©2004 Валентин Володин Сайт Валентина Володина
Главная Статьи Книги и журналы Справочник Программы Ссылки
О себе RytmArc Схемы и описания Резервный форум Разное http://valvol.qrz.ru
Гостевая книга Файловый архив Архив форума Форум ГОСТы Измерительные приборы
file-upload mega.co.nz depositfiles ... ... radikal keep4u fotoifolder fastpic imageup

Power Electronics

Посвящается источникам питания вообще и сварочным источникам в частности
Текущее время: 23-09, 15:02

Часовой пояс: UTC + 4 часа




Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 26 ]  На страницу 1, 2  След.
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: Моделирование в программе FEMM
СообщениеДобавлено: 12-05, 16:25 
Не в сети
Магистр
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 06-09, 12:59
Сообщения: 8030
Откуда: Burbach
Бесплатная программа FEMM позволяет моделировать плоские или осесимметричные электромагнитные (или тепловые) поля методом конечных элементов. Отличается простым интерфейсом. Вполне можно использовать для решения простых электромагнитных 2-х мерных задач.
Для примера, попытаемся смоделировать систему индукционного нагрева, состоящую из 20кг керамического тигля, заполненного цветным металлом (алюминий) и цилиндрического индуктора, намотанного медной трубкой. Через индуктор протекает переменный синусоидальный ток величиной 900Аrms и частотой 20000Гц.

1. Запускаем программу, кликнув дважды по соответствующей иконке на рабочем столе.
2. Активируем пункт меню File -> New (Ctrl-N) и в возникшем окне Create a new problem выбираем Magnetics Problem (будем решать магнитную задачу) и давим OK.
3. Кликнув по пункту меню Problem вызываем окно Problem Definition (Формулировка задачи).

Устанавливаем:
Problem Type - Axisymmetric (Осесимметричная задача)
Length Units - Millimeters
Frequency (Hz) - 20000 (рабочая частота)

Для осесимметричной задачи необходимо определить лишь половину поперечного разреза, так как программа FEMM определяет вклад двумерного среза и вычисляет суммарную картину, полученную соответствующим телом вращения.
4. Активируем кнопку Operate on Nodes

Теперь вводим точки, координаты которых указаны в таблице ниже. Для этого, при помощи клавиши табуляции, вызываем окно ввода координат Enter Point для каждой точки:

Код:
R=0;   Z=0
R=40;  Z=0
R=59.5;Z=32
R=64;  Z=89
R=68;  Z=146
R=71;  Z=203
R=0;   Z=203

5. Чтобы соеденить введенные точки между собой, активируем кнопку Operate on segments

В итоге мы получаем контурную линию,которая обрамляет область, заполненную нагреваемым металлом (алюминием).

6. Обмотка индуктора выполнена медной трубкой диаметром 20мм с толщиной стенки 1мм и содержит 6 витков.
Так же как и в случае тигля (пункт 4), для прорисовки обмотки нужно ввести опорные точки. Координаты точек указаны в таблице:
Код:
R=100; Z=194
R=100; Z=193
R=100; Z=175
R=100; Z=174

R=100; Z=161
R=100; Z=160
R=100; Z=142
R=100; Z=141

R=100; Z=128
R=100; Z=127
R=100; Z=109
R=100; Z=108

R=100; Z=95
R=100; Z=94
R=100; Z=76
R=100; Z=75

R=100; Z=62
R=100; Z=61
R=100; Z=43
R=100; Z=42

R=100; Z=29
R=100; Z=28
R=100; Z=10
R=100; Z=9

7. Чтобы соеденить введенные точки между собой, активируем кнопку Operate on arc segments

В окне Arc segment properties указываем Arc = 180.
В итоге получаем следующий вид.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи"- Марк Твен


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Моделирование в программе FEMM
СообщениеДобавлено: 12-05, 22:57 
Не в сети
Магистр
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 06-09, 12:59
Сообщения: 8030
Откуда: Burbach
После того, как мы прорисовали основные конструктивные элементы, мы должны определить границы области исследования. Мы знаем, что в реальности поле, генерируемое даже самым маленьким индуктором, ни чем не ограничено и может распространяться хоть до границ Вселенной (если они конечно существуют). Однако наши компьютеры не настолько сильны, что моделировать подобное. Поэтому надо ограничить исследуемую область, но так, чтобы это не сильно повлияло на результаты исследования. Будем считать, что для достижения этой цели, достаточно продлить исследуемое пространство на расстояние в 1.5-2 раза превышающее высоту индуктора.

