Интегрированные системы проектирования и управления

Интегрированные системы проектирования и управления

Лабораторные работы [вариант - первая буква фамилии К]

Вступление к лабораторному практикуму

ановке для плоскопараллельного поля и осесимметричных случаев.

 Скачать вариант свободно распространяемого студенческого ПО (программного обеспечения) можно на сайте системы (https://elcut.ru/free_soft_r.htm

Лабораторная работа 1. Электромагнитный расчет катушки без сердечника без учета эффекта вихревых токов

ТЕМА 3. СИСТЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ3.2. Система проектирования Elcut1.1. Формулировка задания

 Рассмотрим практическую задачу. Пусть требуется рассчитать высокотоковую катушку индуктивности, содержащую три витка с квадратной геометрией в сечении 1×1 см и расстоянием между витками 0,5 см. Через витки течет ток 10 кА. Внешний радиус катушки 3 см (внутренний – 2 см).

Требуется построить распределение магнитного поля – в виде силовых линий магнитного потока и картины распределения индукции (плотности магнитного потока в пространстве), а также рассчитать индуктивность катушки, построить распределение модуля индукции вдоль оси катушки.

1.2. Описание создания модели

Для выполнения указанного электромагнитного расчета в системе будем использовать задачу, которая называется «Магнитостатическое поле».

Рассмотрим кратко ряд действий, необходимых для создания модели.

2.1         Формулировка задания

Рассмотрим практическую задачу. Пусть требуется рассчитать высокотоковую катушку индуктивности из трех витков с квадратной геометрией витков в сечении 1×1 см и расстоянием между витками 0,5 см. Через витки течет ток 10 кА. Внешний диаметр катушки – 3 см, внутренний – 2 см. Дополнительно около катушки располагается внешний цилиндрический сердечник (экран), выполненный из стали с относительной магнитной проницаемостью 1000, внешним диаметром 4 см, толщиной 0,5 см и длиной, точно равной длине катушки (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Чертеж сечения катушки

Требуется построить распределение магнитного поля в виде силовых линий магнитного потока и картины распределения индукции (плотности магнитного потока в пространстве), рассчитать индуктивность катушки, построить распределение модуля индукции вдоль оси катушки.

2.2         Описание создания модели

Во многом построение модели совпадает с описанным в первой лабораторной работе. Дополнительно надо отрисовать на поле Геометрия задачи сердечник и задать его свойства (рис. 2.2, 2.3).

3.1         Формулировка задания

В практической деятельности в области автоматики встречаются ситуации, когда на электромагнитную катушку, являющуюся частью разных устройств, будь то реле, электропривод и прочее, подают резкие по фронтам импульсы напряжения (тока). При этом из-за эффекта ЭДС самоиндукции магнитный поток нарастает относительно плавно. Это определяется конфигурацией катушки, числом витков и наличием ферромагнитных частей (экранов) рядом. В связи с этим рассмотрим практическую задачу.

Пусть требуется рассчитать высокотоковую катушку индуктивности из трех витков, с квадратной геометрией витков в сечении 1×1 см и расстоянием между витками 0,5 см. Напряжение на катушку подается от 0 до 1 В ступенчато в начале расчета. Внешний диаметр катушки – 3 см, внутренний – 2 см. Дополнительно около катушки располагается внешний цилиндрический сердечник (экран), выполненный из сплошной стали с магнитной проницаемостью 1000, внешним диаметром 4 см, толщиной 0,5 см и длиной, равной горизонтальному размеру катушки.

Требуется построить распределение магнитного поля в виде силовых линий магнитного потока и картины распределения индукции (плотности магнитного потока в пространстве), построить распределение плотности тока в центре магнитного экрана во времени и в центре витка катушки и сравнить их.

3.2         Описание создания модели

Во многом принципы построения и расчета модели, описанные в лабораторных работах 1 и 2, совпадают с необходимыми для выполнения данной лабораторной, однако есть и существенные различия. При создании задачи надо воспользоваться задачей Магнитное нестационарное поле (рис. 3.1).