Published April 1, 2023
| Version v1
Publication
Open
Accurate and Simple Modeling of Eddy Current Braking Torque: Analysis and Experimental Validation
- 1. Assiut University
- 2. Concordia University
Description
A compact, reliable, and straightforward mathematical modeling of the eddy current (EC) braking torque is proposed in this article. First, the braking magnetic force, which curbs the movement of a rotating disk (RD), is evaluated using the basic laws of electromagnetism. Second, the braking torque is related to the braking force through a polynomial function model. The model parameters are evaluated by plugging in measurement samples in the equation of motion taking into account the nonlinear behavior of the aerodynamic drag forces. The proposed model neither has limitations on the braking system geometry nor the disk rotational speed as long as the measurement samples cover the whole speed range. Moreover, it is validated experimentally for constant and alternating magnetic flux profiles with best fit rates (BFRs) more than 85% and 93% for both rotational speed and braking torque, respectively. Furthermore, programmable braking application is demonstrated using the proposed approach and its applicability is verified experimentally.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يُقترح في هذه المقالة نمذجة رياضية مدمجة وموثوقة ومباشرة لعزم الكبح للتيار الدوامي (EC). أولاً، يتم تقييم القوة المغناطيسية للكبح، التي تحد من حركة القرص الدوار (RD)، باستخدام القوانين الأساسية للكهرومغناطيسية. ثانيًا، يرتبط عزم الكبح بقوة الكبح من خلال نموذج وظيفة متعدد الحدود. يتم تقييم معلمات النموذج عن طريق سد عينات القياس في معادلة الحركة مع مراعاة السلوك غير الخطي لقوى السحب الديناميكية الهوائية. لا يحتوي النموذج المقترح على قيود على هندسة نظام الكبح ولا سرعة دوران القرص طالما أن عينات القياس تغطي نطاق السرعة بأكمله. علاوة على ذلك، يتم التحقق من صحته تجريبيًا لمقاطع التدفق المغناطيسي الثابت والمتناوب بمعدلات ملاءمة أفضل (BFRs) أكثر من 85 ٪ و 93 ٪ لكل من سرعة الدوران وعزم الكبح، على التوالي. علاوة على ذلك، يتم عرض تطبيق الكبح القابل للبرمجة باستخدام النهج المقترح ويتم التحقق من قابليته للتطبيق تجريبيًا.Translated Description (French)
Une modélisation mathématique compacte, fiable et simple du couple de freinage par courants de Foucault (CE) est proposée dans cet article. Tout d'abord, la force magnétique de freinage, qui freine le mouvement d'un disque rotatif (RD), est évaluée à l'aide des lois de base de l'électromagnétisme. Deuxièmement, le couple de freinage est lié à la force de freinage par le biais d'un modèle de fonction polynomiale. Les paramètres du modèle sont évalués en insérant des échantillons de mesure dans l'équation de mouvement en tenant compte du comportement non linéaire des forces de traînée aérodynamiques. Le modèle proposé n'a pas de limitations sur la géométrie du système de freinage ni sur la vitesse de rotation du disque tant que les échantillons de mesure couvrent toute la plage de vitesse. De plus, il est validé expérimentalement pour des profils de flux magnétique constants et alternatifs avec des taux de meilleur ajustement (BFR) supérieurs à 85 % et 93 % pour la vitesse de rotation et le couple de freinage, respectivement. En outre, l'application du freinage programmable est démontrée à l'aide de l'approche proposée et son applicabilité est vérifiée expérimentalement.Translated Description (Spanish)
En este artículo se propone un modelado matemático compacto, fiable y sencillo del par de frenado por corrientes parásitas (EC). En primer lugar, la fuerza magnética de frenado, que frena el movimiento de un disco giratorio (RD), se evalúa utilizando las leyes básicas del electromagnetismo. En segundo lugar, el par de frenado está relacionado con la fuerza de frenado a través de un modelo de función polinómica. Los parámetros del modelo se evalúan conectando muestras de medición en la ecuación de movimiento teniendo en cuenta el comportamiento no lineal de las fuerzas aerodinámicas de arrastre. El modelo propuesto no tiene limitaciones en la geometría del sistema de frenos ni en la velocidad de rotación del disco, siempre que las muestras de medición cubran todo el rango de velocidad. Además, está validado experimentalmente para perfiles de flujo magnético constante y alterno con mejores tasas de ajuste (BFR) de más del 85% y 93% tanto para la velocidad de rotación como para el par de frenado, respectivamente. Además, la aplicación del frenado programable se demuestra utilizando el enfoque propuesto y su aplicabilidad se verifica experimentalmente.Files
36712419.pdf.pdf
Files
(116.1 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:08dadc1f158d0b33fdcbde5ef9249620
|
116.1 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نمذجة دقيقة وبسيطة لعزم دوران الكبح لتيار الدوامة: التحليل والتحقق التجريبي
- Translated title (French)
- Modélisation précise et simple du couple de freinage par courants de Foucault : analyse et validation expérimentale
- Translated title (Spanish)
- Modelado preciso y simple del par de frenado por corrientes parásitas: análisis y validación experimental
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4318768074
- DOI
- 10.1109/tmag.2023.3241254
References
- https://openalex.org/W1964355561
- https://openalex.org/W1974464668
- https://openalex.org/W1986391355
- https://openalex.org/W2000260500
- https://openalex.org/W2058763361
- https://openalex.org/W2098293446
- https://openalex.org/W2118815935
- https://openalex.org/W2121013093
- https://openalex.org/W2129858516
- https://openalex.org/W2141568359
- https://openalex.org/W2144309377
- https://openalex.org/W2302464251
- https://openalex.org/W2576245735
- https://openalex.org/W2808055143
- https://openalex.org/W3038546935
- https://openalex.org/W3187938154
- https://openalex.org/W3216567359
- https://openalex.org/W4241810144
- https://openalex.org/W4286793282
- https://openalex.org/W4306148292
- https://openalex.org/W939874036