Генератор инерционный: ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ИНЕРЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРО-ГЕНЕРАТОР памяти АДАМСА

Содержание

ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ИНЕРЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРО-ГЕНЕРАТОР памяти АДАМСА

Относится к классу «Бестопливное самовосстанавливающееся зарядное устройство АКБ в импульсном толчковом режиме».
Это качественная и полная замена ветрогенератора и солнечных панелей с самым главным преимуществом-больше нет зависимости от ветра и погодных условий.

1. ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ИНЕРЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРО-ГЕНЕРАТОР памяти Адамса использующий при вращении принцип приближенный к принципу АДАМСА и БЕДИНИ на основе синхронного инерционного генератора, собственной сборки ВЕГА ( ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ИНЕРЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРО-ГЕНЕРАТОР АДАМСА) использующий в основе синхронный бесшумный генератор, производства Украина до 200 об/мин/220В/50Гц, КПД от 91%- рекомендован к использованию в любых условиях и помещениях ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРО-ГЕНЕРАТОР Адамса — принцип вращения синхронного генератора основан на толкании генератора импульсами, получаемыми от электромагнитной катушки, установленной снаружи генератора ( электромагнитная катушка полностью заменила крылья ). Электромагнитные катушки- это замена крыльев которые вращают генератор от ветра.Электроэнергию как в случае использования ветрогенератора, так и при использовании ВЕГА потребитель получает с СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА ТОЛЬКО ПОСЛЕ КОНТРОЛЕРА и АКБ.

ПРЕИМУЩЕСТВА

  • компактность системы- возможность установить на балконе городской квартиры, в подвале, в любом помещении
  • яхт запуск системы происходит автоматически против часовой стрелки
  • медленный синхронный генератор с щелевым расположением магнитов обладает
  • достаточной инерционностью для получения КПД генератора Адамса на уровне от 91%
  • на выходе из генератора — 220 В 50Гц синусоид
  • применение стимуляции Бердини к синхронному генератору позволило уменьшить коэффициент последующей стимуляции до 1% от номинальной мощности генератора для получения от 91% выходного КПД нет зависимости от климатических условий возможно объединение нескольких генераторов для суммирования выходной мощности нет необходимости в установке мачты и монтаже крыльев, нет необходимости заставлять гектары земли солнечными панелями
  • возможность использовать в отоплении УЖЕ СОБРАНЫ и УСПЕШНО РАБОТАЮТ 24 шт ВЕГА

Согласовано серийное производство ВЕРТИКАЛЬНОГО ЭЛЕКТРО-ГЕНЕРАТОРА АДАМСА до 20 ВЕГА в месяц любой номинальной мощности

Вертикальный электрогенератор памяти Адамса (внешний вид) окончательный дизайн
(полностью аллюминиевый короб, совмещающий в себе ункцию клетки Фарадея)


ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ИНЕРЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРО-ГЕНЕРАТОР АДАМСА -ВЕГА1


принципиальная схема


ПОЯСНЕНИЕ ДЛЯ ПРИВЕРЖЕНЦЕВ закона сохранения энергии

ЭНЕРГИЯ ВЫРАБАТЫВАЕТСЯ СИНХРОННЫМ ГЕНЕРАТОРОМ (3 фазный генератор)- ТОЛЬКО стимуляция ВРАЩЕНИЯ высокоинерционного РОТОРА (ТЕЛА ГЕНЕРАТОРА) ПРОИЗВОДИТСЯ импульсным возбуждением внешних катушек. Энергия возбуждления 100% регенерируется в системе катушек . Подключение нагрузки потребителя через контролер ВЕГА , НЕ приводит к увеличению затрачиваемой энергии катушками и НЕ притормаживает генератор, т.к. энергия «снимается » с генератора , вращающегося на «холостых оборотах».

Коба с катушками


ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ИНЕРЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРО-ГЕНЕРАТОР АДАМСА на основе ГЕНЕРАТОРА СО ЩЕЛЕВЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ, БЕСЩЕТОЧНЫЙ, ПРЯМОГО ВРАЩЕНИЯ, БЕСШУМНЫЙ, СИНХРОННЫЙ, МНОГОПОЛЮСНЫЙ, НИЗКОСКОРОСТНОЙ, магниты- NdFeB.

100% украинское производство

СПЕЦИФИКАЦИЯ стандартной поставки:

  1. Генератор ( от 1/1.5/2/3/5 кВт)- в зависимости от необходимой мощности
  2. Аллюминиевый короб-саркофаг , с клеткой Фарадея
  3. Контролер с выходным импульсом до 2000 В функцией зарядки АКБ в импульсном режиме, производства ДП Верано ( вход 6-400В- выход импульсный режим ток 0.1-0.5С АКБ, чередующийся с периодами « молчания»)
  4. 4шт АКБ для работы катушек

ОПЦИОННО (по согласованию за отдельную стоимость):

  1. АВР щит автономного ввода резервного питания ( устанавливается в системах от 3 кВт)
  2. КУ — комплект конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности асинхронных двигателей ( если у потребителя в наличие глубинных насосов или асинхронных двигателей)
  3. Инвертер на выходе чистая синусоида 1.»нелинейной теории колебаний и вслн

    Изв. вузов «ПНД», т. 16, № 5, 2008 УДК 537.86:621.375

    ТРАНЗИСТОРНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ С ИНЕРЦИОННОЙ НЕЛИНЕЙНОСТЬЮ

    С.М. Николаев, А.В. Хохлов, В.С. Анищенко

    Приводится электронная схема генератора с инерционной нелинейностью, построенная на операционных усилителях и полевых транзисторах. Коэффициент усиления в генераторе рассчитывается аналитически и регулируется с помощью полевого транзистора. Строго и последовательно выводятся дифференциальные уравнения генератора. Экспериментальные исследования предложенной схемы демонстрируют переход к хаосу через каскад бифуркаций удвоения периода.

    Введение

    Генератор с инерционной нелинейностью был предложен К.Ф. Теодорчиком еще в 1946 году [1]. В качестве инерционного нелинейного элемента в колебательный контур генератора вводился термистор, сопротивление которого обладало нелинейной зависимостью от протекающего через него тока. Усилительный элемент считался линейным, и генератор производил квазигармонические колебания.

    Детальные исследования свойств генератора с инерционной нелинейностью были проведены сотрудниками кафедры общей физики и волновых процессов МГУ Результаты теоретических и экспериментальных исследований представлены в монографии П.С. Ланды [2].

    В работах В.С. Анищенко и В.В. Астахова была предложена модификация генератора Теодорчика с целью реализации режимов не только периодических, но и хаотических автоколебаний [3-5]. В основу модификации был положен принцип использования обратной связи с особым типом нелинейности в цепи инерционного каскада, реализация которого позволила получить хаотические автоколебания [3]. Практически реализация генератора базировалась на использовании в качестве усилителя многосеточной электронной лампы (пентода или тетрода), что позволило осуществить управление крутизной основного усилителя путем подачи сигнала инерционной обратной связи на вторую сетку лампы. Модифицированный генератор с инерционной нелинейностью в отличие от [1] учитывал как инерционный механизм ограничения амплитуды, реализуемый с помощью дополнительной цепи обратной связи, так и безынерционный, обусловленный нелинейностью вольтамперной характеристики усилителя.

    Метод введения цепи инерционной обратной связи состоял в использовании многосеточной электронной лампы, в которой первая сетка обеспечивала необходимое усиление переменного напряжения, а переменное напряжение второй сетки управляло крутизной усилителя и позволяло изменять коэффициент усиления каскада. Это открывало возможность исследовать режимы возбуждения различных типов автоколебаний, в том числе хаотических.

    При разработке транзисторных генераторов с инерционной нелинейностью возникла серьезная проблема управляемого изменения коэффициента усиления транзисторного каскада. Дело в том, что транзисторных аналогов пентодов и тетродов нет, а в двухзатворных транзисторах сигнал одного из затворов не позволяет управлять крутизной другого. В результате длительного исследования различных схем транзисторных усилителей родилась идея использовать операционный усилитель (ОУ) с управляемым коэффициентом усиления. Теоретический анализ и предварительные эксперименты показали, что коэффициентом усиления ОУ можно управлять, если электрически регулировать величину одного из сопротивлений в цепи обратной связи.

    1. Принципы электрического управления сопротивлением и электрическая схема автогенератора с инерционной нелинейностью на операционных усилителях

    Как известно [6], поток носителей в униполярном (полевом) полупроводниковом транзисторе (ПТ) с каналом, например, п-типа и управляемым р-п-переходом модулируется электрическим полем, перпендикулярным потоку.о(Цотс — ПЗИ )2, (2)

    где £о — удельная крутизна ПТ. Строго говоря, характеристики ПТ в зависимости от распределения концентраций носителей в области канала и конструктивно-технологических особенностей могут отличаться от квадратичных, а полное сопротивление канала является комплексным. Однако в области звуковых частот модуль

    реактивной составляющей превышает резистивное сопротивление в тысячи раз, а у 6 из 10 экземпляров транзистора 2П302Б экспериментально полученные зависимости 1Ст(иЗИ) в интервале от Цотс до Цотс/2 практически не отличались от квадратичных.

    Электрическая принципиальная схема генератора с инерционной нелинейностью, построенная на основе операционных усилителей и полевых транзисторов, представлена на рис. 1. Схема содержит квадратичный преобразователь на ПТ У2. Экспоненциальный преобразователь изображен справа, за пределами схемы генератора с инерционной нелинейностью (схема 2).г = 0, так как ОУ А1 является повторителем напряжения с большим входным сопротивлением Ко и ничтожно малым выходным. Функции резистора К02 выполняет сопротивление Куг канала полевого транзистора У1.

    Рассмотрим математическую модель автогенератора на операционном усилителе А2.

    1. Пусть сигнал синхронизации на входе А1 и переменное напряжение на входе У1 отсутствуют, а усиление сигналов в А2 описывается нелинейной функцией

    где К отвечает формуле (3). В отсутствие синхронизирующего напряжения (исинх = 0) выход А1 принимает нулевой потенциал и элементы Кг, Сг заземляются (пунктирная линия). В каскаде на операционном усилителе А2 цепи положительной обратной связи (ОС) в виде последовательно-параллельной КС-цепи Вина (Кг, К2, Сг, С2) и отрицательной ОС, состоящей из резистора Крг и сопротивления канала Куг, образуют мост Вина. Мост Вина находится в равновесии, когда и г = Ц2, и в системе возникают автоколебания. При Кг = К2 = К, Сг = С2 = С дифференци-

    К = 1 + Щг/ Ко г

    (3)

    Пвых = КПг — К’и3,

    (4)

    ис

    о

    До

    СИ

    и’

    Рис. 1. Электрическая схема генератора с инерционной нелинейностью

    альное уравнение ЕС-генератора, согласно [8], имеет вид

    Ж + Ее <3 — К + 3КП2> Ж + еС = 0 <5»

    Если обозначить юо = 1/(ЕС), использовать для К выражение (3) и ввести безразмерные переменные т = щЬ и х = П1/П1шах, то получим

    еРх / Ев2 Л (1х

    —+ 2 — + их2 — + х = 0, (6)

    йт2 V Е VI ) (т

    2

    шах»

    где и = ЗК’П?

    2.-V — 2П-/Потс = Е—Е—

    Ешт Ешт ЕштПотс

    (7)

    Справедливость соотношения (7) проверялась экспериментально в интервале частот управляющего напряжения П- от 10 Гц до 200 кГц. Линейная зависимость коэффициента усиления ОУ сохранялась при увеличении амплитуды П- до 0.8 В для различных значений постоянного смещения на затворе ПТ. На частотах выше 80 кГц величины коэффициентов в (7) медленно уменьшались в среднем до 7%. Подставляя (7) в (6), окончательно получим

    х — (т — Ъг — их2)х + х = 0, (8)

    где т = \/0.5Ер2/Еш1п — 2, Ъ = \/05Ер2П1шах/(ЕштПотс), г = П-/П1шах. Переменная г зависит от напряжения инерционной обратной связи и определяется характером нелинейности инерционного преобразователя.

    Квадратичный преобразователь (схема 1).7″ оТТЕ» = П —

    Еф ( (И Сф ЕфСф 2ЕфСф ЕфСф

    Принимая во внимание, что U’ пропорционально Ui, и вводя безразмерные переменные z и т = mot, получим дифференциальное уравнение инерционного преобразователя

    Z = -gz + д’Ф(ж) = -gz + g’x2, (9)

    где g = КО/(КфОф) = 1/(тоТф), g’ = [SoRî>/(2Uimax)][1/(woтф)], тф = ЯфСф -постоянная времени фильтра. При Б0Кф/(2U1 max) = 1 имеем g’ = g, и уравнение становится каноническим.

    Экспоненциальный преобразователь (схема 2). В качестве экспоненциального преобразователя можно использовать обычный полупроводниковый диод. Его вольтамперная характеристика описывается формулой

    Ivd = Io(exp(U’/фт) — 1),

    где фт = kT/e = 25 мВ — температурный потенциал./Яф + Оф(Ш~/(И. Поэтому

    dU~ = Ivd — U~ = (exp(U’/фт) _ 1) — Uк dt Сф ЯфСф Сф ЯфСф

    Принимая во внимание, что U’ пропорционально Ui, и вводя безразмерные переменные z и т = mot, получим дифференциальное уравнение для экспоненциального инерционного преобразователя

    z = -gz + g’ Ф(х) = -gz + g'(exp(ax) — 1), (10)

    где g = ЯС/(ЯфСф) = 1/(тотф), g’ = (IoЯф/Ulmax)[1/(®oTф)], а = Uimax/фт, тф = ЯфСф — постоянная времени фильтра.

    Таким образом, оба инерционных преобразователя в транзисторном генераторе с инерционной нелинейностью описываются одним и тем же дифференциальным уравнением с различными Ф(х), а уравнения (8) совместно с (9) или (10) соответствуют динамической системе Анищенко-Астахова [5]. Постоянную времени инерционного преобразователя нетрудно регулировать, если использовать переменный резистор Яф или ввести в качестве Сф электрически управляемую емкость (схема 3).пр/Ю), а эквивалентная емкость

    с = q Co

    U — UUynp/10 1 — иуПр/10

    (q — заряд электрона) увеличивается или уменьшается по сравнению с Co в зависимости от знака иуПр и может быть проградуирована с высокой точностью.

    3. Пусть на вход повторителя напряжения ОУ A1 подано напряжение исинх = F (t). Тогда к входному напряжению усилителя на A2 аддитивно добавляется исинх = F (t), и уравнение (5) принимает вид

    d’Ul + 1 (3 K + 3K ‘п 2) dUl + 1 TT 1 dF + RC(3 — K + 3KUl)d- + RC Ul = RClf

    Переходя к безразмерным переменным и учитывая инерционную нелинейность, получим

    X — (ш — Ьг — и, х2)Х + ж = Р'(т),

    (11)

    г = —дг + д’Ф(х),

    В качестве ^(¿) можно использовать не только синхронизирующее напряжение, но и вводить в генератор дополнительный источник шума. При этом уравнения (11) позволяют исследовать различные механизмы возникновения и синхронизации колебаний в генераторах с инерционной нелинейностью.

    2. Некоторые режимы колебаний автогенератора с инерционной нелинейностью

    Генератор с инерционной нелинейностью является одной из базовых моделей нелинейной динамики, демонстрирующих различные виды колебаний.

    При малых положительных значениях параметра ш амплитуда колебаний х(Ь) в (11) мала, и воздействие на усилитель ЕС-генератора (см. рис. 1) со стороны дополнительной обратной связи незначительно. В системе (11) при любых значениях Тф (а значит, и параметра д) и некоторых значениях параметра возбуждения ш в результате мягкой бифуркации Андронова-Хопфа из особой точки в нуле координат возникает устойчивый предельный цикл С периода Т(ш).

