Устройство для решения нелинейных задач теории электромагнитного поля

 

Союз Советских

Социалистических республик

< 1714422 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заивлено 12 05.77 (21) 2485287/18 — 24 (51)М. Кл.

6066 Ц48 с присоединением залвки М (23) Приоритет

Опубликовано 05.02.80. Бюллетень М 5 (53у УДК681333 (088.8) Дата опубликовании описания 0502.80 (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) УСТ :ф .Т11О ЛДЯ РЕЩЩЩЯ НЕЛЦЩЩЩД(ЗАДАЧ ТЕОРИИ МЕКТРОМАГНИГИОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники, и может быть исполь-, зовано для моделирования процессов, протекающих в электромагнитных полях.

Известно моделирующее устройство для определения статических характеристик синхронных машин, содержащее аналоговую вычислительную машину, модель магнитного поля, анализаторы потокосцепления обмоток статора, источник тока t11.

Недостатком этого устройства является ие10 обходимость предварительного выявления магнитного потока в нелинейных ферромапппиых участках магнитопровода для построения нелинейной аналого-сеточной модели магнитного

l$ поли активной зоны синхронной машины.

Причиной этого является зависимость величины нелинейного сопротивления сетки модели магнитного поля от напряжения на его клеммах, что позволяет учитывать насыщающее влияние только лишь составляющей магнитного потока, ортогональной направлению ориентации рассматриваемого нелинейного элемента. Это обстоятельство вынуждает для правильного уче2 та насьпцеиия сердечника машины нелинеиные сопротивления в сатоввй модели располагать ортогонально иапраал4яиво вектора индукции моделируемой зоны мвгнитопровода, что не .представляется возможным (вследствие неопределенности направления магнитного потока и его зависимости от режима работы мапппы) без принятых в извеспвэм устройстве допущений, снижающих точность моделирования мапппного полн и ограничивающих класс решаемых задачтолько лишь расчетом интегральных электромагнитных характеристик машин.

Наиболее близким по технической сущности к рассматриваемому является устройство, содержащее сеточную Мщвль, каждый узел которой состоит из четырех полевых транзисторов, истоки которых соединены между собой, стоки полевых транзисторов через резисторы подключены к соответствующим узловым точкам сеточной модели, каждая из которых через соответствующий конденсатор соединена с шиной нулевого потейциала, первую и вторую группу диодов, причем затвор каждого полевого транзистора через диод первой группы под714422 4 нижних частот соединены с одним из входов элемента 23 сравнения, другой вход .которого через резистор 24 подключен к Генератору 25 опорных напряжений. Затворы полевых транзисторов 1 через диоды 2б соединены с выходом генератора опорных напряжений 25, а через диоды 27 с истоками, I

Генератор 25 опорных напряжений и генератор 20 периодических импульсов параболической формы являются общими для электричес.ких моделей всех элементарных площадок моделирующей среды., Рассмотрим принцип работы устройства.

Нацряжения 0 к U на клеммах 3, 5 и 4, б (фиг. 2а и в), йропорциональные составляющим В, и В, 4рктора индукции моделируемого магнитного цоля в осях Х и У прямоугольной системы координат, поступают, соответственно на входы выпрямительных мостов 10 и 13, на выходах которых измеряются модули 0 1и Ось (фиг. 2с и д) укаэанных на фяжейий. Долученкые значения модулей напряжений ка клеммах 3, 5 и 4, б сравниваются в квадраторах 14 и 15 с напряжением генератора 20 периодйческих импульсов параболической формы, представляющим собой периодическую функцию времени вида 0 аК(фиг. 2е, яо где пунктиром также показано напряжение

J0 1,а штрихпунктиром -/О 1). При этом на выходах квадраторов. 14 и 15 вырабатываются импульсные напряжения 0 и 0 (фиг. 2f"и g), постоянные составляющие которых (на фиг. 2f и g показаны пунктирной линией) пропорциональны квадратам модулей .

/u< и)О4

Вьщеленные с помощью двухзвенных Г-образных RC-фильтров 21 и 22 низкой частоты сумма постоянных составляющих напряжений

04и 0 (на фиг. 2h пунктирная линия) квадраторов 14 и 15 сравнивается с периодическим ивйряженнем генератора 25 опорных напряже.ний (фиг. 2h), воспроизводящим зависимость обратйой величины"магнитной проницаемости моделируемой среды от квадрата индукции магнитного поля, т.е.М= Г-= f,(Â ), таким

1 образом, что на выходе элемента 23 сравкения формируются импульсы (фиг. 2ri), длительность которых (при постоянной частоте следования, ойределяемой генератором опорных напряжений) пропорциональна обратной величине магниткой проницаемости. Импульсами с выхода элемента 23 сравнения управляются полевые транзисторы, работающие в ключевом режиме, в результате чего в сеточной модели воспроизводятся нелинейные свойства моделируемой магнитной среды.

