26 Глава 2 Первое знакомство
Окно инструмента может быть также оставлено плавающим. Тогда его можно отбуксировать также и за пределы родительского окна.
Окно свойств
Окно свойств можно открыть или закрыть командой Свойства в меню Вид. Это окно обычно приклеено к окнам задач, либо может быть оставлено плавающим. В окне отображаются свойства текущего объекта (задачи, геометрической модели и тому подобные). Часть свойств приведены для информации (они помечены серым цветом), другие можно изменять прямо в этом окне. Для изменения свойства просто впишите нужное значение, либо выберите его из списка. Измененное значение свойства вступает в силу немедленно.
Обзор основных типов задач
Здесь мы расскажем вам об основных типах задач, решаемых в ELCUT. Подробную информацию о математической формулировке задач вы можете найти в главе Теоретическое описание.
Магнитостатика
Расчет магнитного поля применяется при проектировании и исследовании различных устройств, таких как соленоиды, электрические машины, магнитные экраны, постоянные магниты, реакторы, и тому подобные. Обычно при расчетах магнитного поля представляют интерес такие величины, как магнитная индукция, напряженность магнитного поля, магнитные силы и моменты, индуктивность, а также потокосцепления с различными обмотками.
Пакет ELCUT может применяться для решения линейных и нелинейных задач магнитостатики в плоской и осесимметричной постановке. Используется формулировка задачи относительно векторного магнитного потенциала. При постановке задачи вы можете использовать следующие возможности:
Свойства сред: воздух, изотропные и ортотропные материалы с постоянной магнитной проницаемостью, изотропные ферромагнетики, проводники с током, линейные и нелинейные постоянные магниты. Кривые намагничивания ферромагнитных материалов вводятся и редактируются при помощи окна работы с кривыми. Смотри об этом раздел "Работа с кривыми" в главе Ввод параметров задачи.
Источники поля: распределенные и сосредоточенные токи или плотность тока, однородное внешнее поле и постоянные магниты.
Обзор основных типов задач |
27 |
|
|
Граничные условия: заданное значение потенциала (условие Дирихле), заданные значения касательной составляющей индукции (условие Неймана), условие постоянства потенциала (нулевого потока) на поверхностях сверхпроводников.
Результаты расчета: магнитный потенциал, магнитная индукция, напряженность магнитного поля, силы, моменты, энергия магнитного поля, потокосцепления, собственные и взаимные индуктивности.
Специальные возможности: Интегральный калькулятор может вычислять различные интегральные значения на определенных вами линиях и поверхностях. Магнитные силы могут быть переданы в задачу расчета механических напряжений в элементах конструкции (совмещенная магнитомеханическая задача). Мастер индуктивности помогает вычислять собственную и взаимную индуктивность проводников и катушек. Магнитное состояние вещества, рассчитанное с учетом кривых намагничивания материалов, может быть запомнено для использования при решении последующих задач. Это позволяет, в частности, вычислять собственные и взаимные дифференциальные индуктивности многообмоточных систем.
Нестационарное магнитное поле
Данный вид анализа позволяет рассчитывать поле, возбужденное токами произвольной формы и анализировать переходные процессы. Эти задачи возникают при расчете различных машин постоянного и переменного тока, трансформаторов и тому подобные. В задачах расчета нестационарного магнитного поля представляет интерес изменение во времени магнитной индукции, напряженности магнитного поля, индуцированных и сторонних токов, механических сил и моментов, индуктивностей и потокосцеплений.
Нестационарное магнитное поле может моделироваться совместно с присоединенной электрической цепью. Цепь содержит произвольное количество пассивных элементов (резисторов, конденсаторов, катушек) соединенных между собой, с источниками тока и напряжения, а также с массивными проводниками, находящимися в магнитном поле.
Свойства сред: воздух, изотропные и ортотропные материалы с постоянной магнитной проницаемостью, изотропные ферромагнетики, проводники с изменяющимся во времени током, линейные и нелинейные постоянные магниты. Кривые намагничивания ферромагнитных материалов вводятся и редактируются при помощи окна работы с кривыми. Смотри об этом раздел
"Работа с кривыми" в главе Ввод параметров задачи.
