Theoretical Principles and Calculation of an Induction Levitator of Electrical Devices
Keywords:
induction system, levitation element, working stroke, levitation winding, force coefficient, currents, mechanical force
Abstract
The article outlines the theoretical principles and calculation of an induction levitator with a short-circuited winding, which is the main element of various electrical devices. Automation of technological processes often involves the need of automatically controlling the vertical position of a working mechanism’s moving part using an external force and AC voltage. In doing so, it is necessary to measure the external force, stabilize the current at a variable load, and change the rated current values through the load. Electromechanical converters with levitation elements, despite the simplicity of their design, effectively solve these problems. By automatically changing the voltage across the excitation winding terminals, it is possible to smoothly adjust the levitation winding working stroke and the working mechanism position. A mathematical model of an induction levitator has been developed, which describes the relations of magnetic, electrical, thermal and mechanical circuits, and allows the induction levitator parameters to be determined. A procedure for calculating an induction levitator with a stepped magnetic circuit is described. The obtained analytical expressions can be used in the calculation and design of electrical devices for various purposes containing levitation windings.
References
1. Han H.-S., Kim D.-S. Magnetic Levitation: Maglev Technology and Applications. New York: Springer, 2016, 247 p.
2. Yaghoubi H. Practical Applications of Magnetic Levitation Technology. Iran Maglev Technology (IMT), Iran, 2012, pp. 1–56.
3. Абдуллаев Я.Р. Теория магнитных систем с электромагнитными экранами. М.: Наука, 2000, 288 с.
4. Кaplan B.Z., et al. Magnetic Levitation by Chaotic Oscillation: a New Method. – IEEE Transactions on Magnetics, 2002, vol. 38, No. 5, pp. 3475–3481, DOI: 10.1109/TMAG.2002.802707.
5. Пириева Н.М. Определение основных размеров ступенчатого индукционного левитатора. – Проблемы энергетики, 2013, № 1, с. 99–105.
6. Абдуллаев Я.Р. и др. Вопросы проектирования электромеханических преобразователей с левитационными элементами. – Известия высших учебных заведений. Электромеханика, 2018, т. 61, № 2, с. 47–52.
7. Абдуллаев Я.Р. Расчет левитационной обмотки. – Проблемы энергетики, 2011, № 3; с. 136–143.
8. Абдуллаев Я.Р. Электромагнитный расчет магнитных систем с подвижным экранами. – Электричество, 2007, № 12, с 31–40.
9. Абдуллаев Я.Р., Мамедова Г.В., Керимзаде Г.С. Расчет электромеханических силовых исполнительных преобразователей с левитационными экранами. – Электричество, 2007, № 3, с. 27–36.
10. Абдуллаев Я.Р., Мамедова Г.В., Керимзаде Г.С. Расчет многономинальных стабилизаторов переменного тока с левитационной обмоткой. – Электротехника, 2006, № 7, с. 20–28.
11. Абдуллаев Я.Р., Пириева Н.М. Расчет и проектирование управляемой индукционной опоры с левитационной обмоткой. – Известия высших учебных заведений. Электромеханика, 2015, № 5, с. 59–64.
12. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967, 600 с.
13. Franz R., Wiedemann G. Ueber die Wärme-Leitungsfähigkeit der Metalle. – Annalen der Physik, 1853, vol. 165, pp. 497–531, DOI:10.1002/andp.18531650802.
14. Абдуллаев Я.Р. и др. Обобщенные показатели электромагнитных устройств с левитационными элементами. – Известия высших учебных заведений. Приборостроение, 2017, т. 60, № 5, с. 173–178.
15. Мамедова Г.В., Керимзаде Г.С. Проектирование электромеханических преобразователей с левитационным экраном. – Электротехника, 2019, № 5. c. 50–55.
16. Мамедова Г.В., Керимзаде Г.С. Анализ параметров электрических аппаратов с левитационнными элементами. – Известия высших учебных заведений. Приборостроение, 2018, т. 61, № 12, с. 67–71.
17. Мамедова Г.В. и др. Расчет электромеханических преобразователей с левитационными элементами с учетом ограничений на размеры. – Проблемы энергетики, 2017, № 3, с. 52–59.
18. Мамедова Г.В., Керимзаде Г.С. Методика учета факторов и определения геометрических размеров и параметров стабилизаторов переменного тока для состояния левитации. – Известия высших технических учебных заведений Азербайджана, 2015, № 5(99), с. 61– 65.
#
1. Han H.-S., Kim D.-S. Magnetic Levitation: Maglev Technology and Applications. New York: Springer, 2016, 247 p.
2. Yaghoubi H. Practical Applications of Magnetic Levitation Technology. Iran Maglev Technology (IMT), Iran, 2012, pp. 1–56.