    С ростом ш интенсивность колебаний х(Ь) растет, сигнал обратной связи г(Ь) тоже нарастает и начинает более активно управлять коэффициентом усиления основного усилителя. В системе возникает последовательность бифуркаций удвоения периода. При прохождении бифуркационного значения параметра ш в некотором интервале изменения параметра д (для квадратичной нелинейности д = 0.25 + 0.8, а для экспоненциальной нелинейности интервал изменения д оказывается более узким) в системе мягко рождается цикл 2С с периодом 2Т(ш). Как известно, такая бифуркация имеет коразмерность 1 и допускает однопараметрический анализ [4]. Далее в системе происходит последовательность бифуркаций удвоения периода циклов 2кС, к = 1, 2, 3… При этом в спектре мощности появляются дополнительные субгармоники.

    Изменения фазовых портретов и соответствующих спектров мощности колебаний, происходящие при увеличении параметра возбуждения ш, представлены на рис. 2.

    С дальнейшим увеличением параметра ш генератор переходит к хаотическим колебаниям и спектр мощности становится сплошным. Сначала в системе наблюдается многоленточный хаотический аттрактор, далее происходят бифуркации объединения лент хаотических аттракторов, в результате которых в спектре мощности колебаний исчезают соответствующие субгармоники. Примеры режимов хаоса и соответствующие спектры мощности, наблюдающиеся в генераторе с инерционной нелинейностью, представлены на рис. 3. При вариации управляющих параметров в области хаотических колебаний можно также наблюдать окна периодичности, которым соответствуют устойчивые многообходные циклы различных периодов.

    Рис. 2. Последовательность бифуркаций удвоения периода в генераторе с инерционной нелинейностью: проекции фазовых траекторий и спектры мощности, д = 0.265; т=0.750 (а), 0.825 (б), 0.865 (в)

    Рис. 3. Последовательность бифуркаций объединения лент хаотических аттракторов в генераторе с инерционной нелиенйностью: проекции фазовых траекторий и спектры мощности, д = 0.265; т=0.870 (а), 0.873 (б), 0.875 (в)

    Заключение

    В работе предложен вариант схемы транзисторного генератора с инерционной нелинейностью, реализующий динамическую систему Анищенко-Астахова [5]. Элементы схемы поддаются аналитическому описанию и позволяют строго и последовательно вывести дифференциальные уравнения генератора, а также аналитически рассчитать его параметры.

    Предложенная модель позволяет демонстрировать широкий круг различных динамических процессов: каскад бифуркаций удвоения, переход к хаосу, синхронизацию автоколебаний, динамику процессов при наличии аддитивных шумов различной природы, и может быть использована в учебном процессе при подготовке специалистов-радиофизиков.

    Библиографический список

    1. Теодорчик К.Ф. Автоколебательные системы с инерционной нелинейностью // ЖТФ. 1946. Т. 16. Вып. 7. С. 845.

    2. Ланда П.С. Автоколебания в системах с конечным числом степеней свободы. М.: Наука, 1980.

    3. Анищенко В.С. Астахов В.В. Экспериментальное исследование механизма возникновения и структуры странного аттрактора в генераторе с инерционной нелинейностью // Радиотехника и электроника. 1983. Т. 28, № 6. С. 1109.

    4. Астахов. В.В. Механизмы перехода к стохастичности в генераторе с инерционной нелинейностью. Дис. канд. физ.-мат. наук / СГУ. Саратов, 1983.

    5. Анищенко В.С. Сложные колебания в простых системах. М.: Наука, 1990.

    6. Хохлов А.В. Нелинейные и параметрические радиотехнические цепи и системы с полупроводниковыми приборами. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1994.

    7. Анищенко В.С. Николаев С.М. Генератор квазипериодических колебаний. Бифуркация удвоения двумерного тора // Письма в ЖТФ. 2005. 31(19). С. 88.

    8. Хохлов А.В. Полупроводниковые усилители и автогенераторы. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1997.

    Саратовский государственный Поступила в редакцию 7.02.2008

    университет После доработки 20.03.2008

    TRANSISTOR GENERATORS WITH INERTIAL NONLINEARITY

    S.M. Nikolaev, A.V. Khokhlov, KS. Anishchenko

    We present the electronic scheme of generator with inertial nonlinearity on operational amplifiers and field-effect transistors. The amplification coefficient in the generator is determined analytically, it is controlled by a field-effect transistor. The differential equations of the generator are derived strictly and consecutively. In the experiment we show, that the proposed scheme demonstrates the cascade of period-doubling bifurcations of transition to chaos.

    Николаев Сергей Михайлович — аспирант кафедры радиофизики и нелинейной динамики СГУ. Область научных интересов — нелинейная динамика, хаотические и квазипериодические колебания. E-mail: [email protected]

    Хохлов Артур Вениаминович — профессор, доктор физико-математических наук, руководитель группы радиофизического эксперимента. Научные интересы: радиоэлектроника, солнечная радиофизика и радиоастрономия, радиопо-ляриметрия, СВЧ и КВЧ-радиофизика и измерительная техника, системо- и схемотехника. Опубликовано более 100 работ, в том числе четыре учебных пособия и 11 авторских свидетельств и патентов. Читает учебные курсы: «Основы радиоэлектроники», «Методы радиоастрономии», «Теория систем и сигналов».

    Анищенко Вадим Семенович — родился в 1943 году. Окончил физический факультет СГУ (1966). Защитил диссертацию на звание кандидата физико-математических наук (1970) и доктора физико-математических наук (1986). С 1988 года — заведующий кафедрой радиофизики и нелинейной динамики СГУ. С 1979 и по настоящее время работает в области исследования нелинейной динамики и стохастических процессов в нелинейных системах. Является автором более 300 научных работ, среди которых 7 монографий на русском и английском языках и 4 учебника. Неоднократно читал лекции в ведущих вузах Германии в качестве приглашенного профессора. Член-корреспондент РАЕН, заслуженный деятель науки РФ (1995), Соросовский профессор, лауреат премии Фонда Александра Гумбольдта (1999). E-mail:[email protected]

    Инерционный маятниковый генератор / Inertial Pendular Generator

    Каменский В.В. / Sokolov, S.V.
    Ростовский государственный университет путей сообщения, г. Ростов-на-Дону / RUS Ростовский государственный университет путей сообщения, г. Ростов-на-Дону
    Соколов С.В. / Kamenskij, V.V.
    Ростовский государственный университет путей сообщения, г. Ростов-на-Дону / RUS Ростовский государственный университет путей сообщения, г. Ростов-на-Дону
    Стажарова Л.Н. / Stagarova, L.N.
    Ростовский государственный университет путей сообщения, г. Ростов-на-Дону / RUS Ростовский государственный университет путей сообщения, г. Ростов-на-Дону
    Выпуск в базе РИНЦ
    Каменский В.В., Соколов С.В., Стажарова Л.Н. Инерционный маятниковый генератор // Физические основы приборостроения. 2014. Т. 3. № 1(10). С. 92–95. DOI: 10.25210/jfop-1401-092095
    Sokolov, S.V., Kamenskij, V.V., Stagarova, L.N. Inertial Pendular Generator // Physical Bases of Instrumentation. 2014. Vol. 3. No. 1(10). P. 92–95. DOI: 10.25210/jfop-1401-092095


    Аннотация: Рассматривается генератор электрической энергии для непрерывного автономного питания устройств малой мощности, размещаемых на движущихся объектах.
    Abstract: The generator of electric energy for continuous autonomous power of devices of the low power placed on moving objects is considered.
    Ключевые слова: источник питания, автономное питание, инерционный генератор, generator, power supply, autonomous food, источник питания


    Литература / References

    1. TCO’5.1 / http://tcodevelopment.com
    2. STMicroelectronics Unveils STM32L Ultra-Low-Power ARM Cortex-M3 based Microcontrollers / www.st.com.
    3. Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины. Ч.1. Машины постоянного тока. Трансформаторы. Л.: «Энергия», 1972. 543с.
    4. Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины. Ч.2. Машины переменного тока. Л.: «Энергия», 1973. 648с.
    5. Thompson, Sylvanus P., Dynamo-Electric Machinery, A Manual for Students of Electrotechnics, Part 1. Collier and Sons, New York, 1902.

    This entry was posted in , ФОП.14.01 on by nicedim.

    Генератор с инерционной нелинейностью — презентация онлайн

    Генератор с инерционной
    нелинейностью
    (генератор Анищенко-Астахова)
    как одна из базовых моделей
    детерминированного хаоса
    1. Генератор Теодорчика
    В классическом генераторе с инерционной нелинейностью
    Теодорчика
    автоколебания
    обеспечиваются
    введением
    в
    колебательный контур термосопротивления R(T), свойства которого
    нелинейным образом зависят от протекающего через него тока.
    Уравнения для тока в контуре имеют
    вид
    2
    MS
    d
    i
    R
    (
    T
    )
    di
    1
    1
    R
    (
    T
    )
    dT
    0
    i
    0
    ,
    2
    L
    LC
    dt
    LC
    L
    T
    dt
    dt
    (1)
    S0 – крутизна характеристики усилителя, который предполагается
    линейным; M – взаимная индуктивность цепи обратной связи;
    R(T)
    – сопротивление термистора, зависящее от температуры T;
    LиC
    – индуктивность и емкость колебательного контура.
    Полагая зависимость R(T) линейной (R(T) = R0 + LbT) и считая, что процесс
    теплообмена подчиняется закону Ньютона:
    dT
    q
    kT
    R
    (T
    )
    i2,
    dt
    где q – удельная теплоемкость нити термистора, а — ее масса,
    получаем замкнутую систему уравнений вида
    2
    d
    i 2
    di dT
    i
    bT
    bi ,
    0
    2
    dt dt
    dt
    dT
    T i2,
    T
    dt
    (2)
    2
    2
    S
    M
    R
    /
    L
    ;
    1
    /
    LC
    ;
    k
    /
    q
    ;
    (
    T
    )
    bLT
    /
    q
    ;
    R
    /
    q
    .
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    x
    ,
    z
    bT
    /
    ,
    t
    ,
    a
    b
    q
    /
    k
    В безразмерных переменных x = ai, y
    0
    0
    0
    уравнения (2) принимают вид
    mx y xz,
    x
    x,
    y
    z gz gx2.
    Здесь
    m
    /
    S
    M
    R
    /
    L
    ,g
    /
    ,x
    dx
    /d
    .
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    (3)
    В трехмерной двупараметрической системе (3) параметр m
    пропорционален разности вносимой и рассеиваемой энергий, g параметр, характеризующий относительное время релаксации термистора.
    В дальнейшем m будем называть параметром возбуждения, а g –
    параметром инерционности генератора.
    Из системы уравнений (3) видно, что время релаксации термистора
    ( g )переходят в
    существенно превышает период колебаний
    , уравнения
    двумерную модель генератора Ван дер Поля:
    mx
    x
    x3 y,
    x.
    y
    (4)
    2. Модифицированный генератор с
    инерционной нелинейностью
    Рассмотрим схему, в которой колебательный контур в отличие от
    классического случая не содержит нелинейных элементов.
    Усилитель 1 управляется дополнительной цепью обратной связи,
    содержащей линейный усилитель 2 и инерционный преобразователь.
    Дифференциальные уравнения этого генератора можно записать в явном
    виде, конкретизировав зависимость S(x,V) усилителя 1 и задав уравнения
    инерционного преобразования V(x).
    Аппроксимируем полиномом функцию S1(x), т.е. крутизну усилителя 1, без
    учета воздействия дополнительной обратной связи:
    1
    2
    S
    (x) S
    S
    x
    0
    1 ,
    (5)
    где x – напряжение на входе усилителя 1; S0 и S1 – постоянные,
    положительные коэффициенты. Предположим, что механизм воздействия
    цепи инерционной обратной связи подчиняется закономерности
    1
    2
    S
    S
    (
    x
    )
    bV
    S
    S
    x
    bV
    ,
    0 1
    (6)
    где V=V(x) – напряжение на выходе инерционного преобразователя;
    b – параметр. Пусть инерционное преобразование осуществляется в
    соответствии с уравнением
    (7)
    V
    V
    (x).
    Уравнения для тока в контуре генератора (см. схему)
    1
    Ldi
    /
    dt
    Ri
    C
    i
    MSdi
    /
    dt
    dt
    0
    .
    Совместно с уравнениями (6) и (7) уравнение для тока дает замкнутую
    систему, сводящуюся в безразмерных переменных к виду
    3
    (8)
    x
    mx
    y
    xz
    dx
    , y
    x
    , z
    gz
    g
    (
    x
    ),
    где d = d(S1) – параметр, отвечающий степени влияния нелинейности
    крутизны характеристики; (x) – функция, описывающая свойства
    инерционного преобразователя.
    В генераторе действуют два механизма нелинейного ограничения
    амплитуды колебаний. Первый – безынерционный и связан с
    нелинейностью характеристики усилителя, второй – инерционный,
    обусловленный зависимостью крутизны S от напряжения V. Пусть
    усилитель работает на линейном участке характеристики (S1 = 0), а
    инерционный преобразователь собран по схеме двухполупериодного
    квадратичного детектора с RC-фильтром и описывается уравнением
    2
    gz
    z
    gx
    .
    (9)
    Параметр инерционности g равен отношению периода колебаний контура T0
    к постоянной времени фильтра При сделанных предположениях уравнения
    (8) переходят в уравнения классического генератора (3).
    Вид уравнений (8) не изменится, если в качестве селективного элемента
    использовать RC-цепочку в виде моста Вина. Для обеспечения условий
    генерации в этом случае нужно применить два каскада усиления, как это
    показано на рисунке. Для симметричного моста Вина управляющие
    параметры m и g в
    уравнениях (8) просто и с
    точки зрения эксперимента
    удобным
    образом
    выражаются
    через
    параметры схемы:
    (10)
    m
    K
    3
    ,g
    R
    C
    /
    0
    0
    0
    f,
    где K0 – коэффициент усиления двухкаскадного усилителя; R0C0 и f –
    постоянные времени моста Вина и фильтра детектора. В физическом
    эксперименте параметры m и g легко менять и измерять, варьируя
    коэффициент усиления и постоянную времени фильтра.
    В качестве примера функции (x), при которой модель (8) приобретает
    свойства генератора хаоса, мы выберем
    1
    , x
    0
    ,
    (
    x
    )
    I
    (
    x
    )
    x
    ,I
    (
    x
    )
    0
    , x
    0
    .
    2
    (11)
    С физической точки зрения это соответствует использованию
    однополупериодного детектора в схеме инерционного преобразователя.
    Определив функцию (x) в соответствии с (11), из (8) получаем
    уравнения
    модифицированного
    генератора
    с
    инерционной
    нелинейностью,
    представляющие
    собой
    трехмерную
    трехпараметрическую нелинейную диссипативную систему:
    3
    2
    x
    mx
    y
    xz
    dx
    ,
    y
    x
    ,
    z
    gz
    gI
    (
    x
    )
    x
    . (12)
    Исключением переменной y уравнения генератора с инерционной
    нелинейностью (12) приводятся к виду
    2
    x
    (
    m
    z
    3
    dx
    )
    x
    1
    gz
    g
    (
    x
    )
    x
    0
    ,
    z
    gz
    g
    (
    x
    ).
    (13)
    Автоматически
    регулируемый
    нелинейный
    осциллятор
    (13)
    характеризуется инерционной зависимостью диссипации (коэффициент
    перед x ) и частоты (коэффициент перед x) от переменной x. В случае
    сильной инерционности системы ( f T0 ), когда g 0, система
    вырождается в двумерную:
    2
    1
    x
    x
    a
    bx
    x
    0
    ,
    a
    m
    ,b
    3
    d
    /m
    ,
    (14)
    и независимо от вида функции (x) совпадает по форме записи с
    уравнениями генератора Ван дер Поля.
    Другой асимптотический случай – безынерционный генератор,
    соответствующий росту параметра g до бесконечности. Из третьего
    уравнения системы при этом
    условии следует алгебраическая
    взаимосвязь переменных x и z, сводящая исходную систему к виду
    2
    x
    m
    (
    x
    )
    3
    dx
    x
    x
    0
    .
    (15)
    Полная аналогия с уравнением Ван дер Поля в этом предельном случае
    достигается при условии ( x) x2.
    Система (8) характеризуется единственной особой точкой в начале
    координат. Если функция (x) не содержит линейных по x членов,
    линеаризация системы в особой точке приводит к характеристическому
    полиному
    2
    (
    g
    s
    )(
    s
    ms
    1
    )
    0
    ,
    (16)
    собственные значения которого есть
    2
    s
    m
    /
    2
    (
    i
    /
    2
    )
    4
    m
    , s
    g
    .
    1
    ,
    2
    3
    (17)
    Как видно из (17), в бифуркационной точке m = 0 собственные значения
    s1,2 пересекают мнимую ось с ненулевой скоростью:
    Re
    s
    (
    m
    )
    /
    m
    |m
    1
    /2
    .
    1
    ,2
    0
    При этом третье собственное значение s3 = — g отделено от мнимой оси.
    Реализуется классическая бифуркация Андронова – Хопфа: бифуркация
    рождения цикла из седло-фокуса.
    3. О нелинейных свойствах усилительного
    каскада генератора
    Мы конструировали генератор, в котором усилительный каскад должен
    характеризоваться управляемым падающим участком и иметь
    характеристику типа перевернутой параболы. Имея уравнения (8) и схему
    генератора (рис. 2), мы можем провести необходимые расчеты. Разорвем
    цепь в схеме генератора на входе первого усилителя (убрав тем самым
    обратную связь) и рассчитаем аналитически коэффициент усиления для
    амплитуды гармонического сигнала резонансной частоты. Получим
    следующее выражение для амплитуды выходного сигнала:
    x
    m
    вх
    x
    1
    1
    F
    (
    g
    )
    x
    ,
    вых
    вх
    m
    b
    b
    2
    (18)
    1
    1
    exp(
    g
    )
    1
    exp(
    g
    )
    F
    (
    g
    )
    ,
    2
    4
    g
    4
    g
    2
    b – постоянный коэффициент, зависящий от типа колебательного
    контура усилителя.
    Зависимости xвых (xвх) для
    нескольких значений m и
    фиксированного g = 0.2.
    Как видно из рисунка, формула (18)
    при
    g
    =
    const
    описывает
    однопараметрическое
    семейство
    кривых типа параболы, крутизна
    падающего
    участка
    которых
    увеличивается с ростом m.
    4. Хаотический аттрактор и гомоклинические
    траектории в генераторе
    Многосторонний экспериментальный анализ механизмов возникновения
    и топологической структуры хаотических притягивающих множеств в
    модифицированном
    генераторе
    с
    инерционной
    нелинейностью
    обоснованно привел к мысли о существовании в автономной
    динамической системе гомоклинической траектории типа петли
    сепаратрисы состояния равновесия типа седло-фокус.
    Добавим во второе уравнение исходной системы (8) постоянный
    положительный член и рассмотрим возмущенную таким способом
    систему:
    2
    x
    mx
    y
    xz
    , y
    x
    , z
    gz
    gI
    (
    x
    )
    x
    . (19)
    Особая точка потока (19) по-прежнему единственная, слегка смещена
    относительно начала координат и представляет собой седло-фокус. Ее
    координаты:
    0
    0
    0 2
    x
    ,y
    (2
    m
    ),
    z
    .
    Состояние равновесия в возмущенной системе (19) для m > 0
    характеризуется двумерным неустойчивым и одномерным устойчивым
    1
    многообразиями. Для нахождения петли 0
    в уравнениях системы
    произведем замену времени на обратное и с начальными условиями на
    одномерном неустойчивом многообразии решим многократно задачу Коши
    для фиксированного g = 0.3 и различных m и . Выбрав малое значение =
    0.1, найдем бифуркационную точку m* = 1.176… , в которой реализуется
    1
    однообходная петля седло-фокуса 0.
    При
    отклонении
    любого
    из
    управляющих параметров системы (19)
    петля,
    естественно,
    разрушается.
    Детальные расчеты бифуркационных
    диаграмм
    для
    системы
    (8)
    и
    возмущенной
    системы
    (19)
    подтвердили их полную качественную
    эквивалентность На основании этого
    можно утверждать, что структура и
    свойства хаоса в системе (8)
    полностью
    определяются
    фактом
    существования петли сепаратрисы
    седло-фокуса в системе (19).
    Экспериментальные и численные исследования убедительно доказали
    возможность генерации хаотических автоколебаний различной структуры
    и взаимосвязь эффекта детерминированного хаоса с петлей сепаратрисы
    седло-фокуса в системе (8).
    0
    Спиральный аттрактор,
    представляющий собой как бы
    «размытый» двухтактный цикл
    (численный эксперимент)
    Винтовой аттрактор,
    имеющий вид «размытой» петли
    сепаратрисы 0
    (численный эксперимент)
    Проекции фазовой траектории спирального аттрактора на
    плоскости переменных (x, z) (а) и (x, y) (б)
    (физический эксперимент, m =1.5, g = 0.2)
    (а)
    (б)
    Анализ динамики генератора в
    режиме хаоса показал, что в
    отображении
    Пуанкаре
    система
    характеризуется
    отображением последования,
    которое близко к одномерной
    параболе Фейгенбаума.
    Можно сделать следующий принципиально важный вывод. Для
    реализации простейшего типа генератора хаотических автоколебаний
    необходимо и достаточно:
    1. Создать усилительный каскад с резонансным контуром на входе,
    обеспечивающий характеристику типа перевернутой параболы с
    управляемой крутизной падающего участка.
    2. Ввести положительную обратную связь, удовлетворяющую всем
    условиям возбуждения автоколебаний.

