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 т.ч. систем индукционного нагрева), соленоидов, электрических машин и других устройств. При анализе оперируют следующими физическими величинами: полный электрический ток (с его сторонней и вихревой компонентами), электрическое напряжение, мощность тепловыделения (омические потери), индукция и напряженность магнитного поля, электромагнитные силы и их моменты, комплексное сопротивление (импеданс), индуктивность.

Расчет магнитного поля переменных синусоидальных током может проводиться совместно с решением уравнений присоединенной электрической цепи. Цепь может содержать произвольное количество соединенных между собой элементов: резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности, источников напряжения и тока, а также массивных проводников, расположенных в зоне действия магнитного поля.

Особым видом расчета магнитного поля переменных токов является нелинейный анализ. Он позволяет с определенной точностью оценить поведение системы с ферромагнитными сердечниками, которая иначе потребовала бы использования ресурсоемкого моделирования электромагнитного переходного процесса.

При постановке задачи Вы можете использовать следующие возможности:

• Свойства сред: воздух, ортотропные материалы с постоянной магнитной проницаемостью, 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.
• Граничные условия: заданное значение потенциала (условие Дирихле), заданные значения касательной составляющей индукции (условие Неймана), условие постоянства потенциала (нулевого потока) на поверхностях сверхпроводников.
• Результаты расчета: векторный магнитный потенциал, плотность тока, напряжение, магнитная индукция, напряженность магнитного поля, силы, моменты, омические потери, потери в магнитомягких сердечниках, энергия магнитного поля, вектор Пойнтинга, импеданс, 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 магнито-упругая задача), а омические потери могут быть использованы в качестве источников при анализе теплового поля (совмещенная термоэлектрическая задача).

См. также
Магнитное поле переменных токов в разделе Теоретическое описание