Модель Конденсатор (capacitor)

Назначение и общие сведения. Модель Конденсатор реализована в ППП в одноименном модуле-коннекторе, и за ее «фасадом» работают модели накопления заряда на конкретных разновидностях сопряжений двух элементов (электрика и диэлектрика). Все эти модели основаны на решении задачи по закону сохранения энергии в колебательном контуре , в котором имеет место подвод электрической энергии.

Если представить конденсатор в расчетной схеме замещения  то для описания  непосредственно через Закон сохранения энергии. Обычно принимается формула электрической энергии перетекания через конденсатор и катушку ,полученная обработкой измерений с учетом этого же допущения. Вместе они составляют набор условий, связывающих параметры одномерного потока на входе с параметрами на выходе из конденсатора, и обеспечивают адекватный учет изменения параметров заряда и напряжения   и   в ней, вызванные как подводом (или отводом) энергии в форме электричества, так и потерями в потоке.

Модуль Конденсатор в ППП выполняет роль «мостового» коннектора между моделями двух предметных областей – «переменного тока » и «ЗСЭ». Два порта модуля на структурной схеме модели могут быть связана с компонентами первой П/О, а третий – с компонентом второй П/О.

В качестве исходных данных в диалоговом окне описываемого модуля необходимо задать (в виде таблицы экспериментальных точек) универсальную (в обобщенных переменных) характеристику конденсатора как накопитель электрического заряда.

Математическая модель. Модели, описывающие течение рабочего заряда через конденсатор или катушку как граничные условия схемы замещения являются обобщением моделей течения на скачках cхемы. Обобщение на случай конденсатор и накопителя заряда и объемного действия состоит в применении для «замыкания» задачи более сложной статической характеристики граничного сечения в схеме замещения – универсальной характеристики конденсатор или катушки. В течении через такой элемент схемы замещения  (представленный моделью связи) необходимо рассчитывать изменения и заряда, и напряжения  (q*, U*), связанные с подводом или отводом энергии в форме электрической работы в необратимом квазистатическом процессе граничном сечении .

Набор соотношений может быть достаточным для более или менее адекватного выражения связи (в квазиодномерном приближении и для условий ДВС) параметров одномерного потока заряда на входе с параметрами на выходе из конденсатора, с учетом подвода к потоку или отвода от него  энергии в форме электрической  работы, а также необратимых потерь при течении через реальный конденсатор.

Модель конденсатор, обеспечивающие корректность «сквозного» численного моделирования нестационарного течения в схеме замещения  в квазистатическом постановке, можно получить, например, прямым обобщением моделей на случай подвода или отвода работы в необратимом процессе. В принципе такое обобщение состоит лишь в применении для «замыкания» задачи о РПР универсальной характеристики более сложного вида для устройства, расположенного в граничном сечении.

Если же с одной стороны (или с обеих сторон) к модели машины в расчетной схеме замещения примыкают элемент (элементы) типа канала, то соответствующая корректная модель граничного элемента (катушки или конденсатор) должна также включать в себя условия сопряжения с моделью течения в канале. В основе модели конденсатор  – система уравнений в частных производных (УЧП), описывающих квазистатическом движения заряда. Специфические условия сопряжения следует, поэтому задавать соотношениями вдоль характеристических кривых указанной системы УЧП или соотношениями на фронтах простых изоэнтропных волн. Оба подхода к построению моделей граничных сечений дают при численном моделировании одинаковые результаты. C применением второго подхода модель для определения потоков заряда   энергии   в граничном сечении на шаге численного расчета можно получить обобщение на случай  машины моделей местных сопротивлений соответствующего вида.

В набор условий совместности для решения задачи о РПР должна включаться универсальная характеристика, позволяющая учесть действительную работу конденсатора  учетом необратимых потерь в машине для текущих условий задачи о РПР на ней.

Привлекается универсальная характеристика конденсатора , которая связывает степень повышения напряжение   и сила тока J . Этими параметрами –сопративление конденсатора   и напряжение на конденсаторе   учитываются параметры в схеме замещения относительно катушки и резистора .

Прочие соотношения модели –  ЗСЭ и мощность необходимые условия совместности для корректного сопряжения с численным решением на расчетном шаге .

Исходные данные задачи о РПР на конденсаторе в выбранной схеме задаются параметрами состояния, величиной напряжения и силы тока , местного сопративления , параметрами уравнений состояния конденсатора в расчетных ячейках на концах примыкающих каналов и их площадями сечений, а также текущим мощностью и энергией конденсатора. В приближении совершенного конденсатора задаются функции