Физического моделирования

При подготовке пятого издания учтены критические замечания рецензента проф. О. П. Михайлова, а также отзывы кафедры электротехники Московского инженерно-физического института, кафедры электротехники и интроскопии МЭИ, руководимой заслуженным деятелем науки и техники проф. В. Г. Герасимовым, проф. кафедры электротехники и электроники МИТХТ им. М. В. Ломоносова А. В. Нетушила и других членов Научно-методического совета по электротехнике.

При подготовке пятого издания учтены критические замечания рецензента проф. О. П. Михайлова, а также отзывы кафедры электротехники Московского инженерно-физического института, кафедры электротехники и интроскопии МЭИ, руководимой заслуженным деятелем науки и техники проф. В. Г. Герасимовым, проф. кафедры электротехники и электроники МИТХТ им. М. В. Ломоносова А. В. Нетушила и других членов Научно-методического совета по электротехнике.

Председатель Высшей аттестационной комиссии при Совете Министров СССР В. Г. Кирпллов-Угрюмов, бывший секретарем комитета комсомола Московского инженерно-физического института в 1943—1945 гг., вспоминает об учебе в тяжелые военные годы и о роли комсомола в организации действенной учебной помощи студентам: «Тяжело было до неимоверности. За годы войны из голов наших начисто выветрилась вся школьная физика, а курсы читались без всяких скидок. Наверное, многие из ребят просто не выдержали, захлебнулись бы в формулах и чертежах, если бы не столь же наивное, сколь и мудрое изобретение комитета: после обязательных занятий здесь же, в аудитории,оставалась группа, и ребята заново проходили учебную программу, объясняя друг другу то, что каждый успел понять. Так складывалась нынешняя система взаимопомощи, которой МИФИ гордится, а иные вузы завидуют».

Кафедра электроники Московского инженерно-физического института

При подготовке рукописи к печати авторы воспользовались рядом ценных указаний рецензентов: коллектива Ленинградского ордена Ленина электротехнического института им. В. И. Ульянова (Ленина), коллектива кафегры электроники Московского инженерно-физического института, а та,:же доц. Быстрова Ю. А. и доц. Изъюровой Г. И.

Учебное пособие написано на основе многолетнего опыта авторов по руководству курсовым и дипломным проектированием, а также проведения семинарских занятий по курсу «Импульсная техника» на кафедре электроники Московского Ордена Трудового Красного Знамени инженерно-физического института. При его составлении использовался также богатый материал по проектированию и расчету импульсных устройств, который в течение многих лет накопился на кафедре в ходе выполнения научно-исследовательских работ.

кафедра Ленинградского электротехнического института связи (зав. кафедрой проф., докт. техн. паук Л. М. Гольденберг), зав. кафедрой Московского инженерно-физического института проф., докт. техн. наук А. Г. Филиппов.

К началу 70-х годов в лабораториях Физического института имени П. Н. Лебедева АН СССР под руководством академиков Н. Г. Басова и А. М. Прохорова были разработаны первые экспериментальные установки, на которых удалось получить плазму с помощью лазеров.

Горизонтальная шкала соответствует 20 мс/дел., вертикальная 20 нА/дел. (Согласно [41], с любезного разрешения Американского физического института.)

(Согласно [41], с любезного разрешения Американского физического института.)

Кружки — данные экспериментальных измерений. (Согласно [41], с любезного согласия Американского физического института.)

В гл. 2 описаны индуктивные накопи гели энергии, обладающие простой конструкцией и хорошими массогабаритными показателями. При их рассмотрении учтены оптимальные геометрические формы катушек, их прочностные характеристики, тепловые режимы, особенности электрических схем и коммутационных процессов. Затронуты вопросы системотехнического анализа энергоустановок с накопителями и их физического моделирования.

При упрощенном подходе суть физического моделирования можно пояснить следующим образом. Пусть имеется уравнение, описывающее определенную зависимость между физическими величинами ?,,., геометрическими координатами xk и временем / (/, k=\, 2,...). Аналогичное уравнение может быть записано для физических величин модели ?,JM, ее координат xkM и времени гм, причем значения ^/м, xkM и tM связаны масштабными коэффициентами /гь;, mkx и w, с соответствующими величинами <;,., xk и г, описывающими реальную систему, т. е. ^,-м==т^;, xkM = mkxxk, tM = mtt. Если после подстановки этих соотношений в уравнение для модели оговорить для масштабов такие условия, что оно' тождественно превратится в исходное уравнение для реальной системы, то подобие модели и системы при рассмотрении определенного процесса будет обеспечено. Число условий подобия зависит от числа основных исходных уравнений, описывающих совокупность процессов в рассматриваемой системе.