3. Abdullaev Ya.R. Teoriya magnitnyh sistem s elektromagnitnymi ekranami (Theory of Magnetic Systems with Electromagnetic Screens). М.: Nauka, 2000, 288 p.
4. Кaplan B.Z., et al. Magnetic Levitation by Chaotic Oscillation: a New Method. – IEEE Transactions on Magnetics, 2002, vol. 38, No. 5, pp. 3475–3481, DOI: 10.1109/TMAG.2002.802707.
5. Pirieva N.М. Problemy energetiki – in Russ. (Power Engineering Problems), 2013, No. 1, pp. 99–105.
6. Abdullaev Ya.R., et al. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Elektromekhanika – in Russ. (News of Higher Educational Institutions. Electromechanics), 2018, vol. 61, No. 2, pp. 47–52.
7. Abdullaev Ya.R. Problemy energetiki – in Russ. (Power Engineering Problems), 2011, No. 3; pp. 136–143.
8. Abdullaev Ya.R. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2007, No. 12, pp 31–40.
9. Abdullaev Ya.R., Mamedova G.V., Kerimzade G.S. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2007, No. 3, pp.27–36.
10. Abdullaev Ya.R., Mamedova G.V., Kerimzade G.S. Elektrotekhnika – in Russ. (Electrical Engineering), 2006, No. 7, pp.20–28.
11. Abdullaev Ya.R., Pirieva N.М. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Elektromekhanika – in Russ. (News of Higher Educational Institutions. Electromechanics), 2015, No. 5, pp. 59–64.
12. Lykov А.V. Teoriya teploprovodnosti (Theory of Thermal Conductivity). М.: Vysshaya shkola, 1967, 600 p.
13. Franz R., Wiedemann G. Ueber die Wärme-Leitungsfähigkeit der Metalle. – Annalen der Physik, 1853, vol. 165, pp. 497–531, DOI:10.1002/andp.18531650802.
14. Abdullaev Ya.R., et al. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy..Priborostroenie – in Russ. (News of Higher Educational Institutions. Instrumentation), 2017, vol. 60, No. 5. pp. 173–178.
15. Mamedova G.V., Kerimzade G.S. Elektrotekhnika – in Russ. (Electrical Engineering), No. 5. pp. 50–55.
16. Mamedova G.V., Kerimzade G.S. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy..Priborostroenie – in Russ. (News of Higher Educational Institutions. Instrumentation), 2018, vol. 61, No. 12, pp. 67–71.
17. Mamedova G.V., et al. Problemy energetiki – in Russ. (Power Engineering Problems), 2017, No. 3, pp. 52–59.
18. Mamedova G.V., Kerimzade G.S. Izvestiya vysshih tekhnicheskih uchebnyh zavedeniy Azerbaydzhana – in Russ. (News of Higher Technical Educational Institutions of Azerbaijan), 2015, No. 5(99), pp. 61– 65
2. Yaghoubi H. Practical Applications of Magnetic Levitation Technology. Iran Maglev Technology (IMT), Iran, 2012, pp. 1–56.
3. Абдуллаев Я.Р. Теория магнитных систем с электромагнитными экранами. М.: Наука, 2000, 288 с.
4. Кaplan B.Z., et al. Magnetic Levitation by Chaotic Oscillation: a New Method. – IEEE Transactions on Magnetics, 2002, vol. 38, No. 5, pp. 3475–3481, DOI: 10.1109/TMAG.2002.802707.
5. Пириева Н.М. Определение основных размеров ступенчатого индукционного левитатора. – Проблемы энергетики, 2013, № 1, с. 99–105.
6. Абдуллаев Я.Р. и др. Вопросы проектирования электромеханических преобразователей с левитационными элементами. – Известия высших учебных заведений. Электромеханика, 2018, т. 61, № 2, с. 47–52.
7. Абдуллаев Я.Р. Расчет левитационной обмотки. – Проблемы энергетики, 2011, № 3; с. 136–143.
8. Абдуллаев Я.Р. Электромагнитный расчет магнитных систем с подвижным экранами. – Электричество, 2007, № 12, с 31–40.
9. Абдуллаев Я.Р., Мамедова Г.В., Керимзаде Г.С. Расчет электромеханических силовых исполнительных преобразователей с левитационными экранами. – Электричество, 2007, № 3, с. 27–36.
10. Абдуллаев Я.Р., Мамедова Г.В., Керимзаде Г.С. Расчет многономинальных стабилизаторов переменного тока с левитационной обмоткой. – Электротехника, 2006, № 7, с. 20–28.
