Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Рекомендации по работе с программой Фемм (FEMM)



Псковский государственный

Политехнический институт

Козырева О.И., Фёдоров В.Н.

КОМПЬЮТЕРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ТЕОРИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

Методические указания

для студентов всех форм обучения специальностей 140211 – «Электроснабжение» и 140604 – «Электропривод и автоматизация промышленных установок и технологических комплексов»

Рекомендовано к изданию научно – методическим советом

Псковского государственного политехнического института

Псков

Издательство ППИ


УДК 621.3

ББК 31.2

К51

Рекомендовано к изданию научно – методическим советом

Псковского государственного политехнического института

Рецензенты:

· Григорьев О.И., доцент кафедры «Электроснабжение» Псковского государственного политехнического института

 

 

Аннотация

 

Козырева О.И., Фёдоров В.Н. Компьютерный практикум по теории поля.

К51 Методические указания к лабораторным работам по курсу ТОЭ для очной формы обучения специальности 140604 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» и специальности 140211 «Электроснабжение». Псковский государственный политехнический институт. – Псков, ППИ, 2009. – 28 с.

В методических указаниях приведены 6 работ по теории электромагнитного поля, охватывающие разделы электростатического поля, магнитного поля и электрического поля.

Содержание методических указаний соответствует требованиям образовательного стандарта по спе6циальностям 140604 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» и специальности 140211 «Электроснабжение».

 

 

© Козырева О.И., Фёдоров В.Н., 2009

© Псковский государственный

политехнический институт, 2009


Рекомендации по работе с программой Фемм (FEMM)

Программа Фемм (Finite Element Method Magnetics - Магнитные расчеты методом конечных элементов) позволяет создавать модель расчета плоскопараллельного или плоскомеридианного (осесимметричного) стационарного и квазистационарного магнитного и стационарного электростатического полей, построить их картины и определить их полевые и цепные параметры. Эту же программу можно использовать для расчётов и построения тепловых полей.

Задачи расчета магнитных полей могут быть как линейными, так и нелинейными; электростатических и тепловых – только линейными.

 

Последовательность действий при создании новой модели:

- Постановка задачи;

- Разработка и построение геометрической модели задачи;

- Создание граничных свойств и определение границ моделирования;

- Создание и присвоение свойств цепей и материалов;

- Выполнение расчётов и анализ полученной модели.

 

Ниже даются рекомендации по основным операциям, необходимым для выполнения лабораторных работ.

 

1. Запуск программы (Пуск/ FEMM 4.2)

2. Постановка задачи

Создаем новый документ, выбираем требуемую задачу (в данных лабораторных работах будем выполнять электростатическую, магнитную и токовую задачи)

- В Постановке задачи основного меню (Problem/ Problem Definition) выбираем единицы измерения и тип поля (плоскопараллельное для электростатической и токовой задач или осесимметричное для магнитной задачи).

- Задаем границы чертежа (View/ Keyboard) (0; 0; X max; Y max), в заданных единицах измерения

- В Задании координатной сетки (боковое меню), выбираем систему координат и задаем цену деления. Xmax; Ymax – максимальные значения по осям для границ модели.

При необходимости точной установки меток, активируем кнопку привязки к узлам координатной сетки .

 

3. Разработка и построение геометрической модели задачи

Прежде чем строить модель в программе, она должна быть построена на бумаге.

Построения в программе проводим по опорным точкам в режиме точек (при нажатой кнопке меню ) В начале они устанавливаются на границах (в углах модели). Координаты опорных точек отслеживаем по строке сообщений, в левом нижнем углу экрана. Если строка сообщений на экране отсутствует, поставить галочку в Status Bar, пункта Viewглавного меню.

При построении прямых, дуг и окружностей используем кнопки меню

Для удобства построения модели, ее границы совместите с началом координат и осями Х-Y .

 

4. Ввод граничных свойств. Граничные свойства необходимы для задания характеристик поля на границах расчетной модели.

В меню Свойства Границ (Properties/ Boundary/ Add Properties) создаем необходимую нам границу, с определенным именем и параметрами.

- Самая распространенная граница – граница Дирихле – если на границе расчетов поток параллелен границе. В этом случае, выбираем тип граничного условия Prescribed, векторные потенциалы по осям (коэффициенты А) задаем равными 0.