    Бип авто Каталог Генераторы Шкивы генератора Шкив генератора инерционный

    Бип авто Каталог Генераторы Шкивы генератора Шкив генератора инерционный

    Запчасти генераторов

    Шкив генератора инерционный

    24-2282 Waiglobal Шкив генератора инерционный

    G, Количество пазов: 6
    ID, Диаметр внутренний: 17
    ID, Диаметр отверстия: 17
    OD, Диаметр наружный: 53.67
    W, Ширина: 36.75
    Глубина: 17
    Применяемость авто: Ford
    Размер резьбы: M16

    Оставить заявку
    24-2284 Waiglobal Шкив генератора инерционный

    G, Количество пазов: 6
    ID, Диаметр внутренний: 17
    ID, Диаметр отверстия: 17
    OD, Диаметр наружный: 54.13
    OEM, Оригинальный производитель: Waiglobal
    W, Ширина: 39.4
    Глубина: 17
    Отступ сзади: 6.25
    Применяемость авто: Ford;Mazda
    Размер резьбы: M16

    Оставить заявку
    24-2483 Waiglobal Шкив генератора инерционный

    G, Количество пазов: 6
    ID, Диаметр внутренний: 17
    ID, Диаметр отверстия: 17
    OD, Диаметр наружный: 59
    OEM, Оригинальный производитель: Waiglobal
    W, Ширина: 36.18
    Глубина: 15.3
    Отступ сзади: 2.2
    Применяемость авто: Ford
    Размер резьбы: M17

    Оставить заявку
    24-82117 Waiglobal Шкив генератора инерционный

    G, Количество пазов: 8
    ID, Диаметр внутренний: 17
    ID, Диаметр отверстия: 17
    OD, Диаметр наружный: 59.8
    W, Ширина: 44
    Применяемость авто: Dodge
    Размер резьбы: M14

    Оставить заявку
    24-822100 Waiglobal Шкив генератора инерционный

    G, Количество пазов: 5
    ID, Диаметр внутренний: 17
    ID, Диаметр отверстия: 17
    OD, Диаметр наружный: 54
    OEM, Оригинальный производитель: Waiglobal
    W, Ширина: 39.8
    Глубина: 14.1
    Применяемость авто: Alfa romeo;Fiat;Lancia
    Размер резьбы: M17

    Оставить заявку
    24-82293 Waiglobal Шкив генератора инерционный

    G, Количество пазов: 6
    ID, Диаметр внутренний: 17
    ID, Диаметр отверстия: 17
    OD, Диаметр наружный: 58
    OEM, Оригинальный производитель: Waiglobal
    W, Ширина: 51
    Применяемость авто: Chrysler
    Размер резьбы: M14

    Оставить заявку
    24-82295 Waiglobal Шкив генератора инерционный

    G, Количество пазов: 6
    ID, Диаметр внутренний: 17
    ID, Диаметр отверстия: 17
    OD, Диаметр наружный: 57.5
    OEM, Оригинальный производитель: Waiglobal
    W, Ширина: 51.7
    Глубина: 12
    Применяемость авто: Jaguar;Land rover
    Размер резьбы: M14

    Оставить заявку
    24-82300 Waiglobal Шкив генератора инерционный

    G, Количество пазов: 6
    ID, Диаметр внутренний: 17
    ID, Диаметр отверстия: 17
    OD, Диаметр наружный: 49.1
    OEM, Оригинальный производитель: Waiglobal
    W, Ширина: 44.6
    Глубина: 12.3
    Отступ сзади: 4.55
    Применяемость авто: Ford;Volvo
    Размер резьбы: M14

    Оставить заявку
    24-83277 Waiglobal Шкив генератора инерционный

    G, Количество пазов: 5
    ID, Диаметр внутренний: 17
    ID, Диаметр отверстия: 17
    OD, Диаметр наружный: 55.87
    OEM, Оригинальный производитель: Waiglobal
    W, Ширина: 37.2
    Применяемость авто: Nissan;Volkswagen;Renault;Seat
    Размер резьбы: M16

    Оставить заявку
    24-83287 Waiglobal Шкив генератора инерционный

    G, Количество пазов: 7
    ID, Диаметр внутренний: 17
    ID, Диаметр отверстия: 17
    OD, Диаметр наружный: 64.8
    OEM, Оригинальный производитель: Waiglobal
    W, Ширина: 39.3
    Глубина: 17
    Отступ сзади: 4.5
    Применяемость авто: Nissan
    Размер резьбы: M17

    Оставить заявку
    24-83289 Waiglobal Шкив генератора инерционный

    G, Количество пазов: 7
    ID, Диаметр внутренний: 17
    ID, Диаметр отверстия: 17
    OD, Диаметр наружный: 60
    OEM, Оригинальный производитель: Waiglobal
    W, Ширина: 40.4
    Применяемость авто: Nissan;Renault
    Размер резьбы: M17

    Оставить заявку
    24-83296 Waiglobal Шкив генератора инерционный

    G, Количество пазов: 6
    ID, Диаметр внутренний: 17
    ID, Диаметр отверстия: 17
    OD, Диаметр наружный: 64.8
    OEM, Оригинальный производитель: Waiglobal
    W, Ширина: 34.75
    Глубина: 25
    Применяемость авто: Mitsubishi
    Размер резьбы: M17

    Оставить заявку
    24-83308 Waiglobal Шкив генератора инерционный

    G, Количество пазов: 6
    ID, Диаметр внутренний: 17
    OD, Диаметр наружный: 53.9
    OEM, Оригинальный производитель: Waiglobal
    W, Ширина: 49.3
    Глубина: 26.5
    Инерционный: Да
    Применяемость авто: Suzuki
    Размер резьбы: M17-1.50

    Оставить заявку
    24-91114 Waiglobal Шкив генератора инерционный

    G, Количество пазов: 6
    ID, Диаметр внутренний: 17
    ID, Диаметр отверстия: 17
    OD, Диаметр наружный: 58
    OEM, Оригинальный производитель: Waiglobal
    W, Ширина: 51.8
    Глубина: 11
    Применяемость авто: Volvo;Ford;Jaguar;Land rover
    Размер резьбы: M16

    Оставить заявку
    24-91261 Waiglobal Шкив генератора инерционный

    G, Количество пазов: 6
    ID, Диаметр внутренний: 17
    ID, Диаметр отверстия: 17
    OD, Диаметр наружный: 55.87
    W, Ширина: 36.1
    Глубина: 16
    Отступ сзади: 1.5
    Применяемость авто: Volvo;Chrysler;Land rover
    Размер резьбы: M16

    Оставить заявку
    24-91264 Waiglobal Шкив генератора инерционный

    G, Количество пазов: 6
    ID, Диаметр внутренний: 17
    ID, Диаметр отверстия: 17
    OD, Диаметр наружный: 49.7
    W, Ширина: 35.6
    Глубина: 16
    Отступ сзади: 2.2
    Применяемость авто: Mercedes benz
    Размер резьбы: M16

    Оставить заявку
    24-91270 Waiglobal Шкив генератора инерционный

    G, Количество пазов: 6
    ID, Диаметр внутренний: 17
    ID, Диаметр отверстия: 17
    OD, Диаметр наружный: 49.9
    W, Ширина: 34.8
    Применяемость авто: Chevrolet
    Размер резьбы: M16

    Оставить заявку
    24-91272 Waiglobal Шкив генератора инерционный

    G, Количество пазов: 7
    ID, Диаметр внутренний: 17
    ID, Диаметр отверстия: 17
    OD, Диаметр наружный: 49.7
    W, Ширина: 40
    Глубина: 16
    Отступ сзади: 5.9
    Применяемость авто: Mercedes benz
    Размер резьбы: M16

    Оставить заявку
    24-91273 Waiglobal Шкив генератора инерционный

    G, Количество пазов: 6
    ID, Диаметр внутренний: 17
    ID, Диаметр отверстия: 17
    OD, Диаметр наружный: 64.6
    W, Ширина: 35
    Глубина: 16
    Отступ сзади: 1.1
    Применяемость авто: Volkswagen;Audi
    Размер резьбы: M16

    Оставить заявку
    24-91277 Waiglobal Шкив генератора инерционный

    G, Количество пазов: 6
    ID, Диаметр внутренний: 17
    ID, Диаметр отверстия: 17
    OD, Диаметр наружный: 49
    W, Ширина: 33.6
    Глубина: 11
    Отступ сзади: 0.6
    Применяемость авто: Bmw
    Размер резьбы: M16

    Оставить заявку
    24-91281 Waiglobal Шкив генератора инерционный

    G, Количество пазов: 6
    ID, Диаметр внутренний: 17
    ID, Диаметр отверстия: 17
    OD, Диаметр наружный: 48.7
    OEM, Оригинальный производитель: Waiglobal
    W, Ширина: 40
    Глубина: 11
    Отступ сзади: 5.4
    Применяемость авто: Isuzu;Opel;Renault;Saab
    Размер резьбы: M14

    Оставить заявку

    Бип Авто Центр по ремонту и продаже стартеров, генератов г. Тольятти
    ул. Комсомольская, 159 Время работы:
    пн-пт 09:00 — 18:00
    суб 10:00 — 15:00
    8(8482) 46-70-05
    8(8482) 49-40-06
    8(8482) 47-58-03
    email: [email protected]

    АВТОНОМНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ ДЛЯ ДОМА: rakarskiy — LiveJournal

    В наше время, первой четверти 21 века вопрос производства электричества стоит остро. Во-первых это вид энергии или мощности на котором завязана наша техногенная цивилизация. Во-вторых это товар, товар жизненно необходимый без которого вы изгой социума. Даже РОДы обосабливающиеся от потребительской цивилизации, все равно обустраивают у себя свой источник электрической мощности. 

    Естественно, вы же впитали с о школьной статьи что ничего не может возникнуть из ничего. Что Сверх Единица невозможна и т.д. прочие бредни глашатых устроителей потребительской парадигмы. Правда абсолютно непонятно, причем цикл Карно и генерирование электроэнергии, да еще привязка к Закону Сохранения Энергии. 

    А самое главное наука не знает такого понятия как электрическая энергия, есть много видов энергии, но для электричества применяют Энергия электромагнитного поля, или иногда электрическая мощность. Непонятно при чем здесь Цикл Карно и генерирование электроэнергии в генераторе. 

    Вы возразите, что нужна сила для вращения механического электрогенератора, дабы преодолеть его электромагнитный момент. Я абсолютно с вами соглашусь. Но почему мы исключаем варианты. Ведь всем известный факт, что инерционный ротор в моторе обеспечивает больший момент силы и меньшую потребность в электрической подводимой мощности. Или почему кто то решил, что невозможна конструкция генератора, где электромагнитный момент сведен к минимуму. 

    Не буду томить, если вас это трогает, вам интересно, да просто хочется проектировать и рассчитывать правильно, вот такой аксиальный традиционный генератор «РОМАШКА», подобный и не только …

    Допустим, у нас есть однофазный генератор, аксиального типа без сердечников, катушки статора залиты полимерной смолой. Параметры: напряжение 27В, мощность 1,47 кВт, частота вращения 600 об / мин, диаметр осевой линии витков 0,39 м. Мы можем рассчитать его электромагнитный момент:

    M = 9550 * Р / n = 9550 * 1,47 кВт / 600 об / мин = 23 Нм.

