RU2137286C1

RU2137286C1 - Band method and device for modeling electrical machines

Info

Publication number: RU2137286C1
Application number: RU98112551A
Authority: RU
Inventors: Михаил Федорович Бондаренко; Юрий Васильевич Куценко; Илья Павлович Чередников; Павел Ильич Чередников
Original assignee: Харьковский государственный технический университет радиоэлектроники
Priority date: 1998-06-29
Filing date: 1998-06-29
Publication date: 1999-09-10

Abstract

FIELD: electrical engineering; analog physical and mathematical modeling of linear, nonlinear, and nonlinear-parametric electrical machines. SUBSTANCE: combined model of electrical machine including equivalent circuit of primary energy source operating principle and electrical machine circuit is developed, equivalent circuit of primary energy source operating principle is presented by equivalent electric circuit, electric circuit of base model of electrical machine is set up by combining equivalent circuit of primary energy source and electrical machine electronic circuit, set of similarities between curves of electrical machine and its model showing, respectively, magnetic flux and field current as function of flux linkage and pumping current, field current and load current as function of pumping current and current of parametrically excited vibrations, rotor speed and field current as function of rate of current pumping , dynamic magnetic permeability and spatial coordinate as function of dynamic inductance and time is introduced. EFFECT: enlarged functional capabilities, improved informative capacity and validity of data obtained, optimized design and manufacture of electrical machines. 2 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для аналогового физико-математического моделирования линейных, нелинейных и нелинейно-параметрических электрических машин. The invention relates to the field of electrical engineering and can be used for analog physical and mathematical modeling of linear, non-linear and non-linear parametric electrical machines.

Известен способ физического моделирования электрических машин (Веников В. А. Теория подобия и моделирования. Учебное пособие для вузов. Изд. 2-е доп. и перераб. - М.: Высш. школа, 1976, с. 372), использующий физическую модель, основные соразмерности физически подобных электрических машин и критерии подобия, связанные с геометрическими размерами и мощностью - системой уравнений. Физическая модель (фиг. 1) включает первичный движитель с моделью первичного двигателя и дополнительными дисками для регулирования инерции ротора генератора (модель), с обмотками возбуждения, статорными, сменные взаимозаменяемые роторы, стандартные узлы, детали, корпуса и подшипниковые платы, изменение и исследование параметров физической модели, в соответствие с условиями подобия, осуществляют введением дополнительных устройств, заменой некоторых частей внутри самой машины или увеличением подмагничивания магнитных сердечников. There is a method of physical modeling of electrical machines (V. Venikov. Theory of similarity and modeling. Textbook for universities. Ed. 2nd add. And revised. - M .: Higher school, 1976, p. 372) using a physical model , the main proportions of physically similar electric machines and similarity criteria related to geometric dimensions and power - a system of equations. The physical model (Fig. 1) includes a prime mover with a prime mover model and additional disks for regulating the inertia of the generator rotor (model), with excitation windings, stator, interchangeable interchangeable rotors, standard units, parts, housings and bearing boards, changing and researching parameters physical model, in accordance with the conditions of similarity, carry out the introduction of additional devices, replacing some parts inside the machine itself or increasing the magnetization of magnetic cores.

При регулировании параметров модели в данном способе наблюдаются искажения относительных характеристик холостого хода и ограниченные функциональные возможности (моделируется специфический класс машин). When adjusting the parameters of the model in this method, distortions of the relative characteristics of idling and limited functionality are observed (a specific class of machines is simulated).

Известен способ математического моделирования электрических машин (Тетельбаум И. М. , Шлыков Ф.Н. Электрическое моделирование динамики электропривода механизмов. - М.: Энергия, 1970, с. 8-10), основанный на принципе электромеханической аналогии, когда каждому из физических элементов натуры в модели соответствует определенный, изображающий его эквивалент, при этом математической моделью прямой аналогии для двигателя (фиг. 2а) и системы двигатель-генератор (фиг. 2б) являются соответственно электрические схемы (фиг. 2в и фиг. 2г), в которых используется соответствие угловому перемещению φ - электрический заряд q, угловой скорости вращения ω - ток i, моменту силы М - напряжение u, моменту инерции массы J - индуктивность L, податливости с - емкость конденсатора C, сопротивлению трения r - омическое сопротивление R. A known method of mathematical modeling of electrical machines (Tetelbaum IM, Shlykov F.N. Electrical modeling of the dynamics of electric drive mechanisms. - M .: Energy, 1970, S. 8-10), based on the principle of electromechanical analogy, when each of the physical elements the natures in the model correspond to a certain one depicting its equivalent, while the mathematical model of direct analogy for the engine (Fig. 2a) and the engine-generator system (Fig. 2b) are, respectively, electrical circuits (Fig. 2c and Fig. 2d), in which I have matching angular displacement φ - electric charge q, the angular rotation speed ω - current i, the moment of force M - u voltage Moment of inertia J - inductance L, compliance with the - C capacitance, friction resistance r - ohmic resistance R.

Для механической системы (фиг. 2а) и ее модели (фиг. 2в) уравнения движения имеют вид:

Для реальной электрической машины в генераторном режиме уравнения движения можно записать (Тетельбаум И.М., Шлыков Ф.Н. Электрическое моделирование динамики электропривода механизмов. - М.: Энергия, 1970, с. 95) в виде:

где М_n(t) - момент, развиваемый первичным движителем генератора;
k - коэффициент пропорциональности;
Φ - - магнитный поток обмотки возбуждения генератора;
i - ток якоря генератора;
I - момент инерции вращающихся частей генератора;
U_г(t) - напряжение на зажимах генератора;
L - индуктивность обмотки якоря генератора.For a mechanical system (Fig. 2a) and its model (Fig. 2c), the equations of motion have the form:

For a real electric machine in the generator mode, the equations of motion can be written (Tetelbaum IM, Shlykov FN Electrical modeling of the dynamics of the electric drive mechanisms. - M .: Energy, 1970, p. 95) in the form:

where M _n (t) is the moment developed by the prime mover of the generator;
k is the coefficient of proportionality;
Φ - is the magnetic flux of the field winding of the generator;
i - generator armature current;
I is the moment of inertia of the rotating parts of the generator;
U _g (t) is the voltage at the terminals of the generator;
L is the inductance of the armature of the generator armature.