Устройство позволяет моделировать электромагнитное поле с учетом зависимости магнитключен к истоку соответствующего йолевого, транзистора, а через диод второй группы— к выходу элемента сравнения, первый вход которого соединен с выходом генератора опорных напряжений (2);5

Это устройство ие позволяет моделировать электромагнитные поля в нелинейных средах, которые требуют регулирования параметров сег- ки в функции градиентов потенциалов. -10

Йель предлагаемого изобретения — построение сеточной модели с регулируемыми в функции градиентов узловых потенциалов параметрами для решения нелинейных задач твори электромагнитного цоля, прйменение которой позволит повысить точность моделирования, расширить класс решаемых задач. Это достигается тем, что в устройство введены квадраторы, RC-фильтры, выпрямительные мосты и генератор импуль"— "" coi; вйходй которого соответствеиио Соедине- . 2o ны с выходами выцрямигельиьтх мостов и со входами квадраторов, выход «аждОго из которых через соответствующий йс-фильтр подключен ке второму входу элемента сравнения, входы выпрямительных мостов соединены с соответствующими угловыми точками сеточкой модели, Сущкость предлагаемого изобретения показана на чертежах. Н» фиг. 1 приведена схеМ

ЗО рии электромагнитного иоля; и» фиг. 2 — кри-, вые напряжений, поясняющие принцип работы устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит четыре полевых транзистора 1 с соединеииыми вместе 35 истоками, четыре идентичных резистора 2, одни вйводы которых соединены со стоками полевьй транзисторов, а другие — с граничными клеммами 3, 4, 5, 6, устройства ккотЬрыМ кодключеиы аналогичные резисторы СОсщних 4О элементов моделируемой среды. ИриФем указаннйе клеммы. а также истоки"йолевых транзисторов 1 через Ицеитичные конденсаторы .7 соединейы с ппиюй нулевого потенциала.

Граничные клеммы 3 и 5, расположенные вдоль оси Х прямоугольной сжтемы координат сеточной модели, через резисторы 8 и 9 соединены со входом диодного выпрямительного моста 10, а клеммы 4 и б, расйоложек"нйе вдоль осй, через резисторй 1Гй 12 соединены со входом выпрямитепьного моста

13. Входы выпрямительных мостов 10, 13 соответственно соединены с диффереициаюЬными входами квадраторов 14 и 15, с которыМи через резисторы 16, 17 и. 18, 19 соединен так-. же выход генератора 20 периодических импульcos параболической формй.. Выходы квадраторов 14 и 15 через двухзвенные Г-образные Я фильтры 21 и 22

714422 нои проницаемости среды от вектора магннтнбй индукции, а не от одной нз составляющих указанного вектора, как в известных моделирующих устройствах, что повышает точность решения задач, вместе с тем оно позволяет расширить класс решаемых задач,-когда отсугствует возможность предварительного выявления преимущественного направления вектора магнитной индукции для построения сеточной модели магнитного поля. о

Формула изобретения

Устройство для решения нелинейных задач теории электромагнитного поля, содержащее сето» ную модель, каждый узел которой состоит из четырех полевых транзисторов, истоки которых соединены между собой, стоки полевых транзисторов через резисторы подключены к соответствующим узловым точкам сеточной модели, каждая из которых через соответствующий. конденсатор соединена с шиной нулевого потен- 0 циала, первую и вторую группу диодов, при- чем, затвор каждого полевого транзистора через диод первой группы подключен к истоку соответствующего полевого трайзистора, а через диод второй группы — к выходу элемента сравнения, первый вход которого соединен с выходом генератора опорных напряжений, о т л и ч а ю щ е е с я тем„что с целью повышения точности, в устройство введены квадраторы, RC-фильтры, выпрямительные мосты и генератор импульсов выходы которого соответственно соединены с вйходами " выпрямительных мостов и со входами квадраторов, выход каждого иэ которых через соогветствующий RC-фильтр подключен ко второму входу элемента сравнения входы выпрямитель ных мостов соединены с соответствующими узловыми точками сеточной модели.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР й= 264809, кл. 6 06 6 7/5?, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР У 44ЯИ8, кл, G 06 G 7/48, 1972 (прототип).

714422

/У !

Составитель И. Загорбннина

Техред М.Келемеш Корректор Г. Назарова

Редактор М, Минаев

Заказ 9291/48 . Тираж 751, .- . Поднисное

ЦНИИПИ Государствейного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Фйлиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул; Проектная, 4