8. Определим координаты точек, определяющих границы пространства:
Код:
R=0; Z=450
R=0; Z=-222

Теперь соединяем данные точки и у нас должно получиться что-то типа этого

9. Чтобы определить материалы, активируем кнопку Operate on block labels.

И расставляем ярлычки на все области. Далее эти ярлычки помогут нам определить материалы для этих областей.

10. Определяем параметры материалов.
Для этого активируем пункт меню Properties -> Materials, вызывающий окно Property Definition. Здесь давим кнопочку Add Property, которая вызывает окно Block Property.
10.1. Определяем материал Air (воздух):

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи"- Марк Твен


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Моделирование в программе FEMM
СообщениеДобавлено: 13-05, 14:26 
Не в сети
Магистр
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 06-09, 12:59
Сообщения: 8030
Откуда: Burbach
Перед определением параметров металлов, надо решить, для какой температуры это будет сделано. Дело в том, что электрическая проводимость металла при нагреве и плавке сильно изменяется. И по хорошему надо производить моделирование для многих температурных режимов, а также для случаев, когда тигель заполнен сплошным, а также дробленным металлом. В данном случае целью является не полномасштабное моделирование системы индукционного нагрева, а методика использования программы FEMM для целей моделирования индукционного нагрева. Поэтому будем считать, что в нашем случае алюминий расплавлен и его температура на 10гр.С превышает температуру плавления (+661 гр.С).
В связи с текущими рассуждениями, видимо, будет полезно привести таблицу температурных коэффициентов для различных металлов:
Изображение
где В - сопротивление километрового отрезка провода из данного металла сечением 1 мм2;
Тпл - температура плавления металла (металлы расположены в порядке возрастания сопротивления);
K1 - коэффициент увеличения сопротивления при нагреве от 20гр.С до температуры плавления;
K2 - коэффициент возрастания сопротивления при плавлении;
K3 = K1*K2 - общий коэффициент возрастания сопротивления.

И так, будем считать, что алюминий, при 670 гр.С, будет иметь проводимость Ga = 38000000/7.53=5000000
Для меди индуктора проводимость составит Gc = 58000000

Магнитная проницаемость металлов близка к 1.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи"- Марк Твен


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Моделирование в программе FEMM
СообщениеДобавлено: 13-05, 15:59 
Не в сети
Магистр
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 06-09, 12:59
Сообщения: 8030
Откуда: Burbach
10.2. Определяем материал Al670 (Алюминий):

10.3 Определяем материал Copper (Медь)


11. Определяем схемный параметр, необходимый для задания тока, протекающего в обмотке индуктора.
Для этого активируем пункт меню Properties -> Circuits, вызывающий окно Property Definition. Здесь давим кнопочку Add Property, которая вызывает окно Circuit Property.

Для тока необходимо указать амплитудное значение. Т.е., если действующее значение синусоидального тока 900Arms, то амплитудное составит 900*1.414=1272.8А
12. Для присвоения различным областям свойств материалов, активируем кнопку Operate on block labels.

Теперь кликаем правой кнопкой мышки по точке соответствующего ярлычка, чтобы та окрасилась в красный цвет. После этого давим пробел, что вызывает окно Properties for selected block.

Для обмотки индуктора необходимо дополнительно указать, что она включена в схему In Circuit -> Coil.


После присвоения материалов, должна получиться следующая картинка.

На этом, создание модели индуктора можно считать законченным.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи"- Марк Твен


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Моделирование в программе FEMM
СообщениеДобавлено: 13-05, 17:33 
Не в сети
Магистр
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 06-09, 12:59
Сообщения: 8030
Откуда: Burbach
1. Перед началом моделирования, необходимо разбить модель на конечные элементы. Кнопка Run mesh generator позволяет произвести такое разбиение автоматически.