Наиболее близким к заявляемому техническим решением является пазонный способ моделирования физических полей (Патент N 1804649, опубл. 23.03.93 г. Бюл. N 11), включающий интегральную модуляцию энергоемкого параметра пазонных систем электрической структуры, изменение интервала времени между экстремумами скорости изменения параметра за период, при выполнении условий квантового пазонного резонанса, возбуждение колебаний в пазонных системах и соединении их между собой согласно структуре исследуемого оригинала, составляют эквивалентные схемы связей и действующих вращательных сил, строят математическую модель относительно вращательных обобщенных координат, сил, скоростей и импульсов, составляют по эквивалентным схемам и математическим моделям, используя систему электромеханических аналогий, электрическую схему пазонной и математических моделей, находят по предельным отклонениям обобщенных и динамических переменных и параметров электрические, геометрические параметры электрической пазонной системы, по динамическим переменным параметрам определяют их критические и амплитудные значения. Closest to the claimed technical solution is a band-gap method for modeling physical fields (Patent N 1804649, published March 23, 93 Bull. No. 11), including integrated modulation of the energy-intensive parameter of the band-shaped systems of the electrical structure, changing the time interval between the extremes of the rate of change of the parameter over the period , when the conditions of quantum band resonance are fulfilled, the excitation of oscillations in the band systems and combining them with each other according to the structure of the original under study constitute equivalent coupling schemes th and the existing rotational forces, they construct a mathematical model with respect to rotational generalized coordinates, forces, velocities and impulses, make up using equivalent circuits and mathematical models, using a system of electromechanical analogies, an electric circuit of band and mathematical models, find the limit deviations of generalized and dynamic variables and parameters electrical and geometrical parameters of the electric band system; their dynamic and amplitude are determined by dynamic variable parameters values of.

Недостатком известного технического решения является ограниченные функциональные возможности: модели описывают или только электрические системы, или - механические. A disadvantage of the known technical solution is the limited functionality: the models describe either only electrical systems or mechanical ones.

В основу изобретения поставлена задача расширить функциональные возможности способа при проектировании линейных, нелинейных и нелинейно-параметрических электрических машин, повысить информативность и достоверность получаемых результатов. The basis of the invention is the task to expand the functionality of the method in the design of linear, nonlinear and nonlinear parametric electric machines, to increase the information content and the reliability of the results.

Такой технический результат достигается тем, что пазонный способ моделирования электрических машин, включающий интегральную модуляцию энергоемкого параметра пазонных систем электрической структуры, изменяют интервал времени между экстремумами скорости изменения параметра за период, выполняют условия квантового пазонного резонанса, возбуждают колебания в пазонных системах путем квантования и вложения пазонов энергии в собственные колебания, составляют эквивалентные схемы связей и действующих вращательных сил, строят математическую модель относительно вращательных обобщенных координат, сил, скоростей и импульсов, составляют по эквивалентной схеме и математической модели, используя систему электромеханических аналогий, электрическую схему пазонной и математической модели, находят по предельным отклонениям обобщенных и динамических переменных и параметров, электрические, геометрические параметры электрической пазонной системы, по динамическим переменным параметрам определяют их критические и амплитудные значения, отличающейся тем, что составляют комбинированную модель оригинала, включающую схему замещения первичного источника энергии и электрическую цепь электрической машины, представляют схему замещения первичного источника энергии эквивалентной электрической схемой, выполняют электрическую схему пазонной модели оригинала путем объединения эквивалентной схемы первичного источника энергии и электронной цепи электрической машины, вводят систему аналогий между зависимостями оригинала и моделью соответственно магнитного потока и тока возбуждения от потокосцепления и тока накачки, тока возбуждения и тока нагрузки от тока накачки и тока, параметрически возбуждаемых колебаний, скорости вращения ротора и тока возбуждения от частоты накачки тока и тока накачки, динамической магнитной проводимости и пространственной координаты от динамической индуктивности и времени. This technical result is achieved by the fact that the band-wise method of modeling electric machines, including the integral modulation of the energy-intensive parameter of the band-shaped systems of the electric structure, change the time interval between the extrema of the rate of change of the parameter over a period, satisfy the conditions of quantum band-resonance, excite oscillations in the band-systems by quantizing and inserting the bands energy into natural vibrations, make up equivalent circuits of bonds and acting rotational forces, build mathematically a model with respect to rotational generalized coordinates, forces, velocities and momenta, compose according to an equivalent circuit and a mathematical model, using a system of electromechanical analogies, an electric circuit of a band and mathematical model, find the limit deviations of generalized and dynamic variables and parameters, electrical, geometric parameters of the electric band systems, according to dynamic variables, determine their critical and amplitude values, characterized in that they comprise a combination of the original model of the original, including the equivalent circuit of the primary energy source and the electric circuit of the electric machine, represent the equivalent circuit of the primary energy source with the equivalent electrical circuit, perform the electric circuit of the band model of the original by combining the equivalent circuit of the primary energy source and the electronic circuit of the electrical machine, introduce a system of analogies between the dependencies the original and model, respectively, of the magnetic flux and excitation current from the flux linkage and the pump current , the excitation current and the load current from the pump current and current, parametrically excited oscillations, the rotor speed and the excitation current from the pump frequency of the current and pump current, dynamic magnetic conductivity and the spatial coordinate of the dynamic inductance and time.

Известна параметрическая электрическая машина (А.с. N 1793524, опубл. 07.03.93 г. Бюл. N 5), содержащая емкостные и индуктивные элементы, образующие резонансную цепь, емкостные элементы которой выполнены в виде конденсатора постоянной емкости, а индуктивные элементы выполнены в виде закрепленных в корпусе-статоре ферромагнитных сердечников, имеющих воздушные зазоры, в которых расположен подвижный ротор, имеющий ферромагнитные участки. При этом отношение количества статорных обмоток к количеству роторных ферромагнитных участков равно 3/2. Емкостной элемент содержит три конденсатора постоянной емкости, которые электрически соединены с тремя группами статорных обмоток индуктивного элемента либо по схеме звезды, либо по схеме треугольника. Known parametric electric machine (A.S. N 1793524, publ. 07.03.93, Bull. N 5), containing capacitive and inductive elements forming a resonant circuit, capacitive elements of which are made in the form of a capacitor of constant capacitance, and inductive elements are made in in the form of ferromagnetic cores fixed in a stator housing having air gaps in which a movable rotor having ferromagnetic sections is located. The ratio of the number of stator windings to the number of rotor ferromagnetic sections is 3/2. The capacitive element contains three capacitors of constant capacitance, which are electrically connected to three groups of stator windings of the inductive element either according to the star circuit or according to the triangle circuit.

Такое техническое решение не может выполнять функции устройства моделирования электрических машин с учетом независимых источников энергии, измерения и визуализации основных характеристик, параметров и динамических процессов. Such a technical solution cannot perform the functions of a device for modeling electric machines, taking into account independent energy sources, measuring and visualizing the main characteristics, parameters and dynamic processes.

