Электрическое устройство для моделирования тепловых, водопроводных, вентиляционных и т.п. сетей

Электрическое устройство для моделирования тепловых, водопроводных, вентиляционных и т.п. сетей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Класс 74b, 10

42d, 4

42е, 23са

М 103816

ВСЕСО!63 1. й

СССР

1 " Л ГБ ii 3 LENT ИЧ" "Х "

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С. А. Гинзбург

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕГИРОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ, ВОДОПРОВОДНЫХ, ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ И Т. П. СЕТЕЙ

Заявлено 20 августа 1954 г. аа ¹ 7457/452844 в Министерство электростанций СССР

Расчет режимов водопроводных, тепловых, вентиляционных и т. п. сетей, состоящих из трубопроводов, представляет значительные трудности вследствие нелинейной (квадратичной) зависимости между напорбм и расходсм. Для onëåã÷åíèÿ расчетов известно применение электрических моделей, представляюп1их собой сочетание электрических элементов (двухполюсников), обладающих квадратичными характеристиками и собранных в схему, отображающую по своей конфигурации моделируемую сеть. Изучение распределения напоров и расходо«па модели не прсдставляет труда.

Известно большое число вариантов осуществления квадратичных элементов для моделей сетей, однако они либо сложны, либо недостаточно точны, либо требуют сборки схемы, обратной по сравнению со схемой сети (параллельное включение вместо последовательного и т. п.), что пеудооно при моделировании.

В предлагаемом электрическом устройстве для моделирования водопроводнь х, тепловых, вентиляционных и т. п. сетей в качестве элементов, воспропзводящн. участки сети, исполь,,ются схемы с линейно-кусочной апроксимацней характеристики, содержащие сопротивления, «ептили и источники опорного напряжения и обсспсчн«ающие возможность с болыпо". простотой и точностью осуществить регулиро«анис пi характеристики.

В качестве опорного напряжения в схемах с линейно-кусочпой апроксимацией в предлагаемом устройстве применяется псрсменное напряжение. обеспечивающее возможность получения необходимого числа независимых источников этого напряжения, а в качестве напряжения питания,. моделирующего напор в ссти,— однополупсрноднос выпрямленное напряжение.

На фиг. 1 показана обгцая схема устройстьа, моделирующего часть водопрогодпой, тепловой, вентиляционной и т. и. сети; на фиг. 2 и 3— схемы элементов с линейно-кусочной апроксимацисй, воспроизводящие участки соти (абонентский и магистральный; HB фиг. 4 — характеристика элемента.

Схема, представленная на фиг. 1, в которую входят три магистральных элемента М» М и Мз, два абонентских элемента А и А, получает питание с двух сторон от двух станций С и С2. Напор, создаваемый станциями, имитируется однополупериодными выпрямленными напряжениями Ul и U,, приложен»ыми к сопротивлениям Rl и R» включен. ным через вентили ВС, и ВС,.

Таким образом, в схеме моде;ирующего устройства протекает ток только в течение одного полупериода питающего переменного напряжения.

В аб нентских элементах А и А; энергия может быть направлена тол.— ко в одну сторону, а в магистральных элементах М» Л1 и AI„. па»ран,чс;-ис энергии может изменяться. Злсме»ты сети питаются от общего источника перемен»ого тока.

В схему абонентского элеме»та, показанную па фиг. 2, входят апроксимирующие сопротивления P» Rg u

Рз, включенные последовательно с вторичными обмотками 1V» 11 з и Р з питающего трансформатора и вс»тили В) Вз и Вз из которых вентиль

В> включен последовательно в схему, а вентили В, и Вз включспы параллельно сопротивлениям Р> и Лз и обмоткам W иИ з. Первичная обмотка

W трансформатора, подающего опорное напряжение, питается от той жс сети переменного тока, что и трансформаторы станций С и С>, Поэтому напряжения па обмотках 1Г и Гз совпадают по фазе с напряжением на вторичных обмотках трансформаторов станций С> и С>. Если на входе элемента напряжение отсутствует, то в течение рабочей полуволпы, когда вентили ВС> и ВС> открыты, открываются также вентили Вз и Вз и через них протекают токи сз и сз, определяемые напряжениями оомоток 1V2 и

W3 и сопротивлениями Рз и Яз; при этом 1з ) 1з. Если считать сопротивления вентилей равными нулю, то сопротивление элемента будет равно 1х ь

При работе элемента в сети на его вход подаются положительные полуволны, совпадающие по фазе с полуволнами токов 4 и i3. Входной ток протекает через вентили Вз и Вз в направлении, обратном токам i> и

Когда при своем увеличении входной ток становится больше i2, то вентиль

3> запирается и сопротивление элементаа будет R l+ Рз. Когда входной ток становится больше 1з, то вентиль

Вз запирается и сопротивление элемента приобретает значение Rl+Рз— газ

Огисапнос действие происходит во время одной рабочей полуволны. Во время второй, нерабочей, полуволны ток через элемент не протекает, так как напряжения, возникающие в 00" мотках 1V, и W>, запирают вентиль

В»

Рсальные вентили В2 и Вз при пропускапии тока обладают сопротивлениями, нс равными нулю. На них образуются падения напряжения, которые могут создавать ток во внешНсН цепи ll при отсутствии напряжения на входе. Для компенсации паде»ий напряжения па вентилях служит включенная последовательно с сопротивлением Л вторичная обмотка Wl, напряжение на которой во время рабочей полуволны направлено навстречу падениям напряжения на вентилях В2 и Вз.

Схема магистрального элемента показана на фиг. 3. Магистральный элемент построен так же, как и абонентский, с той лишь разницей, что он включен в диагональ выпрямительного мостика. Поэтому при изменении направления энергии (изменении полярности поступающих полуволн) направление тока в апроксимирующих сопротивлениях и вентилях остается прежним.

Получающаяся характеристика магистрального элемента в виде ломаной кривой 8 — 2 — 1 — 1 — 2 — 3, апроксимирующей заданную зависимость между U и i, показана на фиг. 4, на которой по координатным осям отложены средние значения однополупериодного напряжения U u тока 1, Характеристика абоненгского элемента расположена лищь в первом квадранте фиг. 4.

Приведенные схемы абонентского и магистрального элементов содержат три последовательных апроксимирующих ячейки и соотьетственно

Y- 103816 апроксимируют кривую тремя прямыми отрезками.

Для параболы при этом получается погрешность апроксимации порядка 3%. При увеличении числа ячеек может быть достигнута любая точность апроксимации.

Предлагаемая схема обладает следующими преимуществами по сравнению с другими схемами для моделирования тепловых, водопроводных, вентиляционных и т. п. сетеи:

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 элементо» от одной сети без образования ложных связей между элементами.

2. Напор и расход изображаются постоянным напряжением и постоянным током (срсднис значения однополупсриодпых выпрямленных величин) и могут контролироваться магнито-электрическими приборами, обладающими неооходимой 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, состоящес из источников напряжения. соответствующих напору, создаваемому в моделируемой сети, и электрических элементов, воспроизводящих участки последней, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения возможности регулирования характеристик указанных элементов, в качсст»е последних применены схемы с кусочно-линейной апроксимацией характеристики, содержащие вентили, согротивления и источники опорного напряжения.

2. Устройство по и. 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 в качестве опорного напряжения в схемах липешгно-кусочной апроксимапии — переменное напряжение, обеспечивающее возможность получения необходимого числа независимых источнико» этого напряжения.