После нажатия этой кнопки получится нечто подобное:

2. Для запуска расчета модели, нажимаем кнопку Run Analysis

3. Для отображения результатов, нажимаем кнопку View result

4. И наконец-то мы можем видеть то, к чему так долго стремились.
Это распределение полей.

А это плотность тока

Отчетливо видно проявление эффекта близости. Максимальная плотность тока достигается с той стороны трубки, которая повернута к индуктору.
5. Однако не эта красота для нас важна. То, что по настоящему важно, вызывается командой View-> Circuits Props, которая открывает окно с информацией Circuit Properties.

Строка Voltage/Current = 0.0105783+I*0.337748 Ohms комплексное значение сопротивления индукционной системы. Индуктивность нагруженного индуктора можно определить по формуле:
Ls=XLs/(2*pi*F)=0.337748/(2*pi*20000)=2.688 мкГн
6. Проведём ещё одну симуляцию, исключив алюминиевую нагрузку из входных данных FEMM. Для этого можно удалить тигель или переопределив его как <No Mesh> (нет сетки).

7. Комплексное сопротивление индуктора (без тигля) определяется строкой:
Voltage/Current = 0.00357873+I*0.54539 Ohms
Индуктивность ненагруженного индуктора можно определить по формуле:
Ls=XLs/(2*pi*F)=0.54539/(2*pi*20000)=4.34 мкГн
8. Зная активную мощность, потребляемую нагруженным Pn=8568.54Вт и не нагруженным Px=2898.81Вт индукторами, можно определить эффективность индукционного нагрева в данном случае.
КПД=100*(Pn-Px)/Pn=100*(8568.54-2898.81)/8568.54=66%
Это, скажем так, не плохо для установки мощность 8-10кВт(при плавке цветного металла). При повышении мощности индукционного нагрева, его эффективность растет.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи"- Марк Твен


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Моделирование в программе FEMM
СообщениеДобавлено: 21-05, 00:06 
Не в сети
Участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 07-05, 13:29
Сообщения: 137
Откуда: Москва
Кто создает такие штуки? И при этом не жаждет получить за это вознаграждение....

_________________
Как победить лень?


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Моделирование в программе FEMM
СообщениеДобавлено: 21-05, 02:02 
Не в сети
Магистр
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 06-09, 12:59
Сообщения: 8030
Откуда: Burbach
Sanchosd писал(а):
Кто создает такие штуки? И при этом не жаждет получить за это вознаграждение....

На свете много разных людей и далеко не для всех материальное вознаграждение является целью жизни.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи"- Марк Твен


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Моделирование в программе FEMM
СообщениеДобавлено: 21-05, 18:28 
Не в сети
Участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 07-05, 13:29
Сообщения: 137
Откуда: Москва
valvol писал(а):
Sanchosd писал(а):
Кто создает такие штуки? И при этом не жаждет получить за это вознаграждение....

На свете много разных людей и далеко не для всех материальное вознаграждение является целью жизни.


Я как раз и хотел сказать, что есть удивительные люди с какими-то более высокими побуждениями! И это прекрасно! Пусть они двигают океан обычного человечества вперед, к звездам!

_________________
Как победить лень?


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Моделирование в программе FEMM
СообщениеДобавлено: 11-08, 22:58 
Не в сети
Магистр
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 06-09, 12:59
Сообщения: 8030
Откуда: Burbach
Оформил вышеизложенную пошаговую инструкцию в виде статьи и выложил её в соответствующий раздел сайта.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи"- Марк Твен


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Моделирование в программе FEMM
СообщениеДобавлено: 18-08, 00:08 
Не в сети
Магистр
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 06-09, 12:59
Сообщения: 8030
Откуда: Burbach
Продолжим написание пошаговых методичек, облегчающих применение программы FEMM. В этот раз на очереди измерение индуктивности рассеяния. Чтобы методичка получилась максимально прикладной, используем для моделирования пример реального трансформатора, который любезно предоставил kkl. В данном случае речь идет о самодельном планарном трансформаторе, выполненном на сердечнике ELP 43/10/28. Ниже приведен подробный чертеж компоновки обмотки такого трансформатора.
Изображение

