Устройство для моделирования семейства квазистатических петель магнитного гистерезиса

<и> 911557

ОП ИСАНИЕ

ИЗОВРЕТИН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) фополиительиое к акт. свил-ву с (22)Заявлено 28.02.80 (21) 2916134/18-24 (Я)м. кл.

6 06 6 7!25 с лрисоеаииеииещ заявки М (23)йриворитет9вудврстеанвб квинтет

СИР кв делен кзебретехкй к отхрыткН (63) УДК 68l:. 333 (088.8) 1Эиубликоваио 07. 03. 82. Бюллетень J4 9

Дата опубликоваиия описаиия 09 03 82

« Ъ

l; > .:)

-1 ю

1 т фйзйй ук.теплов I (72) Авторы . изобретеиия

А.И. Кадочников и Н.Е. Ииронюк

Ордена Трудового Красного Знамени инстит. (7l ) Заявитель

Уральского научного центра АН СС (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИОДЕЛИРОВАНИЯ CFHEACTBA

КВАЗИСТАТИЧЕСКИХ ПЕТЕЛЬ ИАГНИТНОГО

ГИСТЕРЕЭИСА

Ф (В Н).— 7! !0

88, 6В

3t Йс ф (В,Н), — ; — < 0 цВ. 8В

Qt 8t

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для моделирования низкоJ вольтных электрических систем, содержащих ферромагнитные сердечники.

Известно устройство для моделиро" вания магнитного гистерезиса, содержащее блоки неоднозначной функции (гистерезис задается либо в виде эллипса, либо другой замкнутой кривой), 19 блоки воспроизведения кривой намагничивания и операционный усилитель.

Принцип работы известного устройства заключается в том, что неоднозначная функция преобразуется с помощью бло" ка воспроизведения кривой намагничи-. вания в петлю гистерезиса (lj.

Недостатками известного устройства являются невысокая точность моделирования и сложность вариации гистерезисных характеристик.

Известно также устройство для моделирования петли гистерезиса с другим принЦипом работы. Это устройство содержит блок задания аргумента, блок дифференцирования, блок управления, ключ, интегратор, функциональные преобразователи и блок перемножения, первый вход которого подключен к выходу первого функционального преобразователя, а второй вход - к выходу второго функционального преобразователя, причем выход блока перемножения через интегратор соединен со вторыми входами функциональных преобразователей (23.

ИЗвестное устройство реализует математическую модель следующего вида: где  — магнитная индукция; .Н - напряженность магнитного поля.

Устройство содержит функциональные преобразователи двух переменных, воспроизводящие функции Ф и Ф .

1557 4

3 91

Функции Ф и Ф должны быть предварительно вычислены по заданному семейству петель гистерезиса, полученному экспериментальным путем. Такая обработка данных, а также набор этих функций на Функциональных преобразователях являются трудоемкими процедурами. Сокращение этой трудоемкости за счет уменьшения числа узлов приводит к уменьшению точности моделирования. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для моделирования гистерезисных характеристик, содержащее помимо функциональных блоков ветвей и управляющего логического элемента также блоки запоминания и стирания наибольшего и наименьшего значения аргумента (индукции В), а также функциональный блок основной кривой намагничивания 31.

Недостаток известного устройства состоит в том, что оно не обеспечивает достаточную точность моделирования семейств петель магнитного . гистереэиса. Цель изобретения — повышение точности моделирования семейства петель магнитного гистереэиса, Указанная цель достигается тем, что в устройство для моделирования семейства квазистатических петель магнитного гистерезиса, содержащее блоки запоминания, соединенные своими входами с первым входом устройства и с выходами блока стирания, выходы которых соединены с информационными входами первого блока коммутации, блок воспроизведения кривой намагничивания, вход которого соединен с первым входом устройства, а выход - .с первым информационным входом второго блока коммутации, второй информационный вход которого соединен с первым входом устройства, третий информационный вход второго блока коммутации подключен к выходу первого блока коммутации, причем первый выход второго блока коммутации соединен с первым входом выходного сумматора, введен блок преобразования кривой намагничивания в восходящую и нисходящую ветви любой пет ли семейства, первый вход которого блока коммутации, второй вход устройства соединен непосредственно, с блоком стирания и с управляющими входами первого и второго блоков

5 коммутации, первый и второй выходы блока преобразования кривой намагничивания в восходящую и нисходящуюветви петли соединены соответственно со вторым и третьим входами выходного сумматора.