Электропроводность материалов может зависеть от температуры. Зависимость электропроводности от температуры задается таблично при помощи окна
28 Глава 2 Первое знакомство
работы с кривыми. Температуру можно указать отдельно для каждого блока константой или формулой от времени и координат.
Источники поля: распределенные и сосредоточенные токи или плотность тока, однородное внешнее поле и постоянные магниты.
В ELCUT есть возможность описывать временные зависимости с помощью формул, используя набор встроенных функций.
Граничные условия: заданное значение потенциала (условие Дирихле), заданные значения касательной составляющей индукции (условие Неймана), условие постоянства потенциала (нулевого потока) на поверхностях сверхпроводников.
Результаты расчета: магнитный потенциал, магнитная индукция, напряженность магнитного поля, силы, моменты, энергия магнитного поля, потокосцепления, собственные и взаимные индуктивности, а также токи и напряжения в ветвях присоединенной электрической цепи.
Специальные возможности: Редактор формул, позволяющий описывать практически любой вид источника в функции времени и координат (ток и плотность тока, граничные условия Дирихле и Неймана). Интегральный калькулятор может вычислять различные интегральные значения на определенных вами линиях и поверхностях. Магнитные силы могут быть переданы в задачу расчета механических напряжений в элементах конструкции (совмещенная магнито-механическая задача). Омические потери могут быть использованы в качестве источников при расчете нестационарного теплового поля (совмещенная термо-электрическая задача). Можно также использовать связь двух магнитных задач для передачи начальных условий в нестационарную задачу.
Магнитное поле переменных токов
Данный вид анализа используется для расчета магнитных полей, возбужденных токами, синусоидально изменяющимися во времени и, наоборот, для расчета токов, индуцированных переменным магнитным полем в проводящей среде (вихревых токов). Эти задачи возникают при расчете различных индукторов (в том числе систем индукционного нагрева), соленоидов, электрических машин, и других устройств. Обычно при расчетах магнитного поля переменных токов представляют интерес такие величины, как полный электрический ток (с его сторонней и вихревой компонентами), электрическое напряжение, мощность тепловыделения (омические потери), индукция магнитного поля, напряженность магнитного поля, магнитные силы и их моменты, комплексное сопротивление (импеданс) индуктивность.
Обзор основных типов задач |
29 |
|
|
Магнитное поле переменных токов может моделироваться совместно с присоединенной электрической цепью. Цепь содержит произвольное количество пассивных элементов (резисторов, конденсаторов, катушек) соединенных между собой, с источниками тока и напряжения, а также с массивными проводниками, находящимися в магнитном поле.
Особый вид задачи магнитного поля переменных токов – нелинейный анализ. Он позволяет оценить с определенной степенью точности поведение систем с ферромагнитными сердечниками, для которых в ином случае потребовался бы гораздо более длительный расчет нестационарного магнитного поля.
При постановке задачи вы можете использовать следующие возможности:
Свойства сред: воздух, ортотропные материалы с постоянной магнитной проницаемостью или изотропные магнитомягкие материалы, заданные кривой намагничивания, токонесущие проводники с известным напряжением или током.
Электропроводность материалов может зависеть от температуры. Зависимость электропроводности от температуры задается таблично при помощи окна работы с кривыми. Температуру можно указать отдельно для каждого блока константой или формулой от координат. Кроме того, значения температуры в каждой точке могут быть импортированы из совмещенной задачи расчета температурного поля.
Нелинейная формулировка задачи магнитного поля переменных токов позволяет с определенной точностью учесть влияние насыщения ферромагнитных сердечников. Вы задаете стандартную кривую намагничивания для каждого ферромагнитного материала в редакторе кривых. На переменном токе ELCUT использует эквивалентную магнитную проницаемость для каждого значения магнитной индукции. Она вычисляется с таким расчетом, чтобы сохранить среднюю плотность энергии магнитного поля за период. ELCUT автоматически пересчитывает исходную кривую каждого материала для заданной частоты задачи.
В связи с использованными упрощениями, нелинейная задача расчета магнитного поля переменных токов не всегда дает точные локальные значения магнитного поля и вихревых токов в каждой точке модели. Однако, в практических задачах она позволяет получить хорошие оценки для таких интегральных величин как энергия, механическая сила, вращающий момент, потокосцепление.
Источники поля: приложенное напряжение, полный ток проводника, плотность тока или однородное внешнее поле.