706.моделирование нагрузочно измерительных устройств с...

116
Л. А. Потапов, М.Л. Потапов, И.Л. Симонов М О Д Е Л И Р О В А Н И Е НАГРУЗОЧНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ С ПОЛЫМИ НЕМАГНИТНЫМИ РОТОРАМИ БРЯНСК 2010 МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Брянский государственный технический университет Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

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    Copyright & A K-C

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    ISBN-9785-89838-520-0

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    ISBN 9785-89838-520-0

    , 2010

    Copyright & A K-C

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    MathCAD 14.

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    Copyright & A K-C

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    COMSOL Multiphysics 3.4 ( FEMLAB),

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    Copyright & A K-C

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    Copyright & A K-C

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    Copyright & A K-C

  • 21

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    44

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    (1.25), :

    04321 yyyy eCeCeCeCj ; 08765 yyyy eCeCeCeCj ; 01211109 yyyy eCeCeCeCj

    Copyright & A K-C

  • 22

    , 31 CCj ; 42 CCj ;

    75 CCj ; 86 CCj ; 119 CCj ; 1210 CCj .

    11116521

    hhhheCeCeCeC

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    75 CCj , 75 jCC ; 86 CCj ,

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    Copyright & A K-C

  • 23

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    Copyright & A K-C

  • 24

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    2.

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    Copyright & A K-C

  • 25

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    Copyright & A K-C

  • 26

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  • 27

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    Copyright & A K-C

  • 28

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    Copyright & A K-C

  • 29

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    Copyright & A K-C

  • 30

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    3

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    Copyright & A K-C

  • 31

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    Copyright & A K-C

  • 32

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    2.

    5.

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    300

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    40

    60

    ,

    r,

    . 1.9.

    -

    Copyright & A K-C

  • 33

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    2

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    .

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    1.6.

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    Copyright & A K-C

  • 34

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    -

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    . [1-4, 64, 91].

    [4]

    -

    .

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    .

    [8596]

    .

    [86, 91]

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    . 1.11.

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    Copyright & A K-C

  • 35

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    1.7.

    -

    (1.24), , -

    , ,

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    .

    -

    ,

    Copyright & A K-C

  • 36

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    11

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    2

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    (1.45) (1.43)

    :

    babaaa

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    BjB

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    2

    .

    ,

    90:

    Copyright & A K-C

  • 37

    baaaa BpB

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    B

    0

    2

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    , (1.2).

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    baabaaaaa BiblrBibBijblr 22 Re . (1.49)

    cbaa MBiblrGdt

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    21 (1.50)

    (1.46), (1.47), (1.48), (1.50) , -

    Copyright & A K-C

  • 38

    .1

    21

    2

    0

    2

    0

    2

    0

    2

    cbaa

    baaaoaa

    aaaa

    a

    abb

    baaaa

    MBiblrGdt

    d

    BpBa

    iba

    lkwiRu

    Ldt

    di

    BpBat

    B

    BpBa

    ibat

    B

    (1.51)

    (1.31)

    (1.51) (1.32,,) -

    -

    l

    ececjk

    ll

    11

    11Re 21.

    .

    hdhhjfk

    th/cth

    111Re.

    -

    , -

    MATHCAD

    MATLAB.

    , ,

    , , -

    ,

    aaklwk 012

    , lrk 23 ,

    ak

    4 ,

    ak

    0

    2

    5

    .1.12 1.13

    MATHCAD 14.

    Copyright & A K-C

  • 39

    ,

    -

    ( ), -

    (. 1.12) = 1000 -1

    , -

    , .

    ,

    Rkadapt, -

    . -

    Rkadapt : Y(1)

    , Y(2)

    , Y(3)1

    b, Y(4)

    -

    , Y(5)

    .

    , -

    ,

    . , ,

    -

    . ..

    .. [94]

    -

    , , ,

    ( -

    ).

    ,

    MathCAD.

    ,

    , (. 1.13) -

    . -

    .

    Copyright & A K-C

  • 40

    .1.12.

    ( = 1000 = const)

    Copyright & A K-C

  • 41

    ,

    -

    .

    . 1.13.

    Copyright & A K-C

  • 42

    1.8.

    COMSOL Multiphysics 3.4 (.1).