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи"- Марк Твен


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Моделирование в программе FEMM
СообщениеДобавлено: 18-08, 09:35 
Не в сети
Магистр
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 06-09, 12:59
Сообщения: 8030
Откуда: Burbach
kkl, если не сложно, укажите частоту, величину и форму токов, протекающих в обмотках этого трансформатора.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи"- Марк Твен


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Моделирование в программе FEMM
СообщениеДобавлено: 19-08, 00:21 
Не в сети
Магистр
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 06-09, 12:59
Сообщения: 8030
Откуда: Burbach
К сожалению, информации от kkl я пока не дождался, а время идет. Поэтому предлагаю самим определить недостающие данные. Допустим, что наш трансформатор будет работать на частоте 100кГц. Через первичку протекает синусоидальный ток. Амплитудное значение этого тока 1.5А (действующее ~ 1А).
В прошлый раз, мы моделировали индуктор, который обладал осевой симметрией. В данном случае мы моделируем трансформатор, сердечник которого не обладает симметрией такого рода. По сути, сердечник ELP 43/10/28 представляет из себя брусок ферромагнитного материала. FEMM позволяет моделировать подобный брусок в виде плоскопараллельной задачи. Правда при этом будут оставаться не учтенными части обмотки, выступающие за пределы исследуемой области. Однако эти фрагменты также можно учесть, без большой потери точности. Далее будет сказано, как это можно сделать.
И так
1. Запускаем программу, кликнув дважды по соответствующей иконке на рабочем столе.
2. Активируем пункт меню File -> New (Ctrl-N) и в возникшем окне Create a new problem выбираем Magnetics Problem (будем решать магнитную задачу) и давим OK.
3. Кликнув по пункту меню Problem вызываем окно Problem Definition (Формулировка задачи).
Изображение
Устанавливаем:
Problem Type - Planar (Плоскопараллельная задача)
Length Units - Millimeters
Frequency (Hz) - 100000 (рабочая частота)
Depth - 27.9 (толщина сердечника в миллиметрах)

4. Теперь необходимо по точкам ввести координаты областей модели, заполненных различными материалами. Процесс это скрупулезный и не быстрый. Особо продвинутые пользователи, владеющие различными конструкторскими программами, могут прорисовать свою модель там, а затем портировать её в FEMM в виде DXF файла при помощи команды File -> Import DXF. При помощи команды File -> Export DXF можно выгрузить модель в DXF файл, для дальнейшего редактирования в сторонней конструкторской программе.
Однако, начинающим пользователям лучше использовать стандартные возможности FEMM по вводу модели. Это позволяет лучше вникнуть в суть процесса.

Для ввода точек активируем кнопку Operate on Nodes

Сначала вводим сердечник. Координаты точек сердечника указаны в таблице ниже. Для этого, при помощи клавиши табуляции, вызываем окно ввода координат Enter Point для каждой точки:
Изображение
Код:
X=0;    Y=0
X=0;    Y=13.6
X=3.9;  Y=4.1
X=3.9;  Y=9.5
X=17.55;Y=4.1
X=17.55;Y=9.5
X=25.65;Y=4.1
X=25.65;Y=9.5
X=39.3; Y=4.1
X=39.3; Y=9.5
X=43.2; Y=0
X=43.2; Y=13.6


5. Чтобы соеденить введенные точки между собой, активируем кнопку Operate on segments

В итоге мы получаем контурную линию,которая обрамляет область, заполненную материалом сердечника (ферритом).
Изображение

