Difference between revisions of "Feladat 3"
From Maxwell
(→Szoftverek használatának bemutatása) |
(→Szoftverek használatának bemutatása) |
||
| (19 intermediate revisions by the same user not shown) | |||
| Line 19: | Line 19: | ||
=== A feladat célja === | === A feladat célja === | ||
| − | A hallgatók elsajátítsák az elektromágneses térszámítás alapjait, főbb lépéseit, valamint gyakorlatot szerezzen az eredmények kiértékelésében a [http://www.femm.info/wiki/HomePage FEMM] vagy az [http://www.agros2d.org/ Agros2D] szoftver segítségével. Ezen túl a nemzetközi elvárásoknak megfelelő Műszaki Jelentés (Technical Report) írásában is gyakorlatot szerezzen. | + | A hallgatók elsajátítsák az elektromágneses térszámítás alapjait, főbb lépéseit, valamint gyakorlatot szerezzen az eredmények kiértékelésében a [http://www.femm.info/wiki/HomePage FEMM] vagy az [http://www.agros2d.org/ Agros2D] vagy az [https://www.ansys.com/academic/students/ansys-electronics-desktop-student Ansys Maxwell] szoftver segítségével. Ezen túl a nemzetközi elvárásoknak megfelelő Műszaki Jelentés (Technical Report) írásában is gyakorlatot szerezzen. |
| − | A feladat egy | + | A feladat egy sönt ellenállásnál meghatározni a feszültségesést, az ellenállást és a keletkező veszteségeket adott áramerősség mellett. |
=== A feladat megoldásához szükséges ismeretek === | === A feladat megoldásához szükséges ismeretek === | ||
* A végeselem-módszer lépései; | * A végeselem-módszer lépései; | ||
* A stacionárius áramlási térre vonatkozó elméleti ismeretek (anyagok definiálásához, gerjesztés és peremfeltétel megadásához); | * A stacionárius áramlási térre vonatkozó elméleti ismeretek (anyagok definiálásához, gerjesztés és peremfeltétel megadásához); | ||
| − | * | + | * Az [https://www.ansys.com/academic/students/ansys-electronics-desktop-student Ansys Electronics Desktop Student] szoftver alapszintű kezelése. |
=== A feladat === | === A feladat === | ||
| Line 34: | Line 34: | ||
{| class="wikitable" | {| class="wikitable" | ||
| '''Leadási határidő:''' | | '''Leadási határidő:''' | ||
| − | | '''nappali''' - 2020. november | + | | '''nappali''' - 2020. november 13., 23:59 / '''távoktatás''' - 2021. december 19. 23:59 |
|- | |- | ||
| '''Leadás formája:''' | | '''Leadás formája:''' | ||
| − | | A szimulációs fájlt ( | + | | A szimulációs fájlt (*.aedt) tömörítve (.zip formátumban).<br />Az összefoglalót PDF formátumban. A színes ábrákat úgy kell elkészíteni, hogy fekete-fehérben kinyomtatva is világos legyen a tartalmuk az olvasó számára. |
|- | |- | ||
| '''Benyújtás nyelve:''' | | '''Benyújtás nyelve:''' | ||
| Line 63: | Line 63: | ||
== Feladat I. része == | == Feladat I. része == | ||
| − | + | === Rezisztencia és veszteség számítása végeselem-módszerrel === | |
A kapott sorszám alapján a feladat geometriájának méreteit a következő táblázatban találja: [https://docs.google.com/spreadsheets/d/14OkGI9KyXiyaVAlQIdBgWTfDiy-I7YwrCAIGQxowkr4/edit?usp=sharing '''Feladat #3 méretei''']. | A kapott sorszám alapján a feladat geometriájának méreteit a következő táblázatban találja: [https://docs.google.com/spreadsheets/d/14OkGI9KyXiyaVAlQIdBgWTfDiy-I7YwrCAIGQxowkr4/edit?usp=sharing '''Feladat #3 méretei''']. | ||
| Line 77: | Line 77: | ||
képlettel, ahol <math>U</math> a feszültségesés, <math>I</math> az áramerősség, <math>R</math> a rezisztencia. | képlettel, ahol <math>U</math> a feszültségesés, <math>I</math> az áramerősség, <math>R</math> a rezisztencia. | ||
| − | ''A <math>z-</math>irányú hossza a feladatnak minden esetben <math>5\,\text{mm}</math> legyen.'' | + | ''A <math>z-</math>irányú hossza (vastagsága) a feladatnak minden esetben <math>5\,\text{mm}</math> legyen.'' |
{| class="wikitable" style="text-align: center; width: 1000px; height: 80px;" | {| class="wikitable" style="text-align: center; width: 1000px; height: 80px;" | ||
| Line 93: | Line 93: | ||
'''Elvégzendő feladatok''' | '''Elvégzendő feladatok''' | ||