    Как видим, электромагнитный момент синхронного генератора привязан к электрической мощности и угловой скорости. Формула является некой константой. Но к примеру есть еще формулы, базовые для расчета ЭДС и Момента силы.

    Зависимость ЭДС к Моменту силы на валу Примененная мною методика это базовая для электромеханизмов.2∙S ]

    Формула расчета магнитной индукции на полюсе электромагнита

    Для этого уже необходимо учитывать конструктивные особенности. Для этого уточним основные параметры для генератора сети и нагрузки (считаем для сети постоянного тока в пиковых значениях, для примера)

    С учетом конструктивных особенностей мы получим следующие параметры, пришлось увеличить диаметр провода до 1,2 мм т.к. в исходных не было данных по неактивному проводу. В итоге получили следующий расклад электромагнитного момента генератора с 20 катушками

    Fa = 15,5 Ньютонов, и Fэ = 21,5 Ньютона. Зная радиус вектор R (1/2D) = 0.39/2=0.195 метров получим значение электромагнитного момента генератора: 

    M = (Fа + Fэ) * R , получаем М = (83,7 +116,3) * 0,195 = 36,9 Нм что больше чем 23,4 Н*м по традиционному соответствию.

    Мы видим, что результаты расчетов различные. Если амперная сила никуда не денется при взаимодействии с магнитным потоком полюса, то электромагнитная сила катушек может быть нейтрализована. Снизим её до НУЛЯ:

    M = 83,7* 0,195 = 15,47 Нм, при этом общая мощность генератора остается прежней 1,47 кВт

    Чисто теоретически остается рассчитать мощность приводного двигателя для преодоления полученного электромагнитного момента генератора:
     Р = М * об / мин * 1,2 / 9550 = 15,47 * 600 * 1,2 / 9500 = 1,15 кВт

    При этом традиционно для вращения классического генератора потребуется приводная минимальная мощность, равная:

    Р = М * об / мин * 1,2 / 9550 = 23 * 600 * 1,2 / 9500 = 1,73 кВт

    К примеру 1 кВт (1000 Вт) электрической мощности для генератора с разными угловыми скоростями вращения будут иметь разную длину активного провода, что непременно скажется на результирующей Силе Ампера и Электромагнитной силе катушек. 

    Для того чтобы убедится в логичности расчетов я взял пример простейшего генератора  рассчитал зависимости согласно стандартных формул для нагрузки с применением Закона Ома. И тут же нарвался на несоответствие пропагандируемой константы для Силы Ампера и результирующей магнитной индукции  для формулы M=F*(D/2)=F*R= (B*l*v)*R . Полный материал можно почитать по ссылке: http://rakarskiy.narod.ru/сила_Ампера

    Можно сделать вывод, что формула М=9550*Р/n  является константой, и расчет ЭММ машины нужно вести опираясь на базовую формулу момента силы на основе рычага M=F*(D/2)=F*R

    Решение снижения электромагнитной силы возникло не на пустом месте. Занимаясь разработкой системы РОТОВЕРТЕР РАГЕН (первые главы), получил обратный эффект намагничивания аморфного сердечника из оксида железа и смолы. При любой подаче тока в витки катушки магнитный поток на полюсе сердечника оставался ничтожно малый.

    После уточнения деталей, был выяснен состав компонента, который был приобретен под видом порошка оксида железа. В итоге ошибка для сердечников мотора, есть решение для генератора. Не могу утверждать но провернуть традиционный генератор малозатратно весьма проблематично. Пример вращения аксиального генератора приводным мотором, корейского изобретателя Чан Сок-хо. (полный материал читать по ссылке)

    Все особенности и обоснования в книге (в новой редакции) 

    В своей книге я рассматриваю несколько вариантов создания таких энергогенерирующих машин. В приложении есть калькулятор в Excel для самостоятельных расчетов

    Если кто то подумает что я открываю что то новое, ошибаетесь это все уже давно изобретено, и производится идут попытки поисков. Я же отработал вариант расчета оптимальной конструкции. Потому что нет универсального генератора, его можно рассчитать только на одну частоту вращения, при которой у него будут самые оптимальные показатели. 

    Основным на мой взгляд является генератор с конструктивными решениями по снижению такого параметра как момент генератора. 

    Думаю небольшой вот такой сверхединичный электромашинный преобразователь, интегрированный в энергосистему домохозяйства, будет решением вашей энергетической независимости. 

    Есть отработанные решения. Это преобразователь или инерционная генерирующая система с массивным маховиком. Да-да с маховиком. Ошибка страждущего как раз и заключается в том, что он предполагает. что такая система работает как бензогенератор. Маховик это конденсатор (накопитель механической/кинетической энергии), он может накапливать и отдавать. А его представляют как элемент постоянно замкнутой системы. К примеру по аналогии с электрической цепью, это все равно что в цепь батарейки и электролампочки включить конденсатор и ждать чуда.  Там все гораздо проще и сложнее одновременно. 

    Работа складывается через периоды, можно сказать импульсы во времени. Съем энергии через определенные промежутки времени. Магнитный генератор крутящего момента — экзомеханический эффект «Выходная мощность больше, чем входная».

    Экзомеханический эффект возникает при воздействии двух источников энергии (статических и / или динамических) на один и тот же объект. Динамическим в системе является маховик.

    Это не сама по себе Сверх Единица. Преимущества использования существуют только тогда, когда магнитный крутящий момент выше, чем крутящий момент первичного двигателя.

    Крутящий момент маховика выражен: M=Jw, при этом он работает только при разгоне и торможении. При разгоне момент электромагнитной разгонной системы M=Fr складывается с моментом Маховика. При определенной скорости момент будет превышать в 10 или более раз, необходимый момент для вращения генератора. При включении генератора, момент будет сокращаться до определенной скорости вращения маховика, после чего генерация выключается и начинается повторный разгон до заданной скорости. При уже запущенной системе, затраты мощности разгона значительно меньше, чем мощность к снимается с генераторов. 

    По данному принципу устроен ГРАВИТАЦИОННЫЙ ГЕНЕРАТОР «ЗЕМНОЙ ДВИГАТЕЛЬ» из США. Для дото чтобы рассчитать систему. разработана методика определения возможностей маховика как конденсатора, что позволяет проектировать различные конструкции с маховиком. Скажу сразу дорогостоящая и травмоопасное мероприятие, так как маховики для результата имеют соответствующую массу и скорость вращения.

    КАК ПРИОБРЕСТИ , при условии, если не хочется отрабатывать методику самому.

    Практика начинается с расчета, интеллектуальная практика основа успешной практики реализации. Невозможно только до момента, когда становятся известны возможности.

    Серж Ракарский.

    для чего нужна и признаки неисправности

    Обгонная муфта, или как ее еще называют, шкив инерционный генератора — это небольшое приспособление, благодаря которому ресурс работы хорошего ремня ГРМ удалось увеличить с 10-30 тысяч километров пробега до ста тысяч. В сегодняшней статье на Vodi.su попробуем разобраться с вопросом, для чего же нужна обгонная муфта генератора, какое предназначение в двигателе выполняет.

    Предназначение обгонной муфты генератора

    Если вам доводилось видеть автомобильный генератор, вы обращали внимание на его шкив — круглую деталь в виде металлического или пластмассового цилиндра, на которую надевается ремень газораспределительного механизма. Простой шкив представляет собой цельную деталь, которая просто прикручивается к ротору генератора и вращается вместе с ним. Ну, и недавно мы писали на Vodi.su про ремень ГРМ, который передает вращение коленчатого вала на генератор и распределительные валы.

    Но в любой механической работающей системе присутствует такое явление, как инерция. В чем это проявляется? Ремень проскальзывает, когда вращение коленчатого вала прекращается или изменяется его режим, например при увеличении или уменьшении оборотов. Кроме того, двигатель не может работать линейно и стабильно. Даже если вы едете с постоянной скоростью, за время полного цикла такта впуска и выпуска во всех цилиндрах коленчатый вал совершает два или четыре оборота. То есть, если снять работу двигателя и показать ее в очень замедленном режиме, то мы увидим, что он работает как бы рывками.

    Если еще прибавить к этому увеличение количества различных потребителей электроэнергии, то становится ясно, что нужен более мощный, а соответственно более массивный генератор, у которого будет еще больше инерции. Из-за этого на ремень ГРМ приходятся очень сильные нагрузки, ведь, проскальзывая на шкиву, он растягивается. А поскольку ремни делают из специальной армированной резины, которая растягиваться вообще-то не должна, со временем ремень просто рвется. А к чему приводит его обрыв, мы описывали на нашем интернет-портале.

    Инерционный шкив или обгонная муфта придуманы специально для того, чтобы гасить эту инерцию. В принципе, это есть ее основное предназначение. Продлевая срок службы ремня, она тем самым продлевает срок службы других агрегатов, на которых сказывалось ранее проскальзывание. Если привести цифры, то нагрузка на ремень снижается с 1300 до 800 Нм, благодаря чему амплитуда натяжителей уменьшается с 8 мм до двух миллиметров.

    Как устроена обгонная муфта?

    Устроена она до безобразия просто. Выражение «до безобразия» применяют разные блогеры, чтобы показать, что ничего особенного в инерционном шкиве нет. Тем не менее догадались до его создания лишь в 90-х годах инженеры из известной компании INA, которая является одним из мировых лидеров по производству подшипников скольжения и качения.

    Муфта состоит из двух обойм — внешней и внутренней. Внешняя присоединена непосредственно к валу якоря генератора. Внешняя выполняет функцию шкива. Между обоймами находится игольчатый подшипник, но помимо обычных роликов в его состав входят и стопорные элементы с прямоугольным или квадратным сечением. Благодаря этим стопорным элементам муфта может вращаться лишь в одном направлении.

    Внешняя и внутренняя обоймы могут вращаться синхронно с ротором генератора, если автомобиль движется стабильно. Если же водитель решает изменить режим движения, например замедлиться, по инерции внешняя обойма продолжает вращаться немного быстрее, благодаря чему и поглощается инерционный момент.

    Признаки выхода муфты из строя и ее замена

    В чем-то принцип работы обгонной муфты можно сравнить с системой антиблокировки тормоза (ABS): колеса не блокируются, а немного прокручиваются, поэтому и инерция гасится более эффективно. Но в этом и кроется проблема, так как нагрузка приходится на стопорные элементы инерционного шкива. Поэтому ресурс его работы в среднем не превышает 100 тысяч километров.

    Стоит сказать, что если муфту заклинит, она попросту будет работать как обычный шкив генератора. То есть ничего страшного в этом нет, за исключением того, что и срок эксплуатации ремня уменьшится. Признаки выхода муфты из строя:

    • металлический скрежет, который ни с чем нельзя спутать;
    • появляются своеобразные вибрации на низких оборотах;
    • на высоких оборотах ремень начинает свистеть.

    Учтите, если муфта сломалась, инерционные нагрузки повышаются на все другие агрегаты, которые приводит в движение ремень ГРМ.

    Заменить ее не сложно, для этого нужно лишь купить такую же, но новую и установить вместо старой. Проблема в том, что для ее демонтажа требуется специальный набор ключей, который имеется не у каждого автомобилиста. К тому же придется снимать и, возможно, менять сам ремень ГРМ. Поэтому мы рекомендуем обратиться в СТО, где все сделают правильно и дадут гарантию.

    Загрузка…

    Поделиться в социальных сетях

    Разработка инерционного генератора для встроенных приложений во вращающихся средах

    Аннотация

    Инерционные генераторы — это устройства, которые генерируют электрическую энергию за счет своего инерционного движения и имеют только одну механическую связь с окружающей средой. Это делает их подходящими источниками питания для встраиваемых систем, работающих в средах с некоторым инерционным возбуждением. Типичные инерционные генераторы предназначены для выработки электроэнергии за счет линейных колебаний и часто называются сборщиками вибрационной энергии.Традиционные сборщики энергии колебаний подрессоренной массы должны быть настроены для достижения резонанса на определенной частоте и плохо работают, когда возбуждение не попадает в узкий диапазон вокруг этой собственной частоты. В этой диссертации предлагается новый инерционный генератор, специально разработанный для использования преимуществ уникальных инерционных нагрузок, испытываемых системой, встроенной в крупномасштабную вращающуюся часть с горизонтальной осью вращения, такую ​​как гребной винт большого корабля. Процесс проектирования начинается с определения инерционного пути, а затем продолжается разработкой устройства, которое использует преимущества уникальных инерционных нагрузок, возникающих на этом пути.Устройство предназначено для достижения резонанса при любой установившейся скорости вращения без каких-либо активных форм срабатывания. Это достигается за счет использования центробежных сил для создания собственной частоты, которая соответствует частоте возбуждения. Экспериментальные результаты полномасштабных испытаний на вращение подтверждают, что устройство имеет монотонно увеличивающуюся выходную мощность с увеличением частоты. Этот результат резко контрастирует с частотной характеристикой традиционного сборщика вибрационной энергии с подрессоренной массой, который обычно имеет один пик на резонансной частоте.Также представлены экспериментальные результаты, показывающие, что устройство может успешно подавать зарядный ток на аккумулятор в широком диапазоне рабочих скоростей.

    Описание
    Диссертация (S.M.) — Массачусетский технологический институт, кафедра машиностроения, 2007 г.

     

    Эта электронная версия была представлена ​​студентом-автором. Заверенная диссертация находится в архивах и специальных фондах института.

     

    Включает библиографические ссылки (стр.177-179).

     

    Отдел
    Массачусетский Технологический Институт. Департамент машиностроения

    Издатель

    Массачусетский технологический институт

    (PDF) Инерционные генераторы энергии MEMS для биомедицинских приложений

    ТЕХНИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ

    P. Miao ÆP. Д. Митчесон Э.А. С. Холмс

    Э. М. Йетман ÆT. C. Грин ÆB. H. Stark

    Инерционные генераторы энергии Mems для биомедицинских приложений

    Получено: 1 августа 2005 г. / Принято: 28 октября 2005 г. / Опубликовано онлайн: 4 апреля 2006 г.

    описан атор, который подходит для биомедицинских приложений

    .Методы изготовления МЭМС использовались

    для создания переменного конденсатора, имеющего одну подвижную

    пластину, к которой прикреплена контрольная масса. Энергия извлекается, когда пластины расходятся при постоянном заряде. Это устройство

    является нерезонансным, поэтому может работать в широком диапазоне

    частот и амплитуд возбуждения. Энергия

    , извлекаемая за цикл, 120 нДж, значительно превышает предыдущие отчеты

    .

    описаны применяемые методы изготовления, приведены данные испытаний и сопоставлены с результатами моделирования

    , что свидетельствует о хорошем согласии.

    1 Введение

    Чтобы избежать замены или перезарядки аккумуляторов в мобильных или

    автономных устройствах,

    желательны методы извлечения паразитной энергии из окружающей среды. Решения MEMS

    подходят там, где пространство ограничено, например,

    . в медицинских приложениях, а инерционные генераторы MEMS вызывают все больший интерес (Roundy et al.

    2004). В этих устройствах обычно используется пробная масса, установленная

    внутри рамы на пружинной подвеске с извлечением энергии электрическим

    демпфирующим механизмом, который может быть

    электромагнитным, электростатическим или пьезоэлектрическим.Большинство

    МЭМС-генераторов, о которых сообщалось в других источниках, представляли собой

    механически резонансные конструкции; по этой причине они плохо подходят для низких частот приложений с питанием от человека. Ранее мы представили

    и проанализировали новый тип устройства с использованием нелинейного движения

    (Mitcheson et al. 2004a), а также сообщили об экспериментальных результатах

    гибридной мезомасштабной реализации

    (Mitcheson et al. 2004b). . Здесь мы сообщаем о первом рабочем устройстве

    этого типа, изготовленном по технологии MEMS

    .

