The research results of the linear electromagnetic motor mathematical model

Abstract

Development of the mathematical model of the linear electromagnetic motor and the dependencies of the inductance and traction force on the secondary element position expressed by mathematical equations, are presented in this research article. The dependency of the inductance on the secondary element position was obtained, approximating the inductance change diagram obtained experimentally. Also, using the theory of electromechanical energy transformation, mathematical expressions of the dependency of the traction force on the secondary element position were obtained. Mathematical model of the linear electromagnetic motor is composed of the system of differential equations. The Runge – Kutta calculation method was used to solve these equations. The transitional processes of the current, speed and secondary element position obtained with the solution of the system of differential equations at different supply voltage also the transitional processes of the dynamic traction force obtained at 24 V supply voltage of the motor. All obtained results of the dependencies and transitional processes of the mathematical model are presented in the graphic form. In accordance with the obtained results of the mathematical model the conclusions were formulated, specifying electromagnetic properties of the linear electromagnetic motor.

Article in Lithuanian.

Tiesiaeigio elektromagnetinio variklio matematinio modelio tyrimo rezultatai

Santrauka. Straipsnyje pateiktas tiesiaeigio elektromagnetinio variklio matematinio modelio sudarymas bei induktyvumo ir traukos jėgos priklausomybės nuo antrinio elemento padėties, kurios yra išreikštos matematinėmis lygtimis. Gauta induktyvumo priklausomybė nuo antrinio elemento padėties, aproksimuojant eksperimentiškai nustatytą induktyvumo kitimo kreivę. Taip pat, naudojant elektromechaninės energijos keitimo teoriją, gautos traukos jėgos priklausomybės nuo antrinio elemento padėties matematinės išraiškos. Tiesiaeigio elektromagnetinio variklio matematinį modelį sudaro diferencialinių lygčių sistema. Šioms lygtims spręsti panaudotas Rungės – Kutto skaičiavimo metodas. Išsprendus diferencialinių lygčių sistemą gauti srovės, greičio ir antrinio elemento padėties pereinamieji procesai, esant skirtingoms maitinimo įtampoms bei dinaminės traukos jėgos pereinamasis procesas, esant 24 V maitinimo įtampai. Visi gautieji matematinio modelio priklausomybių bei pereinamųjų procesų rezultatai pateikti grafikų pavidale. Pagal matematinio modelio tyrimo rezultatus, suformuluotos išvados, apibūdinančios tiesiaeigio elektromagnetinio variklio elektromagnetines savybes.

Reikšminiai žodžiai: tiesiaeigis elektromagnetinis variklis, matematinis modelis, pereinamasis procesas, antrinis elementas, Rungės – Kutto skaičiavimo metodas.

Keyword : linear electromagnetic motor, mathematical model, transitional process, secondary element, Runge – Kutta method of calculation