Исследованию режимов, характеристик и процессов как электромагнитных, так и электромеханических устройств должна предшествовать реализация триады «модель - алгоритм - программа». В результате осуществляется замена исходного устройства его моделью, которая затем анализируется посредством экспериментирования на ПК при помощи вычислительно-логических алгоритмов.

Математическая модель глубже вскрывает внутренние связи устройства, дает его точные количественные характеристики. Вычислительный эксперимент частично или полностью заменяет натурное экспериментирование, позволяя уменьшить сроки и стоимость разработок. Универсальность математических моделей, алгоритмов и программ дает возможность оперативно и без дополнительных затрат переходить от решения одной проблемы к другой.

Триада «модель - алгоритм - программа» предполагает три этапа: постановка задачи, разработка математической модели, составление программы решения задачи на ПК.

Постановка задачи включает конкретизацию схемотехнических и конструктивных особенностей устройства, исходные допущения, формулирование конечной цели и др.

В понятие математической модели входит формирование на основе законов электротехники (и в соответствии с принятыми допущениями) системы уравнений необходимой и достаточной для достижения поставленной цели, а также аналитическое преобразование этой системы, обеспечивающее оптимальность решения задачи на ПК.

На третьем этапе осуществляется программная реализация математической модели.

Очевидно, что наиболее эффективно решается задача, когда все три этапа осуществляет специалист в данной пред-метной области, владеющий также математическим аппаратом численных методов анализа и компьютерными технологиями.

В настоящем учебном пособии, предназначенном для студентов и аспирантов, электромеханических и электроэнергетических специальностей, иллюстрируется реализация перечисленных этапов на примере математического моделирования электромагнитных режимов управляемых электроэнергетических устройств.К этим устройствам относятся управляемые реакторы, которые по конструктивным и схемотехническим решениям подобны силовым трансформаторам или электрическим машинам переменного тока с неявно выраженными полюсами, но с неподвижным ротором. Реакторы предназначены для управления режимами электроэнергетических систем, что предъявляет требования к их технико-экономическим показателям: практическая синусоидальность регулируемого тока, отсутствие индуктивных связей между обмотками и достаточное быстродействие, пониженная материалоемкость, технологичность и др. На основе анализа разработанной математической модели исследуется поведение («физиология») реакторов в электро-энергетических системах.

Учебное пособие состоит из пяти разделов.
В первом разделе дана классификация реакторов по ряду признаков, а также приведены основные определения.

Во втором разделе рассмотрены области применения реакторов, а именно: воздуш-ные линии электропередачи высокого напряжения, распределительные электросети напряжением 6...10 кВ и выше, а также системы электроснабжения промышленных предприятий.

В третьем разделе излагаются основы теории и устройства типичных реакторов как с пульсирующим магнитным полем, так и с вращающимся магнитным полем.

В четвертом разделе разработаны математическая модель электромагнитных режимов и алгоритм ее программной реализации. Математическая модель - это система обыкновенных нелинейных дифференциальных уравнений электрического равновесия и магнитного состояния устройств, которые записаны на основе эквивалентирования последних электрической и магнитной схемами замещения с нелинейными сосредоточенными параметрами.

В пятом разделе рассмотрены результаты, полученные на основе анализа, выполненного на ПК, для типичных реакторов с пульсирующим и вращающимся магнитными полями в нормальных установившихся режимах работы, в переходных, несимметричных и др. По данным анализа делаются выводы о соответствии реакторов требованиям, предъявляемым к ним электроэнергетическими системами.

В Приложении приведены алгоритм и Паскаль-программа метода Рунге-Кутта с модификацией Фельберга и пример решения нелинейного дифференциального уравнения движения.

Вернуться назад
Возврат на начальную страницу