    2 Структура устройства и работа

    Конструкция устройства для сбора энергии для биомедицинских

    приложений должна быть оптимизирована с учетом конкретных

    характеристик таких приложений. Важнейшей характеристикой является низкочастотный диапазон движения тела и

    органов. Измерения ускорения движущегося человека, например, показывают основные частоты около

    1 Гц, но с богатым спектральным содержанием, так что оптимальные

    частоты колебаний для подключенных генераторов могут составлять

    несколько Гц или до несколько десятков Гц (von Buren et al.2006).

    Во-вторых, можно ожидать значительных изменений амплитуды и частоты движения по сравнению с некоторыми

    приложениями, установленными на машинах, поэтому генераторы должны

    либо иметь высокую реакцию для широкого диапазона входных

    характеристик, либо быть динамически настраиваемым. Это требование

    может быть серьезным препятствием для использования устройств

    , предназначенных для резонансной работы на частоте

    приводного движения.Естественно, размер должен быть ненавязчивым для

    носимых или имплантированных приложений, с объемом 1 см

    3

    , являющимся разумным пределом.

    Из трех методов электромеханического преобразования

    , обычно используемых для вибрационных микрогенераторов,

    электростатическое преобразование особенно хорошо подходит для работы на низких частотах

    .

    Эффективное извлечение энергии требует, чтобы механизм преобразования создавал сильную

    демпфирующую силу для контрольной массы, а этого трудно достичь на низкой частоте из-за связанной с этим низкой

    скорости.Для электромагнитных систем ограничения на достижимые магнитные градиенты и на число витков катушки в

    микроинженерных вариантах приводят к низкой эффективности. Пьезоэлектрические устройства

    также могут страдать от утечки заряда на

    низкой рабочей частоте. Для электростатических устройств демпфирующая способность

    зависит от значений емкости

    , которые могут быть реализованы, но также могут быть увеличены за счет работы с высоким напряжением

    в пределах, установленных

    P.Мяо ЭП. Д. Митчесон Э.А. С. Холмс АЭ. М. Йейтман (&)

    Т. К. Грин ÆB. H. Stark

    Факультет электротехники и электроники,

    Имперский колледж Лондона, SW7 2BT Лондон, Великобритания

    Эл.

    DOI 10.1007/s00542-006-0152-9

    Модель линейного инерционного генератора.

    Контекст 1

    … генераторы можно смоделировать как систему второго порядка пружина-масса-демпфер с базовым возбуждением.На рис. 1 показан общий пример такой системы, основанной на сейсмической массе m на пружине жесткости k. Общие потери энергии в системе представлены коэффициентом демпфирования c T . …

    Контекст 2

    … оптимальное сопротивление нагрузки было определено путем измерения выходной мощности при резонансе в широком диапазоне значений сопротивления, оптимальное значение равно 150 Ом. Максимальная выходная мощность 17,8 мкВт была получена при выходном напряжении 52 мВ (среднеквадратичное значение) при оптимальной нагрузке, как показано на рисунке 10.На обоих рисунках 9 и 10 показано, что магниты на балке касаются основания с максимальной амплитудой. …

    Контекст 3

    … каждого типа A, B и C были расположены на отдельном основании генератора, и один и тот же узел балки был установлен на каждом основании по очереди. Результирующее выходное напряжение при оптимальной нагрузке для каждого типа катушки показано на рисунке 11. Как и ожидалось, выходное напряжение увеличивается с увеличением числа витков: 95, 151 и 428 мВ (среднеквадратичное значение), генерируемое катушками с 600, 1200 и 2300 витками соответственно….

    Контекст 4

    … ожидается, выходное напряжение увеличивается с увеличением числа витков с 95, 151 и 428 мВ (среднеквадратичное значение), генерируемое катушками с 600, 1200 и 2300 витками соответственно. Генерируемая мощность очень похожа для каждого устройства, как показано на рис. 12, а полный набор результатов сведен в таблицу 2. Генерируемая мощность практически одинакова для каждого устройства, поскольку улучшенное выходное напряжение компенсируется повышенным сопротивлением катушки. Это отражается уравнением для коэффициента демпфирования (уравнение (10))….

    Контекст 5

    … обусловлено усовершенствованием сборки устройства, в частности зажима и выравнивания луча, что приводит к уменьшению паразитного демпфирования энергии и увеличению добротности холостого хода . Высокое значение QO/C означает, что эти генераторы продемонстрировали нелинейное поведение при очень низких уровнях ускорения (<3 мг), а добротность невозможно определить по графику частотно-амплитудной характеристики, как показано на рис. 12. Поэтому добротность была измерена наблюдая за спадом сигнала напряжения от генератора....

    Контекст 6

    … Генератор с катушкой С изначально приводился в резонанс при 20 мг, и возбуждение резко прекратилось. На рис. 13(а) показано затухание выходного сигнала разомкнутой цепи генератора в течение 6,5 с, на рис. 13(б) показано затухание сразу после выключения возбуждения, а на рис. 13(в) показано затухание сигнала примерно через 1,5 с. Добротность можно рассчитать из уравнения (12), где f 0 — частота, V 1 и V 2 — амплитуды напряжения на интервале времени t: …

    Контекст 7

    … генератор с катушкой C первоначально приводился в резонанс при 20 мг, и возбуждение резко прекратилось. На рис. 13(а) показано затухание выходного сигнала разомкнутой цепи генератора в течение 6,5 с, на рис. 13(б) показано затухание сразу после выключения возбуждения, а на рис. 13(в) показано затухание сигнала примерно через 1,5 с. Добротность можно рассчитать из уравнения (12), где f 0 — частота, V 1 и V 2 — амплитуды напряжения на интервале времени t: …

    Контекст 8

    … генератор с катушкой C первоначально приводился в резонанс при 20 мг, и возбуждение резко прекратилось. На рис. 13(а) показано затухание выходного сигнала разомкнутой цепи генератора в течение 6,5 с, на рис. 13(б) показано затухание сразу после выключения возбуждения, а на рис. 13(в) показано затухание сигнала примерно через 1,5 с. Добротность можно рассчитать из уравнения (12), где f 0 — частота, V 1 и V 2 — амплитуды напряжения на интервале времени t: …

    Контекст 9

    … прогнозируемая выходная мощность из теоретических уравнений и измеренная выходная мощность генератора Рисунок 14. Это показывает отличное соответствие между измеренными и прогнозируемыми уровнями мощности и демонстрирует, что консольный микрогенератор преобразует 30% общей мощности, рассеиваемой генератором, в электрическую мощность, отдаваемую в нагрузку. …

    Context 10

    … сравнение NPD для различных устройств может дать представление об относительных уровнях производительности и дать полезную информацию о тенденциях и достижениях.Поскольку выходная мощность зависит от ускорения 2 , расчетное значение NPD определяется соотношением P/A 2 В, где P — заявленная мощность. Рисунок 15. Нормированная удельная мощность в зависимости от объема устройства. …

    ПРИЛОЖЕНИЕ ИНЕРЦИОННОЙ НАГРУЗКИ ПРИ ПОТЕРЯХ ГЕНЕРАТОРА: Электрические машины и энергетические системы: Том 23, № 6

    АННОТАЦИЯ

    Метод инерционного потока нагрузки [2] применяется к динамическому эквиваленту [1 ] получено из базы данных NERC (Североамериканский совет по надежности электроснабжения) для расчета максимальных потоков мощности по соединительным линиям для потери выработки 1980 МВт на станции Нантико в гидросистеме Онтарио.Результаты сравнивались с моделированием переходной устойчивости и записывались измерения мощности и частоты соединительной линии. Результаты инерционного потока нагрузки были более точными при захвате отфильтрованных измерений потоков мощности в течение первых трех-пяти секунд после непредвиденной потери генерации, чем при моделировании переходной устойчивости. Было показано, что моделирование устойчивости в переходном режиме включает как синхронизирующие колебания между генераторами, так и квазистационарное поведение, захваченное отфильтрованными измерениями мощности и потоком инерционной нагрузки.

    Поток инерционной нагрузки является отличным инструментом для оценки близости к падению напряжения, поскольку ограничители тока возбуждения на возбудителях используют отфильтрованные измерения инерционной реакции, которая возникает через 3–5 секунд после непредвиденных обстоятельств потери генерации. Потеря регулирования напряжения и питания реактивной генерации из-за действия ограничителей тока возбуждения является основной причиной потери стабильности напряжения в энергосистемах. Показано, что инерционная характеристика фиксирует отфильтрованную оценку пика волны замедления, которая распространяется от точки возмущения, и указывает, будет ли отфильтрованная оценка этих пиковых потоков реальной мощности иметь достаточные уровни отфильтрованного тока возбуждения генератора, чтобы вызвать ограничители тока возбуждения. играть.Уровни тока возбуждения генератора повышаются в попытке противодействовать снижению напряжения и увеличению реактивных потерь, вызванных пиковыми потоками мощности, которые наблюдаются в инерционной реакции. Действие ограничителя тока возбуждения снижает ток возбуждения и реактивную подачу, чтобы предотвратить тепловое повреждение генератора. Действие ограничителей тока возбуждения инициирует падение напряжения, которое может привести к коллапсу напряжения.

    Границы | Основанный на характеристиках дизайн размещения настроенных электромагнитных демпферов с инерционной массой

    Введение

    Демпфер инерционной массы (IMD) представляет собой новый тип демпфера управления реакцией, который способен создавать силу инерции на конструкции.Недавно IMD с большими инерционными массами были реализованы с использованием шарико-винтовой передачи, которая превращает осевые колебания во вращательные движения и поворачивает внутренний груз, усиливая реальную инерционную массу груза (например, Furuhashi and Ishimaru, 2004, 2006). IMD имеет «эффект удлинения естественных периодов и уменьшения кажущегося входного возбуждения в конструкцию из-за индуцированного эффекта инерционной массы, в то время как инерционная масса имеет эффект уменьшения коэффициентов демпфирования конструкции» (Nakamura et al., 2014). Электромагнитный демпфер с инерционной массой (EIMD) в этом исследовании представляет собой тип IMD, который состоит из шарикового винта, маховика, шестерни и электрического генератора. Как описано в предыдущем исследовании (Nakamura et al., 2014), вращательное движение, преобразованное шариковым винтом, вращает как маховик, так и генератор, создавая силу инерции и электромагнитную демпфирующую силу. Клемма электрического генератора подключена к резистору, и его сопротивление может контролировать наведенную электромагнитную демпфирующую силу.

    Настроенный демпфер инерционной массы (T-IMD) представляет собой новое применение IMD, предназначенное для снижения реакции конструкции на землетрясение. В T-IMD IMD соединен с пружинным элементом и дополнительным демпфером, а вращающийся груз используется в качестве генератора демпфера с настроенной массой (TMD). T-IMD устанавливаются между соседними этажами здания со стальными шевронными скобами и функционируют как большие TMD внутри этажей (Isoda et al., 2009, 2010, 2013; Tamura and Isoda, 2009; Ikago et al., 2010, 2011а,б, 2012а,б; Сугимура и др., 2010 г.; Тамура и др., 2010 г.; Кида и др., 2011; Иноуэ и Икаго, 2012 г.; Исода, 2012; Икаго и Иноуэ, 2013 г.; Шидзё и др., 2015). Пружинный элемент имеет функцию настройки естественного периода установленного T-IMD в соответствии с основным естественным периодом здания, а дополнительный демпфер действует для увеличения способности рассеивания энергии. В этой статье исследуется настроенный электромагнитный демпфер с инерционной массой (T-EIMD), который сочетает в себе EIMD и пружинный элемент и функционирует как новый тип T-IMD, в котором используется большая инерционная масса и переменная демпфирующая сила.

    Чтобы использовать любой тип демпферов в многоэтажном здании для уменьшения реакции на землетрясение, следует учитывать механические характеристики демпферов. Кроме того, необходимо изучить оптимальное или требуемое размещение демпферов по этажам для достижения проектных целей по сейсмостойкости. Ранее было проведено довольно много исследований оптимального или необходимого размещения обычных демпферов, таких как вязкие или вязкоупругие демпферы (Zhang and Soong, 1992; Gluck et al., 1996; Цудзи и Накамура, 1996 г.; Такэваки, 1997; Рыбаков и Глюк, 1999; Takewaki et al., 1999, 2013; Гарсия, 2001 г.; Сингх и Морески, 2002 г.; Сюй и др., 2003; Лю и др., 2004, 2005; Парк и др., 2004 г.; Лаван и Леви, 2005, 2006; Тан и др., 2005 г.; Чимелларо, 2007 г .; Сильвестри и Тромбетти, 2007). Разработано множество последовательных методов для нахождения оптимального размещения дополнительных демпферов для достижения расчетных сейсмических ограничений или для оптимизации значений целевых свойств.Ограничения накладываются, в основном, на межэтажные смещения конструкции, подверженной определенному землетрясению, поскольку межэтажные смещения можно рассматривать как важнейший сейсмический показатель. Основная идея состоит в том, что демпфер оптимально расположен, если он расположен в месте, где реакция смещения неуправляемой конструкции является наибольшей (Zhang and Soong, 1992).

    В отличие от стандартного TMD, который устанавливается на крыше здания, T-IMD устанавливаются в здании между этажами, чтобы уменьшить реакцию на землетрясение.Необходимо определить необходимое или оптимальное размещение T-IMD по этажам в многоэтажном здании для соблюдения проектных ограничений по сейсмостойкости. В некоторых предыдущих исследованиях предполагалось, что распределение инерционной массы T-IMD пропорционально распределению жесткости этажа здания или одинаково для всех этажей (Ikago et al., 2012b; Ikago and Inoue, 2013; Иноуэ и Икаго, 2012 г.). В другом предыдущем исследовании рассматривался случай, когда T-IMD должны быть сосредоточены на нижних этажах (Isoda et al., 2013), в то время как в некоторых предыдущих исследованиях использовался метод численной оптимизации SQP и определялся набор оптимальных конструктивных параметров, состоящий из распределения инерционной массы, периода настройки и коэффициента демпфирования T-IMD (Ikago et al., 2010, 2011а,б). Здесь авторы расширили основанную на характеристиках процедуру размещения обычных демпферов (Nakamura and Hanzawa, 2002; Nakamura et al., 2013, 2016) на случай настроенного электромагнитного демпфера с инерционной массой (T-EIMD), который функционирует как T -ИМД с большой инерционной массой и создает электромагнитную демпфирующую силу.

    В этой статье метод проектирования размещения для T-EIMD разработан таким образом, чтобы максимальные дрейфы истории для спектра реакции дизайна были ограничены целевым значением. Разработанный метод использует метод расширенной полной квадратичной комбинации (CQC), который представляет собой метод модального анализа, основанный на комплексном анализе собственных значений конструкции с непропорциональным демпфированием (Igusa et al., 1984; Yang et al., 1990). Установлено, что предложенная процедура позволяет найти необходимое поэтажное распределение инерционных масс Т-ЭИМД в многоэтажном здании.Дополнительно проведены параметрические исследования по определению зависимости расчетной инерционной массы от оконечного сопротивления генератора и периода настройки. Для моделей многоэтажных зданий с оптимально размещенными T-EIMD выполняется временной анализ реакции на землетрясение, и результаты устанавливают эффективность и адекватность предлагаемого метода размещения, основанного на характеристиках.

    Новизна настоящего исследования заключается в построении T-EIMD как нового типа T-IMD с большой инерционной массой и переменной демпфирующей силой, а также в основанной на характеристиках процедуре размещения T-EIMD для контроля пиковая история смещается к целевому значению для спектра отклика проекта.Установлено, что оконечное сопротивление электрогенератора является управляющим параметром для ограничения амплитуды Т-ЭИМД и минимизации установленных Т-ЭИМД.

    Электромагнитный демпфер инерционной массы

    Механизм ЭИМД

    Простой IMD состоит из шарико-винтовой передачи и маховика, установленных в цилиндре, как показано на рис. 1А. Линейное колебание конца стержня преобразуется шариковым винтом во вращательное движение, как показано на рис. 1В, и вращает маховик.Вращающийся маховик создает силу инерции, а трение в шарико-винтовой передаче вызывает трение и демпфирующую силу.

    Рис. 1. Простой демпфер инерционной массы. (A) Схема и (B) ШВП.

