Electromechanical transducer for drying and processing of coal concentrates and sludges

Abstract

Purpose. Determination of the effect of perforations in the hollow ferromagnetic rotor on dynamic characteristics of the electro-mechanical transducer. Methods. Calculation of the dynamic characteristics of the electromechanical transducer with a hollow smooth and perforated rotor was performed using the theory of the general electrical machine, as well as the numerical solutions of differential equations by finite elements’ method in three-dimensional statement. Findings. The paper presents the research into the impact of rotor holes on the form of dynamic characteristics, which was carried out on the basis of comparing characteristics of the electromechanical transducer with those of smooth and perforated rotor. Introduction of rotor perforations brings about downward transposition of the mechanical dynamic characteristic parallel to itself. Starting the transducer with hollow ferromagnetic rotor, compared to starting the basic asynchronous motor, has a lower amplitude and smaller number of pulsations of electro-magnetic shock torque. We suggest calculating the dynamic characteristics of the electromechanical transducer with a hollow ferromagnetic rotor by way of combining the generalized theory of electrical machines with numerical solution of finite elements’ method in three-dimensional statement. This approach was tested by juxtaposing the calculated and experimental data obtained for the physical model of the transducer with a hollow ferromagnetic rotor. Originality. Dynamic characteristics of the electromechanical transducer with a hollow smooth and perforated rotor were obtained for starting with ventilation load. Practical implications. The study results allow to expand the scientific theoretical basis of asynchronous machines with a ferromagnetic rotor and can be used to optimize the design and improve the efficiency of implementing electromechanical transducers with a hollow perforated rotor.

Цель. Определение влияния перфораций полого ферромагнитного ротора на динамические характеристики электромеханического преобразователя. Методика. Расчет динамических характеристик электромеханического преобразователя с полым гладким и перфорированным ротором выполнялся с использованием теории обобщенной электрической машины, а также с использованием численного решения дифференциальных уравнений методом конечных элементов в трехмерной постановке. Результаты. Представлено исследование влияния отверстий ротора на форму динамических характеристик, которое проводилось на базе сравнения характеристик электромеханического преобразователя с гладким и перфорированным ротором. Введение перфораций ротора приводит к перемещению динамической механической характеристики вниз параллельно самой себе. Пуск преобразователя с полым ферромагнитным ротором, в сравнении с пуском базового асинхронного двигателя, отличается меньшей амплитудой и количеством пульсаций ударного электромагнитного момента. Предложен подход к расчету динамических характеристик электромеханического преобразователя с полым ферромагнитным ротором, заключающийся в сочетании метода теории обобщенной электрической машины с численным решением методом конечных элементов в трехмерной постановке. Данный подход опробован путем сопоставления расчетных и опытных данных полученных для физической модели преобразователя с полым ферромагнитным ротором. Научная новизна. Получены динамические характеристики электромеханического преобразователя с полым гладким и перфорированным ротором при пуске с вентиляторной нагрузкой. Практическая значимость. Результаты исследования позволяют расширить научно-теоретическую базу асинхронных машин с ферромагнитным ротором и могут быть использованы для оптимизации конструкции и повышения эффективности использования электромеханических преобразователей с полым перфорированным ротором.

Мета. Визначення впливу перфорацій порожнистого феромагнітного ротора на динамічні характеристики електромеханічного перетворювача. Методика. Розрахунок динамічних характеристик електромеханічного перетворювача з порожнистим гладким і перфорованим ротором виконувався з використанням теорії узагальненої електричної машини, а також з використанням чисельного рішення диференціальних рівнянь методом кінцевих елементів у тривимірній постановці. Результати. Представлено дослідження впливу отворів ротора на форму динамічних характеристик, що проводилося на базі порівняння характеристик електромеханічного перетворювача з гладким і перфорованим ротором. Введення перфорацій ротора призводить до переміщення динамічної механічної характеристики вниз паралельно самій собі. Пуск перетворювача з порожнистим феромагнітним ротором, у порівнянні з пуском базового асинхронного двигуна, відрізняється меншою амплітудою та кількістю пульсацій ударного електромагнітного моменту. Запропоновано підхід до розрахунку динамічних характеристик електромеханічного перетворювача з порожнистим феромагнітним ротором, що полягає в поєднанні методу теорії узагальненої електричної машини з чисельним рішенням методом кінцевих елементів у тривимірній постановці. Даний підхід випробуваний шляхом порівняння розрахункових і дослідних даних, отриманих для фізичної моделі перетворювача з порожнистим феромагнітним ротором. Наукова новизна. Отримано динамічні характеристики електромеханічного перетворювача з порожнистим гладким і перфорованим ротором при пуску з вентиляторним навантаженням. Практична значимість. Результати дослідження дозволяють розширити науково-теоретичну базу асинхронних машин з феромагнітним ротором і можуть бути використані для оптимізації конструкції й підвищення ефективності використання електромеханічних перетворювачів з порожнистим перфорованим ротором.