6. Первичная обмотка трансформатора содержит 20 витков круглого медного провода диаметром 0.55 мм. Вторичная обмотка содержит две 1 витковые секции, выполненные из медной фольги толщиной 0.2 мм и шириной 11 мм. Будем считать, что эти секции включены последовательно. Т.е. вторичка имеет 2 витка. В случае, если секции включены параллельно и вторичка имеет 1 виток, результаты очень просто пересчитываются.
6.1. Так же как и в случае сердечника (пункт 4), для прорисовки обмотки нужно ввести опорные точки. Координаты точек обмотки, намотанной круглым проводом, указаны в таблице:
Код:
X=5.22; Y=6.825     X=5.77; Y=6.825     X=6.32; Y=6.825     X=6.87; Y=6.825
X=7.42; Y=6.825     X=7.97; Y=6.825     X=8.52; Y=6.825     X=9.07; Y=6.825
X=9.62; Y=6.825     X=10.17;Y=6.825     X=10.72;Y=6.825     X=11.27;Y=6.825
X=11.82;Y=6.825     X=12.37;Y=6.825     X=12.92;Y=6.825     X=13.47;Y=6.825
X=14.02;Y=6.825     X=14.57;Y=6.825     X=15.12;Y=6.825     X=15.67;Y=6.825
X=16.22;Y=6.825

X=26.98;Y=6.825     X=27.53;Y=6.825     X=28.08;Y=6.825     X=28.63;Y=6.825
X=29.18;Y=6.825     X=29.73;Y=6.825     X=30.28;Y=6.825     X=30.83;Y=6.825
X=31.38;Y=6.825     X=31.93;Y=6.825     X=32.48;Y=6.825     X=33.03;Y=6.825
X=33.58;Y=6.825     X=34.13;Y=6.825     X=34.68;Y=6.825     X=35.23;Y=6.825
X=35.78;Y=6.825     X=36.33;Y=6.825     X=36.88;Y=6.825     X=37.43;Y=6.825
X=37.98;Y=16.22


6.2. Чтобы соеденить введенные точки между собой, активируем кнопку Operate on arc segments

В окне Arc segment properties указываем Arc = 180.
В итоге получаем следующий вид.
Изображение

6.3. Координаты точек обмотки, выполненной фольгой, указаны в следующей таблице:
Код:
X=5.22; Y=5.3
X=5.22; Y=5.5
X=5.22; Y=8.15
X=5.22; Y=8.35
X=16.22;Y=5.3
X=16.22;Y=5.5
X=16.22;Y=8.15
X=16.22;Y=8.35
X=26.98;Y=5.3
X=26.98;Y=5.5
X=26.98;Y=8.15
X=26.98;Y=8.35
X=37.98;Y=5.3
X=37.98;Y=5.5
X=37.98;Y=8.15
X=37.98;Y=8.35


6.4. Соединяем введенные точки между собой так же, как это делалось в пункте 5.
Получаем следующий итоговый вид, на котором прорисованы все области модели трансформатора.
Изображение

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи"- Марк Твен


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Моделирование в программе FEMM
СообщениеДобавлено: 19-08, 03:00 
Не в сети
Магистр
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 06-09, 12:59
Сообщения: 8030
Откуда: Burbach
7. Как и в прошлый раз, мы должны определить границы исследуемой области. В данном случае, сердечник обладает проницаемостью в тысячи раз превышающей проницаемость окружающего пространства. Справедливо полагать, что в этом случае практически все поле будет сосредоточено в сердечнике. Следовательно границей исследуемой области будут внешние границы сердечника.
Определим свойства этой границы. Для этого активируем пункт меню Properties -> Boundary, вызывающий окно Property Definition. Здесь давим кнопочку Add Property, которая вызывает окно Boundary Property. Выбираем тип границы BC Type -> Prescribed A. Оставляем настройки по-умолчанию и присваиваем границе какое-то имя, например A=0.
Изображение

Теперь активируем кнопку Operate on segments


Поочередно кликаем правой кнопкой мышки по всем четырем сегментам внешней границы, с тем чтобы они окрасились в красный цвет. Затем при помощи клавиши пробела вызываем окно Segment Property в котором выделенным сегментам присваиваем свойство границы A=0.
Изображение

8. Чтобы определить материалы, активируем кнопку Operate on block labels.

