Устройство для решения нелинейных задач теории электромагнитного поля

Союз СоветскихСоциалистическихреспублик оц 714422Дата опубликовании описании 05.02,80(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ЗАДАЧ ТЕОРИИ МЕКТРОМАППЩОГО 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 синхрон- ф ных машин, содержащее аналоговую вычисли. тельную машину, модель магнитного поля, анализаторы потокосцепления обмоток статора, источник тока 11.Недостатком этого устройства является не 10 обходимость предварительного выявления магнитного потока в нелинейных ферромапппиых участках магннтопровода для построения нелинейной аналого-сеточной модели магнитного5 поли активной зоны синхронной машины,Причиной этого является зависимость величины нелинейного сопротивления сетки модели магнитного поля от напряжения на его клем. мах, что позволяет учитывать насыщающеевлияние только лишь составляющей магнитного потока, ортогональной направлению ориентации рассматриваемого нелинейного элемента. Это обстоятельство вынуждает для правильного уче 2та наущения сердечника машины нелинеиныесопротивления в сатофивй модели располагатьортогонально иапраил 4 аию вектора индукциимоделируемой зоны магиитопровода, что не.представляется возможным (вследствие неопределенности направлении магнитного потока и егозависимости от режима работы мапппы) безпринятых в извеспвэм устройстве допущений,снижающих точность моделирования мапппногополн и ограничивающих класс решаемых задач .только лишь расчетом интегральных электромагнитных характеристик маппщ,Наиболее близким по технической сущностик рассматриваемому является устройство, содер.жвщее сеточную ьйщвль, каждый узел которойсостоит из четырех полевых транзисторов,истоки которых соединены между собой, стокиполевых транзисторов через резисторы подключены к соответствующим узловым точкамсеточной модели, каждая из которых черезсоответствующий конденсатор соединена с шиной нулевого потейцнала, первую и вторуюгруппу диодов, причем затвор каждого полевого транзистора через диод первой группы под- ключен к истоку соответствующего йолевого, транзистора, а через диод второй группы -к выходу элемента сравнения, первый входкоторогосоединен с выходом генератора опор.ных напряжений 1215Это устройство ие позволяет моделироватьэлектромагнитные поля в нелинейных средах,которые требуют регулирования параметров сФт-ки в функции градиентов потенциалов.ь 10Йель предлагаемого изобретения - построениесеточной модели с регулируемыми в функцииградиентов узловых потенциалов параметрамидля решения нелинейных задачтеории электро.магнитного поля, прйменение которой позволитповысить точность моделирования, расширитькласс решаемых задач. Это достигается тем,что в устройство введены квадраторы, ВСфильт.ры, выпрямительные мостм и генератор импульсов, вйходй которого соответствеайо соединены с выходами выцрямигельиых мостов и совходами квадраторов, выход аждае из кото.рых через соответствующий йС-фильтр подключен ке второму входу элемента сравнения,входы выпрямительных мостов соединены ссоответствующими угловыми точкаии сеточкоймодели,Сущность предлагаемого изобретения показана на чертежах. На фиг, 1 приведена схемаустро ства для. решения ели зада тео 30рии электромагнитного поля; и фиг, 2 - кри-,вые напряжений, поясняющие принцип работыустройства.Устройство (фиг,1) содержит четыре полевых транзистора 1 с соединеииыми вместеистоками, четыре идентичных резистора 2,одни вйводы которых соединены с 6 стокамиполевьй транзисторов, а другие - с граничны-.ми клеммами 3, 4, 5, 6, устройства к-которымподключены аналогичные резистор соййщй ,рэлементов моделируемой среды. ПриФем указаннйе клеммы, а также игроки"полевыхтранзисторов 1 через вдейтичные конденсаторы.7 соедикейы с пппюй йулевого потенциала.Граничные клеммы 3 и 5, расположенныевдоль осн Х прямоугольной сжтемы координат сеточной модели, через резисторы 8 и 9соединены со входом диодного выпрямитель.ного моста 10, а клеммы 4 й б, расйоложекнйе вдоль осй 1, через резисторй 1 Гй 12соединены со входом выпрямительного моста13. Входы выпрямителькых мостов 10, 13соответственно соединены с диффереициаюЬнымивходами квадраторов 14 и 15, с которыМичерез резисторы 16, 17 и 18, 19 соединен так 55же выход генератора 20 периодических импуль.