Наиболее близкое по технической сущности к заявляемому является устройство для измерения параметров нелинейных элементов и систем (А.с. N 1647458, опубл. 07.05.91 г. Бюл. N 17), содержащее параметрический зонный генератор, выполненный на двух магнитных сердечниках с обмотками накачки и подмагничивания (первые - для снятия характеристик динамического параметра и вторые - для снятия характеристик магнитных сердечников), измерительными, резонансными, с переменным резистором в цепи накачки, подключенным одним выводом к общей шине, и RC-цепочке в резонансном контуре, последовательно соединенные задающий генератор, усилитель мощности источника накачки через переключатель подключен к обмоткам накачки и первому входу многолучевого осциллографа, второй вывод переменного резистора, общий с обмоткой накачки, подключен к входу развертки двухлучевого осциллографа, выход резонансных обмоток через переключатель подключен ко второму входу многолучевого осциллографа и входу вольтметра, источник подмагничивания через переключатель подключен к обмоткам подмагничивания, высокочастотный генератор через развязывающий резистор и переключатель подключен к первым измерительным обмоткам, выход которых через блокировочный конденсатор, резонансный усилитель, амплитудный детектор подключен к входу фильтра, выход которого подключен к третьему входу и через дифференциатор - к четвертому входу многолучевого осциллографа, вторые измерительные обмотки непосредственно подключены к одному входу и через интегратор - ко второму входу двухлучевого осциллографа и вольтметру. The closest in technical essence to the claimed is a device for measuring the parameters of nonlinear elements and systems (A.S. N 1647458, publ. 05/07/91 Bul. N 17), containing a parametric zone generator made on two magnetic cores with pumping windings and bias (the first to take characteristics of the dynamic parameter and the second to take characteristics of the magnetic cores), measuring, resonant, with a variable resistor in the pump circuit connected by one output to a common bus, and an RC circuit in resonance circuit, serially connected to the master oscillator, the power amplifier of the pump source through the switch is connected to the pump windings and the first input of the multipath oscilloscope, the second output of the variable resistor, common with the pump winding, is connected to the scan input of the two-beam oscilloscope, the output of the resonant windings through the switch is connected to the second input multipath oscilloscope and voltmeter input, the bias source through a switch is connected to the bias windings, a high-frequency generator the torus is connected through a decoupling resistor and a switch to the first measuring windings, the output of which is through a blocking capacitor, a resonant amplifier, an amplitude detector is connected to the input of the filter, the output of which is connected to the third input and, through the differentiator, to the fourth input of the multipath oscilloscope, the second measuring windings are directly connected to one input and through an integrator - to the second input of a two-beam oscilloscope and a voltmeter.

Данное устройство имеет ограниченные функциональные возможности и недостаточную информативность полученных результатов. This device has limited functionality and lack of information content of the results.

Развитие и внедрение нового направления в электротехнике, связанного с разработкой высокоэффективных линейных, нелинейных и нелинейно-параметрических электрических машин тормозится в силу того, что в настоящее время отсутствует как теоретические и экспериментальные исследования, так и инженерные методы проектирования таких машин. The development and implementation of a new direction in electrical engineering related to the development of highly efficient linear, non-linear and non-linear-parametric electric machines is hindered by the fact that there are currently no theoretical and experimental studies, as well as engineering methods for designing such machines.

В основу изобретения поставлена задача расширения функциональных возможностей, повышения информативности и достоверности полученных результатов, возможность оптимизации конструкции электрических машин при проектировании и обеспечения качества при производстве и эксплуатации. The basis of the invention is the task of expanding functionality, increasing the information content and reliability of the results, the ability to optimize the design of electrical machines during design and to ensure quality in production and operation.

Такой технический результат достигается тем, что устройство моделирования электрических машин, содержащее параметрический зонный генератор, выполненный на двух магнитных сердечниках с обмотками накачки и подмагничивания, первые и вторые, измерительные и резонансные обмотки, с переменным резистором в цепи накачки, подключенным одним выводом к общей шине и RC-цепочку в резонансном контуре, последовательно соединенные задающий генератор, усилитель мощности источника накачки через основной переключатель подключены к обмоткам накачки и первому входу многолучевого осциллографа, второй вывод переменного резистора, общий с обмоткой накачки, через основной переключатель подключен к входу развертки основного двухлучевого осциллографа, выход резонансных обмоток через основной переключатель подключен ко второму входу многолучевого осциллографа и входу вольтметра, источник подмагничивания через основной переключатель подключен к обмоткам подмагничивания, высокочастотный генератор через основной развязывающий резистор и переключатель подключен к первым измерительным обмоткам, выход которых через блокировочный конденсатор, резонансный усилитель, амплитудный детектор подключен к входу фильтра, выход которого подключен к третьему входу и через дифференциатор - к четвертому входу многолучевого осциллографа, вторые измерительные обмотки непосредственно подключены к одному входу и через интегратор ко второму входу основного двухлучевого осциллографа и входу вольтметра, отличающееся тем, что введены N фазовращателей, N усилителей мощности, N параметрических зонных генераторов, частотомер, дополнительные переключатели, конденсаторы, дифференциатор и двухлучевой осциллограф, один фазовращатель подключен к выходу задающего генератора источника накачки, выход этого фазовращателя через последовательно соединенные фазовращатели подключен к входу N-го фазовращателя, выходы всех фазовращателей подключены к входам дополнительных усилителей мощности, выходы всех дополнительных усилителей мощности через дополнительные переключатели и конденсаторы подключены к обмоткам накачки и через дополнительные переключатели подключены к первому входу многолучевого осциллографа, вторые выводы переменных резисторов, общих с обмотками накачки, введенных параметрических генераторов, подключены через дополнительные переключатели к входу развертки основного двухлучевого осциллографа, выходы резонансных обмоток параметрических зонных генераторов через дополнительные переключатели подключены ко второму входу многолучевого осциллографа, входам вольтметра и частотомера, непосредственно к одному входу и через дифференциатор к другому входу дополнительного двухлучевого осциллографа, входы обмоток подмагничивания введенных параметрических зонных генераторов через дополнительные переключатели подключены к источнику подмагничивания, выходы первых измерительных обмоток через дополнительные переключатели подключены к общей точке основного переключателя, развязывающего резистора и блокировочного конденсатора, все выходы вторых измерительных обмоток через дополнительные переключатели подключены непосредственно к одному входу и через интегратор ко второму входу основного двухлучевого осциллографа. This technical result is achieved in that a device for modeling electrical machines, containing a parametric zone generator, made on two magnetic cores with pumping and magnetizing windings, the first and second, measuring and resonant windings, with a variable resistor in the pumping circuit, connected by one output to a common bus and an RC chain in the resonant circuit, serially connected to the master oscillator, the power amplifier of the pump source through the main switch connected to the pump windings and the first input of a multipath oscilloscope, the second output of a variable resistor, common with the pump winding, is connected through the main switch to the scan input of the main two-beam oscilloscope, the output of the resonant windings through the main switch is connected to the second input of the multipath oscilloscope and the input of the voltmeter, the magnetization source through the main switch is connected to the windings magnetization, the high-frequency generator through the main decoupling resistor and the switch is connected to the first measuring windings whose output through a blocking capacitor, a resonant amplifier, an amplitude detector is connected to the input of the filter, the output of which is connected to the third input and through the differentiator to the fourth input of the multipath oscilloscope, the second measuring windings are directly connected to one input and through the integrator to the second input of the main two-beam an oscilloscope and a voltmeter input, characterized in that N phase shifters, N power amplifiers, N parametric zone generators, a frequency meter, and additional switches, capacitors, a differentiator and a two-beam oscilloscope, one phase shifter is connected to the output of the master oscillator of the pump source, the output of this phase shifter is connected through the phase shifters to the input of the Nth phase shifter, the outputs of all phase shifters are connected to the inputs of additional power amplifiers, the outputs of all additional power amplifiers are additional switches and capacitors are connected to the pump windings and through additional switches are connected to the first input to a multipath oscilloscope, the second terminals of variable resistors common with the pump windings of the introduced parametric oscillators are connected through additional switches to the scan input of the main two-beam oscilloscope, the resonant windings of the parametric zone generators are connected through additional switches to the second input of the multipath oscilloscope, and the inputs to the frequency directly to one input and through a differentiator to another input of an additional two-beam oscilloscope a, the magnetization windings inputs of the introduced parametric zone generators are connected to the magnetization source through additional switches, the outputs of the first measuring windings are connected to the common point of the main switch, the decoupling resistor and the blocking capacitor through all the switches, all the outputs of the second measuring windings are connected directly to one input through the additional switches and through the integrator to the second input of the main two-beam oscilloscope.