11. Абдуллаев Я.Р., Пириева Н.М. Расчет и проектирование управляемой индукционной опоры с левитационной обмоткой. – Известия высших учебных заведений. Электромеханика, 2015, № 5, с. 59–64.
12. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967, 600 с.
13. Franz R., Wiedemann G. Ueber die Wärme-Leitungsfähigkeit der Metalle. – Annalen der Physik, 1853, vol. 165, pp. 497–531, DOI:10.1002/andp.18531650802.
14. Абдуллаев Я.Р. и др. Обобщенные показатели электромагнитных устройств с левитационными элементами. – Известия высших учебных заведений. Приборостроение, 2017, т. 60, № 5, с. 173–178.
15. Мамедова Г.В., Керимзаде Г.С. Проектирование электромеханических преобразователей с левитационным экраном. – Электротехника, 2019, № 5. c. 50–55.
16. Мамедова Г.В., Керимзаде Г.С. Анализ параметров электрических аппаратов с левитационнными элементами. – Известия высших учебных заведений. Приборостроение, 2018, т. 61, № 12, с. 67–71.
17. Мамедова Г.В. и др. Расчет электромеханических преобразователей с левитационными элементами с учетом ограничений на размеры. – Проблемы энергетики, 2017, № 3, с. 52–59.
18. Мамедова Г.В., Керимзаде Г.С. Методика учета факторов и определения геометрических размеров и параметров стабилизаторов переменного тока для состояния левитации. – Известия высших технических учебных заведений Азербайджана, 2015, № 5(99), с. 61– 65.
#
1. Han H.-S., Kim D.-S. Magnetic Levitation: Maglev Technology and Applications. New York: Springer, 2016, 247 p.
2. Yaghoubi H. Practical Applications of Magnetic Levitation Technology. Iran Maglev Technology (IMT), Iran, 2012, pp. 1–56.
3. Abdullaev Ya.R. Teoriya magnitnyh sistem s elektromagnitnymi ekranami (Theory of Magnetic Systems with Electromagnetic Screens). М.: Nauka, 2000, 288 p.
4. Кaplan B.Z., et al. Magnetic Levitation by Chaotic Oscillation: a New Method. – IEEE Transactions on Magnetics, 2002, vol. 38, No. 5, pp. 3475–3481, DOI: 10.1109/TMAG.2002.802707.
5. Pirieva N.М. Problemy energetiki – in Russ. (Power Engineering Problems), 2013, No. 1, pp. 99–105.
6. Abdullaev Ya.R., et al. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Elektromekhanika – in Russ. (News of Higher Educational Institutions. Electromechanics), 2018, vol. 61, No. 2, pp. 47–52.
7. Abdullaev Ya.R. Problemy energetiki – in Russ. (Power Engineering Problems), 2011, No. 3; pp. 136–143.
8. Abdullaev Ya.R. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2007, No. 12, pp 31–40.
9. Abdullaev Ya.R., Mamedova G.V., Kerimzade G.S. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2007, No. 3, pp.27–36.
10. Abdullaev Ya.R., Mamedova G.V., Kerimzade G.S. Elektrotekhnika – in Russ. (Electrical Engineering), 2006, No. 7, pp.20–28.
11. Abdullaev Ya.R., Pirieva N.М. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Elektromekhanika – in Russ. (News of Higher Educational Institutions. Electromechanics), 2015, No. 5, pp. 59–64.
12. Lykov А.V. Teoriya teploprovodnosti (Theory of Thermal Conductivity). М.: Vysshaya shkola, 1967, 600 p.
13. Franz R., Wiedemann G. Ueber die Wärme-Leitungsfähigkeit der Metalle. – Annalen der Physik, 1853, vol. 165, pp. 497–531, DOI:10.1002/andp.18531650802.
14. Abdullaev Ya.R., et al. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy..Priborostroenie – in Russ. (News of Higher Educational Institutions. Instrumentation), 2017, vol. 60, No. 5. pp. 173–178.
15. Mamedova G.V., Kerimzade G.S. Elektrotekhnika – in Russ. (Electrical Engineering), No. 5. pp. 50–55.
16. Mamedova G.V., Kerimzade G.S. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy..Priborostroenie – in Russ. (News of Higher Educational Institutions. Instrumentation), 2018, vol. 61, No. 12, pp. 67–71.
17. Mamedova G.V., et al. Problemy energetiki – in Russ. (Power Engineering Problems), 2017, No. 3, pp. 52–59.
18. Mamedova G.V., Kerimzade G.S. Izvestiya vysshih tekhnicheskih uchebnyh zavedeniy Azerbaydzhana – in Russ. (News of Higher Technical Educational Institutions of Azerbaijan), 2015, No. 5(99), pp. 61– 65
Published
2022-02-25
Issue
Section
Article