- Вторая, не менее распространенная граница, – граница Неймана – если на границе расчетов поток перпендикулярен границе. В этом случае, выбираем тип Mixed, а параметры смешанных граничных условий (с0, с1) оставляем нулевыми.

- Если на границе расчета направление потока не определено, граница считается открытой или бесконечно удаленной. В этом случае, будем задавать асимптотические граничные условия. Границу моделируем в виде круга (полукруга, при наличии симметрии), тип границы – смешанный (Mixed), коэффициенты рассчитываются по формуле – для электростатической задачи или – для магнитной задачи, где r – радиус границы. (Радиус границы r берется в метрах, не зависимо от того, какая единица длины принята за основную)

Для присвоения элементу модели требуемых граничных свойств выделяем его цветом, открываем окно Задания свойств и выбираем из списка соответствующую границу.

 


5. Задание цепей. (Properties/ Circuits / Add Properties)

Цепные свойства позволяют наложить ограничения на ток в одном или более блоках. Цепи можно определить как параллельно (Parallel) или последовательно (Series) соединенные. Если задано параллельное соединение – ток делится между всеми блоками, отмеченными этим цепным свойством, обратно пропорционально полному электрическому сопротивлению каждого блока (падение напряжения во всех блоках одинаково). Параллельно можно соединять только сплошные проводники.

Если задано последовательное соединение, то один ток проходит через все блоки, имеющие одно цепное имя. При последовательном соединении, блокам можно задавать количество витков, при этом блок будет трактоваться как обмотка.

Знак числа витков может быть положительным или отрицательным. Знак обозначает направление тока (МДС) в обмотке, которое считается либо положительным или согласным (в случае, если стоит знак «+»), либо отрицательным или встречным (при «-»).

Для приведенных лабораторных работ, будем создавать обмотки для катушек с последовательным соединением витков и согласным направление тока.

 

6. Задание материалов.

Свойства материалов будем задавать для всех блоков модели. Начинать ввод свойств будем со стандартных материалов, имеющихся в библиотеке программы. Для этого открываем Библиотеку (Properties/ Materials Library) и добавляем, путем перетаскивания, необходимые материалы в Материалы модели. Для данных лабораторных работ это воздух (Air), медь (18 AWG) и сталь (1006-1117 Steel).

Так как многие материалы в библиотеке отсутствуют, необходимые свойства для блоков будем задавать самостоятельно. Для этого в Свойствах Материалов создаем материал (Properties/ Materials/ Add Properties), задаем определенное имя, в окошко свойств вносим значения для конкретной модели.

После создания всех свойств материалов, их надо привязать к конкретным блокам. Для этого в конкретном блоке, проставляем значок Материала , выделяем его цветом, открываем окно Задания свойств , выбираем из списка и присваиваем соответствующий материал.

- Для блока катушки также задаем обмотку с числом витков n.

- Для воздуха размер ячейки триангуляции (Mech Size) задаём равным 0,1.

 

После завершения процесса создания модели её необходимо сохранить под своим именем.

 

7. Построение картины поля.

Последовательной активизацией кнопок меню выполняем следующие операции:

- Создаём сетку триангуляции;

- Выполняем расчеты поля;

- Выводим результат.

 

При помощи диалога получаем требуемую картину поля.

Программа FEMM, по умолчанию, строит картину поля из 19 трубок магнитного потока (или промежутков равного электрического потенциала). Их количество, для наибольшей наглядности, будем изменять до 99, вводя требуемое число в строку Number of contours, меню .

На этом же рисунке, одновременно с линиями магнитного потока, можно строить и магнитное поле в виде зон с разной окраской (зонное поле). Каждый цвет зоны соответствует своей области значений магнитной индукции. Переключатель Show density plot ,в меню , позволяет показать или скрыть само поле распределения магнитной индукции (по умолчанию оно не строится), а переключатель Show legend –показать или скрыть легенду, в которой для каждого цвета указан диапазон изменения магнитной индукции.

Кнопка меню , позволяет построить векторное поле, то есть на картине поляпоказать направления векторов магнитной индукции В, и напряженности Н.

Результаты исследования следует скопировать с необходимыми комментариями.

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.