При исследовании ЭП на АВМ используются специальные схемы питания моделей. Наиболее широко применяют схемы, воспроизводящие режимы работы тиристорного преобразователя, совмещающие принципы математического и физического моделирования. Для вентильной части выполняется физическая модель, а соединенные с ней электрические части АВМ представляют собой математическую модель электрической машины. Считая, что двигатель подключен к сети несинусоидального напряжения бесконечной мощности, на АВМ можно создать генераторы несинусоидальных напряжений и использовать их вместо генераторов синусоидальных напряжений в структурных схемах решения уравнений ЭП.

При исследовании ЭП на ЭВМ используются специальные схемы питания моделей. Наиболее широко применяют схемы, воспроизводящие режимы работы тиристорного преобразователя, совмещающие принципы математического и физического моделирования. Для вентильной части

Электромагниты с незамкнутым магнитопроводом ( 8.3) применяют в качестве расцепителей высоковольтных аппаратов, датчиков магнитного поля и т. д. На стадии проектирования таких электромагнитов требуется найти зависимости потокосцепления обмотки и силы, действующей на подвижный элемент, от геометрических размеров и конструктивных параметров, а также распределение магнитной индукции в системе. Отсутствие замкнутого магнитопровода не позволяет надежно рассчитывать такие системы методами теории цепей. Применение физического моделирования особенно рукции.

физического и математического моделирования; в рекомендациях МЭК по расчетам переходных процессов в ТА использовался метод наклонных характеристик намагничивания (см., например, 142]). Метод физического моделирования получил развитие в работах ИЭД АН УССР (Б. С. Стогний и др.). Метод математического моделирования, наиболее универсальный, использовался на аналоговых машинах во ВНИИЭ (Я. С. Гельфанд), в НПИ (Э. В. Подгорный, С. Д. Хлебников и др.) и в БПИ (В. И. Новаш и др.), на цифровых машинах — в МЭИ (К. С. Дмитриев и др.) и других организациях.

В связи с постоянным возрастанием номинальных токов высоковольтных аппаратов получают развитие экспериментальные методы определения потерь как в элементах токоведущих систем, так и в других конструктивных элементах таких аппаратов, методы физического моделирования процессов тепловыделения и теплоотвода. На 1.4 показаны простейший однополюсный разъединитель внутренней установки (а) и полюс разъединителя со сложной многоэлементной токоведущей системой (б).

Расчет сопротивления и напряжения прикосновения заземлителей в двухслойном грунте ведется по соответствующим расчетным эквивалентным сопротивлениям рэ, при которых R и Un имеют ту же величину, что и в неоднородно^! грунте. При этом р9 зависит от соотношения рх и ра, глубины границы их раздела, а также глубины распространения электрического поля заземлителя, которое определяется размерами и формой заземлителя. Чем больше горизонтальные и особенно вертикальные размеры, тем больше сказывается влияние нижнего слоя. Расчетное удельное сопротивление рэ определяется по кривым, построенным на основе аналитических расчетов ВИЭСХ и методов физического моделирования для разных отношений Pi/p2 и разных типов заземлителей.

Аналитический расчет сопротивления сложного заземлителя производится путем определения собственных и взаимных сопротивлений элементов заземлителя и требует большого количества вычислений. Другим методом, используемым для расчета как сопротивления заземления, так и напряжения прикосновения, является метод физического моделирования сложных заземлителей с исследованием их геометрически подобных моделей в электролитической ванне.

Определение импульсного сопротивления заземлителя с учетом индуктивности и искрового эффекта является весьма сложной задачей, не подлежащей в настоящее время аналитическому решению. Для определения импульсных характеристик заземлителей применяется метод физического моделирования в ванне, заполненной грунтом. На основании теории подобия находятся критерии подобия и опре-

Для линий с металлическими и железобетонными опорами, проходящих в местах с удельным сопротивлением грунта р «S 300 Ом • м, допустимые сопротивления заземлителя могут быть обеспечены использованием железобетонных подножников опор, которые являются естественными заземлителями. Исследования методом физического моделирования показали, что приближенный расчет сопротивления железобетонного фундамента опоры можно производить, принимая подножник за металлический электрод. Если подножник опоры не обеспечивает нормированное значение сопротивления заземления опоры в данном грунте, то необходимо дополнительное