    ,

    MathCAD 14. COMSOL

    Multiphysics 3,4 -

    , -

    . ,

    ,

    , ,

    .

    , -

    :

    zzy

    xz

    z JAv

    vA

    t

    A1

    0

    1

    ,

    -

    z-.

    COMSOL Multiphysics3,4 -

    , -

    ,

    , COMSOL Multiphys-

    ics 3,4.

    ,

    , , -

    . , -

    -

    COMSOL Multiphysics 3,4 (.1.14). .

    1.14

    .

    Copyright & A K-C

  • 43

    .1.1

    4.

    Copyright & A K-C

  • 44

    Boundary Mode

    PDE Specification -

    ( PDE) -

    , -

    (Mesh Mode).

    .1.15 -

    -

    .

    () Refine Mesh.

    309 927 -

    , 134 664 .

    Solve

    = .

    ( -

    )

    (. 1.16).

    COMSOL Multiphysics -

    -

    . ,

    (

    ). ,

    ,

    .

    .1.15.

    Copyright & A K-C

  • 45

    .1.16

    . x= 0,005 875, y= 0,018

    764, 6,7106 /

    2.

    x= 0,003 687, y= 0,019 272, 5,6106 /

    2.

    x = 7,752 9315, y = 0,025 174, -

    1,58106 /

    2.

    .1.16

    Copyright & A K-C

  • 46

    -

    -

    -

    -

    , -

    -

    -

    -

    , -

    .

    -

    -

    -

    -

    1362 . 1.17.

    24 24 .

    , -

    () .

    -

    . . 1.18 -

    -

    -

    -

    1362

    2000 /.

    . 1.18 , -

    , ,

    1%.

    . 1.17. ( 1)

    ( 2) -

    B1

    2

    B,

    l,

    1

    0.2 0.1 0.3 0.4 l,

    3.816

    3.824

    3.808

    J2, 107/

    2

    0 . 1.18.

    2000 /

    3.832

    Copyright & A K-C

  • 47

    COMSOL Multiphysics

    , -

    , .. -

    . -

    : -

    Solve, Solver Parameters,

    (Solver Parameters) Parametric

    (Parameter Name). -

    (rpm).

    (Parameters values)

    . -

    0 2000 / 400 / (0:400:2000)

    (. 1.19). OK

    = ( . 1.19 -

    -

    ).

    . 1.19. COMSOL Multiphi-sics -

    Copyright & A K-C

  • 48

    ( )

    Post processing, Global Variables Plot. -

    OK (.1.20).

    COMSOL Multiphysics

    (.1.21).

    , COM-

    SOL Multiphysics

    2D- -

    -

    -

    -

    -

    -

    , -

    -

    ,

    . -

    3D-

    COM-

    SOL Multiphysics,

    -

    -

    ,

    .

    -

    -

    COMSOL

    Multiphysics -

    -

    - .

    .1.20. COMSOL Mul-

    tiphisics

    Copyright & A K-C

  • 49

    -, -

    . ( )

    , , -

    MathCAD, -

    COMSOL Mul-

    tiphysics 3,4.

    COMSOL Multiphysics 3.4

    , -

    .

    -

    (.1.22, )

    r = 0,024 , l = 0,1 , = 0,002 ,

    =0,003 , 1=0,4, = 2,6107 C/, b = 0,013 .

    .1.22,

    , COMSOL

    Multiphysics 3.4 ( 1). (-

    .1.21.

    Copyright & A K-C

  • 50

    2) ,

    , -

    (

    ).

    -

    .

    COMSOL Multiphysics 3.4,

    , -

    -

    . . 1.23 -

    ()

    () : 1 n=500 /, 2 n=1000

    /, 3 n=1500 /, 4n=2000 /, 0 0 /.

    , -

    -

    . -

    , -

    , .

    0 100 200 3000

    10

    20

    30

    40

    M ( )

    . 1.22. () -

    ()

    ) )

    2

    1

    , -1

    ,

    1

    2

    3

    100 200 0

    Copyright & A K-C

  • 51

    . .1.24 -

    () () .

    ,

    ,

    -

    -

    H

    ,

    -

    .

    , , -

    .

    , -

    ,

    .

