Дослідження динамічних показників шляхової котушки натурної моделі високошвидкісного магнітолевітаційного транспорту

UKR: Мета. Основна ідея роботи полягає в експериментальному дослідженні динамічних показників шляхових котушок натурної моделі високошвидкісного магнітолевітаційного транспорту з подальшим порівнянням їх характеристик для обґрунтованого вибору раціональної котушки за такими критеріями як: час наростання струму та сили тяги. Методика. Досліджування були виконані експериментальним шляхом. Спеціально для цих потреб було розроблено стенд для визначення динамічних показників шляхових котушок. До основних динамічних показників відносимо: час наростання струму у котушці, до допоміжних: силу тяги та температурні режими. Вимірювання часових характеристик, зокрема наростання струму, здійснювались за допомогою осцилографа, сила тяги визначалася методом поступового навантаження платформи, встановленої на левітуючому магніті, немагнітним вантажем. Температурні режими були зафіксовані за допомогою тепловізора. Під час роботи було досліджено чотири типи котушок, які відрізняються між собою такими показниками як: діаметр дроту, кількістю витків, електричним опором та індуктивністю. Для кожної з котушок проводились серії вимірювань з урахуванням зміни шпаруватості електричного сигналу. Такий підхід дозволив оцінити вплив шпаруватості електричного сигналу на режими роботи та динамічні показники досліджуваних котушок. Результати. В результаті проведення експериментального дослідження отримано часові характеристики чотирьох зразків шляхових котушок для натурної моделі високошвидкісного магнітолевітаційного транспорту, зокрема, час наростання струму, величини сили тяги, а також температурні режимі під навантаженням. Встановлено, що котушка з маркуванням «А» характеризується відносно високими динамічними показниками, а саме: найменшим часом виходу на свій робочий режим, який становить 0,4 с, найбільшою силою тяги, яка становить 1,39 Н. В цілому ці показники дозволяють визначити котушку з маркуванням «А» як найбільш раціональний варіант для використання у натурній моделі. Наукова новизна. Створені передумови для подальшого формування характеристик натурної моделі двохрежимного магнітолевітаційного модулю. Вперше отримані динамічні показники шляхової котушки для натурної моделі високошвидкісного магнітолевітаційного транспорту під час лабораторного дослідження її експериментальних зразків. Практична значимість. За результатами досліджень розроблена методика, яка полягає у становленні зв’язку між конструкційними параметрами котушки та її динамічними показниками, що дає змогу встановити раціональні параметри шляхової котушки. Визначено параметри електродинамічного процесу, зокрема, час наростання струму, величину сили тяги, а також проаналізовано температурні режимі роботи котушки в умовах експериментального навантаження.

ENG: Purpose. The main idea of the work is to experimentally study the dynamic performance of the track coils of a physical model of high-speed magnetolevitation transport with further comparison of their characteristics for a reasonable choice of a rational coil according to such criteria as current rise time and thrust force. Methodology. The research was carried out experimentally. A test bench for determining the dynamic characteristics of track coils was developed specifically for these purposes. The main dynamic indicators include: the time of current rise in the coil, and the auxiliary indicators include: traction force and temperature conditions. Measurements of the time characteristics, in particular, the current rise, were carried out using an oscilloscope, and the traction force was determined by gradually loading a platform mounted on a levitating magnet with a non-magnetic load. Temperature conditions were recorded using a thermal imager. During the work, four types of coils were studied, which differ from each other in such indicators as wire diameter, number of turns, electrical resistance, and inductance. For each of the coils, a series of measurements were made taking into account changes in the duty cycle of the electrical signal. This approach made it possible to assess the effect of the electrical signal duty cycle on the operating modes and dynamic performance of the coils under study. Findings. As a result of the experimental study, the time characteristics of four samples of track coils for a physical model of high-speed magnetolevitation transport were obtained, in particular, the time of current rise, the magnitude of the traction force, and the temperature conditions under load. It has been established that the coil labeled «A» is characterized by relatively high dynamic indicators, namely: the shortest time to reach its operating mode, which is 0.4 s, and the highest thrust, which is 139 g of cargo. In general, these indicators make it possible to determine the coil with the «A» marking as the most rational option for use in a full-scale model. Originality. The prerequisites for further characterization of the physical model of a two-mode magneto-levitation module are created. For the first time, the dynamic parameters of the track coil for a physical model of high-speed magneto-levitation transport were obtained during a laboratory study of its experimental samples. Practical value. Based on the results of the research, a methodology has been developed that establishes a link between the coil's structural parameters and its dynamic performance, which makes it possible to establish rational parameters of the track coil. The parameters of the electrodynamic process, in particular, the time of current rise, the magnitude of the traction force, and the temperature conditions of the coil operation under experimental load were determined.