в рассмотренных вариантах расчёта
показывает приближённый рост в 1,3-1,5 раз силовых
показателей в области принятой вмятины на поверх-
ности листового металла по сравнению с аналогич-
ными величинами для всей площади под обмоткой
индуктора ИСПЭ.
Выводы.
1. В работе проведен численный анализ электроди-
намических процессов в индукторной системе с при-
тягивающим экраном и источником магнитно поля −
плоским прямоугольным соленоидом.
2. Численные оценки показали, что при уменьше-
нии глубины вмятины, практически пропорциональ-
но, растёт амплитуда возбуждаемых электродинами-
ческих усилий.
3. Наибольшая эффективность силового притяже-
ния имеет место для областей листового металла,
размеры которых не превышают поперечных разме-
ров ветвей обмотки возбуждающего соленоида.
4. Интегральное во времени значение сил отталки-
вания существенно ниже развиваемых сил притяже-
ния (менее ~ 5 %).
5. В целом, при достаточно низких рабочих часто-
тах действующих полей (~1500 Гц) рассмотренная
«индукторная система с притягивающим экраном»
работает как инструмент магнитно-импульсного при-
тяжения тонкостенных листовых металлов. Локаль-
ные распределённые силы притяжения в области за-
данных участков (например, вмятин с ограниченными
размерами!) при токе в индукторе ~ 22 кА могут дос-
тигать величин порядка ~ 0,345·106 Н/м2.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Батыгин Ю.В., Лавинский В.И., Хименко Л.Т., Им-
пульсные магнитные поля для прогрессивных технологий.
Том 1. Издание второе, переработанное и дополненное. Под
общей ред. д.т.н., проф. Батыгина Ю. В. – Х.: МОСТ-
Торнадо, 2003. – 284 с.
2. Yuriy V. Batygin, Sergey F. Golovashchenko, Andrey V.
Gnatov. Pulsed electromagnetic attraction of sheet metals –
fundamentals and perspective applications // Journal of Materi-
als Processing Technology. – 2013. – vol.213. – no.3. – pp. 444-
452. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2012.10.003.
3. Psyk V., Risch D., Kinsey B.L., Tekkaya A.E., Kleiner M.
Electromagnetic forming – A review // Journal of Materials
Processing Technology. – 2011. – vol.211. – no.5. – pp.787-829.
doi: 10.1016/j.jmatprotec.2010.12.012.
4. Gnatov A., Argun S. New method of car body panel external
straightening. Tools of method // International Journal of Ve-
58 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №2
hicular Technology. – 2015. – vol.2015. – pp. 1-7. doi:
10.1155/2015/192958.
5. Batygin Yuri V., Sergey F. Golovashchenko, Andrey V. Gna-
tov. Pulsed electromagnetic attraction of nonmagnetic sheet metals
// Journal of Materials Processing Technology. – 2014. – vol.214. –
iss.2. – pp. 390-401. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2013.09.018.
6. Batygin Yu.V., Golovashchenko S.F., Gnatov A.V., Chaply-
gin E.A. Pulsed Electromagnetic Attraction Processes for Sheet
Metal Components // Proceedings of the 6th International Con-
ference High Speed Forming 2014. – May 26-29, 2014, Dae-
jeon, Korea. – pp. 253-260.
7. Батыгин Ю.В., Чаплыгин Е.А., Шиндерук С.А., Гаври-
лова О.Е. Индукторная система с притягивающим экраном
и плоским прямоугольным соленоидом // Автомобильный
транспорт. – 2017. – №41. – С. 146-154.
8. Chitode J.S. Signal an systems. – Pune, India: Technical
Publications, 2009. – 767 p.
REFERENCES
1. Batygin Yu.V., Lavinskiy V.I., Khimenko L.T. Impul'snyye
magnitnyye polya dlya progressivnykh tekhnologiy. Tom 1. Iz-
daniye vtoroye, pererabotannoye i dopolnennoye. [Pulsed mag-
netic fields for advanced technologies. Vol.1. 2nd edition, re-
vised and enlarged.] Kharkov, MOST-Tornado Publ., 2003.
284 p. (Rus).
2. Yuriy V. Batygin, Sergey F. Golovashchenko, Andrey V.
Gnatov. Pulsed electromagnetic attraction of sheet metals –
fundamentals and perspective applications. Journal of Materials
Processing Technology, 2013, vol.213, no.3, pp. 444-452.
doi: 10.1016/j.jmatprotec.2012.10.003.