На фиг. 1 приведена физическая модель электрической машины; на фиг. 2 - механические схемы замещения двигателя (а) и системы двигатель-генератор (б), их электрические модули соответственно (в) и (г); на фиг. 3 - комбинированная (а) и электрическая (б) модели параметрической электрической машины; на фиг. 4 - эквивалентная схема 3х фазной электрической машины; на фиг. 5 - устройство моделирования электрических машин. In FIG. 1 shows a physical model of an electric machine; in FIG. 2 - mechanical equivalent circuits of the engine (a) and the engine-generator system (b), their electrical modules, respectively (c) and (d); in FIG. 3 - combined (a) and electric (b) models of a parametric electric machine; in FIG. 4 - equivalent circuit 3-phase electric machine; in FIG. 5 - device simulation of electrical machines.

Устройство моделирования электрических машин содержит параметрический зонный 1 генератор выполненный на двух магнитных сердечниках 2, 3 с обмотками накачки 4, подмагничивания 5, первые 6 и вторые 7 измерительные, резонансные 8, переменный резистор 9 в цепи накачки, подключенный одним выводом к общей шине и RC-цепочку 10 в резонансном контуре, последовательно соединенные задающий 11 генератор и усилитель мощности 12 источника накачки 13 через основной переключатель 14 подключены к обмоткам накачки 4 и первому входу многолучевого 15 осциллографа, второй вывод переменного 9 резистора, общий с обмоткой накачки 4 через основной переключатель 16 подключен к входу развертки двухлучевого 17 осциллографа, выход резонансных 8 обмоток через основной переключатель 18 подключен ко второму входу многолучевого 15 осциллографа и вольтметру 19, источник подмагничивания 20 через основной переключатель 21 подключен к обмоткам подмагничивания 5, высокочастотный 22 генератор через развязывающий 23 резистор и основной переключатель 24 подключен к первым 6 измерительным обмоткам, выход которых через блокирующий 25 конденсатор, резонансный 26 усилитель, амплитудный детектор 27 подключен к входу фильтра 28, выход которого подключен к третьему входу и через дифференциатор 29 - к четвертому входу многолучевого 15 осциллографа, вторые 7 измерительные обмотки непосредственно подключены к одному входу и через интегратор 30 - ко второму входу основного двухлучевого 17 осциллографа и к вольтметру 19, один фазовращатель 31-1 подключен к выходу задающего 11 генератора источника накачки 13, выход фазовращателя 31-1 через последовательно соединенные фазовращатели 31-2... 31-N подключен к входу 31-N-го фазовращателя, выходы всех фазовращателей 31-1..31-N подключены к входам дополнительных усилителей мощности 12-1..12-N, выходы всех усилителей мощности 12-1. . . 12-N через дополнительные 14-1...14-N переключатели и конденсаторы 32, 32-1..32-N (на фиг. не показаны) подключены к обмоткам накачки 4, 4-1... 4-N и через дополнительные переключатели 33, 33-1..33-N подключены к первому входу многолучевого 15 осциллографа, вторые выводы переменных резисторов введенных параметрических зонных 1-1. . .1-N генераторов подключены через дополнительные переключатели 16-1. .16-N к входу развертки основного двухлучевого 17 осциллографа, выходы резонансных 8-1...8-N обмоток через дополнительные переключатели 18-1... 18-N подключены ко второму входу многолучевого 15 осциллографа, входам вольтметра 19 и частотомера 34, непосредственно к одному и через дифференциатор 35 к другому входу дополнительного двухлучевого 36 осциллографа, входы обмоток подмагничивания 5-1...5-N через дополнительные переключатели 21-1...21-N подключены к источнику подмагничивания 20, выходы первых 6-1...6-N измерительных обмоток через дополнительные переключатели 24-1...24-N подключены к общей точке основного переключателя 24, развязывающего 23 резистора и блокировочного 25 конденсатора, все входы вторых 7, 7-1... 7-N измерительных обмоток через дополнительные переключатели 37, 37-1..37-N подключены непосредственно к одному входу и через интегратор 30 ко второму входу основного двухлучевого 17 осциллографа. The device for modeling electrical machines contains a parametric zone 1 generator made on two magnetic cores 2, 3 with pump windings 4, magnetization 5, the first 6 and second 7 measuring, resonant 8, a variable resistor 9 in the pump circuit, connected by one output to a common bus and RC -chain 10 in the resonant circuit, serially connected to the driving oscillator 11 and the power amplifier 12 of the pump source 13 through the main switch 14 are connected to the pump windings 4 and the first input of the multipath 15 oscilloscope, second the swarm output of the variable resistor 9, common with the pump winding 4 through the main switch 16 is connected to the scan input of the two-beam 17 oscilloscope, the output of the resonant 8 windings through the main switch 18 is connected to the second input of the multi-beam 15 of the oscilloscope and voltmeter 19, the bias source 20 is connected through the main switch 21 to the magnetization windings 5, the high-frequency 22 generator through the decoupling resistor 23 and the main switch 24 is connected to the first 6 measuring windings, the output of which is through blocking 25 a capacitor, a resonant amplifier 26, an amplitude detector 27 is connected to the input of the filter 28, the output of which is connected to the third input and through the differentiator 29 to the fourth input of the multipath 15 oscilloscope, the second 7 measuring windings are directly connected to one input and through the integrator 30 to the second the input of the main two-beam oscilloscope 17 and to the voltmeter 19, one phase shifter 31-1 is connected to the output of the pump source 13 driving the generator 11, the output of the phase shifter 31-1 through the phase shifters 31-2 ... 31- connected in series N is connected to the input of the 31th N-phase shifter, the outputs of all phase shifters 31-1..31-N are connected to the inputs of additional power amplifiers 12-1..12-N, the outputs of all power amplifiers 12-1. . . 12-N through additional 14-1 ... 14-N switches and capacitors 32, 32-1..32-N (not shown in Fig.) Are connected to the pump windings 4, 4-1 ... 4-N and through additional switches 33, 33-1..33-N connected to the first input of the multipath 15 oscilloscope, the second conclusions of the variable resistors entered parametric zone 1-1. . .1-N generators are connected via optional switches 16-1. .16-N to the scan input of the main two-beam oscilloscope 17, the outputs of the resonant 8-1 ... 8-N windings through additional switches 18-1 ... 18-N are connected to the second input of the multipath 15 oscilloscope, the inputs of the voltmeter 19 and the frequency meter 34 , directly to one and through a differentiator 35 to another input of an additional two-beam oscilloscope 36, the inputs of the magnetization windings 5-1 ... 5-N through additional switches 21-1 ... 21-N are connected to the magnetization source 20, the outputs of the first 6- 1 ... 6-N measuring windings via additional switches and 24-1 ... 24-N are connected to a common point of the main switch 24, decoupling 23 resistors and blocking 25 capacitor, all inputs of the second 7, 7-1 ... 7-N measuring windings through additional switches 37, 37-1 ..37-N are connected directly to one input and through the integrator 30 to the second input of the main two-beam oscilloscope 17.