Блок преобразования кривой намагничиваний в восходящую и нисходящую ветви любой петли семейства содержит сумматор и блоки воспроизведения кривой намагничивания, причем первый вход сумматора является первым входом блока преобразования кривой на магничивания в восходящую и нисходя-, щую ветви любой петли семейства, второй вход сумматора, соединенный с вхо- дом второго блока воспроизведения кривой намагничивания, является вторым входом блока преобразования кривой намагничивания, в восходящую и нисходящую ветви любой петли семейства, выход сумматора соединен с входом блока воспроизведения кривой на9 магничивания, выход которого является выходом блока преобразования кривой намагничивания в восходящую и нисходящую ветви. любой петли семейства, выход второго блока воспроизведения кривой намагничивания является вторым выходом блока., На чертеже представлена блок-схе35 ма устройства для моделирования семейства квазистатических петель магнитного гистереэиса.

Устройство содержит блоки 1 и 2 бО запоминания, блок 3 стирания, первый блок 4 коммутации, второй блок 5 коммутации, блок 6 воспроизведения кривой намагничивания в восходящую и нисходящую ветви любой петли семейст ва, блок 7 во с произ ведени я кри вой

4S

4 намагничивания, сумматор 8, второй блок 9 воспроизведения кри вой нама гничивания, первый блок 10 воспроизведения кривой намагничивания, выходной сумматор 11.

Устройство работает в зависимости от исходного магнитного состояния сердечника следующим образом.

Реализуется математическая модель восходящая ветвь нисходящая ветвь соединен со вторым выходом второго блока коммутации, второй вход блока преобразования кривой намагничивания в восходящую и нисходящую ветви соединен с третьим выходом второго

63 б

33 Г

Формула изобретения

5 91155 где 3,„ и Н„т - наибольшие значения ® намагниченности и напряженности магнитного поля;

М - функциональная зависи"

5 мость, обратная кривой намагничивания.

В случае размагниченного сердечника выход блока 7 воспроизведения кривой намагничивания подключается к входу выходного сумматора 11, а соединение между входами блока 6 вос произведения кривой намагничивания в восходящую и нисходящую ветви любой петли семейства и выходом первого блока 4 коммутации и первым входом устройства разрывается коммутато Ром 5.

<ЗЭ

При первой смене знака коммутатор 5 необратимо отключает блок 7

/ воспроизведения кривой намагничивания от входа выходного сумматора 11 и соединяет выход первого блока 4 коммутации с входами блока 6. Если намагниченность убывает, то к моменту срабатывания второго коммутатора 5 в запоминающий блок 1 заноситI ся наименьшее значение аргумента б „, по достижении которого намагниченность начинает возрастать. При этом срабатывает первый блок 4 коммутации, подключая через второй блок 5 коммутации выход запоминающего блока к первому входу сумматора 8 и к входу блока 9 воспроизведения кривой намагничивания, и одновременно срабатывает блок 3 стирания, который подготавливает запоминающий блок 2 к занесению в него очередного наи" большего значения намагниченности (+l ). На выходе сумматора 8 формируется аргумент () функции, вос + м произведения кривой намагничивания, наименьшее значение. напряженности магнитного поля с обратным знакбм (-HQ. Выходные сигналы с блоков 9 . и 10 подаются на входы сумматора 11, на выходе которого воспроизводятся значения напряженности магнитного поля, соответствующие восходящей ветви петли гистерезиса. Как только намагниченность достигает наибольшего значения, происходит изменение зна" ка производной намагниченности, При этом срабатывает блок 4 коммутации, S5 отключая от первого входа устройства второй блок 5 коммутации, блок 2 запоминания, в который занеслось наибольшее значение намагниченности, 7 6 обратное по знаку (+1„,) . Одновременно блок 3 стирания подготавливает запоминающий блок 1 к запоминанию следующего наименьшего значения намагниченности, а на выходе устройства воспроизводятся значения напряженносч ти магнитного поля для нисходящеи ветви гистереэиса. В дальнейшем npo" цессе повторяется аналогичным образом.

