Файл: Кирпатовский, С. И. Периодические процессы в нелинейных цепях учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 01.11.2024
Просмотров: 135
Скачиваний: 0
- 57 -
Конечно, это соотношение, основанное на наложении режимов холостогохода и короткого замыкания, применимо лишь к линейным элементам (цепям,
системам). Применение его |
к Ш не является |
отрого |
обоснованным и дает |
|||||||
лишь приближенный результат, но обычно близкий к верному. |
||||||||||
Располагая гармоническими характеристиками, |
можем выполнить расчет |
|||||||||
БНЭЦ в следующем порядке: |
|
|
S |
= |
1 , |
. . . |
п |
) для первых |
||
а) используя характеристики всех НЭ ( |
|
|
||||||||
гармоник |
Uis (Is) |
и o ' « |
(I s), |
выполняем расчет |
так ж е,как для ИНЭЦ, |
|||||
поскольку рассчитываем синусоидальный процесс ( п .п . 8 |
и 9 ) . В резуль |
тате расчета становятся известны первые гармоники токов, напряжений и фавовых углов между ними для всех элементов цепи, в том числе для не линейных, соответствующие данному режиму цепи, что отмечено верхним
г г < 7 » |
j W |
(Р ): |
|
T - И |
(p) |
(P) |
LP 1Р' |
rr (P ) |
-t (P) |
|
|
(p> |
|
(0 (e) r r W |
j j U» |
т |
|
|
v: |
||||||||
ь ч |
, |
I J i f , |
u a |
, J-a |
1 ■-, u ts , J is |
, ~>)s • |
U1n , |
Jfn |
, |
|
|||
индексом |
|
|
|
б) соответственно найденным значениям первых гармоник токов и напряжений находим из графиков гармонических характеристик для источ ников ЭДС значения Eks > c*Vs > следовательно
|
|
|
|
р |
- р |
aj(P[/s+oixs) |
|
|
|
|
. . |
|
|
|
|
|
|||
|
Via |
|
|
txs-txs-e |
|
|
|
|
кФІ' |
|
ИВ. |
|
|||||||
где |
- начальная фаэа |
первой гармоники тока |
|
в |
S |
-том |
|
||||||||||||
|
Аналогично для |
источников тока |
J xs |
, |
<Укs |
, |
следовательно |
|
|
||||||||||
где |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
<рш - начальная фаза |
первой гармоники напряжения в 5 |
-том Ш . |
|||||||||||||||||
|
в) вычисляем внутренние сопротивления (или проводимости) всех во |
||||||||||||||||||
ображаемых генераторов высших гармоник. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
J KS |
|
или |
- |
|
( К=2,..-,т) |
( 5 = |
|
|
л), |
|||||||
|
|
|
|
У ,а =с^KS |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
г) выполняем расчет цепи поочередно для каждой |
высшей гармоники, |
|||||||||||||||||
совершенно так же, как это делается для |
линейных цепей нѳсинусоицапьно- |
||||||||||||||||||
го тока. |
|
|
|
при этом действие |
каждого |
гѳнѳратора_ |
к |
-той |
гармо |
||||||||||
|
Разумеется, что |
|
|||||||||||||||||
ники |
учитывается единожды: |
или как генератора ЭДС |
£VSt3xs |
, |
или |
как |
|||||||||||||
генератор тока |
J xs |
, |
Укз |
• ° та часть |
расчета |
иллюстрируется |
|
схемой |
|||||||||||
рис. |
36. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- 58 -
д) наложением токов и напряжений различных гармоник определяются мгновенные вначення величин данного режима
т
|
|
' S l7 l ( КО)І/ + ( p T x s) . |
^ 2 |
2 ^ ^ |
scn(KCüt + <f>uxs), |
X*t |
fff |
|
а также действующие значения:
■it. и ;
н мощности
т
Р$ ~ ^ Kes £ks cosУ к& , где Укз - Уикз ~ У ins.
Метод Воронова прост" и доступен, широкому кругу влѳктротахников. Он достаточно эффективен для ручного счета по затратам времени и по точности (погрешность обычно на превышает 5-10% ), но не приспособлен
-59 -
киспользованию ЭВМ. Главным недостатком метода является резкое сниже ние точности вбливи ревонаноных режимов. Повтому его не следует приме нять при расчете феррорезонансншр, оегнѳторѳвонансннх и фѳрросегнеторѳзонансных контуров. Снижение точности в указанных олучаях вызывается
основным допущением, принятым в данном методе, что высшие гармоники х о тя и определяются ооновной, но не влияют на н ее. Это допущение сущест венно упрощает расчет, но вносит ошибку.