Сущность параметрического моделирования электрических машин заключается в следующем. Выбирают первичный источник (гидро -, ветро-, тепло- или др. движитель), схему электрической части и структуру машины (фиг. 1). Преобразуют механическую часть первичного источника в схему замещения (фиг. 2а, б). Представляют электрическую машину комбинированной схемой (фиг. За), включающую схему 1 замещения механической части первичного источника (фиг. За) и эквивалентную схему 2 параметрической электрической машины (фиг. 3а). Схема замещения состоит из ротора с ферромагнитными μ_p и неферромагнитными участками (соответственно зубцы и пазы), имеющего момент инерции I, податливости c упругого элемента (вала), сопротивления r трения рабочего органа. На систему воздействует переменный во времени вращательный момент M(t). Электрическая часть (резонансный контур) состоит из индуктивных L_k элементов (образованных ферромагнитными участками корпуса-статора с обмотками W_k), конденсатором C_k с постоянной емкостью и переменным резистором R_k, учитывающим потери в контуре и активную нагрузку.The essence of parametric modeling of electrical machines is as follows. Select the primary source (hydro-, wind-, heat- or other propulsion), the electrical circuit and the structure of the machine (Fig. 1). The mechanical part of the primary source is converted into an equivalent circuit (Fig. 2a, b). An electric machine is presented with a combined circuit (Fig. 3a), including a circuit 1 for replacing the mechanical part of the primary source (Fig. 3a) and an equivalent circuit 2 of a parametric electric machine (Fig. 3a). The equivalent circuit consists of a rotor with ferromagnetic μ _p and non-ferromagnetic sections (teeth and grooves, respectively) having an inertia moment I, flexibility c of an elastic element (shaft), and friction resistance r of the working body. The system is affected by a time-variable rotational moment M (t). The electrical part (resonant circuit) consists of inductive L _k elements (formed by ferromagnetic sections of the stator housing with windings W _k ), a capacitor C _k with a constant capacitance and a variable resistor R _k , taking into account losses in the circuit and active load.

Зубцы (ферромагнитные участки) ротора и статора имеют одинаковое сечение s, средняя длина магнитной линии, с учетом зазора, равным l. При вращении совпадение зубцов ротора и зубцов статора соответствует максимальному значению динамического параметра L_max и максимальному значению проводимости зазора σ_max, , а соответственно сочетание зубцов и пазов - минимальному L_min значению индуктивности резонансного контура и соответственно - σ_min зазора. Вращение ротора обуславливает периодическое изменение индуктивности по соответствующему закону (соответственно магнитной проводимости) параметрическое возбуждение колебаний в модели и оригинале. Степень модуляции индуктивности (и проводимости) определяются соответственно коэффициентами m₁,m_σ глубины модуляции:

Согласно принципу электромеханической аналогии вводят следующие соответствия механических и электрических цепей: I _→ L_k, c _→ C_k,r _→ R_k, M(t) _→ u(t). Выполним электрическую принципиальную схему (фиг. 3б) электрической машины, включающую электрическую схему 3 (фиг. 3б) механической части и электрическую часть 4 (фиг. 3б). Пренебрегая потерями на гистерезис и вихревые токи в магнитных сердечниках, учитывая фазировку обмоток электрических контуров первичного источника (обмотки ω, ток в контуре i, напряжение возбуждения u(t)) и резонансного, процессы в электрической модели описываются по закону Кирхгофа следующими уравнениями:

где ψ₁ и ψ₁₁ - потокосцепление собственно в первом и втором магнитных сердечниках;
i и i_k - соответственно токи контуров возбуждения (накачки) и резонансного;
u(t) и e(t) - соответственно напряжения на зажимах контуров возбуждения и резонансного.The teeth (ferromagnetic sections) of the rotor and stator have the same section s, the average length of the magnetic line, taking into account the gap equal to l. During rotation, the coincidence of the rotor teeth and the stator teeth corresponds to the maximum value of the dynamic parameter L _max and the maximum value of the gap conductivity σ _max , and, accordingly, the combination of teeth and grooves corresponds to the minimum L _min value of the inductance of the resonance circuit and, accordingly, σ _{min of the} gap. The rotation of the rotor causes a periodic change in inductance according to the corresponding law (respectively, magnetic conductivity) parametric excitation of oscillations in the model and the original. The degree of modulation of the inductance (and conductivity) are determined respectively by the coefficients m ₁ , m _σ the modulation depth:

According to the principle of electromechanical analogy, the following correspondences of mechanical and electrical circuits are introduced: I _ → L _k , c _ → C _k , r _ → R _k , M (t) _ → u (t). We perform the electrical circuit diagram (Fig. 3b) of the electric machine, including the electric circuit 3 (Fig. 3b) of the mechanical part and the electric part 4 (Fig. 3b). Neglecting the losses due to hysteresis and eddy currents in the magnetic cores, taking into account the phasing of the windings of the electrical circuits of the primary source (windings ω, current in the circuit i, excitation voltage u (t)) and resonant, the processes in the electric model are described by the following equations according to Kirchhoff's law:

where ψ ₁ and ψ ₁₁ are the flux linkage proper in the first and second magnetic cores;
i and i _k are, respectively, the currents of the excitation (pump) and resonant circuits;
u (t) and e (t) are the voltages at the terminals of the excitation and resonant circuits, respectively.