3. Psyk V., Risch D., Kinsey B.L., Tekkaya A.E., Kleiner M.
Electromagnetic forming – A review. Journal of Materials
Processing Technology, 2011, vol.211, no.5, pp.787-829. doi:
10.1016/j.jmatprotec.2010.12.012.
4. Gnatov A., Argun S. New method of car body panel external
straightening. Tools of method. International Journal of Vehicular
Technology, 2015, vol.2015, pp. 1-7. doi: 10.1155/2015/192958.
5. Batygin Yuri V., Sergey F. Golovashchenko, Andrey V. Gna-
tov. Pulsed electromagnetic attraction of nonmagnetic sheet met-
als. Journal of Materials Processing Technology, 2014, vol.214,
iss.2, pp. 390-401. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2013.09.018.
6. Batygin Yu.V., Golovashchenko S.F., Gnatov A.V.,
Chaplygin E.A. Pulsed Electromagnetic Attraction Processes for
Sheet Metal Components. Proceedings of the 6th International
Conference High Speed Forming 2014, May 26-29, 2014, Dae-
jeon, Korea, pp. 253-260.
7. Batygin Yu.V., Chaplygin E.A., Shinderuk S.A., Gavrilova
O.E. Inductor system with attracting screen and rectangular sole-
noid. Automobile Transport, 2017, no.41, pp. 146-154. (Rus).
8. Chitode J.S. Signal an systems. Pune, India, Technical Pub-
lications, 2009. 767 p.
Поступила (received) 25.12.2017
Чаплыгин Евгений Александрович1, к.т.н., доц.,
Барбашова Марина Викторовна1, к.т.н.,
Коваль Анжелика Юрьевна1, студент,
1 Харьковский национальный автомобильно-дорожный
университет,
61002, Харьков, ул. Ярослава Мудрого, 25,
тел/phone +380 57 7073727,
e-mail: chaplygin.e.a@gmail.com; barbashova1987@gmail.com
E.A. Chaplygin1, M.V. Barbashova1, A.Yu. Koval 1
1 Kharkiv National Automobile and Highway University,
25, Yaroslava Mudrogo Str., Kharkov, 61002, Ukraine.
Numerical estimates of electrodynamics processes
in the inductor system with an attractive screen and a flat
rectangular solenoid.
Purpose. To carry out numerical estimates of currents and forces
in the investigated inductor system with an attractive screen (ISAS)
and determine the effectiveness of the force attraction. Methodol-
ogy. The calculated relationships and graphical constructions were
obtained using the initial data of the system: induced current in the
screen and sheet metal; the distributed force of attraction (Ampère
force); the repulsive force acting on the sheet metal (Lorentz
force); amplitude values of the force of attraction and repulsion;
phase dependence of the force of attraction, the repulsive force and
the total resulting force. Results. The results of calculations in the
form of graphical dependencies of electrodynamic processes in the
region under the conductors of a rectangular solenoid of inductor
system with an attracting screen are presented. The graphs of
forces and currents in region of dent are obtained. In the paper the
analysis of electrodynamics processes for whole area under the
winding of inductor system with an attractive screen is shown. The
flowing this processes in the region of dent a given geometry is
presented. Originality. The considered inductor system with an
attractive screen and a rectangular solenoid is improved, in com-
parison with the previous developed ISAS. It has a working area
under the lines of parallel conductors in the cross section of a rec-
tangular solenoid, and this allows to place a predetermined por-
tion of the sheet metal anywhere within the working region. Com-
parison of the indicators of electrodynamics processes in the con-
sidered variants of calculation shows an approximate growth of
almost 1.5 times the power indicators in the area of the accepted
dent in comparison with similar values for the entire area under
the winding of the ISAS. Practical value. The results obtained are
important for the practice of real estimates of the excited forces of
attraction. With a decrease in the dent, the amplitude of the elec-
trodynamics forces being excited is growing proportionally (for
example, when the depth decreases by 3 mm, the forces increase
more than 2 times). The highest efficiency of force attraction is for
sheet metal regions, the dimensions do not exceed the transverse
dimensions of the winding branches of the exciting solenoid.
References 8, figure 7.
Key words: magnetic-pulsed treatment, inductor system,
attractive screen, rectangular solenoid, electrodynamics
processes.
|