Лабораторная работа № 6 Задание свойств материалов, выбор типа конечных элементов. Конечно-элементное разбиение модели

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Изучить материалы, из которых состоит моделируемая электрическая машина и их свойства.

2. Ознакомиться с вариантами конечных элементов, используемых в выбранной программе МКЭ.

3. Получить практические навыки разбиения области решения на сетку конечных элементов.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЯСНЕНИЯ

Прежде всего следует точно представить условия решаемой задачи. Температура активных частей электрической машины, влияющая на величину электрических сопротивлений должна быть определена или предварительно спрогнозирована. Это позволит повысить точность определения активных сопротивлений электрических проводников обмоток статора и ротора.

В зависимости от конкретной конфигурации зубцовой зоны число конечных элементов, даже при низком качестве разбиения, обычно находится в пределах 16 – 18 тысяч. Решение в этом случае, в зависимости от рассматриваемого режима: пускового или номинального составляет от 7 до 33 минут с использование процессора Celeron 1,4 ГГц. Поэтому, с одной стороны, элементов должно быть по возможности меньше, а, с другой стороны, их количество должно обеспечивать хорошую точность решения.

3. Порядок выполнения работы

Задание свойств материалов начнем с выбора типов конечных элементов. Их будет столько, сколько материалов:

1. воздух;

2. сталь электротехническая;

3. медь;

4. алюминий.

Element Type / Add / Edit /Delete…

/ Add.. выбираем Magnetic Vector; Vect Quad 8nod53.

Apply…, последний - OK.

Задаем свойства элементов Options …

1. Az;

2. Az;

3. Az VOLT;

4. Az.

OK / Close.

Задаем свойства материалов:

Material Props / Material Models / Electromagnetics / Relative Permeability / Constant / MURX – 1. Это означает, что задано μ воздуха = 1. – ОК.

Material / New Models … OK

Задаем свойства стали 2013 таблицей:

B	0,4	0,6	0,8	1	1,2	1,4	1,6	1,9
H	56	70	88	110	141	300	1700	13000

BH Curve / Add Point (добавляем точки кривой) до 8 шт.

Свойства меди RSVX 2,12 E – 8; (e - 8!!!)

Свойства алюминия RSVX 5,29 E – 8.

Присваиваем элементам модели (созданным площадям) свойства соответствующих материалов: Attributes – Define / Picked Areas /

Щелкаем мышкой / Apply.

Задаем номер материала и номер элемента. Цифры будут совпадать. Apply, Apply... OK. Модель сохраняем.

Разбиение на сетку конечных элементов.

Задаем параметры разбиения:

Meshing / Mesher Opts / - OK /

Set Element Shape Выбираем Tri (вместо Quad).

Затем Size Cntrls / Smart Size / Basic выбираем уровень (1 – самый маленький, 10 – самый крупный элемент сетки). Размер элемента выбираем экспериментально: с крупными элементами разбиение может оказаться невозможным. С мелкими элементами – модель может оказаться слишком «тяжелой».

Окончательно задаем сетку на разбиение так:

Mesh / Areas Free / Pick All.

Если разбиение прошло успешно, то в Preprocessor осталось выполнить еще одну процедуру: задать плотность тока в пазу статора как скалярный параметр. Это полезно для задания токовых нагрузок в дальнейшем.

Utility Menu/ Parameters / Scalar Parameters Js=…………А/м². Accept.

Для номинального режима плотность тока и частота равны: Jsном =1601763 А/м²

f = 4,3 Гц.

Для пускового режима плотность тока и частота равны: Jsпуск =6419049 А/м²

f = 50 Гц.