Устройство для моделированияМАгНиТНыХ пОлЕй Советский патент 1981 года по МПК G06G7/48 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может использовать ся для решения Зс1дач, связанных с расчетом магнитных полей в ферромагнитЛлх средах.

Известен электроинтегратор, содержащий R-сетку, делители напряжения, блок питания, измерительный блок flj

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.

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 f2.

Недостатком известного устройства является невозможность решения задач, связанных с расчетом магнит-, ных полей.

Цель изобретения.-расширение

класса решаемых задачза счет учета

ферромагнитных сред иповышение быстродействия.

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

ячейки моделирования магнитной среды, ячейки моделирования немагнитной среды и пограничные элементы, соединенные согласно топологии исследуемой области, а также 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 первого ограничительного диода и один вывод эторого масштабирующего резистора, другой вывод которого соединен с катодом первого ограничительного диода.

каждая диагональ моста содержит второй и третий ограничительные диоды, третий и четвертый масштабирующие резисторы, вьшод четвертого соединен с одним выводом третьего масштабирунмцего резистора, с катодом второго ограничительного диода и с анодом третьего ограничительного диода, анод второго ограничительного диода и катод третьего ограничительного диода подключены к другому выводу четвертого масштабирующего резистора. А также тем, что ячейка моделирования немагнитной среды выполнена в виде моста, диагонали и каждое плечо которого содержит масштабир ующий резистор. А также тем, что пограничный элемент выполнен в виде последовательно соединенных первого и второго масштабирующих резисторов, к выводам одного из которых подключен ограничительный диод.

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

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 пограничные элементы 4, соединенные согласно топологии исследуемой области, блок 5 задания граничных условий, токовводы б и блок индикации 7, выполненный в виде цифрового вольтметра 8 с измерительными щупами 9, ячейка моделирования магнитной среды выполнена из масштабирующих резисторов 10, ограничительных диодов 11. Ячейка моделирования немагнитной среды выполнена из масштабирующих резисторов 12. Моделирование проводится применением косвенной аналогии, где аналогом скалярного магнитного потенциала ц1, является функция потока Ч - вектора напряжённости электрического поля Е. В .качестве элементов модели, воспроизводящих ферромагнитную среду, используются ячейки 2 с характеристикой (l), по внешнему виду схожей с характеристикой (H) для ферромагнитного материала.

В реальном изотопном ферромагнитике магнитная проницаемость не зависит от направления, намагничивания и при намагничивании одновременно по двум направлениям она определяется согласно кривой намагничивания от суммы векторов индукции обоих составляющих, т t е. выполняется условие JU f.-i/8 - Btj . 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) (1) под характеристику ферромагнитика (H). Ячейки, соединяясь согласно топологии исследуемой области, образуют элементы сетки двухсторонней (в 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 (H) , чтобы удовлетворить условию Лотн

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/ отличающе1е с я тем, Что, с целью расширения класса решаемых задач за счет учета ферромагнитных сред и повышения быст родействия в модель для воспроизведения исследуемой области введены ячейки моделирования магнитной среды ячейки моделирования немагнитной сре ды и пограничные элементы, соединенные согласно топологии исследуемой области. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ячейка мод лирования 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 первого ограничительного диода и один вывод второго масштабирующего резистора, другой вывод которого соединен с катодом первого ограничительного диода, каждая диагональ моста содержит 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 ог

I i I II I I I I

YS-Kt-t-t-4-l-fV

h --f-- -- -- -- -- -- -- - ff

+-ttH-t-t-+-+-t-t--l+/

+ -1-ttr- +tf-

-I--t-t-ti-t-|-ttT--l+

I I I I I

II I I I , I I .I I

-r-.|4-f-1-t-}-,-t--f---l-f-.

-t-h---f- -f-l-p.i-,-f-l--H+,

A- --r-n-K

II Ill Xl - -h4-|-h1/tI I I . I I I

I I : I I . , - -b-Jrj±di:b ,/

раничительного 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, отличающееся .тем, что ячейка моделирования немагнитной среды выполнена в виде моста, диагонали и каждое плечо которого содержит масштабирующий резистор. 4.Устройство по п. 1, отличающееся там, что пограничный элемент выполнен в виде последовательно соединенных первого и второго масштабирующих резисторов, к выводам одного из которых подключен ограничительный диод. Источники информации, тринятые во внимание при экспертизе 1.Карплюс У. Моделирующие устройства для решения задач теории поля. М., Иностранная литература, 1962, с. 245. 2.Авторское свидетельство СССР № 561196, кл. G Об G 7/48, 1975 .(прототип) .

L

«. .. 41г

шШ «.. :

796867

Фиг-.J