Определение возбуждений (Excitations)

1. В качестве возбуждений в данном примере используются силы токов катушек. Для упрощения будем считать, что катушки подключены не к системе трех фаз, а к независимым друг от друга источникам питания. Таким образом, токи в катушках связаны только магнитным потоком самих катушек. При задании возбуждений необходимо учитывать тот факт, что путь тока возбуждения в проводнике должен быть замкнут внутри области решения, или должен заканчиваться и начинаться на границе области, в пределах которой рассматривается решение данной задачи. Для задания силы тока необходимо в первую очередь определить сечение проводника, через который будет течь ток. Для этого необходимо выбрать все катушки из дерева объектов. Далее выберете Modeler> Surface> Section… и в открывшемся окне укажите плоскость YZ. После этого выберете все получившиеся таким образом сечения Section (по умолчанию автоматически выбраны после последней операции). Затем разделите катушки выбранными плоскостями: Modeler> Boolean> Separate Bodies. Необходимо оставить только одно из двух сечений, имеющихся в каждой катушке. Для этого требуется удалить дополнительные сечения (к примеру, все, в названиях которых добавляется слово Separate).

Рис. 1.10

2. Выбрав три созданные в п.1 плоскости сечения проводников в каждой катушке на одном сердечнике (к примеру, на левом), задайте силу тока: Maxwell 3D> Excitations> Assign> Current… В окне задания возбуждения тока (рис. 1.10) задайте имя PhaseA, значение силы тока -0.5*Mag, и тип Stranded. В открывшемся дополнительном диалоге для переменной Mag задайте значение 30А. Тип тока Stranded означает, что виток, через сечение которого задается значение силы тока, представляет собой многожильный провод. В том случае, если необходимо задать ток для одного цельного проводника, нужно выбрать тип тока Solid. Для изменения направления тока служит кнопка Swap Direction. Обратите внимание, что в некоторых версиях программы дробные значения переменных можно задавать, только используя в качестве дробного разделителя точку «.». Нажмите ОК.

В возникшем окне (рис. 1.11) необходимо определить введенное обозначение Mag:

1.

Рис. 1.11

Unit Type: Current;

2. Unit: A;

3. Value: 30.

Таким образом, в каждой из катушек фазы А будет задан постоянный ток "- 15 А".

3. Проделав аналогичную операцию для среднего сердечника, задаем имя PhaseВ, значение тока Mag, и тип Stranded.

4. Проделав аналогичную операцию для правого сердечника, задаем имя PhaseС, значение тока -0,5*Mag, и тип Stranded.

Создание объекта Region

Рис. 1.12

Region (вызывается Draw> Region) является расчетной областью и служит для определения границ вычисления задачи (рис. 1.12). При этом можно задавать, каким будет являться поле за пределами этой области (так называемые граничные условия задачи, вызываются Maxwell 3D > Boundaries > Assign):

- Zero Tangential H Field1 – это означает, что линии напряженности магнитного поля проходят сквозь границу Region по нормали к ней.

- Tangential H Field – это означает, что линии напряженности магнитного поля подходят к границе Region по касательной к ней.

- Insulating. Данное граничное условие позволяет задавать тонкий слой изоляции между двумя соприкасающимися телами.

- Symmetry. Данное граничное условие позволяет упростить модель и задать для решения только ее часть, при условии, что ее можно симметрично отразить относительно одной или несколько плоскостей симметрии. Существует четная и нечетная симметрия. При четной симметрии выполняется условие Tangential H Field по отношению к плоскости симметрии, при нечетной соответственно - Zero Tangential H Field1.

- Master/Slave. Это связанные граничные условия и должны быть заданы одновременно. Граничное условие Master/Slave определяет идентичность магнитного поля объекта, назначенного как Slave (подчиненный), магнитному полю объекта, назначенного как Master (главный). При этом объекты должны обладать идентичной геометрией и разбиением сетки, а также все грани объектов должны быть плоскими. Например, это граничное условие бывает полезным при исследовании периодических структур.

По умолчанию в магнитостатической задаче устанавливаются Zero Tangential H Field1 для границ между объектами в пределах расчетной зоны (так называемые нормальные граничные условия), и Tangential H Field для внешних границ области вычисления Region (так называемые граничные условия Неймана).

Таким образом, в том случае, если выбраны граничные условия по умолчанию, то область Region должна быть достаточно большой, чтобы можно было говорить, что магнитное поле за ее пределами несущественно.

В лабораторных работах рассматривается именно случаи, когда граничные условия заданы по умолчанию.

Есть два способа задания расчетной области: на одинаковое расстояние от крайних элементов во всех трех направлениях (по осям) – Pad all directions similarly - и в каждом направлении индивидуально – Pad individual directions. Кроме того, есть возможность выбрать, в каких единицах измеряются размеры расчетной области: в абсолютных относительно главных плоскостей текущей системы координат (Absolute Position), в абсолютных относительно крайних точек объекта (Absolute Offset) и в относительных в процентах расстояния между крайними точками объекта по соответствующей оси (Percentage Offset).

Рис. 1.13

В каждом конкретном случае границы области расчета должны быть определены. Как показывает практика, область в большинстве случаев необходимо задавать на расстояние не менее 200 % от размеров устройства по всем направлениям, если иное не задается в конкретном устройстве. Рекомендуемые размеры расчетной области для данной задачи (рис. 1.13): X: 400, 400; Y: 100, 100 Z: 150, 150.