Устройство для моделированиямагнитных полей

Союз Советскнк Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ п 11796867(22) Заявлено 28.07.78 (2 ) 2 бб 2630/18-24с присоединением заявки Нов(5)М. Кл.а С 06 С 7/48 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(53) УДК 681. .333(088.8) Дата опубликования описания 17. 01. 81(72) Авторы изобретения А.О. Дитман, В.В. Домбровский и С.М. Филатов Ленинградский институт водного транспорта и Ленинградское электромашиностроительное объединение "Электросила"(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ МАРНИТНЫХПОЛЕЙ Изобретение относится к вычислительной технике и может использовать ся для решения задач, связанных с расчетом магнитных полей в ферромагнитйых средах.Известен электроинтегратор, содержащий К-сетку, делители напряжения, блок питания, измерительный блок 1.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 моделированиямагнитных полей, содержащее модельдля воспроизведения исследуемой об 1 О ласти, подключенную через;оковводы,к выходу блока задания граничныхусловий, и блок индикации, соединенный с моделью для воспроизведения исследуемой области, введены15 ячейки моделирования магнитной среды, ячейки моделирования немагнитной среды и пограничные элементы,соединенные согласно топологииисследуемой области, а также тем,2 О что ячейка моделирования магнитнойсреды выполнена в виде моста,каждое плечо которого состоит измасштабирующих резисторов и первогоограничительного диода, причем к вы 25 воду первого масштабирующего резистора подключен анод первого ограничительного диода и один вывод второго масштабирующего резистора, другой вывод которого соединен с катоЗО 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 12. Недостатком известного устройства является невозможность решения задач, связанных с расчетом магнитных полей. Цель изобретения. - расширениекласса решаемых задач за счет учетаферромагнитных сред и повышениебыстродействия.каждая диагональ моста содержит второй и третий ограничительные диоды,третий и четвертый масштабирующие резисторы, вывод четвертого соединенс одним выводом третьего масштабирующего резистора, с катодом второго ограничительного диода и с ано 5дом третьего ограничительного диода, анод второго ограничительногодиода и катод третьего ограничительного диода подключены к другому выводу четвертого масштабирующего ре- Озистора. А также тем, что ячейка моделирования немагнитной среды выполнена в виде моста, диагонали и каждое плечо которого содержит масштабирующий резистор. А также тем, что 35пограничный элемент выполнен в видепоследовательно соединенных первогои второго масштабирующих резисторов,к выводам одного из которых подключен ограничительный диод. 20На фиг. 1 изображена блок-схемаустройства; на фиг. 2 - ячейка моделирования магнитной среды; на фиг.3 ячейка моделирования немагнитной сре 25Устройство для моделирования магнитных полей содержит модель 1 длявоспроизведения 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 вольтмет- З 5ра 8 с измерительными щупами 9,ячейка моделирования магнитной средывыполнена из масштабирующих резисторов 10, ограничительных диоцов 11,Ячейка моделирования немагнитной сре Оды выполнена из масштабирующих. резисторов 12. Моделирование проводитсяприменением косвенной аналогии, гдеаналогом скалярного магнитного потенциала 9 А является функция потока 45Ф - вектора напряженности электрического поля Е. В .качестве элементовмодели, воспроизводящих ферромагнитную среду, используются ячейки 2 схарактеристикой ц 1(1), по внешнему виду схожей с характеристикой50ВГ(Н) для ферромагнитного материала.В реальном изотопном ферромагнитике магнитная проницаембсть не зависит от направления намагничивания и 55при намагничивании одновременно подвум направлениям она определяетсясогласно кривой намагничивания отсуммы векторов индукции обоих составляющих т.е. выполняется условие,б =Г. 81, + В . Для того, чтобы реализовать такое же условие. на модель,по диагонали в каждой из ячеек установлены диоды и резистор, которыесуммируют 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) О=1(1) под характеристику ферромагнитика В=1(Н). Ячейки, соединяясь согласно топологии исследуемой области, образуют элементы сетки двухсторонней (в прямом и обратном направлениях)нелинейной характеристикой. По границе модели необходимая характеристика обеспечивается пограничными элементами 4.Линейные элементы (фиг. 3) представляют собой постоянные резисторы, значение сопротивления которых расчитывается также исходя из кривой В=1(Н) , чтобы удовлетворить условию Оощн= 1Конструктивно 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 изобретения1. 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 ее с я тем Что, с целью расширения1класса решаемых задач за счет учета ферромагнитных сред и повыщения быстродействия в модель для воснроизведения исследуемой области введены ячейки моделирования магнитной среды ячейки моделирования немагнитной среды и пограничные элементы, соединенные согласно топологии исследуемой области.2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что ячейка моделирования магнитной среды выполнена в виде моста, каждое плечо которого состоит из масштабируюцих резисторов и первого ограничительного диода, причем к выводу первого масштабирующего резистора подключен анод перво го ограничительного диода и один вывод второго масштабируюцего резистора, другой вывод которого соединен с катодом первого ограничительного диода, каждая диагональ моста содер О жит второй и третий ограничительные диоды, третий и четвертый масштабируюцие резисгоры, вывод четвертого масштабируюцего резистора соединен с одним выводом третьего масштабирую щего резистора, с катодом второго ограничительного диода и с анодои третьего ограничительного диода, анодвторого ограничительного диода икатод третьего ограничительного диода подключены к другому выводу четвертого масштабируюцего резистора.3. Устройство о и. 1, о т л ич а ю ц е е с я .тем, что ячейка моделирования немагнитной среды выполнена в виде моста, диагонали и каждое плечо которого содержит масштабируюций.резистор.4. Устройство по п. 1, о т л ич а ю ц е е с я тем, что пограничный элемент выполнен в аиде последовательно соединенных первого и второго масштабирующих резисторов, квыводам одного из которых подключенограничительный диод.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Карплюс У. Моделируюцие устройства для решения задач теории поля.М., "Иностранная литература", 1962,с. 245.2. Авторское светельство СССР9 561196, кл. С Об С 7/48, 1975Составитель И. ДубининаРедакто М. Пет ова Тех д А. Ач Ко кто Н Григор Закаэ 9 е филиал ППП Патент , г. Ужгород, ул, Проектная, 4 72 6 ВНИИПИ Госу по делам и 113035 Мос Тираж Т 56рственного кбретений и оа ЖРауш Подписноитета СССРрытийкая наб., д. 4