Устройство для моделированиямагнитных полей

 

onmca E

ИЗОБРЕТЕйИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.07.78 (21) 2662630/18-24 (5f)М. Кл.

G G 7/48 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 15.01.81. Бюллетень Н9 2 (53) УДК 681. .333(088.8) Дата опубликования описания 17. 01. 81 (72) Авторы изобретения

A.0. Дитман, В.В. Домбровский и С.М. Филатов

Ленинградский институт водного транспорта и Ленинградское электромашиностроительное объединение "Электросила" (71) 3 а я в ители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ МАГНИТНЫХ

ПОЛЕЙ

Изобретение относится к вычислительной технике и может использовать ся для решения задач, св;.занных с расчетом магнитных полей в ферромаг.нитйых средах.

Известен электроинтегратор, содержащий R-сетку, делители напряжения, блок питания, измерительный блок f<3.

На электроинтЕграторе с переменными элементами можно решать задачи этого типа только методом последовательных приближений (в несколько этапов) с перестройкой всех элементов сетки, перерасчитывая значение их параметров от приближения к приближению.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для моделирования магнитных полей, содержащее модель для воспроизведения исследуемой об10 ласти, подключенную через оковводы, к выходу блока задания граничных условий, и блок индикации, соединенный с моделью для воспроизведения исследуемой области, введены

15 ячейки моделирования магнитной среды, ячейки моделирования немагнитной среды и пограничные элементы, соединенные согласно топологии исследуемой области, а также тем, 20 что ячейка моделирования магнитной среды выполнена в виде моста, каждое плечо которого состоит из масштабирующих резисторов и первого ограничительного диода, причем к вы25 воду первого масштабирующего резистора подключен анод первого ограничительного диода и один вывод второго масштабирующего резистора, дру.гой вывод которого соединен с като3Q дом первого ограничительного диода, Наиболее близким к изобретению является устройство для моделирования, содержащее сеточную модель для воспроизведения исследуемой области, блок переходных резисторов, токовводы,дополнительную модель исследуемой области, блок индикации, блок задания граничных условий (2J.

Недостатком известного устройства является невозможность решения задач, связанных с расчетом магнитных полей.

Цель изобретения. — расширение класса решаемых задач за счет учета ферромагнитных сред и повышение быстродействия.

796867 каждая диагональ моста содержит второй и третий ограничительные диоды, третий и четвертый масштабирующие резисторы, вывод четвертого соединен с одним выводом третьего масштабирующего резистора, с катодом второго ограничительного диода и с ано5 дом третьего ограничительного диода, анод второго ограничительного диода и катод третьего ограничительного диода подключены к другому выводу четвертого масштабирующего резистора. A также тем, что ячейка моделирования немагнитной среды выполнена в виде моста, диагонали и каждое плечо которого содержит масштабирующий резистор. А ттааккжже е ттеемм, что 1S пограничный элемент выполнен в виде последовательно соединенных первого и второго масштабирующих резисторов, к выводам одного из которых .подключен ограничительный диод. 20

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 — ячейка моделирования магнитной среды; на фиг.3ячейка моделирования немагнитной сре25

Устройство для моделирования магнитных полей содержит модель 1 для воспроизведения исследуемой области, которая содержит ячейки 2 моделирования магнитной среды, ячейки 3 моделирования немагнитной среды и погра-. ничные элементы 4, соединенные согласно топологии исследуемой области, блок 5 задания граничных условий, токовводы 6 и блок индикации 7, выполненный в виде цифрового вольтметра 8 с измерительными щупами 9, ячейка моделирования магнитной среды выполнена из масштабирующих резисторов 10, ограничительных диоцов 11.

Ячейка моделирования немагнитной сре- 4р ды выполнена из масштабирующих. резисторов 12. Моделирование проводится применением косвенной аналогии, где аналогом скалярного магнитного потенциала fy, является функция потока 45

Ф вЂ” вектора напряженности электрического поля Е. В .качестве элементов модели, воспроизводящих ферромагнитную среду, используются ячейки 2 с характеристикой U f(1), по внешнему виду схожей с характеристикой

$0

B f(H) для ферромагнитного материала.