| − | * A megadott paraméterek alapján elkészíteni a síkbeli (''planar'') feladat geometriáját | + | * A megadott paraméterek alapján elkészíteni a síkbeli (''planar'') feladat geometriáját az [https://www.ansys.com/academic/students/ansys-electronics-desktop-student Ansys Electronics Desktop Student] szoftverben; |
* Az anyagtulajdonságok, a gerjesztés és a peremfeltételek megadása; | * Az anyagtulajdonságok, a gerjesztés és a peremfeltételek megadása; | ||
* A FEM szimuláció futtatása; | * A FEM szimuláció futtatása; | ||
* Az eredmények kiértékelése, ha a <math>z-</math>irányú hossza a feladatnak minden esetben <math>5\,\text{mm}</math>. | * Az eredmények kiértékelése, ha a <math>z-</math>irányú hossza a feladatnak minden esetben <math>5\,\text{mm}</math>. | ||
| − | A [https://docs.google.com/spreadsheets/d/ | + | A [https://docs.google.com/spreadsheets/d/14OkGI9KyXiyaVAlQIdBgWTfDiy-I7YwrCAIGQxowkr4/edit?usp=sharing táblázatban] található méretek jelentését az alábbi ábrák mutatják. A táblázatban a 2. oszlop jelöli a változat számát. |
| Line 120: | Line 120: | ||
|} | |} | ||
| − | + | === Szoftverek használatának bemutatása === | |
Az 1. ábrán látható feladat megoldásán keresztül röviden bemutatom az előadáson és az önálló feladat során használandó szoftvereket. A feladathoz készült videók segítségével elsajátítható a feladat beállítása, a geometria rajzolása, az anyagtulajdonságok, a peremfeltételek és a gerjesztés megadása. Majd a megoldást követően a térváltozók megjelenítése és a feladathoz kapcsolódó számítandó mennyiségek meghatározása. A feladatban az áramerősség <math>400~\text{A}</math>. | Az 1. ábrán látható feladat megoldásán keresztül röviden bemutatom az előadáson és az önálló feladat során használandó szoftvereket. A feladathoz készült videók segítségével elsajátítható a feladat beállítása, a geometria rajzolása, az anyagtulajdonságok, a peremfeltételek és a gerjesztés megadása. Majd a megoldást követően a térváltozók megjelenítése és a feladathoz kapcsolódó számítandó mennyiségek meghatározása. A feladatban az áramerősség <math>400~\text{A}</math>. | ||
| Line 133: | Line 133: | ||
|} | |} | ||
| − | {| class="wikitable" style="text-align: center; width: | + | {| class="wikitable" style="text-align: center; width: 800px; height: 80px;" |
|+ Az eredmények összehasonlítása. | |+ Az eredmények összehasonlítása. | ||
! Szoftver | ! Szoftver | ||
| Line 141: | Line 141: | ||
! Maxwell 3D | ! Maxwell 3D | ||
! Q3D Extractor | ! Q3D Extractor | ||
| − | |||
| − | |||
|- | |- | ||
! Potenciálkülönbség [mV] | ! Potenciálkülönbség [mV] | ||
| − | | 8,025 || | + | | 8,025 || 8,049 || - || 8,028 || 8,022 |
|- | |- | ||
! Rezisztencia [<math>\mu\Omega</math>] | ! Rezisztencia [<math>\mu\Omega</math>] | ||
| − | | 20,064 || | + | | 20,064 || 20,125 || 20,071 || 20,056 || 20,054 |
|- | |- | ||
! Veszteség [W] | ! Veszteség [W] | ||
| − | | 3,21 || | + | | 3,21 || 3,22 || 3,21 || 3,21 || 3,21 |
|} | |} | ||
'''Videók a szoftverek használatához''' | '''Videók a szoftverek használatához''' | ||
| − | |||
| − | |||
* [ Ansys Maxwell 2D] | * [ Ansys Maxwell 2D] | ||
* [ Ansys Maxwell 3D] | * [ Ansys Maxwell 3D] | ||
* [ Ansys Q3D Extractor] | * [ Ansys Q3D Extractor] | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
== Feladat II. része == | == Feladat II. része == | ||
Latest revision as of 16:30, 21 February 2022
|
Feladat #3 - Áramvezetés | ||
|
Oktató
|
További oktatók:
| |
A feladat célja
A hallgatók elsajátítsák az elektromágneses térszámítás alapjait, főbb lépéseit, valamint gyakorlatot szerezzen az eredmények kiértékelésében a FEMM vagy az Agros2D vagy az Ansys Maxwell szoftver segítségével. Ezen túl a nemzetközi elvárásoknak megfelelő Műszaki Jelentés (Technical Report) írásában is gyakorlatot szerezzen.
A feladat egy sönt ellenállásnál meghatározni a feszültségesést, az ellenállást és a keletkező veszteségeket adott áramerősség mellett.
A feladat megoldásához szükséges ismeretek
- A végeselem-módszer lépései;
- A stacionárius áramlási térre vonatkozó elméleti ismeretek (anyagok definiálásához, gerjesztés és peremfeltétel megadásához);
- Az Ansys Electronics Desktop Student szoftver alapszintű kezelése.