    , -

    -

    .

    4

    0 1

    2 3

    . 1.23. () ()

    1

    2 3

    4

    ) )

    B, J107, /

    2

    x,

    x,

    0

    0,2

    0,2

    0,4

    0,04 0,04

    0

    0

    1

    2

    2

    1

    0,04

    0,08 0,12

    . 1.24. - -

    () -

    ()

    0

    H105, /

    x, 0,12 0,06

    0,4

    0,4

    Copyright & A K-C

  • 52

    2.

    -

    . ,

    , .

    -

    .

    2.1.

    ,

    xbtixbtixtJ bbaa cossin,1 , (2.1) ia(t) ib(t) ,

    ,

    ;

    bbb

    bbb

    aaa

    aaa

    uEdt

    diLRi

    uEdt

    diLRi

    (2.2)

    lBdxwdt

    d

    dt

    dE b

    bb

    ; lBdxw

    dt

    d

    dt

    dE a

    aa

    ; Ra, Rb, La, Lb -

    ; l .

    p

    kmwkAb oaaa

    2;

    p

    kmwkAb obbbbb

    2;

    A ; m p

    ; D

    p2

    ; D ; -

    ; w k ; k

    , -

    k.

    (2.1)

    Copyright & A K-C

  • 53

    bbaa ijbibJ 1 . (2.3)

    -

    :

    xtBxtBB bmam sincos , (2.4)

    ba BjBB . (2.5)

    2

    2

    2

    2

    sincos,

    dxxtBxtBlkwdxxtlBkwt baoaaoaaa

    )(2

    sincos2

    2

    2

    2

    tBlkw

    dxxtlBkwdxxtlBkw aoaa

    boaaaoaa

    . (2.6)

    00

    sincos,

    dxxtBxtBlkwdxxtlBkwt baobbobbb

    00 2

    sincos

    tBlkw

    dxxtlBkwdxxtlBkw bobb

    bobbaobb . (2.7)

    (2.3) -

    (2.5) (1.1)

    10002 JjBr

    aj

    t

    BaB

    , (2.8)

    bbaababa

    ba ijbibjBjBra

    jBjBat

    BjB00

    2

    0

    .

    baaaa BrB

    aib

    at

    B

    0

    2

    ; (2.9)

    abbbb BrB

    aib

    at

    B

    0

    2

    . (2.10)

    Copyright & A K-C

  • 54

    (2.6) (2.7)

    b

    obba

    oaaaa

    oaaa

    lkw

    r

    lkawib

    a

    lkw

    dt

    d

    22

    2 2

    0

    3

    ;

    a

    oaab

    obbbb

    obbb

    lkw

    r

    lkawib

    a

    lkw

    dt

    d

    22

    2 2

    0

    3

    .

    bobb

    oaaaa

    aoaaa

    kw

    pkw

    ai

    a

    blkw

    dt

    d

    0

    22; (2.11)

    aoaa

    obbbb

    bobbb

    kw

    pkw

    ai

    a

    blkw

    dt

    d

    0

    22. (2.12)

    p

    kwb oaaa

    2 ,

    p

    kwb obbb

    2 ,

    p

    klwL oaaa 2

    2204 ,

    p

    klwL obbb 2

    2204 .

    ,

    aaa

    aaa udt

    d

    dt

    diLiR

    ; b

    bbbbb u

    dt

    d

    dt

    diLiR

    .

    , ,

    :

    b

    obb

    oaaaaaaaa

    a

    a

    kw

    pkw

    ai

    aLiRu

    Ldt

    di

    0

    2

    0

    21; (2.13)

    ;

    1

    0

    2

    0

    2

    boaa

    obbbbbbbb

    a

    b

    kw

    pkw

    ai

    aLiRu

    Ldt

    di

    . (2.14)

    -

    cMMdt

    dG

    , (2.15)

    G ; Mc

    ; M , -

    . -

    zyBJf 12 .

    Copyright & A K-C

  • 55

    f V -

    baaabb

    babbaa

    BibBiblr

    BjBijbiblrBJlrM

    2

    21

    2 ReRe

    (2.11 2.15) -

    .

    .