В реальном изотопном ферромагнитике магнитная проницаембсть не зависит от направления намагничивания и 55 при намагничивании одновременно по двум направлениям она определяется согласно кривой намагничивания от суммы векторов индукции обоих составляющих т.е. выполняется условие ,0 =f. Bzx+Bs Для того, чтобы реализовать такое же условие. на модель, по диагонали в каждой из ячеек установлены диоды и резистор, которые суммируют потенциалы от взаимно перпендикулярных элементов. Немагнитная среда на модели воспроизводится ячейками 3 с резисторами расчетного. значения. Величина этих резисторов выбирается при подготовке характеристики нелинейного элемента (диодов и резисторов) U=f(1) под характеристику ферромагнитика B=f(H). Ячейки, соединяясь согласно топологии исследуемой области, образуют элементы сетки двухсторонней (в прямом и обратном направлениях)нелинейной характеристикой. По границе модели необходимая характеристика обеспечи вается пограничными элементами 4.

Линейные элементы (фиг. 3) представляют собой постоянные резисторы, значение сопротивления которых расчитывается также исходя из кривой B=f(H), чтобы удовлетворить условию Х4о н= 1 °

Конструктивно модель выполнена в виде пульта таким образом, что на нем можно быстро набирать из линейных и нелинейных ячеек любые конфигурации магнитопроводов, которые позволит разрешающая способность сетки.

Работа с устройством проводится следующим образом. На пульте 1 набирается из ячеек 2 и 3 исследуемая форма ферромагнитного сердечника.Затем к узлам сетки, которые попадают в моделируемую область токопровода, подводят токовводы от блока задания граничных условий 5. Установив необходимый режим питания этих токовводов в соответствии с намагничивающим током обмотки, приступают к снятию полученного решения для чего измеряют потенциалы в узлах сетки и напряжение на элементах ячеек при помощи цифрового вольтметра 6. После этого приступают к обработке полученных результатов.

Применение устройства существенно сокращает время решения задачи по моделированию магнитного поля в нелинейной среде, так как позволяет обойтись без применения метода интеграции при настройке элементов сетки. Сокращение времени проведения эксперимента при моделировании магнитного поля в нелинейной среде в свою очередь позволяет расширить класс задач, решаемых на известных устройствах.

Формула изобретения

1. Устройство для моделирования магнитных полей, содержащее модель для воспроизведения исследуемой области, подключенную через токовводы к выходу блока задания граничных условий, и блок индикации, соединенный с моделью для воспроизведения иссле.дуемой области, о т л и ч а ю ш еI

Ie с я тем Что, с целью расширения

796867 класса решаемых задач за счет учета ферромагнитных сред и повышения быстродействия в модель для воспроизведения исследуемой области введены ячейки моделирования магнитной среды, ячейки моделирования немагнитной среды и пограничные элементы, соединенные согласно топологии исследуемой области.

2. Устройство по и. 1, о т л ч а ю щ е е с я тем, что ячейка моделирования магнитной среды выполнена в виде моста, каждое плечо которого состоит из масштабирующих резисторов и первого ограничительного диода, причем к выводу первого масштабирующего резистора подключен анод перво- 1$

ro ограничительного диода и один вывод второго масштабирующего резистора, другой вывод которого соединен с катодом первого ограничительного диода, каждая диагональ моста содер- Щ жит второй и третий ограничительные диоды, третий и четвертый масштабирующие резисторы, вывод четвертого масштабирующего резистора соединен с одним выводом третьего масштабирую- $ щего резистора, с катодом второго orраничительного диода и с анодом третьего ограничительного диода, анод второго ограничительного диода и катод третьего ограничительного диода подключены к другому выводу четвертого масштабирующего резистора.

3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я .тем, что ячейка моделирования немагнитной среды выполнена в виде моста, диагонали и каждое плечо которого содержит масштаби рующий.резистор.

4. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что пограничный элемент выполнен в виде последовательно соединенных первого и второго масштабирующих резисторов, к выводам одного из которых подключен ограничительный диод.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Карплюс У. Моделирующие устройства для решения задач теории поля.

М., "Иностранная литература", 1962, c . .245.

2. Авторское свидетельство СССР

9 561196, кл. 6 06 С 7/48, 1975 (прототип).

3 1

796867

Составитель И. Дубинина

Редакто М. Пет ова Тех д A. Ач Ко кто H. Григорук

Закаэ 9 72 6 Тираж Т56 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4