Используя закон полного тока, зависимость ψ = sωB, где В - магнитная индукция в сердечнике, аппроксимируя нелинейную зависимость напряженности магнитного поля H от магнитной индукции В в виде гиперболического синуса H = αshβB, где α и β - коэффициенты аппроксимации, вводя новые переменные x = β(B₁+B₁₁) и y = β(B₁-B₁₁), безразмерное время τ = ωt, где ω - частота напряжения накачки, преобразуем (4) к виду:

где

Получена система нелинейных дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами (нелинейно-параметрическая система уравнений) описывающая процессы в первичном источнике (контуре накачки) - первое уравнение (5) и в резонансном контуре - второе уравнение. Данная математическая модель учитывает взаимное влияние контуров, т.к. в коэффициенты уравнений входят приведенные инверсные дифференциальные индуктивности:

где

приведенные дифференциальные индуктивности.Using the law of total current, the dependence ψ = sωB, where B is the magnetic induction in the core, approximating the nonlinear dependence of the magnetic field H on the magnetic induction B in the form of a hyperbolic sine H = αshβB, where α and β are the approximation coefficients, introducing new variables x = β (B ₁ + B ₁₁ ) and y = β (B ₁ -B ₁₁ ), dimensionless time τ = ωt, where ω is the frequency of the pump voltage, we transform (4) to the form:

Where

A system of nonlinear differential equations with variable coefficients is obtained (non-linear parametric system of equations) describing the processes in the primary source (pump circuit) - the first equation (5) and in the resonance circuit - the second equation. This mathematical model takes into account the mutual influence of the contours, because the coefficients of the equations include reduced inverse differential inductances:

Where

reduced differential inductances.

В настоящее время аналитического решения полученных уравнений (6) не существует, но предложенное техническое решение позволяет их исследование и применение полученных результатов для разработки электрических машин. В зависимости от интенсивности воздействий x(t) и колебаний в резонансном контуре y(t), процессы в электрической машине могут быть линейными, нелинейными и нелинейно-параметрическими. Преобразование системы (5) к той или иной модели осуществляется: математическим путем разложения гиперболических функций соответственно ответственно в степенные ряды Фурье с коэффициентами функций Бесселя, а электрически - изменением интенсивности (амплитуды) воздействий x(t) uy(t). At present, an analytical solution to the obtained equations (6) does not exist, but the proposed technical solution allows their study and application of the results for the development of electrical machines. Depending on the intensity of the effects x (t) and oscillations in the resonant circuit y (t), the processes in an electric machine can be linear, non-linear and non-linear parametric. The transformation of system (5) to a particular model is carried out: by mathematical expansion of hyperbolic functions, respectively, responsibly into Fourier power series with coefficients of Bessel functions, and electrically - by changing the intensity (amplitude) of the effects x (t) uy (t).

Например, при выполнении условий малости: sha=a, cha=1, система уравнений (5) преобразуется в систему, идентичную системам уравнений (1) или (2). Таким образом, математическая модель (5) является не только идентичной для математических моделей (1) и (2), но и более полно и достоверно описывает процессы в электрических машинах. For example, if the small conditions are satisfied: sha = a, cha = 1, the system of equations (5) is transformed into a system identical to the systems of equations (1) or (2). Thus, the mathematical model (5) is not only identical for mathematical models (1) and (2), but also more fully and reliably describes the processes in electric machines.

Применяя методы теории и аналогий, после введения базисных и характерных величин нормировки систем уравнений (1), (2) и (5) и соответствующих преобразований получают критерии подобия и масштабные коэффициенты для перехода от одной системы к другой, определения предельных переменных и параметров систем. Applying the methods of theory and analogies, after the introduction of basic and characteristic normalization values of the systems of equations (1), (2) and (5) and the corresponding transformations, we obtain similarity criteria and scale factors for moving from one system to another, determining limiting variables and system parameters.

При проектировании параметрических электрических машин важную роль играют режимы насыщения, методы определения геометрии, формы и электрических параметров зубцов и пазов, коэффициент полезного действия и др. Рассмотрим методику решения этих вопросов. Однозначную кривую намагничивания модели электрической машины представляем гиперболическим синусом в виде

тогда характерными параметрами будут производные: L(i)=dB/di дифференциальная индуктивность:

- кривизна характеристики ψ(t) скорость изменения.When designing parametric electric machines, an important role is played by saturation modes, methods for determining the geometry, shape and electrical parameters of teeth and grooves, efficiency, etc. Consider the methodology for solving these issues. The unambiguous magnetization curve of the model of an electric machine is represented by a hyperbolic sine in the form

then the characteristic parameters are derivatives: L (i) = dB / di differential inductance:

- the curvature of the characteristic ψ (t) is the rate of change.

Анализ кривых показывает, что скорость изменения дифференциальной индуктивности имеет два экстремума, для кривых B(i) и L(i) это соответствует точкам перегиба, а физический смысл - в этих точках наблюдается переход магнитных сердечников из одного состояния в другое. Эти характерные точки являются точками равновесия (устойчивого или неустойчивого). Амплитуду тока i_m возбуждения, при которой система переходит из одного состояния в другое (кривизна характеристик - B(i) имеет одно из экстремальных значений), обозначим через i_θ соответственно величины B_θ,L_θ,H_θ, а соответствующий фазовый угол θ тока найдем из выражения θ = arcsin i_θ/i_m где i_m - текущая амплитуда тока накачки.An analysis of the curves shows that the rate of change of the differential inductance has two extrema, for curves B (i) and L (i) this corresponds to inflection points, and the physical meaning is the transition of magnetic cores from one state to another at these points. These characteristic points are points of equilibrium (stable or unstable). The amplitude of the excitation current i _m at which the system passes from one state to another (the curvature of the characteristics - B (i) has one of the extreme values) is denoted by i _θ, respectively, the quantities B _θ , L _θ , H _θ , and the corresponding phase angle θ we find current from the expression θ = arcsin i _θ / i _m where i _m is the current amplitude of the pump current.

Оптимизацию конструкции ротора и статора можно легко осуществить, зная закон изменения динамической индуктивности L(i,t). Пусть магнитная индукция в сердечнике изменяется по синусоидальному закону x = B_msinωt, тогда ток возбуждения будет определяться согласно выбранной аппроксимации, зависимостью

а изменение динамической индуктивности и соответственно динамической магнитной проводимости будет происходить по закону:

где

"геометрическая" индуктивность.The design optimization of the rotor and stator can be easily implemented, knowing the law of change in the dynamic inductance L (i, t). Let the magnetic induction in the core change according to the sinusoidal law x = B _m sinωt, then the excitation current will be determined according to the chosen approximation, by the dependence

and a change in dynamic inductance and, accordingly, dynamic magnetic conductivity will occur according to the law:

Where

"geometric" inductance.