сов параболической формй. Выходы квадраторов 14 и 15 через двухзвенные Г.образные Вфильтры 21 и 22 нижних частот соединены с одним иэ входовэлемента 23 сравнения, другой вход которогочерез резистор 24 подключен к Генератору 25опорных напряжений. Затворы полевых транзисторов 1 через диоды 2 б соединены с выходомгенератора опорных напряжений 25, а черездиоды 27 с истоками,Генератор 25 опорных напряжений и генератор 20 периодических импульсов параболической формы являются общими для электричес.ких моделей всех элементарных площадок моделирукпцей среды., Рассмотрим принцип работы устройства,Нацряжения 0 к 0 на клеммах 3, 5и 4, б (фиг. 2 а и в), йропорциокальные составляющим В, и В, звктора индукции моделируемого магнитного поля в осях Х и У прямоугольной системы координат, поступают,соответственно на входы выпрямительных мос.тов 10 и 13, на выходах которых измеряютсямодулиО 1 и 104 ь(фиг. 2 с и д) укаэанныхнафяжейий, Долученкые значения модулей на.пряжений ка клеммах 3, 5 и 4, б сравниваютсяв квадраторах 14 и 15 с напряжением генера.тора 20 периодйческих импульсов параболичес.кой формы, представляющим собой периодическую функцию времени вида О аК(фиг. 2 е,яогде пунктиром также показано напряжение05 ,а штрихпунктиром-(О ). При этомна выходах квадраторов. 14 и 15 вырабатываются импульсные напряжения О и 0(фиг. 21 и ц), постоянные составляющие которых (на фиг. 21 и 9 показаны пунктирнойлинией) пропорциональны квадратам модулей .1 цу И 104Вьщеленные с помощью двухзвенных Г-образных ЯС-фильтров 21 и 22 низкой частотысумма постоянных составляющих напряжений О и 0 (на фиг. 2 Ь пунктирная линия) квадраторов 14 и 15 сравнивается с периодическим иайряженнем генератора 25 опорных напряжений (фиг, 2 Ь), воспроизводящим зависимостьобратйой величины"магнитной проницаемости моделируемой среды от квадрата индукции магнитного поля, т.е 4=-=1(,Вэ), таким обрезом, что на выходе элемента 23 сравкения формируются импульсы (фиг. 2 п), длительность котбрых (при постоянной частоте следования, ойределяемой генератором опорных напряжений) пропорциональна обратной величине магнитной проницаемости, Импульсами с выхода элемента 23 сравнения управляются полевые транзисторы, работающие в ключевом режиме, в результате чего всеточной модели воспроизводятся нелинейные свойства моделируемой магнитной среды.Устройство позволяет моделировать электро. магкктное поле с учетом зависимости магнит714422 нои проницаемости среды от вектора магнитйбй индукции, а не от одной нз составляющих указанного вектора, как в известных модели. рующих 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. 10Формула изобретенияУстройство для решения нелинейных задач теории электромагнитного поля, содержащее сеточ ную модель, каждый узел которой состоит из четырех полевых транзисторов, истоки которыхсоединены между собой, стоки полевых транзисторов через резисторы подключены к соответствующим узловым точкам сеточной модели, каждая из которых через соотвезствующий конденсатор соединена с шиной нулевого потен- З 1 циала, первую и вторую группу диодов, при-чем, затвор каждого полевого транзистора через диод первой группы подключен к истоку соответствующегополевого трайзистора,а через диод второй группы - к выходу эле.мента сравнения, первый вход которого соединен с выходом генератора опорных напряжений, о т л и ч а ю щ е е с я темчтос целью повышения точности, в устройствовведены квадраторы, ЯС.фильтры, выпрямительные мосты и генератор импульсов выходы которого соответственно соединены с вйходамивыпрямительных мостов и со входами квадраторов, выход каждого иэ которых через соот.ветствующий ВС.фильтр подключен ко второмувходу элемента сравнения входы выпрямительных мостов соединены с соответствующимиузловыми точками сеточной модели.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР й". 264809,кл. 6 06 8 7/53, 1967.2. Авторское свидетельство СССР йф 445048,кл, 6 06 6 7/48, 1972 прототип).. Тираж 751, Поднисное ЦНИИПИ Государствейного комитета СССР . йо делам изобретений и открытйй 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5