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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

- 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

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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 [/ (# /]= /