A feladat
A feladat két részből áll, a szimulációból és az összefoglaló elkészítéséből.
| Leadási határidő: | nappali - 2020. november 13., 23:59 / távoktatás - 2021. december 19. 23:59 |
| Leadás formája: | A szimulációs fájlt (*.aedt) tömörítve (.zip formátumban). Az összefoglalót PDF formátumban. A színes ábrákat úgy kell elkészíteni, hogy fekete-fehérben kinyomtatva is világos legyen a tartalmuk az olvasó számára. |
| Benyújtás nyelve: | Magyar |
| Benyújtás helye: | A Moodle rendszerben kiírt feladatnál. |
| Késői benyújtás: | Minden megkezdett nap után 5% levonás az elért eredményből (azaz pl. 5 nap késés után 100%-os leadandóra már csak max. 100% - 5x5% = 75%-ot lehet szerezni). |
| Értékelés: | 0 – 50% - Elégtelen (1) |
| 51 – 60% - Elégséges (2) | |
| 61 – 70% - Közepes (3) | |
| 71 – 85% - Jó (4) | |
| 86 – 100% - Jeles (5) | |
| A formai követelmények tekintetében az alábbi linken elérhető útmutatót/sablont kell használni. | |
Feladat I. része
Rezisztencia és veszteség számítása végeselem-módszerrel
A kapott sorszám alapján a feladat geometriájának méreteit a következő táblázatban találja: Feladat #3 méretei.
A feladat: meghatározni az elrendezés esetében a feszültségesést, a rezisztenciát és az ohmos veszteséget.
A feszültségesés az elrendezés két kapcsa között lévő potenciálkülönbség. A rezisztenciát az Ohm-törvény segítségével tudja meghatározni:
[math]R = \frac{U}{I}[/math],
majd a veszteség
[math]P = I^2\cdot R[/math]
képlettel, ahol [math]U[/math] a feszültségesés, [math]I[/math] az áramerősség, [math]R[/math] a rezisztencia.
A [math]z-[/math]irányú hossza (vastagsága) a feladatnak minden esetben [math]5\,\text{mm}[/math] legyen.
| Anyag | Titánium | Réz | Aluminium | Réz mangán |
|---|---|---|---|---|
| [math]\sigma~[\text{MS/m}][/math] | 1,789 | 58 | 36,9 | 20,833 |
Elvégzendő feladatok
- A megadott paraméterek alapján elkészíteni a síkbeli (planar) feladat geometriáját az Ansys Electronics Desktop Student szoftverben;
- Az anyagtulajdonságok, a gerjesztés és a peremfeltételek megadása;
- A FEM szimuláció futtatása;
- Az eredmények kiértékelése, ha a [math]z-[/math]irányú hossza a feladatnak minden esetben [math]5\,\text{mm}[/math].
A táblázatban található méretek jelentését az alábbi ábrák mutatják. A táblázatban a 2. oszlop jelöli a változat számát.
|
|
|
| Feladat #3 - 1. változat. | Feladat #3 - 2. változat. |
|
|
|
| Feladat #3 - 3. változat. | Feladat #3 - anyagok. |
Szoftverek használatának bemutatása
Az 1. ábrán látható feladat megoldásán keresztül röviden bemutatom az előadáson és az önálló feladat során használandó szoftvereket. A feladathoz készült videók segítségével elsajátítható a feladat beállítása, a geometria rajzolása, az anyagtulajdonságok, a peremfeltételek és a gerjesztés megadása. Majd a megoldást követően a térváltozók megjelenítése és a feladathoz kapcsolódó számítandó mennyiségek meghatározása. A feladatban az áramerősség [math]400~\text{A}[/math].
A mintdapéldához nincs a levegő berajzolva. Ennek méretei a videókban megtalálhatóak, de akár gyakorlásképpen ellenőrizhető, hogyan befolyásolja a kapacitás értékét (az eredményt) a lezárás mérete.
|
|
| Ábra 1. - A mintapélda és geometriai méretei. |
| Szoftver | FEMM | Agros2D | Maxwell 2D | Maxwell 3D | Q3D Extractor |
|---|---|---|---|---|---|
| Potenciálkülönbség [mV] | 8,025 | 8,049 | - | 8,028 | 8,022 |
| Rezisztencia [[math]\mu\Omega[/math]] | 20,064 | 20,125 | 20,071 | 20,056 | 20,054 |
| Veszteség [W] | 3,21 | 3,22 | 3,21 | 3,21 | 3,21 |
Videók a szoftverek használatához
- [ Ansys Maxwell 2D]
- [ Ansys Maxwell 3D]
- [ Ansys Q3D Extractor]
Feladat II. része
A műszaki jelentés elkészítése és leadása a Moodle rendszerben PDF formátumban.
A műszaki jelentés a következő linken elérhető: Word; PDF.