    ;1

    ;1

    ;

    ;

    0

    2

    0

    2

    0

    2

    0

    2

    0

    2

    0

    2

    0

    2

    0

    2

    c

    aoaa

    obbbbbbbb

    a

    b

    bobb

    oaaaaaaaa

    a

    a

    boaa

    obbbbb

    b

    bobb

    oaaaaa

    a

    MMdt

    d

    kw

    pkw

    ai

    aLiRu

    Ldt

    di

    kw

    pkw

    ai

    aLiRu

    Ldt

    di

    kw

    pkw

    ai

    aL

    dt

    d

    kw

    pkw

    ai

    aL

    dt

    d

    (2.16)

    2.2.

    ,

    , ,

    )cos()coscossin(sin2

    1 xtbIxtxtIp

    wkJ mm

    .

    -

    -

    ,

    :

    21 JJHrot ; )sin( utUdt

    d

    dt

    diLiR

    ;

    Copyright & A K-C

  • 56

    ][2 Bv

    t

    AgradcEcJ ;

    ][12 Bvrotc

    t

    BcJrotHHrotrot

    .

    , -

    x

    J

    x

    Bv

    t

    B

    x

    B

    10002

    2

    .

    ]Im[),()

    2(

    11

    xtj

    ebIxtJ , IjbJ 1 ,

    ]Im[),()(

    Bxtj

    BextB

    , Bj

    BeB

    ,

    (1.1) (2.8), , -

    -

    :

    10002 JjBvjBjB ,

    )1(

    10

    j

    JjB

    , (2.17)

    2

    20

    2

    0

    2

    0

    4)(

    p

    scDscv

    c

    (2.18)

    , r

    pc

    , ,

    v = 2

    D, pv ,

    ps

    .

    () -

    ( -

    ), , ..

    .

    )sin( utUdt

    d

    dt

    diLiR

    ,

    Copyright & A K-C

  • 57

    )cos(2

    )sin(

    2/

    2/

    Bm

    Bma twlB

    dxxtwlB

    )sin(2

    Bma t

    lBw

    dt

    d

    .

    BBB ttt sincoscossin)sin( ,

    1Btg ,

    21

    1sin

    B ,

    21cos

    B ,

    )cossin(1

    )cossin()1(

    )(4

    2

    22

    200 tt

    IXtt

    p

    Iwkl

    dt

    d mm

    ,

    p

    lwkX

    2

    200

    )(4

    .

    ,

    )sin(cos1

    sin1

    cossin2

    2

    Um

    mmmm tUt

    IXt

    IXtILtRI

    .

    UX

    jXjXRI

    2

    2 11

    .

    , :

    jQPIUPIX

    XjRI

    2

    22 )

    1(

    ,

    2

    2

    1

    IXP .

    ])()([ 22

    2

    xxrrX

    krnpUknPM

    , (2.19)

    n ; X

    Rr ;

    21

    r ;

    X

    Xx ; 2 1

    1

    x ,

    k , .

    (1.32, , ).

    Copyright & A K-C

  • 58

    (2.19) , -

    22

    121

    xr

    x

    ; (2.20)

    ])()([ 2.2

    .

    .2

    xxrrX

    rnpUM max

    , (2.21)

    2. 1

    r

    ;

    2. 1

    1

    x

    .

    (2.20) , -

    ,

    1.

    . r x

    =23.

    -

    (.2.1) r

    1

    (2.18), ks . - :

    1.4

    1.6

    1.8

    2.0

    2.2

    2.4

    2.6

    2.8

    0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 r

    . 2.1. r x:

    1 x=0.5; 2 x=0.6; 3 x=0.8

    3

    2

    1

    Copyright & A K-C

  • 59

    kpkpkp

    kp kD

    p

    s

    20

    2

    0

    2 4, (2.22)

    D

    p

    k

    20

    2

    0

    2 4 .

    s>>, .. -

    1 -

    0< s

  • 60

    ( ),

    m s, r

    x. .

    m() (. 2.2) m()

    (. 1.2).

    ,

    (2.18).

    -

    ( -

    23),

    M(). 3, .

    (s=k), , -

    k, M(s).

    - , -

    M(n)

    M(s). -

    , ,

    .

    2.3.

