Особенности энергопреобразования в электромагнитных ударных машинах

Abstract

Применение линейных электромагнитных двигателей в машинах ударного действия для забивания в грунт металлических стержней позволяет избежать многоступенчатости и обеспечить в каждом рабочем цикле непосредственное преобразование питающего импульса электрической энергии источника в механическую энергию движения массы якоря с линейной траекторией, повысить удельные показатели всего привода. С целью увеличения механической энергии, ударной мощности и КПД, для машин с непрерывными последовательными срабатываниями якоря, представляется необходимым обеспечить рекуперацию и использование энергии холостого хода в последующем энергопреобразовательном цикле. Экспериментально установлено, что в рациональном цикле обеспечивается существенное увеличение потокосцепления и запаса магнитной энергии в системе к началу рабочего хода за счет соответствующего выбора момента подачи импульса тока в обмотку. Это повышает скорость и уменьшает продолжительность последующих рабочих ходов якоря, благодаря чему возрастают энергия удара и механическая работа машины при неизменной мощности источника питания. Отмеченное преобразование механической и электрической энергии в магнитную в режиме динамического накопителя магнитной энергии происходит без использования специальных средств регулирования и является наиболее эффективным. Предлагаемый способ управления двигателем переносной машины, реализующий предварительное накопление магнитной энергии в период холостого хода якоря с последующим ее использованием в период рабочего хода, обеспечивает одновременное повышение в 1,24 раза энергии удара, в 1,5 раза ударной мощности и в 1,2 раза КПД. Таким образом, эффективность предлагаемого рабочего цикла, при котором в рабочем ходе реализуется дополнительно накопленная на этапе возврата якоря пружиной магнитная энергия, выше, чем у цикла, где аккумулирование магнитной энергии на интервале холостого хода отсутствует.