И расставляем ярлычки на все области. Чуть позже эти ярлычки помогут нам определить материалы для этих областей.
Изображение
Для увеличения мелких областей используйте кнопку Изображение или View -> Zoom In.

9. Определяем параметры материалов.
Для этого активируем пункт меню Properties -> Materials, вызывающий окно Property Definition. Здесь давим кнопочку Add Property, которая вызывает окно Block Property.
9.1. Определяем материал Air (воздух):


9.2. Определяем материал Ferrit (сердечник):
Изображение

9.3 Определяем материал Copper (медь обмоток)


10. Определяем схемные параметры, необходимый для задания тока, протекающего в обмотках трансформатора.
Предположим, что мы будем измерять индуктивность рассеяния классическим способом. Согласно этого способа, индуктивность рассеяния приведенная к первичной обмотки трансформатора, равна индуктивности первичной обмотки в условиях короткого замыкания вторичной обмотки. В этих условиях, ампервитки обоих обмоток взаимно компенсируются (равны и имеют противоположный знак). Т.е. I1*n1 = -I2*n2.
Сначала задаем ток первичной обмотки n1. Для этого активируем пункт меню Properties -> Circuits, вызывающий окно Property Definition. Здесь давим кнопочку Add Property, которая вызывает окно Circuit Property. Устанавливаем амплитудное значение тока 1.5А.
Изображение

Далее задаем ток вторичной обмотки n2. Согласно условию взаимной компенсации ампервитков, ток вторичной обмотки равен:
I2 = -I1 * n1/n2 = 1.5 * 20/2 = -15A
Изображение

11. Для присвоения различным областям свойств материалов, активируем кнопку Operate on block labels.

Теперь кликаем правой кнопкой мышки по точке соответствующего ярлычка, чтобы та окрасилась в красный цвет. После этого давим пробел, что вызывает окно Properties for selected block.

Для сегментов обмоток трансформатора необходимо дополнительно указать, что они включена в схему In Circuit -> Coil.
Изображение
Изображение
При этом не забываем, что если в правом окне магнитопровода условно положительное направление движения тока, то в левом окне условно отрицательное. Поэтому, если для правого окна указывается положительное значение Number of Turns, то для левого отрицательное.

После присвоения всех областям соответствующих материалов, должна получиться следующая картинка.
Изображение
На этом, создание модели трансформатора можно считать законченным.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи"- Марк Твен


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Моделирование в программе FEMM
СообщениеДобавлено: 19-08, 20:38 
Не в сети
Магистр
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 06-09, 12:59
Сообщения: 8030
Откуда: Burbach
1. Перед началом моделирования, необходимо разбить модель на конечные элементы. Кнопка Run mesh generator позволяет произвести такое разбиение автоматически.

После нажатия этой кнопки получится нечто подобное:
Изображение

2. Для запуска расчета модели, нажимаем кнопку Run Analysis


3. Для отображения результатов, нажимаем кнопку View result


4. И наконец-то мы можем видеть картину распределения поля.
Изображение

Здесь видно, что поток магнитного рассеяния сконцентрирован в зазоре между обмотками.

5. Теперь определим комплексное сопротивление первично и вторичной обмотки. Для этого, при помощи команды View-> Circuits Props, вызываем окно Circuit Properties. В строке Circuit Name выбираем первичную обмотку n1.
Изображение

Строка Voltage/Current = 0.0983801+I*0.841669 Ohms дает комплексное сопротивления первичной обмотки на частоте 100 кГц. Индуктивность рассеяния первичной обмотки можно определить по формуле:
Ls1=0.841669/(2*pi*F)=0.841669/(2*pi*100000)=1.34 мкГн
Теперь в строке Circuit Name выбираем вторичную обмотку n2.
Изображение

Строка Voltage/Current = 0.000897592+I*0.000746006 Ohms дает комплексное сопротивления вторичной обмотки на частоте 100 кГц. Индуктивность рассеяния вторичной обмотки можно определить по формуле:
Ls2=0.000746006/(2*pi*F)=0.000746006/(2*pi*100000)=0.0469 мкГн