    MATHCAD

    (2.16) -

    , -

    ,

    MathCAD14 MATLAB:

    0.5 0 1 1.5 s

    0.5

    1

    m

    . 2.2.

    : 1 r=0.1, x=0.5; 2 r=0.3, x=0.5; 3 r=0.8, x=0.5

    1

    2

    3

    Copyright & A K-C

  • 61

    ,1

    ;21

    ;21

    ;

    ;

    2

    0

    2

    0

    2

    0

    2

    0

    2

    cbaaabb

    abbbobbbbbb

    b

    baaaoaaaaaa

    a

    abbbb

    baaaa

    MBibBiblrGdt

    d

    BpBa

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    klwiRuLdt

    di

    BpBa

    iba

    klwiRuLdt

    di

    BpBa

    ibadt

    dB

    BpBa

    ibadt

    dB

    (2.25)

    -

    , -

    C

    i

    dt

    dU bC .

    (2.25) -

    (.4). , -

    , , .

    , -

    -

    M(t), i(t), (n), M() .

    -

    (.4)

    -1362 ,

    (.3).

    :

    D = 40 ; = 3.378107 /; p = 1; = 1 ; k = 1.071; ; =

    0.3 ; wa = 984; koa = 0.86; wb = 732; kob = 0.781; Ra = 40.8 ; Rb =

    22.7 ; ua(t) = 155.563sin(t); 3 6 . -

    110 .

    6.5 .

    Copyright & A K-C

  • 62

    , , . . -

    . . 2.3

    -

    .

    - -

    ,

    . -

    . 2.4.

    , -

    (. . 4), -

    (

    1015 %).

    n, /

    . 2.3.

    -1362

    t,

    . 2.4.

    -1362

    t,

    M,

    Copyright & A K-C

  • 63

    . 2.5. -

    -

    .

    ,

    ,

    -

    -

    -

    -

    -

    . -

    -

    .

    , -

    -

    -1362 2750 /. -

    , -

    2763

    /. -

    -

    -

    -

    ,

    -

    -

    -

    -

    .

    -

    -

    -

    , -

    (. 2.6).

    . 2.5.

    -1362

    M,

    n,/

    . 2.6. -

    -1362

    I,A

    I,A

    Copyright & A K-C

  • 64

    , -

    , , -

    .

    -

    (. 2.7), , -

    -1362: D = 40 ; = 3,378107 /; p = 1;

    = 1 ; k = 1,071; ; = 0,3 ; wa = 984; koa = 0,86; wb = 984; kob =

    0,86; Ra = 40,8 ; Rb = 40,8 ; ua(t) = 155,563sin(t); 3

    6 . , -

    ,

    -1362.

    . 2.7 ,

    ,

    .

    (-

    ), . 2.8.

    (. 2.9).

    n, /

    t,

    . 2.7.

    n(t)

    M(t)

    M,

    Copyright & A K-C

  • 65

    MathCAD14

    . -

    -

    ,

    -

    . -

    -

    -

    COMSOL Mul-

    tiphysics3.4 ANSIS

    -

    -

    -

    . -

    ,

    MathCAD14.

    -

    -

    -

    -

    -

    . -

    -

    MathCAD

    (. 4)

    .

    . 2.9.

    I,A

    I,A

    . 2.8.

    n,/

    M,

    Copyright & A K-C

  • 66

    3.

    -

    , ,

    . -

    : -

    . -

    -

    . , -

    . -

    -

    .

    -

    , -

    .

    : -

    .

    3.1.

    ,

    :

    1)

    , -

    ;

    2) ;

    3) ;

    4) ( = 0);

    5) -

    ;

    6) -

    ;

    7) -

    ;

    Copyright & A K-C

  • 67

    , -

    , ,

    .

    , -

    , , , -

    .

    , -

    , ,

    . -

    -

    , .

    , , -

    -

    . -

    , -

    , -

    .

    , ,

    , -

    .

    ,

    , -

    , , .

    , , -

    , -

    .

    -

    .

    -

    , .

    , ,

    -

    . -

    , , -

    Copyright & A K-C

  • 68

    ( ) .

    , , .

    , -

    , :

    1) ;

    2) , -

    ;

    3) ;

    4) ;

    5) .

    ,

    , :

    1) -

    ;

    2) .

