Расчет режимов водопроводных, тепловых, вентиляционных и т. п. сетей, состоящих из трубопроводов, представляет значительные трудности вследствие нелинейной (квадратичной) зависимости между напорбм и расходом. Для облегчения расчетов известно нрименение электрических моделей, нредставляюш.их собой сочетание электрических элементов (двухполюсников),обладающих
квадратичными характеристиками и собранных в схему, отображающую по своей конфигурации моделируемую сеть. Изучение распределения напоров и расходов на модели не представляет труда.
Известно большое число вариантов осуществления квадратичных элементов для моделей сетей, однако они либо сложны, либо недостаточно точны, либо требуют сборки схемы, обратной но сравиению со схемой сети (пара.члельное включение вместо последовательного и т. п.), что неудобно при моделировании.
В предлагаемом электрическом устройстве для моделирования водопроводных, тепловых, вентиляционных и т. п. сетей в качестве элементов, воспроизводян1их участки сети, используются схемы с лине 1но-кусочноГ: апроксимацией характеристики, содержащие сопротивления, вентили и источни1си опорного напряжения и обеспсчиваюихие возможность
с бО-ЛЫЛО НрОСТОТОЙ И ТОЧНОСТЬЮ
осугдествить регулирование их характеристики.
В качестве онорного напряжения в схемах с линейно-кусочиой апроксимацией в предлагаемом устройстве применяется .переменное напряжение, обеспечивающее возможность получения необходимого числа независимых источников этого напряжения, а в качестве напряжения питания, моделирующего нанор в сети, - однополупериодное выпрямленное напряжение.
На фиг. 1 показана общая схема ycTpoiiCTBa, моделирующего часть водопроводной, тепловой, венти.тяционной и т. п. сети; на фиг. 2и 3 -схемы элементов с линейно-кусочной апроксимацие), воспроизводящие участки сети (абонентский и магистральный; на фиг. 4 - характеристика элемента.
Схема, представленная на фиг. 1, в которую входят три магистральных элемента Ai, ЛЬ и Мз, два абонентскнх элемента AI и 2, получает питание с двух сторон от двух станций С и С2. Напор, создаваемый станциями, имитнруется однополупериодными выпрямленными напряжениями U и U-, приложенными к сопротивлениям Ri и Ru включенным через вентили BCi и 56 2Таким образом, в схеме моделирующего устройства протекает ток только в течение одного полунериода питающего переменного нап)яжения.
В абонентских элементах А и А энергия может быть направлена то.лько в одну сторону, а в магистра.:1ьных элементах MI, Л/э и Мз направление энергии может изменяться. Элементы сети питаются от обьцего источника перемепного тока.
В схему абонентского элемента, показанную па фиг. 2, входят анроксимирующие сопротивления 2 и , включенные последовательно с вторичными обмотками Wi, Wz и Ws питающего трансформатора и вентили B, Ла и 5з, из которых вентиль BI включен последовательно в схему, а вентили 82 и Вз включены параллельно сонротивлениям Rz и R и обмоткам Wz HlFa. Первичная обмотка W трансформатора, подающего онорное напряжение, питается от той же сети переменного тока, что и трансформаторы станций Ci и Cj. Поэтому напряжения па обмотках Wz и Ws совпадают по фазе с напряжением на вторичных обмотках трансформаторов станций Ci и Cz- Если на входе элемента напряжение отсутствует, то в течение рабочей полуволны, когда вептили BCi и BCz открыты, открываются также вентили BZ и Вз и через них протекают токи /а и 4, определяемые напрял епиями обмоток Wz и IFs и сонротивлениями Rz и при этом /3 h- Если считать сопротивления вентилей равными нулю, то сопротивление элемента будет равно RI.
При работе элемента в сети на его вход подаются положительные полуволны, совпадающие по фазе с полуволнами токов /2 и гз- Входной ток протекает через вентили направлении, ооратном токам 4 и kКогда при своем увеличении входной ток становится больще ь, то вентиль BZ запирается и сопротивление элемента будет RI+RZ. Когда входной ток становится больще 4, то вентиль Sa запирается и сопротивление элемента приобретает значение Ri +Rz-r -р зОписанное действие происходит во время одной рабочей полуволны. Во время второй, перабочей, полуволны ток через элемент не протекает, так как папряжения, возникающие в обмотках Wz и Wz, запирают вентиль /А.
Реальные вентили BZ и By, при пропускании тока обладают сопротивлениями, не равными нулю. Па них образуются падения нанряжения, которые могут создавать ток во внещней цени и при отсутствии напряжения на входе. Для ко.мненсации падений напряжения на вентилях служит включенная последовательно с сопротивлеиием Ri вторичная обмотка Wi, напряжение на которой во время рабочей полуволны направлено навстречу падениям нанряжения на вентилях BZ и BZСхема магистрального элемента показана на фиг. 3. Магистральиый элемент достроен так же, как и абонентский, с той лишь разницей, что он включен в диагональ вынрямительного мостика. Поэтому при изменении направления энергии (изменении полярности поступающих полуволн) нанравление тока в апроксимирующнх сопротивлениях и вентилях остается прежним.
Ползчающаяся характеристика магистрального элемента в виде ломаной кривой 5-2-/-/-.2-5, апроксимирующей задапиую зависимость между и и i, показана на фиг. 4, на которой но коо 1динатным осям отложены средние значения однополупериодного нанряжения U и тока /. Характеристика абоиенгского элемента расположеца лищь в первом квадранте фиг. 4.
Приведенные схемы абонентского и магистрального элементов содержат три последовательных апроксимирующих ячейки и соответственно
апроксимируют кривую тремя прямыми отрезками.
Для параболы при этом получается погрешность апроксимации порядка . При увеличении числа ячеек может быть достигнута любая точность апроксимации.
Предлагаемая схема обладает следующими преимуществами по сравпению с другими схемами для моделирования тепловых, водопроводных, вентиляционных и т. п. сетей:
1.Схема каждого элемента проста. Настройка элемента может производиться по ячейкам. Для получения вспомогательного опорного напряжения питания каждого элемента требуется лишь один источник переменного тока. Тем самым легко решается вопрос о питании всех элементов от одной сети без образования ложных связей между элементами.
2.Напор и расход изображаются постоянным напряжением и постоянным током (средние значения однополупериодных выпрямленных величин) и могут контролироваться магнито-электрическими приборами, обладающими необходимой точностью и чувствительностью. Легко обнаруживается изменение направления энергии в магистральном элементе.
Предмет изобретения
1.Электрическое устройство для моделирования тепловых, водопроводных, вентиляционных и т. п. сетей, состоящее из источников напрялсения, соответствующих напору, создаваемому в моделируемой сети, и электрических элементов, воспроизводящих участки последней, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности регулирования характеристик указанных элементов, в качестве последних применены схемы с кусочно-линейной апроксимацией характеристики, содержащие вентили, сопротивления и источники опорного напряжения.
2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью его упрощения, для моделирования источников напора применено однополупериодное выпрямленное напряжение, а Б качестве опорного напряжения н схемах линейно-кусочной анроксимации - переменное напряжение, обеспечивающее возможность получения необходимого числа независимых источников этого напряжения.
.
Фиг. 2
Л1 103816
5
Фиг. 3
rv4UV
ч./,J