При этом скорость изменения L(i,t) играет важную роль при проектировании параметрических "электрических машин, т.к. определяет полярность (вложение или отбор) обменных импульсов, пропорциональных выражению idL/dt, а в точках, когда L(i) = L_θ, достигает своих экстремальных значений. Координаты этих точек, собственно для отрицательных θ $\binom{(1)}{V2}$ и положительных θ $\binom{(2)}{V2}$ экстремумов, находится из формул:

k₂=0,1,2,3,...; k₂=1,2,3,..., где T_L - период изменения динамической индуктивности.In this case, the rate of change of L (i, t) plays an important role in the design of parametric "electrical machines, since it determines the polarity (embedding or selection) of exchange pulses proportional to the expression idL / dt, and at the points when L (i) = L _θ , reaches its extreme values.The coordinates of these points, in fact, for negative θ

\binom{(1)}{V2}

and positive θ

\binom{(2)}{V2}

extrema, is found from the formulas:

k ₂ = 0,1,2,3, ...; k ₂ = 1,2,3, ..., where T _L is the period of change of the dynamic inductance.

Вложение энергии первичного источника в систему будет происходить при отрицательных импульсах idL/dt<0, а отбор - при положительных idL/dt>0, интервал времени θ_c между экстремумом вложения и отбора энергии определяется формулой θ_c= θ $\binom{(2)}{1}$ -θ $\binom{(1)}{0}$ = T_L-2θ.
Было установлено, что в этом интервале времени наблюдаются свободные колебания в системе.The energy input of the primary source into the system will occur at negative momenta idL / dt <0, and selection at positive idL / dt> 0, the time interval θ _c between the extremum of the energy input and extraction is determined by the formula θ _c = θ $\binom{(2)}{1}$ -θ $\binom{(1)}{0}$ = T _L -2θ.
It was found that free oscillations in the system are observed in this time interval.

Вложение и отбор энергии W в параметрической электрической машине зависит от коэффициента глубины модуляции параметра m (4) и коэффициентов затухания δ₁ и δ₂ (6) и определяется формулой: W = W₀exp(m-πδ)t, где W_о - начальный запас энергии в колебательной системе.The energy input and selection W in a parametric electric machine depends on the modulation depth coefficient of the parameter m (4) and the attenuation coefficients δ ₁ and δ ₂ (6) and is determined by the formula: W = W ₀ exp (m-πδ) t, where W _о - initial energy supply in the oscillatory system.

Анализ этого выражения показывает, что возможны три режима в электрической машине: (m-πδ)>0 - затухание сигналов; (m-πδ) = 0 - стационарные колебания; (m-πδ)<0 - - неустойчивое состояние. Переходные процессы в колебательной системе предлагается определять экспериментально по фазовым портретам, т. к. аналитическое получение расчетных соотношений вызывает большие трудности. An analysis of this expression shows that three modes are possible in an electric machine: (m-πδ)> 0 — attenuation of signals; (m-πδ) = 0 - stationary oscillations; (m-πδ) <0 - is an unstable state. It is proposed to determine transient processes in an oscillatory system experimentally by phase portraits, since the analytical obtaining of calculated ratios causes great difficulties.

Измерение и визуализация зависимых переменных, статических характеристик, динамических параметров, фазовых портретов, а также полученные расчетные формулы позволяют сформулировать и определить исходные данные для проектирования и необходимые сведения для выбора материалов, оптимальной геометрии и конструкции роторов, корпусов-статоров и индуктивных элементов не только параметрической электрической машины, но и первичных источников энергии. Measurement and visualization of dependent variables, static characteristics, dynamic parameters, phase portraits, as well as the obtained calculation formulas allow us to formulate and determine the initial data for design and the necessary information for the selection of materials, optimal geometry and design of rotors, stator housings and inductive elements not only parametric electric machine, but also primary energy sources.

Устройство работает следующим образом. В зависимости от необходимости проектирования однофазной или многофазной электрической машины возможны три режима работы:
1) последовательное исследование процессов в каждой отдельно взятой модели 1, 1-1...1-N, т.е. фазе A, B, C,...,N соответствующей электрической машины;
2) любое сочетание моделей (фиг.) 1,1-1...N;
3) одновременное изучение характеристик и параметров в моделях 1,1-1... 1-N, причем при использовании режимов согласно пунктам 2 и 3 сдвиг фаз осуществляют с помощью соответствующих фазовращателей 31-1..31-N, а измерение, визуализация и контроль характеристик, переменных и параметров осуществляют только последовательным подключением к каждой фазе соответствующей контрольно-измерительной аппаратуры 15, 17, 19, 34, 36.The device operates as follows. Depending on the need to design a single-phase or multiphase electric machine, three operating modes are possible:
1) a sequential study of the processes in each individual model 1, 1-1 ... 1-N, i.e. phase A, B, C, ..., N of the corresponding electrical machine;
2) any combination of models (Fig.) 1,1-1 ... N;
3) a simultaneous study of the characteristics and parameters in the models 1.1-1 ... 1-N, and when using the modes according to paragraphs 2 and 3, the phase shift is carried out using the corresponding phase shifters 31-1..31-N, and measurement, visualization and the control of characteristics, variables and parameters is carried out only by serial connection to each phase of the corresponding instrumentation 15, 17, 19, 34, 36.

После выбора режима работы (выбираем для примера первый режим) с помощью источника накачки 13, блока подмагничивания 20, высокочастотного 22 генератора, переменных резисторов 9, 10, при замыкании переключателей 14, 16, 21, 24, 33, 37 устанавливают начальные условия найденные согласно техническому заданию и с использованием предельных параметров, найденных согласно критериям подобия или масштабным коэффициентам, изменяя интенсивность (амплитуду В_m), частоту и напряжение U(t) определяют соответственно амплитуду момента сил М_m, скорость вращения первичного источника n и число зубцов N ротора из формулы ω = nN/60. Осциллограммы напряжения U(t) наблюдают на многолучевом 15 осциллографе. С помощью источника подмагничивания 20 выбирается рабочая точка на кривой намагничивания, плавное изменение постоянного смещения соответствует плавному изменению зазора между зубцами ротора и статора.After selecting the operating mode (we select the first mode for example) using the pump source 13, the magnetization block 20, the high-frequency generator 22, variable resistors 9, 10, when the switches 14, 16, 21, 24, 33, 37 are closed, the initial conditions found according to specifications and using the limit values found according to the criteria of similarity or scale factors by changing the intensity (amplitude B _m), the frequency and the voltage U (t) respectively define amplitude torque M _m, the rotational speed of the first Nogo source and n number of teeth N of the rotor of the formula ω = nN / 60. Oscillograms of voltage U (t) are observed on a multipath 15 oscilloscope. Using the source of magnetization 20, the operating point on the magnetization curve is selected, a smooth change in constant bias corresponds to a smooth change in the gap between the teeth of the rotor and stator.