    3.2.

    , ,

    .

    -

    , -

    .

    , . -

    ,

    .

    xtibxtibJ bbaa cossin1 ,

    bbaa ijbibJ 1 . (3.1)

    -

    xtBxtBB bmam sincos , ba BjBB

    .

    -

    (2.5)(2.13), (2.14)

    Copyright & A K-C

  • 69

    ub ibZ,

    0

    bbb

    bbb Zidt

    d

    dt

    diLiR .

    ( -

    )

    , :

    Kdt

    d

    , tK

    dt

    d

    . (3.2)

    , -

    -

    :

    .

    ;1

    ;1

    ;

    ;

    0

    2

    220

    222

    0

    2

    0

    2

    0

    2

    0

    2

    0

    2

    0

    2

    constdt

    d

    kw

    pkw

    aiL

    kaw

    kwizR

    Ldt

    di

    kw

    pkw

    aiL

    aiRu

    Ldt

    di

    kw

    pkw

    aiL

    adt

    d

    kw

    pkw

    aiL

    adt

    d

    aoaa

    obbbbb

    oaa

    obbbb

    b

    b

    bobb

    oaaaaaaaa

    a

    a

    aoaa

    obbbbb

    b

    bobb

    oaaaaa

    a

    (3.3)

    -

    , , ,

    MathCAD. ,

    :

    1= 2lwa koa/, 2= 2lwb kob/, k3 =r2l, k4= /a,

    k5= 2/0a, ba= 2wakoa/p, bb= 2wbkob/p

    .3.1

    . -

    -231 (. 2).

    Copyright & A K-C

  • 70

    : D = 39,6 ; lS = 42 ; lR = 68,5 ; a = 0,6 ;

    =1 ; -0, = 3,333106 /;

    ttua sin110 ; f = 500 ; wa = 700; koa = 0,916; Ra = 28 ; wb=1720; kob = 0,86; Rb = 250 .

    .3.1.

    Copyright & A K-C

  • 71

    ,

    -

    -

    . 3.2 -

    -231.

    (.3.1) -

    ( ). ,

    25 000 /, -

    .

    -

    , [101]

    U = j kUv/(A-Bv2)

    -

    , -

    .

    . , -

    -

    .

    U,

    n, /

    3.2.

    Copyright & A K-C

  • 72

    -

    -

    (3.3) MathCAD (.3.1)

    3.3.

    -

    . -

    ( , .)

    . -

    , -

    . -

    (-

    -

    ).

    , -

    , ,

    . , -

    .

    .

    (Ferraris sensor),

    .

    (Ferra-

    ris sensor) , [123 133], -

    . -

    . .

    3.3 -70,

    Baumer Hubner CmbH. -

    .

    , -

    . -74, -93

    -94. , -

    .

    Copyright & A K-C

  • 73

    (),

    , , -

    , 90 . .

    (

    ).

    , .

    .

    -

    . , -

    , , ,

    . -

    m-

    , , -

    . , -

    .

    , , -

    :

    ER =c1 n

    ER ,

    .

    , ,

    , , . . -

    , ER IR, :

    .3.3. ACC 70 BAUMER:

    1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7

    1

    2

    7

    3 4 5 6

    Copyright & A K-C

  • 74

    = 2.

    ,

    , :

    dt

    dnc

    dt

    dwe 3 , (3.4)

    3 = wc2 -

    dn/dt.

    -

    , , -

    , . . 3 (3.4)

    .

    -

    .

    . [35]:

    dtdn

    U

    An

    An

    gr

    Awrw

    dt

    dwke

    S

    q

    22

    2

    00

    1

    15,7

    ,

    11l0-3

    g02G

    2,

    2 ; go

    , 1

    ; G

    ; w, wB ( -

    ); h ; rS -

    ; UB -

    .

    . [104]

    , -

    d q

    (. . ). . -

    , -

    , -

    , (2).

    031 22 dt

    de

    r

    L

    dt

    dkIkMe

    R

    qqdqq

    ,

    Lq q; q

    ; rR ; kq kqd -

    ,

    Copyright & A K-C

  • 75

    q;

    ,

    d.

    : 1) . ;

    2) -

    .

    ,

    ,

    , -

    , ,

    .