В самом начале этой методички говорилось, что FEMM делает расчет полей только в пределах плоскопараллельной области, включающей сердечник. Чтобы получить окончательное значение индуктивности рассеяния, необходимо умножить полученную индуктивность рассеяния Ls на величину, равную отношению средней длины витка обмотки к удвоенной толщине сердечника.
Для сердечника ELP 43/10/28 средняя длина витка равна lw=27.9*2+8.1*2+π*13.65=114.88 мм. Следовательно, окончательное значение индуктивности рассеяния, приведенной к первичной обмотке, равно:
Ls1 = 1.34uH * 114.88/(2*27.9) = 2.76 мкГн

Приведенный способ измерения индуктивности рассеяния дает её несколько заниженное значение, т.к. расчет ведется на основании полного реактивного сопротивления обмотки. А это сопротивление, кроме индуктивности рассеяния, содержит и индуктивность намагничивания. Однако, это именно та величина, которая получается при обычном способе измерения. Т.е. когда за индуктивность рассеяния принимается индуктивность первичной обмотки трансформатора, измеренная в условиях короткого замыкания вторичной обмотки.

Если же мы собираемся использовать полученное значение индуктивности рассеяния для моделирования в каком-то SPICE симуляторе, то лучше конечно отделить мух от колбасы, т.е. индуктивность рассеяния от индуктивности намагничивания. Это позволяет сделать другой способ определения индуктивности рассеяния, основанный на вычислении суммарной энергии поля. Далее мы этот способ рассмотрим.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи"- Марк Твен


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Моделирование в программе FEMM
СообщениеДобавлено: 21-08, 10:47 
Не в сети
Магистр
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 06-09, 12:59
Сообщения: 8030
Откуда: Burbach
Для вычисления энергии поля лучше использовать постоянный ток. Одновременно это позволит исключить влияние различных высокочастотных эффектов на точность измерения. Для перехода на постоянный ток, вызовем окно Problem Definition (Формулировка задачи), кликнув по пункту меню Problem. Устанавливаем Frequency (Hz) - 0 (постоянный ток).
Изображение

Далее, если разбиение не сделано, разбить модель на конечные элементы при помощи кнопки Run mesh generator.


Произвести перерасчет модели, при помощи кнопки Run Analysis


нажав кнопку View result,


отобразить результаты.
Изображение

Судя по всему, картина распределения поля практически не изменилась.
Теперь, при помощи кнопки Areas ( Меню Operation -> Areas) Изображение выделяем все области. Для этого кликаем мышкой по каждой области, после чего та окрашивается в зеленый цвет. В результате все должно стать зеленым.
Изображение

Теперь вызываем окно Block Integrals, нажав на кнопку Integrate. Изображение
Изображение

В окне Block Integrals выбираем режим Magnetic field energy
Изображение

давим OK и получаем результат интегрирования в окне Integral Result, показывающий что общая энергия поля рассеяния составляет M=1.65155 мкДж.
Изображение

Зная энергию поля и ток обмотки, можно легко определить индуктивность этой обмотки. Так как ток первичной обмотки I1=1.5A, её индуктивность рассеяния равна:
Ls1 = 2*M/(I1^2) = 2 * 1.65155u/1.5^2 = 1.468 мкГн
Так же как и в предыдущем случае, чтобы получить окончательное значение индуктивности рассеяния, необходимо умножить полученную индуктивность рассеяния Ls1 на величину, равную отношению средней длины витка обмотки Lw = 114.88 мм к удвоенной толщине сердечника:
Ls1 = 1.468uH * 114.88/(2*27.9) = 3.0224 мкГн

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи"- Марк Твен


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 26 ]  На страницу 1, 2  След.

Часовой пояс: UTC + 4 часа


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 0


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения

Найти:
Перейти:  

| |

Powered by Forumenko © 2006–2014
Русская поддержка phpBB
file-upload mega.co.nz depositfiles ... ... radikal keep4u fotoifolder fastpic imageup
Рейтинг@Mail.ru