    Создаваемая сила инерции определяется параметрами конструкции IMD следующим образом. Угол поворота θ f стержня, соединенного с маховиком, равен

    , где x обозначает осевое смещение IMD, а L обозначает шаг шарико-винтовой передачи, который представляет собой линейную длину, на которую перемещается шариковая гайка за один оборот шарико-винтовой передачи.Инерционный крутящий момент T f , создаваемый вращающимся маховиком, равен

    , где I f обозначает момент инерции маховика. Осевые силы инерции IMD, Н f , соответствующие вышеуказанному крутящему моменту, T f , могут быть выражены следующим образом:

    Nf=2πηLTf=1η2πL2Ifd2xdt2=φdd2xdt2 (3)

    где

    , а η — вращательный КПД шарико-винтовой передачи. Уравнение 3 показывает, что создаваемая сила инерции пропорциональна ускорению IMD, и φ d можно рассматривать как эквивалентную инерционную массу IMD.Уравнение 4 показывает, что большая инерционная масса может быть создана путем усиления I f .

    EIMD в этом исследовании включает шарико-винтовую передачу, шестерню, маховик и электрический генератор, установленный в цилиндре, как показано на рисунке 2 (Nakamura et al., 2014). Между шариковым винтом и маховиком установлена ​​шестерня, усиливающая вращение как маховика, так и вращающегося вала генератора. Вращательное движение создает силу инерции и электромагнитную демпфирующую силу.Резистор подключен к клемме электрического генератора, и сопротивление клеммы может регулировать наведенную электромагнитную демпфирующую силу.

    Рис. 2. Фотография и схема электромагнитного демпфера инерционных масс .

    Формула для инерционной массы и коэффициента демпфирования EIMD была получена в прошлых исследованиях (Ohtake et al., 2006; Nakamura et al., 2014) следующим образом. Произведенная инерционная масса EIMD на рисунке 2, φ E , равна

    φE=1η2πL2Is+α2If+α2Ig (5)

    , где α обозначает передаточное отношение, а I s и I g обозначают моменты инерции вращающегося штока, соединенного с неусиленной стороной шестерни, и вращающегося вала генератора соответственно.

    Коэффициент демпфирования EIMD, вызванного электрическим генератором для рассеяния электромагнитной энергии, описывается следующим уравнением:

    cE=1η2πL2α2KE⋅KTR+Ra (6)

    , где K E и K T представляют постоянную электродвижущей силы и постоянную крутящего момента генератора соответственно, а R и R a представляют собой оконечное сопротивление и внутреннее сопротивление генератора. генератор соответственно.Коэффициент демпфирования c E управляется значением R и достигает максимума, когда R равно 0, например, в случае замкнутой системы, в то время как c E минимизируется, когда R бесконечно, например, в случае разомкнутой системы.

    Конструкция и характеристики полноразмерного EIMD

    Полноразмерный EIMD был спроектирован и собран, как показано на рис. 2 (Nakamura et al., 2014). Расчетные параметры полноразмерного ЭИМД приведены в табл. 1.Полученная инерционная масса φ E оценивается как 2,0 × 10 6 кг, или 2000 тонн по уравнению. 5 и определяется усиленным моментом инерции маховика. Коэффициент демпфирования, c E , оценивается с использованием уравнения. 6 и максимально при 3,045 × 10 6 Н⋅с/м для R = 0 Ом.

    Таблица 1. Расчетные параметры полноразмерного электромагнитного демпфера инерционных масс (EIMD) .

    На рис. 3 показаны данные экспериментальной осевой силы сопротивления в зависимости от деформации полноразмерного EIMD по сравнению с теоретической кривой.Кривые гистерезиса на рисунке 3 показывают отрицательные градиенты из-за генерируемой инерционной массы и образуют петли из-за индуцированной электромагнитной демпфирующей силы. Рисунок 3 показывает, что наклон экспериментальной кривой гистерезиса хорошо согласуется с теоретическим значением и что теоретическая кривая гистерезиса точно предсказывает экспериментальную кривую.

    Рис. 3. Характеристики силы сопротивления полноразмерного электромагнитного демпфера инерционной массы .

    Настроенный электромагнитный демпфер инерционной массы

    Конфигурация стандартного T-IMD

    Стандартный T-IMD состоит из IMD (рис. 1), пружинного элемента, соединенного последовательно, и дополнительного демпфера, соединенного параллельно, если это необходимо, и устанавливается в конструкцию, как показано на рис. 4.T-IMD функционирует как генератор с одной степенью свободы (SDOF), а пружинный элемент играет роль настройки собственного периода T-IMD. Дополнительный демпфер, такой как демпфер вязкой жидкости, при необходимости добавляет дополнительное свойство рассеивания энергии.

    Рис. 4. Фотография, конфигурация и механическая модель стандартного настроенного демпфера инерционных масс (T-IMD) .

    Таблица 2 сравнивает стандартный T-IMD и обычный TMD. Оба они являются осцилляторами SDOF с естественным периодом, настроенным на основной период структуры.В то время как T-IMD устанавливается между этажами и использует большую инерционную массу, создаваемую вращающимся маховиком, обычный TMD устанавливается на верхнем этаже конструкции и использует твердый бетонный или металлический блок, соединенный пружинами, или заполненный водой. танки (Сунг и Даргуш, 1997).

    Таблица 2. Сравнение стандартного демпфера инерционной массы (T-IMD) и обычного демпфера инерционной массы (TMD) .

    Состав T-EIMD

    T-EIMD использует EIMD (рис. 2) для IMD на рис. 4.Поскольку EIMD создает силу инерции и электромагнитную демпфирующую силу, T-EIMD не требует дополнительного демпфера. Пружинный элемент соединен последовательно с EIMD и регулирует собственный период T-EIMD.

    В механической модели Т-ЭИМД (рис. 4) k d обозначает жесткость пружинного элемента для настройки периода, а δ T и δ E обозначают суммарную амплитуда T-EIMD и ход EIMD соответственно.δ T можно рассматривать как то же самое, что и смещение этажа, когда раскосный компонент можно считать достаточно жестким. Как и в случае обычного TMD, амплитуда EIMD, δ E , может быть усилена явлением резонанса путем настройки собственного периода T-EIMD на период структуры.

    Соотношение между δ T и δ E можно получить следующим образом. Равновесие осевых сил в точке В на рис. 4 приводит к

    kdδT−δE=φEδ¨E+cEδ˙E (7)

    Подставив δT=XTeiω0t и δE=XEeiω0t в уравнение7 дает следующее уравнение:

    XE=XT−ω02φEkd+iω0cEkd+1=XT−ω0ωE2+2ihEω0ωE+1 (8)

    , где ω 0 обозначает круговую частоту сюжетного синусоидального колебания, а

    ωE=kdφE,hE=cE2ωE⋅φE (9a,b)

    ω E и h E указывают собственную круговую частоту и коэффициент затухания T-EIMD как осциллятора SDOF, соответственно.

    Когда ω E = ω 0 , т. е. T-EIMD синхронизирован с синусоидальным колебанием истории, уравнение.8 можно выразить как

    Уравнение 10 можно переписать как

    . δEδT=−12hEi=−ωEφEcEi (11)

    Уравнение 11 показывает, что ход EIMD, δ E , усиливается на 1/2 h E , а его фаза отстает на π/2 от дрейфа истории, δ T 3 (Иноуэ и Икаго, 2012 г.). Подстановка уравнений 5 и 6 в уравнения 9b и 11 дает следующие уравнения:

    hE=12ωEF(R),δEδT=−ωEF(R) (12a,b)

    где

    F(R)=KEKTIs∕α2+If+IgR+Ra (13)

    Для расчетных параметров в таблице 1 уравнения 12a,b можно переписать следующим образом.

    hE=0,138R+1,14TE,δEδT=-3,619R+1,14TEi (14a,b)

    , где T E = 2π/ω E , что является естественным периодом T-EIMD. Коэффициент демпфирования T-EIMD линейно пропорционален T E и уменьшается с оконечным сопротивлением генератора, R . Амплитудное усиление Т-ЭИМД для резонансных колебаний обратно пропорционально T E и увеличивается с R .Следует отметить, что эти свойства взяты из резонансных синусоидальных колебаний и не могут быть непосредственно применены для возбуждения землетрясений.

    Модальный анализ конструкций с T-EIMD

    Рассмотрим многоэтажное здание, работающее на сдвиг, в котором T-EIMD установлены между этажами, как показано на рис. 5. Когда все переменные конструкции и установленных устройств можно рассматривать как линейные параметры, средний пиковый отклик здания при заданном расчетном спектре отклика можно оценить с помощью модального анализа, как описано ниже.

    Рис. 5. Многоэтажное здание сдвига с настроенными электромагнитными демпферами инерционной массы .

    Масса, жесткость и коэффициент демпфирования j -го этажа конструкции обозначаются m j , k j и c j соответственно. Инерционная масса и коэффициент демпфирования ЭИМД в j -м этаже обозначены φ Ej и c Ej соответственно.Жесткость пружинного элемента, включенного последовательно с ИМД в j -м этаже, обозначают k dj . Относительное горизонтальное смещение j -го этажа относительно земли обозначим через x j . Смещение входного землетрясения обозначается как x 0 . Относительное смещение края пружинного элемента в j -м этаже к земле обозначим через x dj .

    Уравнения движения f -этажного сдвигового здания, в котором между этажами установлены T-EIMD, могут быть записаны следующим образом:

    M+Md−Md−MdMdX¨X¨d+C+Cd−Cd−CdCdX˙X˙d+K+Ks−Ke−KeTKdXXd=−M0⋅1⋅x¨0 (15)

    где

    X=x1x2⋯xfT,Xd=xd1xd2⋯xdfT,1=11⋯12f×1T (16a–c) M=diag(m1m2⋯mf),C=c1+c2−c2−c2c2+c3−c3⋱⋱−cfcf,K=k1+k2−k2−k2k2+k3−k3⋱⋱−kfkf (17a–c) Md=diag(φE1φE2⋯φEf),Cd=diag(cE1cE2⋯cEf),Kd=diag(kd1kd2⋯kdf)Ks=kd2⋱kdf0,Ke=0kd2⋱kdf0 (18a–e)

    Следует отметить, что матрица инерционных масс M d появляется только в члене силы инерции отклика в левой части уравнения.15, но не появляется в члене силы инерции землетрясения с правой стороны. Это означает, что инерционная масса, создаваемая T-EIMD, уменьшает кажущееся входное возбуждение в конструкцию.

    Матрица демпфирования конструкции с T-EIMD непропорциональна, и задача на собственные значения определяется методом Фосса (Foss, 1958) следующим образом:

    −MA−1CA−MA−1KAE0λuu=λλuu (19)

    , где E обозначает единичную матрицу, а

    λuu=λuλuduud=u˙1⋯u˙fu˙d1⋯u˙dfu1⋯ufud1⋯udfT (20) MA=M+Md-Md-MdMd,CA=C+Cd-Cd-CdCd,KA=K+Ks-Ke-KeTKd (21a–c)

    Уравнение 19 дает f пар комплексно-сопряженных собственных значений {λ} и соответствующих им собственных векторов u для затухающих колебаний, как указано ниже.

    λ=λ(1)⋯λ(j)=λR(j)+iλI(j)…λ(f);λ(f+1)⋯λ(f+j)=λR(f+j)−iλI( f+j)…λ(2f) (22)

    , где λ(j)=λR(j)+iλI(j) и λ(f+j)=λR(f+j)−iλI(f+j) ( j = 1, 2, … f ) представляют собой пару комплексно-сопряженных собственных значений. Собственная круговая частота ω j и коэффициент затухания h j j -й моды равны

    ωj=λ(j)=λR(j)2+λI(j)2,hj=−λR(j)ωj=−λR(j)λR(j)2+λI(j)2 (23a,b)

    Средние пиковые смещения этажа здания с T-EIMD, подверженного данному расчетному спектру смещения SDω;h, можно оценить с помощью расширенного метода CQC (Igusa et al., 1984; Ян и др., 1990) к

    г. δjmax=∑r=1N∑s=1NSDωr;hr⋅SDωs;hs⋅ρssr,saj(r)aj(s)+2ρscr,saj(r)bj(s)+ρccr,sbj(r)bj(s)1 ∕2 (24)

    где

    aj(r)=Reν(r)uj(r)−uj−1(r),bj(r)=Imν(r)uj(r)−uj−1(r) (25a,b) ν(r)=2ωr1−hr2λru(r)u(r)0mvλru(r)u(r)T0MAMACAλru(r)u(r)i,λr=−hrωr+iωr1−hr2,mvT=m1⋯mf0⋯0 ( 26а – в)

    R e [ ] и I m [ ] обозначают действительную и мнимую части комплексного числа соответственно, а ρss(r,s),ρsc(r,s),ρcc(r, с) в уравнении 24 — модальные коэффициенты взаимной корреляции, представленные следующим образом (Янг и др., 1990):

    ρssr,s=8hr+hsp(s,r)hrhsp(r,s)p(r,s)+p(s,r)+2hrhs2−41−hr21−hS2ρscr,s=4p(r,s)−p (s,r)+2hrhs+2p(s,r)hS2hrhsp(r,s)1+hS2p(r,s)+p(s,r)+2hrhs2−41−hr21−hS2ρccr,s=4p(r, s)+p(s,r)+2hrhshr+hsp(s,r)hrhsp(r,s)1+hr21+hS2p(r,s)+p(s,r)+2hrhs2−41−hr21−hS2 ( 27а–в)

    где p ( r,s ) = ω r s .

    Метод проектирования T-EIMD на основе характеристик

    Здесь представлен метод проектирования для T-EIMD таким образом, что каждый угол сноса пикового этажа {β j } f -этажного здания сдвига с заданным набором { M , C , K } при заданном расчетном землетрясении совпадала бы с заданными значениями {β¯j} ( j = 1, …, f ).Основной целью проектирования является поэтажное распределение инерционной массы {φ Ej } ( j = 1, …, f ) установленных Т-ЭИМД при прочих расчетных параметрах T-EIMD рассматриваются как зависимые переменные от {φ Ej } и оконечного сопротивления генератора R . На рис. 6 представлен процесс проектирования для нахождения {φ Ej }, необходимого для ограничения углов смещения этажа {β j } заданными значениями {β¯j}.Жесткость пружинного элемента { k dj } ( j = 1, …, f ) определяется таким образом, что период настройки T-EIMD, T E , равен равно основному периоду T1B конструкции здания без демпферов следующим образом:

    kdj=2π∕TE2⋅φEj=2π∕T1B2⋅φEj (28)

    Рис. 6. Схема проектирования настраиваемых электромагнитных демпферов инерционной массы (T-EIMD) для заданных углов сноса этажа .

    Коэффициент демпфирования { c Ej } ( j = 1, …, f ) T-EIMD рассматривается как зависимая переменная {φ Ej } и R и корректируется пропорционально {φ Ej }.В каждом рассказе c Ej предполагается пропорциональным φ Ej и определяется уравнением 6 с расчетными параметрами в таблице 1 как

    cEj=3,471×106R+1,14⋅φEj2,0×106=1,736R+1,14φEj (29)

    , где терминальное сопротивление генератора, Ом , указано как общий параметр управления для T-EIMD в процессе проектирования. Из уравнений 9b и 29 коэффициент демпфирования h E установленных T-EIMD определяется как T E и R следующим образом:

    hE=TE4π⋅cEjφEj=TE4π⋅1.736R+1,14 (30)

    В процессе проектирования, показанном на 10-м шаге на рис. 6, инерционная масса {φ Ej } регулируется отношением оцененного угла сноса пикового этажа {β j } к заданному целевое значение, {β¯j} в каждом рассказе по

    φEjNew=φEjOld×βj∕β¯jγ (31)

    , где γ — управляющий параметр, заданный как 0 < γ ≤ 1. Предлагаемая методика расчета использует комплексный анализ собственных значений и, следовательно, может учитывать изменения естественных периодов и коэффициентов демпфирования здания с T-EIMD.

    Примеры конструкции

    Модели многоэтажных зданий и спектр отклика проекта

    Рассмотрим 20- и 30-этажные здания, работающие на сдвиг, с параметрами массы и жесткости этажа, приведенными в предыдущем исследовании (Nakamura et al., 2016). Они основаны на реальных высотных зданиях. Основные природные периоды зданий без демпферов, T1B, и их высоты этажей, S L , следующие:

    20-этажное здание: T1B=2,06s, S L = 398 см,

    30-ти этажный дом на срезку: T1B=2.96с, С Л = 410 см.