15 . ТОЧЕЧНЫЙ МЕТОД РАСЧЕТА БШД
Как упоминалось в п . 1 0 , периодический процесс можно определить (опи сать), задав конечное число равностоящих мгновенных значений (то
чек) |
величины на периоде. |
Такой |
способ |
математического |
описания называ |
|||||
ют решетчатой функцией, а |
чаще |
т оич( |
е ч н ы м |
и з о б р а ж е н |
и - |
|||||
е м |
функции, которое для функции |
£) |
представляется |
следующим |
об - |
|||||
-равом |
|
U(i„) |
|
|
Uo |
|
|
|
|
|
|
|
и и,) |
|
|
Ut |
|
|
|
|
т „ |
|
I u |
( |
t ) |
] |
- |
|
U |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и(Ь„) |
|
|
|
Uk |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и (Іп) |
|
|
|
U„ |
|
|
|
|
|
|
Индексы указывают номера точек, |
П |
- |
число |
интервалов (точек) на пе |
||||||||||
риоде. Символ |
Т„ |
испольвован |
как |
|
оператор |
|
|
|
|
u(t) |
||||
|
|
|
преобразования функциий (t) |
|||||||||||
в многомерный вектор (матрицу столбец), т . е . |
в решетчатую функцию |
|||||||||||||
Это п р я м о е |
|
точечное |
преобразование, |
которое |
записывают символи |
|||||||||
чески |
|
U (t)= u |
|
|
или |
и (t |
) —- |
и |
. |
|
||||
Условие периодичности здесь выражается как |
|
|
|
|
|
|||||||||
u(t)=U(t+T) |
|
И |
Un—Um-n , |
|
|
|
|
|||||||
Она является краевым условием задачи. |
|
|
|
|
|
точечное |
||||||||
В процессе |
расчетов |
необходимо |
|
также о б р а т н о е |
преобразование (интерполирование), заключающееся в построении функции, приближенно описывающей многомерный вектор:
U-*~ иft) |
; |
- 60 - |
Ua_ |
= Uft) |
|
К ' [ Л - т- |
|||||
и„ |
|||||
|
|
|
U, |
|
|
Применим понятіе |
точечного изображения |
к раочету несложной нели |
нейной цепа, чтобы повевать ооновную идею точечного метода. Пусть д а но дифференциальное уравнение цепи по р и с. 31
|
|
|
|
^■ |
+ r(t)i = uft), |
|
|
|
где |
|
Uft)= u(t + T) |
|
||||||
и нелинейные вавиоиыости (функции) |
т(і) |
и |
ф(і) = |
функции |
времени - |
|||||||||||||
нэвестнув |
uft) |
и неизвестные |
с ft ) , |
|
r(t)- |
г [eft)] |
и |
|
|
|||||||||
= |
<р'(і) |
- |
ввменим их точечными |
ивображѳниями, в рѳвудьтатѳ чего полу |
||||||||||||||
чим векторное (многомерное), иначе точечное уравнение: |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Y.i |
ѵ V |
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ip'-t ги =и. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
В развернутой форме ѳто функциональное уравнение эквивалентно |
||||||||||||||||
системе численных уравнений, записанной |
|
ниже: |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
]'ро ^ 1*0I'D ~ UО |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
(рі + п І, = Ut |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
fФк’ ++ |
Г,СК |
|
Uк |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г„І„ |
== U„ . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Зти уравнения справедливы в отдельные моменты процесса. |
|
|
р ‘(0- |
|||||||||||||||
|
|
Для решения этой системы нам не достает внания эависимости |
|
|||||||||||||||
Выраеим ее приближенно следующим обрааом: |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
t-i. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
І |
Іш |
|
фхн |
|
4>1і'ж+, ) , |
(Рк~(р(іг). |
|
|
|
|
|||||
где |
|
ѵ*= |
|
= |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
ч>- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Теперь нетрудно органивовать вычислительныя операции в следующем по - радке:
а) эадаемоя нулевым приближением многомерного вектора тока і иопольеовав для этого линейное приближение решения (порождающее реше ние) ;
- 61 -
б) |
определяем |
значения многомерных |
векторов г (і (с>) |
и <р'(і ы) |
|
и подотавляѳм их компоненты в уравнения, что позволяет получить компо |
|||||
ненты многомерного вектора тока в следующем приближении |
|
||||
|
Гк |
|
|
|
|
Иная вовмохность заключается в вычислении невявок |
|
||||
я нахождении |
следующего приближения по методу Ньютона или по методу |
||||
наиокорѳйшѳго спуска..И м еется также |
возможность воспользоваться |
одним |
|||
из методов минимизации невязок. |
|
■ |
|
||
Из изложенного видно, что главная идея точечного метода заключа |
|||||
ется в о д н о в р е м е н н о м |
вычислении |
и приближении к истинным |
|||
с о в о к у п н о с т и |
м г н о в е н н ы х |
з н а ч е н и й |
иско |
||
мой периодической величины. Однако |
испольвованный нами способ вычисле |
ния мгновенных значений проивводной по значениям самой величины в двух точках (предшествующей и последующей) слишком гр уб , вывываѳт большие погрешности. Позтому необходимо познакомиться с более точными способа ми вычисления проивводной и интеграла, поскольку приходится решать и интѳгродиффѳренциальныѳ уравнения и интегральные. Кроме т ого , пользова ние точечным методом заметно упрощается в результате формализации вы числительной процедуры. Зту формализацию выполнил акад. УССР Пухов Г . Е . создав так называемое т о ч е ч н о е и с ч и с л е н и е [ і б ] , формально подобное операторному методу. Здесь мы приведем о нем самые краткие сведения применительно к функциям симметричным относительно . оси абсцисс, хотя разработаны формулы и для функций более общего вида.
Для функций, удовлетворяющих условию:
f(S )= i - J ( Ѳ+я)t где Ѳ=ь)Ъ
достаточно получать изображение на полупѳриодѳ, разбиваемом на т ин тервалов. Прямое точечное преобразование запарывается как
Тп [/ (# /]= /