CC BY
10
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО
ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
Том 156
1969
ИССЛЕДОВАНИЕ НА АНАЛОГОВОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В КОММУТИРУЮЩЕМ УСТРОЙСТВЕ СХЕМЫ ПИТАНИЯ СИНХРОТРОНА
В. А. КОЧЕГУРОВ, А. А. ТЕРЕЩЕНКО
Схема питания синхротрона на энергию 1500 Мэв НИИ ЯФ ЭА, представленная на рис. 1, содержит источник энергии — трансформатор с выпрямителем, накопительную батарею конденсаторов и коммутирующее устройство. Предварительно заряженная конденсаторная батарея через коммутирующее устройство, выполненное на управляемых параллельно включенных ртутных тиратронах, в заданный момент времени разряжается на электромагнит. Устойчивая параллельная работа тиратронов обеспечивается анодными делителями (АД) тока [1]. Для обеспечения дефсрсировки магнитного поля синхротрона включены насыщающиеся дроссели (НД) [2]. Математическое исследование переходных процессов представляет собой определенные трудности из-за наличия нелинейной и неоднозначной связи между индукцией и напряженностью поля в магнитопроводах АД и НД, а также из-за их взаимного влияния при работе. Для исследования различных переходных режимов работы схемы коммутирующего устройства нами применена АВМ.
Ниже изложена методика решения на электронной модели уравнений переходных процессов в схеме, приведенной на рис. 1. Расчеты проводились при следующих допущениях:
а) потери в железе магнитопровода АД и НД це учитывались,
б) индуктивность электромагнита синхротрона рассматривалась как линейная величина.
С учетом отмеченных допущений и в соответствии с приведенными на рис. 1 обозначениями работа схемы описывается девятью дифференциальными уравнениями, составленными на основании законов Кирхгофа:
R Г - jj. 1 ГГ. j., ws _ . ws _ 4
= - — hdt - — П hdt2 - — (Я, - ВА) - — (В2 - В17) —
L. «у L-, С< f1 1—* Lj
wgs (Uc„ - и с,) , (Uc,-Uc
- - D tr--------"p
L R, R,
Re... 1 iV. , о ws л „ , ws L
i, = - — 1 Ш - -- \ \ udi* -—(B, - B0) — — (B4 — B,)
J _ LCn " L L
_WgSe (UCl - Uct) , ['¿>. ('- ) L R, ^ R,
«О
[
Рис 2,
Ь Аз А()
где — суммарное омическое сопротивление цепи, учитывающее активные потери в обмотках АД, НД и электромагнита; ¿ — суммарная индуктивность контура, учитывающая индуктивности рассеяния АД, НД и индуктивность электромагнита;
чю, ъи^—число витков обмоток АД и НД;
5, — площадь поперечного сечения магнитопроводов АД и НД;
Rj — сопротивления, выравнивающие напряжения на конденсаторных ячейках;
Усу — напряжения на конденсаторных ячейках;
С.-— емкости конденсаторных ячеек;
В^ — мгновенныз значения индукции и напряженности в магнито-проводах АД и НД; ¿у —токи в разрядных контурах;
/, 1% — длины магнитопроводов АД и НД.
**
Рис. 3
Блок-схема модели для расчета переходных процессов рассматриваемой схемы приведена на рис. 2. Решающие усилители с диодами 6Х2П в обратных связях моделируют разрядные и перезарядные вентили. На блоках нелинейности (НБ) набраны основные кривые намагничения стали для АД и НД. Потери на гистерезис в этом случае не учитывались.
В случае необходимости учета потерь на гистерезис нами разработано устройство, позволяющее моделировать петлю гистерезиса с помощью обычных элементов аналоговых машин, как показано на рис. 3.
Моделирование петли гистерезиса в этом случае основано на принципе инвертирования одной половины предельного симметричного цикла петли, набранной на блоке нелинейности. Входной сигнал через нормально замкнутый контакт реле Р\ подается на вход БН, на котором набрана половина предельного симметричного цикла петли, аппроксимированная линейными отрезками. Выход БН в этом случае включен через нормально замкнутый контакт реле Р3. При достижении максимального значения амплитуды входного сигнала происходит включение инвертирующих блоков 1, 2 через контакты реле Р2 и Р4, чем и обеспечивается воспроизведение второй половины петли гистерезиса.
Рис. 4
Величина коэрцитивной силы может регулироваться с помощью дополнительной /?С-цепочки, включенной на дополнительный вход БН через контакт пускового реле машины, как показано на рис. 3. ЯС-цепочка обеспечивает снижение напряжения, эквивалентного остаточной индукции в заданное время. Схема включения реле показана на рис. 3. Инвертирование одной ветви петли гистерезиса может быть обеспечено также с помощью средств электронной машины, т. е. одного интегрирующего усилителя и контактов блока специальных нелинейностей.
Связь элементов модели (рис. 2) с параметрами реальной схемы (рис. 1) с учетом уравнений преобразования переменных выражается следующими соотношениями [3]:
Ы)М;
/си-М1 ОС, :
Мв ч
1 ¿с = /41 • к->\ • кз\ 1 жГ 1
а., =
к■
М„-1
,'М,-
м
я
I
к,х ки*к{
-1 м.
где
к
ч коэффициенты передачи операционных усилителей; а,, а2, а.. — постоянные коэффициенты; /И//, Мв, УИ/— масштабные коэффициенты.
На электронной модели исследованы нормальная работа и ряд возможных аварийных режимов коммутирующего устройства. На рис. 4 приведены осциллограммы некоторых режимоз работы коммутирующего устройства:
а) нормальная работа;
б) предразрядное напряжение на одной секции меньше, чем на остальных (соответствует пробою одной из последовательно включенных секций конденсаторов в момент разряда);
в) один из разрядных вентилей поджегся позднее;
г) один из перезарядных вентилей не поджегся.
Рациональная запись уравнений, описывающих систему, позволила использовать при решении задачи минимальное количество решающих усилителей.
Приведенный метод моделирования цепей с нелинейными элементами может быть применен и для моделирования переходных процессов и статических режимов других электромагнитных аппаратов, содержащих элементы со сталью и вентилями.
ЛИТЕРАТУРА
1. И. П. Ч у ч а л и н, В. А. Кочегуров. Применение двухстержневых анодных делителей тока при параллельном включении вентилей. Изв. вузов. «Электромеханика», 7, 1960.
2. В. А. Кочегуров. Дефорсировка магнитного поля в синхротронах с помощью насыщающегося дросселя. Изв. вузов, «Физика», 1, 1957.
3. Б. Я. Коган. Электронные моделирующие устройства и их применение для исследования систем автоматического регулирования. ГИФМП. М., 1959.
13. Заказ 4594
