Электромеханическое устройство для решения алгебраических уравнений

Класс 42m, 36 № 98978

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Л. Ф. Мошиин

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛ

АЛ Г ЕВРА ИЧ ЕС КИХ УРА В Н Е Н И Й

Заявлено 20 апреля 1949 г. за М 23191395822 в Гоетехнику СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретснийв М 9 за 19-19 г.

Предметом изобретения является электромеханическое счетно-решающее устройство для решения алгебраических уравнений вида х: ау". Решение таких уравнении необходимо, например при расчете гидравлических сетей, когда они моделируются электрическими сопротивлениями, в которых протекают токи, пропорциональные расходам воды в соответствующих сети трубопроводах. В такой электрической модели сопротивления должны регулироваться таким ооразом, чтобы протекающие в них токи изменялись пропорционально величине у, а падение на них напряжений было пропорционально величине х.

В известных элсктромеханических счетно-решающих устройствах, применяемых в электрических моделях, регулирование сопротивлений (потенциометров) ооычно осуществляется вручную.

Особенностью описываемого устройства является совместное использование в нем следующих трех средств: подключение одного из сопротивлений к постороннему источнику тока; применение реверсивного электрического двигателя для перемещения подвижных контактов сопротивлении и использование в качестве указанного электрического прибора двухобмо.i очного .1ифференциального реле, которое сравнивает напряжения (или токи) в цепях сопротивлений и служит для включения двигателя при небалансе магнитоQBHiE) щи-" с1!л оомоток.

На чертеже изображена электрическая схема описываемого устройства.

Принцип действия устройства основан на соответствии распределения токов по линиям электрической модели распределению р;1сходов воды по линиям моделируемой гидравлической сети.

Для такого соответствия необходимо, чтобы падение напряжения 1 в линиях электрической модели находилось в такой ке функциональной зависимости от силы тока 1, в какой потери напора Н в линиях моделируемой гидравлической сети находятся по отношению к расходу воды q.

Потери напора Н в гидравлических сетях выражаются формулой:

Н =-5ЧП, (1) где: S — сопротивление линии, Ьи 98978 зависящее от длины, диаметра и состояния внутренней поверхности труб; показатель степени и —:1,75 —:2.

Падение напряжения в линиях электрической модели определяется законом Ома:

V =RI, (2) где: R — электрическое сопротивление линии; Ч-падение напряжения на сопротивлении R; 1-сила тока, протекающего через сопротивление К.

Формула (2) может быть представлена в виде:

V==RI "1" . (3)

В этой формуле член RI " может быть постоянной величиной:

К1 "=-const С. (1)

Полагая, что величина сопротивления S гидравлической линии при расчетах принимается тоже постоянной величиной для каждого конкретного случая, можно считать, что:

С -=KS, (5) где К коэффициент пропорциональности.

При этом условии падение напряжения в линии электрической модели может быть выражено в виде;

1 8и ф)

Если коэффициент пропорциональности К принять одинаковым для всех линий гидравлической сети, то распределение токов по линиям электрической модели окажется пропорциональным распределению расходов воды по линиям моделируемой гидравлической сети. Путем замера силы тока в линиях электрической модели возможно определить расходы воды в моделируемой гидравлической сети. Для этого необходимо, чтобы сопротивления и линия электрической модели и гидравлической сети удовлетворяли уравнению, выведенному из сопоставления уравнений (4) и (5):

RI "=С=KS или R=KSI" . (7)

В частном случае, при квадратической зависимости потерь напора от расхода воды, т.е. при и — 2, уравнение (7) nI имет вид:

R == KSI.

В этом случае необходимо обеспечить изменение сопротивлений, включенных в линии электрической модели в зависимости от изменения силы тока по формуле (8).

Изменение сопротивлений в описываемом устройстве осуществляется автоматически. Одно изних выполнено и виде иотенциометра 1 с линейно изменяемым сопротивлением, подключенным точками а и б к соответствующим узловым точкам электрической модели, а другое -в виде потенциометра 2 с сопротивлением, изменяемым соотве гственно показате,по степени и, подключенным к источнику постоянного тока со стабильным напряжением.

Движки 3 и 4 потенциометров имеют общий привод и перемещаются посредством гайки о, движущейся по ходовому винту 6. Õoдовой винт получает вращение or реве рсивно го электродвигателя 7 через валик 8 и шестерни 9.

Для управления электродвигателем применено двухобмоточное дифференциальное реле 10, обмотки 11, 12 которого включены параллельно или последовательно к изменяемым частям сопротивлений потенциометров 1,2.

Двухобмоточное реле снабжено двумя контактами, из которых контакт 13 включен в цепь обмотки 14 возбуждения электродвигателя, а контакт 15 — в цепь обмотки 16 — для реверсирования этого электродвигателя.

При равенстве токов в обмотках реле оба контакта разомкнуты и электродвигатель выключен. При превышении тока в одной из обмоток реле происходит замыкание одного из контактов, включение электродвигателя на прямой или обратный ход и перемещение подвижных контактов потенциометров в ту или другую сторону до тех пор, пока не сравняются напряжения (токи) в обеих обмотках реле. При этом произойдет автоматическое изменение сопротивления потенциометра 1, вследствие чего протекающип через этот потенциометр ток изменится № 98978 пропорционально величине у, а падение на нем напряжения †пропорционально величине х.

Электрическая модель моделируемой гидравлической сети составляется из набора подобных устройств, включаемых в отдельные звенья модели и отображающих отдельные участки гидравлической системы. Возможно применить в устройстве основные сопротивления (потенциометры 1) в таком количестве, чтобы каждому диаметру труб соответствовало отдельное сопротивление, и переход от диаметра к диаметру свести к электрическим переключениям— без необходимости каких-либо перестановок сопротивлений.

Предмет изобретения

1. Электромеханическое устройство для ре пения алгебраических уравнений вида х=ау 1, содержащее два переменных сопротивления со скользящими контактами, механически соединенными между собой, и электрический прибор, подключенный к этим сопротивлениям и служащий для автоматического изменения сопротивлений в зависимости от величины протекающего в приборе тока, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности работы, одно из указанных сопротивлении выполнено в виде функционального потенциометра и подключено к постороннему источнику тока, для передвижения подвижных контактов потенциометра и сопротивления применен реверсивный электрический двигатель и в качестве упомянутого электрического прибора использовано двухобмоточное дифференциальное реле, подключенное своими обмотками к

cofIpoTHBëåíûþ и потенциометру и служащее для включения электрического двигателя при небалансе магнитодвижущих сил обмоток.

2. Применение устройства по и. 1 в электрических моделях гидравлических сетей, составляемых из переменных электрических сопротивлений, отображающих отдельные участки гидравлической системы и об гекаемых токами, пропорциональными расходам во-ды на данных участках. № 98978

Отв. редактор П. Ю. Мазуренко

Стзндартгиз. Подл, к лен. 27,1V-1957 r. Объем 0,25 л. л. Глраж 600. 11ена 50 кол, Гор. Алатырь, типография № 2 Министерства культуры Чувашской АССР. Зак. 5720