    Предполагается, что коэффициент демпфирования в первом режиме, h2B, составляет 2%, а в более высоких режимах предполагается, что он пропорционален частоте для двух моделей зданий.

    Распределение по этажам {φ Ej } T-EIMD найдено так, что пиковый угол смещения этажа {β j } составляет 1/150 для всех этажей, т. е. βj=β¯ j≡1∕150 для расчетного спектра отклика (уровень 2), предоставленного Японским строительным центром.Параметр управления γ в уравнении. 31 на 10-м шаге на рисунке 6 устанавливается равным 0,2.

    Ход размещения инерционной массы по сюжету для заданного пикового угла дрейфа сюжета

    Извлеченный прогресс поэтажного распределения {φ Ej } (тонн) ( j = 1, 2 …, 20) T-EIMD для R = 2 Ом в 20-этажном здание показано на рис. 7А вместе с рассчитанными углами сноса пикового этажа на рис. 7В, которые изменяются в соответствии с {φ Ej }.Сначала предполагается, что распределение T-EIMD по этажам {φ Ej } является однородным для всех этажей, как показано в левой части рисунка 7A, и оцениваются углы сноса пиковых этажей. расширенным методом CQC, как показано в левой части рисунка 7B. Инерционная масса {φ Ej } на каждом этаже изменяется на отношение оцененного угла сноса пикового этажа к целевому значению с использованием уравнения. 31. Для модифицированного распределения инерционной массы углы сноса пикового этажа повторно оцениваются и сравниваются с целевым значением с повторением модификаций до тех пор, пока оцененные углы сноса пикового этажа не сойдутся к целевому значению, как показано в правой части Фигуры 7А,Б.

    Рис. 7. Извлеченная динамика поэтажного распределения инерционной массы и пиковых углов сноса этажей в 20-этажном здании для R = 2 Ом. (A) Итеративный процесс проектирования поэтажного распределения инерционной массы, {φ Ej }. (B) Изменение углов сноса пикового этажа {β j } для верхнего поэтажного распределения инерционной массы.

    На рис. 7А также показаны изменения основного естественного периода T 1 и коэффициента демпфирования h 1 здания с T-EIMD, рассчитанными с помощью комплексного анализа собственных значений в процессе итеративного проектирования.Установка T-EIMD удлиняет T 1 и увеличивает h 1 , в то время как период настройки установленного T-EIMD, T E , поддерживается равным T1B=2,06 с.

    В правой части рисунка 7А показано, что окончательный {φ Ej } демонстрирует треугольное распределение по этажам с 4-го по 13-й и достигает максимума на 6-м этаже. В правой части рисунка 7B показано, что пиковые межэтажные смещения верхних этажей выше 13-го этажа и нижних этажей ниже 4-го этажа падают ниже целевого значения 1/150 без демпферов.

    Параметрический расчет коэффициента демпфирования и периода настройки T-EIMD

    Коэффициент демпфирования установленных T-EIMD, h E , можно контролировать с помощью входного сопротивления генератора, R , и периода настройки, T E , согласно уравнению. 30, и может быть выражено как ч E ( R, T E ). Здесь проведены параметрические исследования для определения зависимости расчетной инерционной массы, {φ Ej }, от R и T E .

    Сначала определяются {φ Ej } для R = 0, 1, 2, …, 6 Ом с TE=T1B=2,06 с таким, что β¯j≡1/150 в 20-этажном доме для заданного расчетного спектра отклика. На рис. 8 показана зависимость φ E 6 и ∑j=120φEj от R и видно, что оба достигают минимума при ч E = 0,051 для Ом.

    Рис. 8. Зависимость необходимой инерционной массы от коэффициента демпфирования настроенного электромагнитного демпфера инерционной массы .

    На рис. 9 показаны варианты T 1 и h 1 20-этажного здания с T-EIMD в зависимости от R ; результаты показывают, что увеличение R почти не влияет на T 1 , но значительно уменьшает h 1 . На рис. 10 представлена ​​зависимость инерционной массы φ E 6 и максимальной амплитуды δ E 6 Т-ЭИМД шестого этажа от R R .В то время как φ E 6 достигает минимума при R = 4 Ом, как указано выше для рис. ход 10 см EIMD, приведенный в таблице 1. Настройка R = 2 Ом на рисунке 7 может ограничить δ E 6 до 10 см и оставить φ E 6 близким до минимума. Поэтому R можно рассматривать как контрольный параметр в плане минимизации установленных Т-ЭИМД с ограниченным ходом.

    Рисунок 9. Изменение основного собственного периода и коэффициента затухания в зависимости от конечного сопротивления .

    Рис. 10. Зависимость инерционной массы и максимальной амплитуды настроенного электромагнитного инерционно-массового демпфера шестого этажа от его коэффициента демпфирования .

    Далее определяются {φ Ej } для различных значений T E с R = 4 Ом, таких что β¯j≡1/150 в 20-этажном доме.На рис. 11 показана зависимость φ E 6 и ∑j=120φEj от TE/(T1B=2,06 с), из чего следует, что оба значения меняются в зависимости от TE/T1B, а установка TE=T1B оказывается равной достаточно для минимизации {φ Ej }.

    Рис. 11. Зависимость необходимой инерционной массы от периода настройки регулируемого электромагнитного демпфера инерционной массы .

    Требуемый поэтажный номер блока T-EIMD для заданного пикового угла сноса этажа

    На рис. 12 показано полученное поэтажное распределение, {φ Ej } (тонн), и необходимое количество блоков Т-ЭИМД, { N Ej } в 20- и 30-этажных зданиях , где { N Ej } было получено путем деления полученной инерционной массы на 2000 тонн (= инерционная масса блока EIMD в таблице 1) и округления до целого числа.Жесткость пружинного элемента { k dj } (кН/м) и коэффициент демпфирования { c Ej } (кН⋅с/м) установленного T-EIMD определяются уравнениями 28 и 29 следующим образом:

    kdj=2π∕TE2⋅2000×NEj(кН/м)cEj=1,736R+1,142000×NEj(кН⋅с/м) (32a,b)

    , где TE=T1B, и R = 2 Ом.

    Рис. 12. Полученное поэтажное распределение инерционной массы и необходимое количество Т-образных электромагнитных гасителей инерционной массы в 20- и 30-этажных зданиях для угла сноса пикового этажа 1/150.(A) 20-этажное здание и (B) 30-этажное здание.

    Предлагаемая процедура проектирования размещения может оценить степень вариаций в T 1 и h 1 здания, в котором установлены T-EIMD, путем комплексного анализа собственных значений. На рис. в некоторой степени и значительно увеличиваются за счет их инерционной массы и коэффициента демпфирования.Эти варианты T 1 и h 1 могут передать важную информацию о динамических свойствах здания.

    Проверка с помощью анализа реакции на землетрясение во времени

    Чтобы продемонстрировать адекватность предложенного метода проектирования, здания, в которых установлено необходимое количество блоков T-EIMD, подверглись воздействию 10 синтетических волн землетрясения, сгенерированных для совместимости с заданным расчетным спектром реакции (Nakamura et al., 2016).

    На рис. 13 показано поэтажное распределение средних пиковых углов сноса этажей, рассчитанное с помощью анализа временной зависимости 20- и 30-этажных зданий с модулями T-EIMD и без них. За исключением нижнего и верхнего этажей, для которых установка блока T-EIMD не требуется, средние углы сноса пикового этажа с достаточной точностью ограничены заданным значением 1/150.

    Рис. 13. Средние пиковые углы сноса этажей в зданиях без настроенных электромагнитных демпферов инерционной массы (T-EIMD) и зданиях с T-EIMD, рассчитанных на максимальный угол сноса этажа 1/150.(A) 20-этажное здание и (B) 30-этажное здание.

    Заключение

    T-EIMD — это новый тип TMD, который устанавливается между соседними этажами здания и использует большую инерционную массу и переменную демпфирующую силу. Представлен метод проектирования T-EIMD, основанный на характеристиках, для нахождения распределения T-EIMD по этажам в многоэтажном здании таким образом, чтобы каждый максимальный сдвиг этажа был ограничен целевым значением для заданного расчетного спектра реакции на землетрясение.EIMD, изучаемый в этой статье, основан на полноразмерном EIMD, который фактически был разработан и собран для тестирования производительности.

    T-EIMD состоит из шарико-винтовой передачи, шестерни, маховика, генератора и пружинного элемента. T-EIMD способен создавать большую инерционную массу за счет преобразования линейных колебаний конца штока во вращательное движение маховика. Пружинный элемент, соединенный последовательно, настраивает собственный период T-EIMD на основной естественный период здания и усиливает амплитуду T-EIMD.Прикрепленный электрический генератор, вращаемый вращающимся стержнем, способен развивать переменную демпфирующую силу, которой можно управлять с помощью конечного сопротивления.

    В предлагаемом методе проектирования используется расширенный метод CQC для оценки максимальных смещений этажей многоэтажного здания с установленными T-EIMD при заданном расчетном спектре реакции на землетрясение. В предложенной процедуре последовательного проектирования инерционная масса Т-ЭИМД на каждом этаже регулируется отношением оцененного максимального угла сноса этажа к целевому значению.Разделив полученную инерционную массу на инерционную массу блока ЭИМД и округлив результат до целого числа, получим необходимое количество блоков Т-ЭИМД на каждом этаже. Жесткость пружинного элемента Т-ЭИМД определяется для выполнения условия настройки периода, а его коэффициент демпфирования определяется заданными конструктивными параметрами и оконечным сопротивлением.

    Примеры проектирования размещения T-EIMD на основе характеристик показаны для двух моделей многоэтажных зданий.Исследования параметрического проектирования показывают, что оконечное сопротивление функционирует как контрольный параметр для ограничения амплитуды T-EIMD и минимизации установленных T-EIMD, и что настройка на основной естественный период здания достаточна для минимизации установленного T -EIMD. Анализ реакции во времени выполняется для зданий, в которых установлено необходимое количество T-EIMD, подвергающихся синтетическим землетрясениям, совместимым со спектром расчетной реакции. Результаты демонстрируют эффективность и обоснованность предложенной процедуры проектирования, основанной на характеристиках.

    Разработанная методика расчета может быть применена не только к ЭИМД, но и к типовому Т-ИМД (на рис. 4), состоящему из ИМИ (на рис. 1), последовательно соединенных пружинного элемента и дополнительного демпфера, объединенного в параллельно. Коэффициент демпфирования дополнительного демпфера можно рассматривать как управляющий параметр, аналогичный терминальному сопротивлению T-EIMD. Еще одним достоинством предлагаемого метода является то, что изменения основного естественного периода и коэффициента демпфирования здания из-за установленных T-EIMD могут быть оценены с использованием комплексного анализа собственных значений, что дает ценную информацию о динамических свойствах здания.

    Вклад авторов

    YN: разработка основанного на характеристиках метода размещения настроенных электромагнитных демпферов с инерционной массой и расчет примеров конструкции. TH: генерация синтетических сейсмических движений и анализ реакции во времени для примеров проектирования.

    Заявление о конфликте интересов

    Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

    Благодарности

    Электромагнитный демпфер с инерционной массой (EIMD), используемый в этой статье, был изучен в рамках совместного исследовательского проекта Университета Акита, корпорации Sanwa Tekki Corporation и корпорации Shimizu (Nakamura et al., 2014). Авторы хотели бы выразить свою признательность доктору Кацуаки Сунакоде, доктору Казухико Хирамото, доктору Тайчи Мацуока, доктору Кадзуо Тамура и доктору Акире Фукуките за их сотрудничество в исследовании EIMD. Авторы также хотели бы поблагодарить Enago (www.enago.jp) для обзора на английском языке.

    Финансирование

    Авторы не пользовались услугами каких-либо финансовых учреждений.

    Дополнительный материал

    Дополнительный материал к этой статье можно найти в Интернете по адресу https://www.frontiersin.org/article/10.3389/fbuil.2017.00026/full#supplementary-material.

    Видео S1. Действие демпфера инерционных масс .

    Видео S2. Реакция настроенного инерционного демпфера на землетрясение .

    Каталожные номера

    Чимелларо, Г.П. (2007). Одновременная оптимизация жесткости и демпфирования конструкций с учетом ускорения, смещения и базового сдвига. англ. Структура 29, 2853–2870. doi: 10.1016/j.engstruct.2007.01.001

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Фосс, К.А. (1958). Координаты, разделяющие уравнения движения демпфированных линейных динамических систем. J. Appl. мех. 25, 361–364.

    Академия Google

    Фурухаши, Т., и Ишимару, С. (2004).Выделение режима с помощью инерционной массы: исследование управления реакцией с помощью инерционной массы №. 1. Дж. Структура. Построить. англ. 576, 55–62 (на японском языке). doi:10.3130/aijs.69.55_1

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Фурухаши, Т., и Ишимару, С. (2006). Управление реакцией многоступенчатой ​​системы по инерционной массе нет. 2. Дж. Структура. Построить. англ. 601, 83–90 (на японском языке). doi:10.3130/aijs.71.83_2

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Гарсия, Д.Л. (2001). Простой метод расчета оптимальной конфигурации демпфера в конструкциях из MDOF. Землякв. Спектры 17, 387–398. дои: 10.1193/1.1586180

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Глюк, Н., Рейнхорн, А.М., Глюк, Дж., и Леви, Р. (1996). Проектирование дополнительных демпферов для управления конструкциями. Дж. Структура. англ. 122, 1394–1399. doi: 10.1061 / (ASCE) 0733-9445 (1996) 122: 12 (1394)

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Игуса, Т., Дер Киурегиан, А., и Сакман, Дж. Л. (1984). Метод модальной декомпозиции для стационарного отклика систем с неклассическим демпфированием. Землякв. англ. Структура Дин. 12, 121–136. doi:10.1002/eqe.42

    109

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Икаго, К., и Иноуэ, Н. (2013). «Фундаментальные режимы сейсмического контроля многоэтажного здания с сдвигом с использованием настроенного демпфера вязкой массы: аналитическое исследование случая, в котором вторичное распределение массы пропорционально распределению первичной жесткости», в Труды 13-й Всемирной конференции по сейсмоизоляции, энергетика Рассеивание и активный контроль вибрации конструкций (Сендай, Япония).Бумага

    8.

    Академия Google

    Икаго, К., Сайто, К., и Иноуэ, Н. (2012a). Сейсмический контроль конструкции с одной степенью свободы с помощью настроенного вязкостного демпфера. Землякв. англ. Структура Дин. 41, 453–474. doi:10.1002/eqe.1138

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Икаго К., Сугимура Ю., Сайто К. и Иноуэ Н. (2012b). Модальные характеристики отклика конструкции с несколькими степенями свободы, объединенной с настроенными вязкостными демпферами. Дж. Азиатский архитектор. Строить. англ. 11, 375–382. дои: 10.3130/jaabe.11.375

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Икаго К., Сайто К., Сугимура Ю. и Иноуэ Н. (2010). «Управление оптимальным сейсмическим откликом конструкций с несколькими степенями свободы с использованием настроенных демпферов вязкой массы», в материалах 10-й Международной конференции по вычислительным технологиям конструкций (Валенсия, Испания). Бумага 164.

    Академия Google

    Икаго, К., Сугимура Ю., Сайто К. и Иноуэ Н. (2011a). «Контроль сейсмического смещения конструкций с несколькими степенями свободы с использованием настроенных демпферов вязкой массы», в материалах 8-й Международной конференции по динамике конструкций (Левен, Бельгия), 1800–1807 гг. ЕВРОДИН 2011.

    Академия Google

    Икаго, К., Сайто, К., и Иноуэ, Н. (2011b). «Оптимальное мультимодальное проектирование сейсмостойкости высотных зданий с использованием настроенных демпферов вязкой массы», в материалах 13-й Международной конференции по гражданским, структурным и экологическим инженерным вычислениям (Ханья, Крит, Греция).Бумага 170.

    Академия Google

    Иноуэ, Н., и Икаго, К. (2012). Проектирование управления перемещением зданий . Япония: Марузен (на японском языке).