    2

    2

    1

    1

    1

    21

    v

    vk

    dt

    dnk

    dt

    dnkk

    dt

    dnk

    E

    EEv

    vv

    E

    .

    v = 1 100 %, v =n/nmax = 0,1 -

    0196,01,01

    1,02

    1

    22

    2

    2

    2

    v

    vE . . = 1,96 %

    , v=n/nmax

  • 76

    , -

    (U = const).

    ,

    .

    Um 28 p 2 D 39.6103 l 42 10 3 1 10 3

    wc 700 wy 1720 koc 0.916 koy 0.86 a 0.6 103 3.333 106

    0 1.257 106 Ry 250 Rc 28 Rn 10000 2 f

    D

    2p

    rD

    2

    bc

    2 wc koc

    p by

    2 wy koy

    p Lc 0.112 Ly 0.9

    k3 r2

    l k4

    a

    k12 l wc koc

    k5

    2

    0 a

    k22 l wy koy

    ORIGIN 1 n 0

    2 n

    600

    y

    0

    0

    0

    0

    D x y( )

    1

    LcUm Rc y1 k1 k4 bc y1 k5 y3 p y5 y4

    1

    LyRn Ry y2 k2 k4 by y2 k5 y4 p y5 y3

    k4 bc y1 k5 y3 p y5 y4

    k4 by y2 k5 y4 p y5 y3

    1000

    URn

    2Y3

    n

    60 Y6

    2

    k1 k4 bc y1 k5 y3 p y5 y4

    Y Rkadapt y 0 0.60 5000 D( )

    0 600 1.2 10 3

    1.8 10 3

    2.4 10 3

    3 10 3

    3.6 10 3

    4.2 10 3

    4.8 10 3

    5.4 10 3

    0

    0.014

    0.028

    0.042

    0.056

    0.07

    0.084

    0.098

    0.112

    0.126

    U

    n

    3.4.

    Copyright & A K-C

  • 77

    . 3.4

    (.3.3), .

    -

    -

    , ,

    , .

    ( ) -

    ( -

    ).

    -

    , . -

    ( ) -

    600 3000 -1

    8 % .

    ,

    . -

    , ,

    U = 1.

    , ,

    = 1. -

    ,

    , -

    -

    = 1,11,3.

    , 3.5.

    2

    0 ar

    p

    k1 k4 bc y1 k5 y3 p y5 y4

    Copyright & A K-C

  • 78

    -

    , , -

    ,

    20

    12,01.0

    ar

    p

    -

    -

    . , -

    , -

    , , , . -

    , -

    .

    rY6

    k5

    0 0.14 0.28 0.42 0.56 0.7 0.84 0.98 1.12 1.26 1.40.02

    4 103

    0.012

    0.028

    0.044

    0.06

    0.076

    0.092

    0.108

    0.124

    0.14

    U

    .3.5.

    U,

    Copyright & A K-C

  • 79

    4. -

    -

    - [67,

    70].

    ,

    .

    -

    .

    4.1. -

    -

    .

    -

    .

    [66].

    . 4.1.

    6 7

    8 9

    10

    11

    1

    12

    1 13

    1 14

    1 15

    1

    16

    1

    .4.1. -

    4

    Copyright & A K-C

  • 80

    - [116] -

    , 15

    . -

    4 13, 10, -

    16 14 12, -

    5. 4, 13

    10 ,

    11. -

    8, -

    . ,

    -

    .

    - 16 12 -

    -

    , .

    -

    6, 2,

    , . -

    -

    , .

    :

    2sin

    t

    t

    ,

    ; t ,

    ; t , .

    5,

    . -

    1.

    7, -

    .

    .

    -

    -, -

    , (-

    ).

    Copyright & A K-C

  • 81

    0,55000

    75015 000 /. -1

    -6. 18

    18 ().