В случае, когда первоначально сердечник находится в состоянии остаточной намагниченности, блокируется срабатывание второго блока 5 коммутации, причем его начальное и последующее . состояния таковы, что через него соединены первый вход устройства, .выход первого блока 4 коммутации со входами блока 6 преобразования кривой намагничивания, а выход блока 7 воспроизведения кривой намагничивания отключен от входа выходного сумматора 11.

Кроме того, на запоминающих бло ках 1 или 2 задается одно из значений намагниченности - наибольшее или наименьшее в зависимости от знака производной намагниченности а

Далее устройство работает так "же, как в случае первоначально раэмагниченного сердечника, после того, как второй блок 5 коммутации сработает необратимо.

Использование функционального блока, преобразующего кривую намагничивания в восходящую и нисходящую ветви любой петли семейства по известным формулам f13, позволяет повысить .точность моделирования семейства ква. зистатических петель магнитного гис" терезиса.

1. Устройство для моделирования семейства квазистатических петель маг" нитного гистереэиса, содержащее блоки запоминания, соединенные своими входами с первым входом устройства и с выходами блока стирания, выходы которых соединены с информационными входами первого блока кеммутации, блок воспроизведения кривой намагничивания, вход которого соединен с первым входом устройства, а выходс первым информационным входом второго блока коммутации, второй информационный вход которого соединен с пер911557

ВНИИПИ Заказ 1131/42 Тираж 732 Подписное

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 вым входом устройства,;- третий информационный вход. второго блока коммутации подключен к выходу первого блока коммутации, причем первый выход второго блока коммутации соединен с 5 первым входом выходного сумматора, о т л и ч а ю щ е,е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования семейства петель, в него введен блок преобразования кривой намагничи- в вания в восходящую и нисходящую ветви любой петли семейства, первый . г вход которого соединен со вторым выходом второго блока коммутации, второй вход блока преобразования кривой намагничивания в восходящую и нисходящую ветви соединен с третьим выходом второго блока коммутации, второй вход устройства соединен непосредственно с блоком стирания и с уп- M равляющими входами первого и второго блоков коммутации, первый и второй выходы блока преобразования кривой намагничивания в восходящую и нисодящую ветви петли соединены соотетственно со вторым и третьим входами выходного сумматора.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок преобразования кривой намагничивания в 30 восходящую и нисходящую ветви любой петли семейства содержит сумматор и блоки воспроизведения кривой намагничивания, причем первый вход сумматора является первым входом блока преобразования кривой намагничивания в .восходящую и нисходящую ветви любой петли семейства, второй вход сумматора, соединенный с входом второго блока воспроизведения кривой намагничивания, является вторым входом блока преобразования кривой намагничивания, в восходящую и нисходящую ветви любой петли семейства, выход сумматора. соединен с входом блока воспроизведения кривой намагничивания, выход которого является выходом блока преобразования кривой намагничивания в восходящую и нисходящую ветви любой петли семейства, выход второго блока воспроизведения кривой намагничивания является вторым выходом блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР

N 302729, tm. 6 аб 6 7/48, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

11 525972, кл. G 06 G 7/25, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР и 398974, кл. G 06 G 7/48, 1973 (прототип).