    Академия Google

    Исода, К. (2012). Патент Японии P4968682 (13 апреля 2012 г.), P5051590 (3 августа 2012 г.), P5062561 (17 августа 2012 г.).

    Академия Google

    Исода, К., Ханзава, Т., и Тамура, К. (2009). Исследование характеристик отклика модели sdof с вращающимися демпферами инерционной массы. Дж. Структура. Построить. англ. 642, 1469–1476 (на японском языке). doi:10.3130/aijs.74.1469

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Исода, К., Ханзава, Т., и Тамура, К. (2010). Исследование подвода энергии землетрясения к конструкции с вращающимися гасителями инерционной массы. Дж. Структура. Построить. англ. 650, 751–759 (на японском языке). doi:10.3130/aijs.75.751

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Исода, К., Ханзава, Т., и Тамура, К. (2013).Основные исследования системы контроля вибрации с помощью вращающихся гасителей инерционной массы сосредоточены в нижних этажах. Дж. Структура. Построить. англ. 686, 713–722 (на японском языке). doi:10.3130/aijs.78.713

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Кида Х., Ватанабэ Ю., Накаминами С., Танака Х., Сугимура Ю., Сайто К. и др. (2011). Натурные динамические испытания настроенного вязкостного демпфера с механизмом ограничения усилия и его аналитическая проверка. Дж. Структура. Построить.англ. 665, 1271–1280 (на японском языке). doi:10.3130/aijs.76.1271

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Лаван, О., и Леви, Р. (2005). Оптимальная конструкция дополнительных вязкостных демпферов для нерегулярных срезных рам при наличии текучести. Землякв. англ. Структура Дин. 34, 889–907. doi:10.1002/eqe.458

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Лаван, О., и Леви, Р. (2006). Оптимальная конструкция дополнительных вязкостных демпферов для линейных рамных конструкций. Землякв. англ. Структура Дин. 35, 337–356. doi:10.1002/eqe.524

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Лю В., Тонг М., Ву Ю. и Ли Г.К. (2004). Расчет оптимизированной конфигурации демпфирующего устройства стальной каркасной конструкции на основе показателей эффективности здания. Землякв. Спектры 20, 67–89. дои: 10.1193/1.1648334

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Лю В., Тонг М., Ву Ю. и Ли Г.К. (2005). Методология оптимизации конфигурации демпфера на основе показателей эффективности здания. Дж. Структура. англ. 131, 1746–1756 гг. doi: 10.1061 / (ASCE) 0733-9445 (2005) 131: 11 (1746)

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Накамура Ю., Фукукита А., Тамура К., Ямазаки И., Мацуока Т., Хирамото К. и др. (2014). Управление сейсмическим откликом с помощью электромагнитных демпферов с инерционной массой. Землякв. англ. Структура Дин. 43, 507–527. doi:10.1002/eqe.2355

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Накамура, Ю., и Ханзава, Т. (2002).«Проектирование размещения гасителей вибрации на основе характеристик», в Всемирном конгрессе инженеров-строителей SEWC2002 (Иокогама, Япония). Т2-4-а-1.

    Академия Google

    Накамура Ю., Ханзава Т. и Исода К. (2013). «Проект размещения настроенных демпферов инерционной массы на основе характеристик», в материалах 13-й Всемирной конференции по сейсмоизоляции, рассеиванию энергии и активному управлению конструкциями (Сендай, Япония).

    Академия Google

    Накамура Ю., Ханзава Т., Номура Т. и Такада Т. (2016). Размещение изготовленных вязкоупругих демпферов на основе характеристик для расчетного спектра отклика. Фронт. Построенная среда. 2:10. doi:10.3389/fbuil.2016.00010

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Охтакэ Т., Сунакода К. и Мацуока Т. (2006). «Исследование устройства контроля вибрации с использованием генератора», в 2006 ASME Сосуды под давлением и трубопроводы / Конференция ICPVT-11 (Ванкувер, Британская Колумбия, Канада). №93534.

    Академия Google

    Парк, Дж.-Х., Ким, Дж., и Мин, К.-В. (2004). Оптимальная конструкция дополнительных вязкоупругих демпферов и опорных распорок. Землякв. англ. Структура Дин. 33, 465–484. doi:10.1002/eqe.359

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Рыбаков Ю. и Глюк Дж. (1999). Оптимальный дизайн конструкций MDOF с демпфированием ADAS. Землякв. Спектры 15, 317–330. дои: 10.1193/1.1586043

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Сидзё, Т., Икенага М., Икаго К. и Иноуэ Н. (2015). Оптимальное управление реакцией системы сейсмического контроля с несколькими степенями свободы, объединенной с сосредоточенно расположенными настроенными демпферами вязкой массы. Дж. Структура. Построить. англ. 80, 1393–1402 (на японском языке). doi:10.3130/aijs.80.1393

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Сильвестри, С., и Тромбетти, Т. (2007). Физические и численные подходы для оптимального внедрения сейсмических вязких демпферов в конструкции сдвигового типа. Дж. Земляк. англ. 11, 787–828. дои: 10.1080/13632460601034155

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Сингх, М.П., ​​и Морески, Л.М. (2002). Оптимальное размещение демпферов для пассивного контроля отклика. Землякв. англ. Структура Дин. 31, 955–976. doi:10.1002/eqe.132.abs

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Сунг, Т. Т., и Даргуш, Г. Ф. (1997). Пассивные системы рассеивания энергии в строительстве . Чичестер: Джон Вили и сыновья.

    Академия Google

    Сугимура Ю., Сайто К., Икаго К. и Иноуэ Н. (2010). Исследование управления реакцией конструкции многоэтажного здания с использованием настроенных демпферов вязкой массы. Дж. Структура. англ. 56B, 153–161 (на японском языке).

    Академия Google

    Такеваки, И. (1997). Оптимальное размещение демпфера для минимальных передаточных функций. Землякв. англ. Структура Дин. 26, 1113–1124. doi:10.1002/(SICI)1096-9845(199711)26:11<1113::AID-EQE696>3.0.СО;2-Х

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Такеваки И., Мустафа А. и Фуджита К. (2013). «Оптимальное размещение вязкоупругих демпферов и опорных элементов при переменных критических воздействиях», в Повышение устойчивости зданий к землетрясениям , изд. Х. Фам (Лондон: Springer), 249–275.

    Академия Google

    Такеваки И., Йошитоми С., Уэтани К. и Цудзи М. (1999). Немонотонное оптимальное размещение демпфера с помощью поиска самого крутого направления. Землякв. англ. Структура Дин. 28, 655–670. doi:10.1002/(SICI)1096-9845(199906)28:6<655::AID-EQE833>

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Тамура, К., и Исода, К. (2009). «Исследование системы контроля вибрации с вращающимися массовыми устройствами», в Международном симпозиуме 15-й годовщины JSSI по зданиям с регулируемой сейсмической реакцией для устойчивого общества (Токио).

    Академия Google

    Тамура К., Исода К. и Накамура Ю. (2010).«Характеристики отклика конструкции с системой контроля вибрации с использованием вращающейся инерционной массы», в 5-й Всемирной конференции по контролю и мониторингу конструкций (Токио).

    Академия Google

    Тан, П., Дайк, С.Дж., Ричардсон, А., и Абдулла, М. (2005). Комплексное проектирование размещения устройств и управления в строительных конструкциях с использованием генетических алгоритмов. Дж. Структура. англ. 131, 1489–1496. doi: 10.1061 / (ASCE) 0733-9445 (2005) 131: 10 (1489)

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Цудзи, М.и Накамура Т. (1996). Оптимальные вязкие демпферы для расчета жесткости зданий на сдвиг. Структура. Дес. Высокое телосложение. 5, 217–234. doi:10.1002/(SICI)1099-1794(199609)5:3<217::AID-TAL70>3.0.CO;2-R

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Сюй, З.-Д., Шен, Ю.-П., и Чжао, Х.-Т. (2003). Метод синтетического оптимизационного анализа конструкций с вязкоупругими демпферами. Динамик почвы. Землякв. англ. 23, 683–689. doi:10.1016/j.soildyn.2003.07.003

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Ян, Дж.Н., Саркани С. и Лонг Ф. К. (1990). Метод спектра отклика для сейсмического анализа конструкции с неклассическим демпфированием. англ. Структура 12, 173–184. дои: 10.1016/0141-0296(90)

    -C

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Чжан, Р.-Х., и Сун, Т.Т. (1992). Сейсмический расчет вязкоупругих демпферов для конструкционных применений. Дж. Структура. англ. 118, 1375–1392. doi: 10.1061 / (ASCE) 0733-9445 (1992) 118: 5 (1375)

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Оптимальное управление виртуальным синхронным генератором на базе инвертора с инерционным откликом

    У.Тамракар, Д. Шреста, М. Махарджан, Б. П. Бхаттараи, Т. М. Хансен,

    и Р. Тонкоски, «Виртуальная инерция: текущие тенденции и будущие направления»,

    .

    Прикладные науки, том. 7, с. 654, 2017.

    К. М. Чима, «Всеобъемлющий обзор виртуального синхронного генератора»,

    Международный журнал систем электроэнергетики, том.

    , с. 106006, 2020.

    Х.Бек и Р. Гессе, «Виртуальная синхронная машина», 2007 г., 9-е место,

    .

    Международная конференция по качеству и использованию электроэнергии,

    Барселона, Испания, стр. 1–6, 2007 г.

    К. Чжун и Г. Вайс, «Синхронопреобразователи: инверторы, имитирующие синхронный

    ». Генераторы

    », IEEE Transactions on Industrial Electronics,

    .

    том. 58, стр. 1259–1267, 2011.

    М.ван Везенбек, С. де Хаан, П. Варела и К. Висшер, «Сетка, привязанная к

    Преобразователь

    с виртуальным кинетическим хранилищем», IEEE Bucharest PowerTech, 2009 г.,

    Бухарест, Румыния, стр. 1–7, 2009 г.

    П. Чандракар, С. Саха, П. Дас, А. Сингх и С. Деббарма, «Сетка

    интеграция фотоэлектрической системы с использованием синхронного преобразователя», 2018 International

    Конференция по вычислениям мощности, энергии, информации и связи

    (ICCPEIC), Ченнаи, Индия, стр.237–242, 2018.

    М. Джами, К. Шафи и Х. Беврани, «Динамическое улучшение производительности

    микросетей постоянного тока с использованием виртуального импеданса», 2018 Smart Grid

    Conference (SGC), Санандадж, Иран, стр. 1–6, 2018 г.

    С. Кумаравел, В. Томас, Т. М. Кумар и С. Ашок, «Разработка

    синхронный преобразователь для интеграции экологически чистой энергии», в журнале Distributed Energy

    .

    Ресурсы в микросетях, 1-е изд.Кембридж, Массачусетс, Эстадос

    Унидос: Академик Пресс, 2019, гл. 13, стр. 345–356.

    К. Де Брабандере, Б. Болсенс, Дж. Ван ден Кейбус, А. Войт, Дж. Дризен,

    и Р. Белманс, «Метод контроля падения напряжения и частоты для

    ».

    параллельных инвертора», IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 22,

    нет. 4, стр. 1107–1115, 2007.

    Д.Найду, Оптимальные системы управления, 1-е изд. Бока-Ратон, Флорида: CRC

    .

    Пресс, 2003.

    Б. Андерсон и Дж. Мур, Оптимальное управление: линейно-квадратичные методы.

    Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1989.

    Т. Чимен, «Систематическое и эффективное проектирование нелинейной обратной связи»

    контроллеров с помощью метода зависимого от состояния уравнения Риккати (SDRE)»,

    год.Рев. Контроль., том. 34, стр. 32–51, 2010.

    Ф. Орнелас-Теллез, Дж. Рико и Р. Руис-Крус, «Оптимальное отслеживание для Факторизованные нелинейные системы с коэффициентом

    », Азиатский журнал

    Контроль, том. 16, стр. 890–903, 2014.

    Р. Алик, А. Джусох и Т. Сутикно, «Обзор возмущения и наблюдения

    ».

    Отслеживание точки максимальной мощности в фотоэлектрической системе», ТЕЛКОМНИКА

    Телекоммуникационная вычислительная электроника и управление, том.13, стр.

    –751, 2015.

    П. Кундур, Стабильность и управление энергосистемой, 1-е изд. Нью-Йорк: Mc

    Гроу-Хилл, 1994.

    Дж. Дж. Грейнджер, В. Стивенсон и Г. Чанг, Анализ энергосистемы,

    -е изд. Нью-Йорк: МакГроу-Хилл, 1994.

    .

    П. Денхолм, Т. Май, Р. В. Кеньон, Б. Кропоски и М. О’Мэлли, «Инерция

    , а энергосистема — руководство без раскрутки», National Renewable

    .

    Энергетическая лаборатория (NREL), Тех.Респ., 2020.

    Дж. Фанг, Ю. Тан, Х. Ли и Ф. Блобьерг, «Роль силовой электроники

    в будущих энергосистемах с малой инерцией», IEEE International

    , 2018 г.

    Конференция и выставка силовой электроники и приложений (PEAC),

    Шэньчжэнь, Китай, стр. 1–6, 2018 г.

    Z. Wang, F. Zhuo, J. Wu, H. Yi, H. Zhai и Z. Zeng, «Инерция

    расчет постоянной времени в микросетях с несколькими параллельными виртуальными

    Синхронные генераторы

    », 2017 19-я Европейская конференция по энергетике

    Electronics and Applications, Варшава, Польша, с.1–9, 2017.

    Л. Лу, О. Саборио-Романо и Н. Кутулулис, «Пониженный порядок на основе VSM

    Регулятор частоты

    для ветроустановок // Энергетика. 14, с. 528,

    2021.

    Ф. Орнелас-Теллес, Х. Рико-Мельгоса, Э. Эспиноса-Хуарес и Э. Санчес,

    «Оптимальное и надежное управление в микросетях постоянного тока», IEEE Transactions на

    Smart Grid, том. 9, стр. 5543–5553, 2018.

    Ф. Орнелас-Теллез и А. Вильяфуэрте, «Адаптивная полиномиальная идентификация

    и оптимальное управление слежением за нелинейными системами», Proceedings

    , 2015 г.

    Конференции по управлению и его приложениям, 2015 г., стр. 259–265.

    М. А. Чоудхури, Н. Хоссейнзаде, В. Шен и Х. Пота, «Сравнительный анализ

    исследование реакции синхронных генераторов и ветряных электростанций на неисправности

    Турбогенераторы

    , использующие показатель переходной устойчивости на основе переходного процесса

    энергетическая функция», Международный журнал Electric Power Energy

    Системы, том.51, стр. 145–152, 2013.

    Л. Диес-Марото, Л. Роуко и Ф. Фернандес-Берналь, «Поездка по ошибке через

    Возможности

    синхронных генераторов с круглым ротором: обзор, анализ и

    обсуждение требований европейского сетевого кодекса», Электроэнергетические системы

    Исследования, том. 140, стр. 27–36, 2016.

    В. О. Замбрано, Э. Макрам и Р. Харли, «Переходная характеристика

    синхронных и асинхронных машин на несимметричные неисправности в

    Несимметричная сеть

    », «Исследование систем электроснабжения», том.14, стр.

    –166, 1988 г.

    %PDF-1.4 % 1 0 объект >поток 2022-03-15T17:41:32-07:002019-08-02T12:46:33-04:002022-03-15T17:41:32-07:00Acrobat PDFMaker 19 для Worduuid:036a5965-9c36-4ea5-b1a3- ad2e35ae4ec5uuid:0579cdb6-5743-4455-af46-d6e6ab459499uuid:036a5965-9c36-4ea5-b1a3-ad2e35ae4ec5

  4. 3
  5. savexmp.iid:22D815D0DDD5E

    0BC4C6E5EF2FBC2019-09-13T09:50:26+05:30Adobe Bridge CS6 (Windows)/метаданные

  6. приложение/pdfiText 4.2.0 от 1T3XTD:201205049PPI
  7. Махмуд Бакр
  8. Кай Масуда
  9. Масая Йошида
  10. конечный поток эндообъект 2 0 объект > эндообъект 3 0 объект >поток xXK6ϯ»zEyhoEԢ{^KJ5l.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.