    -

    -

    -

    ,

    /

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -1-0,2

    -1-0,5

    0,2

    0,5

    1500

    3000

    4000

    9000

    10 12 10

    -2-0,5

    -2-1

    -2-1,5

    -2-2,5

    0,5

    1,0

    1,5

    2,5

    500

    1000

    2000

    4000

    1500

    3000

    5000

    9000

    20

    22

    15

    -3-2,5

    -3-5

    -3-10

    2,5

    5,0

    10

    500

    1000

    2000

    1500

    3000

    6000

    30

    32

    25

    -4-5

    -4-10

    -4-20

    -4-40

    5

    10

    20

    40

    300

    500

    1000

    2000

    750

    1500

    3000

    6000

    40

    42

    25

    -5-50

    -5-100

    50

    100

    1500

    3000

    70 72 25

    -6-250

    -6-500

    250

    500

    1500

    3000

    100 102 50

    - 2,5,

    -

    .

    -

    .

    .4.2.

    Copyright & A K-C

  • 82

    , -

    , , -

    , ,

    .

    4.2.

    -

    [11], , . 4.3.

    0,2

    0,1

    3000 6000

    n

    /

    -2

    0

    )

    4

    2

    3000 6000

    n

    /

    -3

    0

    )

    10

    5

    3000 6000

    n

    /

    -4

    0

    )

    500

    250

    3000 6000

    n

    /

    -6

    0

    )

    , U = 24 ;

    , U = 12 ;

    , U = 24 .

    . 4.2. -

    Copyright & A K-C

  • 83

    . 4.4.

    :

    1,

    ( ) 2 ( ) 3

    , 9,

    4. 1

    5 6. 7

    5.

    8.

    -

    3 -

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    GUI- COMSOL Multiphysics,

    m-. m- m-

    .

    COMSOL Multiphysics, m-,

    GUI- COMSOL Multiphysics -

    MATLAB.

    Copyright & A K-C

  • 109

    2

    , -

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    -

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    Copyright & A K-C

  • 110

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    115

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    115

    115

    36

    110

    110

    110

    110

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    400

    400

    400

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    400

    400

    400

    400

    500

    400

    500

    500

    500

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    400

    400

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    0,2

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    4 000

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    5 000

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    2,7

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    0,3

    0,3

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    0,2

    0,2

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    30

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    9,8

    4,9

    4,9

    2

    2

    64

    10

    Copyright & A K-C

  • 111

    3

    . -

    . . 1 -

    . 1

    -

    -

    -

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    ,

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    Copyright & A K-C

  • 112

    . 3

    (.2). -

    : ; ; ; -

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    ;

    1000 . .

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    Copyright & A K-C

  • 113

    . 3

    . . -

    (S1), -25 -

    (15 , 30 ).

    400 ; -

    115 ; -4, -4 - 1,5 ,

    -0,5, -1, -2, -25 2 , 1 ; -

    300 .

    . 3. 3

    U, P,

    M,

    103

    M.

    , 10

    3

    n

    /

    I,,

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    , %

    ,

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    -8-12 50 8 18 13 6000 0,35 0,25 0,75

    : 1. : I,, I,

    ; ,

    .

    2. -

    () 1 /.

    Copyright & A K-C

  • 114

    4

    MATHCAD-14

    , MATHCAD

    (2.16).

    .1.

    Copyright & A K-C

  • 115

    . 4

    (2.16) MathCAD14

    .

    ba = p

    kmw aa 0 , bb= p

    kmw bb 0 , k1= aakwl 02

    , k2 = bbkwl 0

    2

    ,

    k3 = r2 l k4 =

    a

    , k5=

    a

    0

    2

    .

    .

    Y6(Y1) Y5(Y2) ..

    Rkadapt : Y1 , Y2 Y3

    b, Y4 Y5 i ib, Y6 .

    , -

    , ,

    , -

    .

    Copyright & A K-C

  • 116

    ...........................3

    .....5

    1.

    ...5

    1.1. ..6

    1.2. ,

    ....13

    1.3. ..20

    1.4. ..............24

    1.5.

    ............................31

    1.6.

    33

    1.7. ..35

    1.8.

    ......................42

    2.

    ......52

    2.1.

    .....................52

    2.2.

    .55

    2.3.

    MATHCAD ..60

    3.

    ....66

    3.1 ..66

    3.2. .......68

    3.3.

    .......................72

    3.4. ...76

    4. -

    .79

    4.1. - ................79

    4.2. .....82

    4.3. ....84

    4.4

    .....................86

    ...................93 .....95

    .....................105

    Copyright & A K-C