Авторы: И.Е. Туманов

Название статьи: Мультифизическое моделирование настроечного конденсатора в резонансном контуре в электромагнитном возбудителе низкочастотных механических колебаний

Год: 2026, Номер: 3, Страницы: 64-82

Отрасль знаний: 2.4.2. Электротехнические комплексы и системы (технические науки)

Индекс УДК: 621.825.038

DOI: 10.26730/1816-4528-2026-3-64-82

Аннотация: Настоящая статья посвящена мультифизическому моделированию ключевого элемента цепи питания – настроечного конденсатора (триммера), интегрированного в последовательный резонансный контур электромагнитного возбудителя низкочастотных механических колебаний (ЭМВ НЧК). Исследование сфокусировано на целенаправленной оптимизации электрического режима ЭМВ НЧК для достижения идеальной (искусственной) механической характеристики. В работе впервые введены ключевые понятия искусственной (идеальная окружность) и естественной (овал/эллипс) механических характеристик, определенных как геометрическое место точек суммарного тягового усилия (F) в функции воздушного зазора (). Обосновано, что переход к оптимальной форме характеристики осуществляется путем точной подстройки электрической емкости контура. В рамках мультифизической модели настроечного конденсатора выполнено его детальное математическое и физическое описание. Моделирование доказало прямую взаимосвязь между электрическими параметрами, механической характеристикой и векторной диаграммой состояний ЭМС. Установлено и подтверждено условие оптимальности: траектория F максимально приближается к идеальной окружности, когда угол между вектором скорости и вектором тягового усилия близок к 300. Этот режим достигается при определенном угле поворота () настроечного конденсатора, соответствующем оптимальной емкости (Cопт). Ключевым практическим результатом является точное определение зависимости C(). Это доказывает принципиальную возможность автоматизированного управления электрическим режимом системы: механическое регулирование угла поворота триммера позволяет прецизионно подстраивать электрическую емкость, обеспечивая условие резонанса напряжений. Таким образом, результаты моделирования подтверждают возможность дистанционного, автоматизированного управления рабочим режимом ЭМВ НЧК. Для обеспечения надежности в процесс моделирования включены все этапы – от создания геометрии до постобработки и визуализации динамических процессов. Успешная верификация методики позволила создать автономное приложение с пользовательским интерфейсом, что существенно повышает эффективность проектирования и возможность применения данной методологии к другим модификациям ЭМВ НЧК.

Ключевые слова: мультифизическое моделирование настроечный конденсатор (триммер) электромагнитный возбудитель низкочастотные колебания резонансный контур резонанс напряжений механическая характеристика векторная диаграмма

Дата получения: 27.11.2025

Дата одобрения: 15.05.2026

Дата опубликования: 04.06.2026

ЦИТИРОВАНИЕ СКАЧАТЬ