Измерение и визуализация динамической индуктивности осуществляется методом падения высокочастотного (высокочастотный 22 генератор) напряжения несущей в первых 6 измерительных обмотках. Этот сигнал через разделительный конденсатор 25, резонансный 26 усилитель детектируется амплитудным детектором 27 и после фильтра 28 огибающая, соответствующая динамической индуктивности, поступает на осциллограф 15. Форма этой кривой является основой для выбора геометрии и формы конструкции и зубцов ротора и статора. По экстремумам производной динамической индуктивности (дифференциатор 29) определяют особые точки, в том числе фазовый угол, i_θ,L_θ,B_θ т.д.Measurement and visualization of the dynamic inductance is carried out by the method of dropping the high-frequency (high-frequency 22 generator) carrier voltage in the first 6 measuring windings. This signal through the isolation capacitor 25, the resonant amplifier 26 is detected by the amplitude detector 27 and after the filter 28 the envelope corresponding to the dynamic inductance is fed to the oscilloscope 15. The shape of this curve is the basis for choosing the geometry and shape of the structure and the teeth of the rotor and stator. The extrema of the derivative of the dynamic inductance (differentiator 29) determine the singular points, including the phase angle, i _θ , L _θ , B _θ etc.

Если использовать напряжение накачки (резистор 9) в качестве сигнала развертки осциллографа 17, а на один вход вертикального отклонения луча подать напряжение со вторых 7 измерительных обмоток, то на экране появится осциллограмма, соответствующая динамической проницаемости, если этот же сигнал проинтегрировать и подать на второй вход вертикального отклонения луча - появится петля гистерезиса магнитных сердечников. Анализ этих осциллограмм позволяет определить соответствующие кривые намагничивания проектируемой машины и другие характерные точки и особенности исходных данных для расчета конструкции. If you use the pump voltage (resistor 9) as the scan signal of the oscilloscope 17, and apply voltage from the second 7 measuring windings to one input of the vertical beam deflection, then an oscillogram corresponding to the dynamic permeability will appear on the screen, if the same signal is integrated and applied to the second input vertical beam deflection - a hysteresis loop of magnetic cores will appear. Analysis of these waveforms allows you to determine the corresponding magnetization curves of the designed machine and other characteristic points and features of the source data for the design calculation.

Осциллограммы выходного напряжения электрической машины воспроизводятся осциллографом 15. Измерение выходного напряжения осуществляется вольтметром 19, а частота - частотомером 34, Вопросы устойчивости исследуются путем наблюдения выходного сигнала и скорости его изменения на двухлучевом осциллографе 36. Oscillograms of the output voltage of the electric machine are reproduced by the oscilloscope 15. The output voltage is measured by a voltmeter 19, and the frequency by a frequency counter 34. Stability issues are investigated by observing the output signal and its rate of change on a two-beam oscilloscope 36.

Предложенное техническое решение можно использовать для измерения, контроля и визуализации параметров реальных физических систем и процессов как при производстве машин, так и при эксплуатации. Решение можно применять в научных исследованиях для уточнения известных и малоизученных закономерностей и явлений в нелинейно-параметрических системах различной физическойд The proposed technical solution can be used to measure, control and visualize the parameters of real physical systems and processes both in the production of machines and during operation. The solution can be applied in scientific research to clarify well-known and poorly studied laws and phenomena in nonlinear-parametric systems of different physical

Claims

1. The band-gap method of modeling electric machines, including the integrated modulation of the energy-intensive parameter of the band-gap systems of the electric structure, change the time interval between the extrema of the rate of change of the parameter over a period, satisfy the conditions of quantum band-resonance, excite oscillations in the band systems by quantizing and embedding the energy bands in their own vibrations, make equivalent circuits of connections and acting rotational forces, build a mathematical model with respect to rotational generalized coordinates, forces, velocities and impulses, make up an equivalent circuit and a mathematical model, using a system of electromechanical analogies, an electric circuit of a band and mathematical model, find the electrical and geometric parameters of the electric band system using dynamic variable parameters from the maximum deviations of the generalized and dynamic variables and parameters determine their critical and amplitude values, characterized in that they constitute a combined model of the original, including a replacement circuit The main source of energy and the electric circuit of the electric machine, represent the equivalent circuit of the primary source of energy with an equivalent circuit, perform the electric circuit of the original model by combining the equivalent circuit of the primary energy source and the electronic circuit of the electric machine, introduce a system of analogies between the dependences of the original and the model of magnetic flux and excitation current from flux linkage and pump current, excitation current and load current from pump current and the current of parametrically excited oscillations, the rotor speed and the excitation current from the pump frequency of the current and pump current, dynamic magnetic conductivity and spatial coordinate of the dynamic inductance and time.

2. A device for modeling electrical machines containing a parametric zone generator made on two magnetic cores with pumping and magnetizing windings, the first and second measuring and resonant windings with a variable resistor in the pumping circuit connected by one output to a common bus, and an RC circuit in the resonant a circuit connected in series with a master oscillator, a power amplifier of the pump source through the main switch connected to the pump windings and the first input of a multipath oscilloscope, the second the output of the variable resistor common with the pump winding through the main switch is connected to the sweep input of the main two-beam oscilloscope, the output of the resonant windings through the main switch is connected to the second input of the multipath oscilloscope and the input of the voltmeter, the bias source through the main switch is connected to the magnetization windings, the high-frequency generator through the main decoupling the resistor and switch are connected to the first measuring windings, the output of which is through a blocking conde an oscillator, a resonant amplifier, an amplitude detector is connected to the input of the filter, the output of which is connected to the third input and through the differentiator to the fourth input of the multipath oscilloscope, the second measuring windings are directly connected to one input and through the integrator to the second input of the main two-beam oscilloscope and the input of the voltmeter, different by introducing N phase shifters, N power amplifiers, N parametric zone generators, a frequency meter, additional switches, capacitors, a differentiator, and oscilloscope, one phase shifter is connected to the output of the master oscillator of the pump source, the output of this phase shifter is connected through the phase shifters to the input of the Nth phase shifter, the outputs of all phase shifters are connected to the inputs of additional power amplifiers, the outputs of all additional power amplifiers are connected through additional switches and capacitors to the pump windings and through additional switches are connected to the first input of the multipath oscilloscope, the second conclusions of the voltage resistors common with the pump windings, the introduced parametric generators are connected through additional switches to the scan input of the main two-beam oscilloscope, the resonant windings of the parametric zone generators are connected through the additional switches to the second input of the multi-beam oscilloscope, the voltmeter and frequency meter inputs, directly to one input and to another input of an additional two-beam oscilloscope, the inputs of the magnetization windings introduced to pairs tertiary zone generators through additional switches are connected to a magnetization source, the outputs of the first measuring windings through additional switches are connected to a common point of the main switch, a decoupling resistor and a blocking capacitor, all outputs of the second measuring windings through additional switches are connected directly to one input and through the integrator to the second input main two-beam oscilloscope.