Difference between revisions of "Feladat 2"

From Maxwell
Jump to: navigation, search
(→‎A mágnesszelep mozgó részére ható erő és az induktivitás számítása végeselem-módszerrel)
(→‎A mágnesszelep mozgó részére ható erő és az induktivitás számítása végeselem-módszerrel)
Line 102: Line 102:
 
* Az eredmények kiértékelése.
 
* Az eredmények kiértékelése.
  
−
* A megoldó beállításainak vizsgálata (''Solution performance tuning'', ''Curved surface meshing'') az erő függvényében ('''AIM'''); A lezárás méretének és a háló sűrűségének (csomópontok [''Nodes''] vagy háromszögek [''Elements''] száma) vizsgálata az erő függvényében ('''FEMM''');
+
A [https://docs.google.com/spreadsheets/d/1F4hVVgvqDs65tqQ3q8xyiqjpLOKfVexk0G5mUg_-9Rg/edit?usp=sharing táblázatban] található méretek jelentését az alábbi ábrák mutatják. A táblázatban a 2. oszlop jelöli a változat számát.
−
* A végeselemek száma (''Tetrahedra''; ''Elements''), az energia (''Total Energy''), az energiahiba (''Energy Error'' - '''AIM''') és az energiahiba megváltozása (''Delta Energy'' - '''AIM''') az adaptív lépések függvényében a két szélső esetben;
 
−
 
 
−
* az eredmények feldolgozása (post-processing) [lentiek közül legalább kettő legyen a jelentésben]:
 
−
::1) az erő és induktivitás meghatározása;
 
−
::2) az ekvipotenciális vonalak megjelenítése;
 
−
::3) a mágneses fluxussűrűség maximumának és minimumának megjelenítése;
 
−
::4) a mágneses térerősség értékének megjelenítése;
 
−
::5) a mágneses fluxussűrűség vektorok megjelenítése.
 
−
 
 
−
* Egy Műszaki Jelentés (Technical Report) elkészítése a megadott instrukciók alapján, a fenti eredmények felhasználásával.
 
−
 
 
−
Megj.: A “Feladat I. részének” elemei a gyakorlat során részletesen áttekintésre kerülnek, hogyan kell egy elektromágneses feladat szimulációs modelljét elkészíteni és lefuttatni. Ez alapján a hallgatók könnyedén tudják a “Feladat I. részét” teljesíteni, ha látogatják a gyakorlatokat.
 
−
 
 
−
'''Megj.:''' <span style="color:red">''A feladatban a vasmag ('''Core''') és a tekercs ('''Coil''') érintkezik. Ez kétdimenziós (hengerszimmetrikus) feladatnál nem okoz problémát, de a háromdimenziós példánál emiatt az áram nem csak a tekercsben hanem a vasmagban is folyik. Ennek kiküszöbölésére az ANSYS Discovery AIM szoftverben a '''Physics Definition - Electromagnetic Conditions - Insulating''' peremfeltételt kell alkalmazni a tekercsre (célszerű a tekercs térfogatára alkalmazni).''</span> <br />A valóságban is szigetelő veszi körül a tekercset, amit jellemzően nem modellezünk a feladatban, helyette peremfeltételt alkalmazunk.
 
  
 
{| width=80%
 
{| width=80%
Line 137: Line 123:
 
|}
 
|}
  
 +
A feladatban használt acél mágnesezési görbéjét az Ábra 1. mutatja, valamint a következő táblázatban elérhetőek a görbe pontjai: [https://docs.google.com/spreadsheets/d/125O0oenb_ydGzJ5BNZjKsKFWIgBP46g64qWBjrXZhJs/edit?usp=sharing '''B-H görbe'''].
  
−
; '''A feladathoz tartozó paraméterek:'''
 
−
: Levegő és tekercs relatív permeabilitása <math>\mu_r = 1</math>;
 
−
: A tekercs gerjesztése ('''Az eredmények validálásához''')): <math>I = 0.76~\text{A}</math>, <math>N = 789~\text{menet}</math> (''egyenfeszültség'');
 
−
: A vasmag és a szelep mágnesezési görbéje:
 
−
: {| class="wikitable" style="text-align: center;"
 
 
{| width=100%
 
{| width=100%
 
|-
 
|-
Line 148: Line 130:
 
[[Image:05 AISI1020 BHcurve.png|650px]]
 
[[Image:05 AISI1020 BHcurve.png|650px]]
 
|-
 
|-
−
|align=center | <span style="font-size:88%;>''' ''Ábra 2.'' - AISI 1020 acél mágnesezési görbéje.'''</span>
+
|align=center | <span style="font-size:88%;>''' ''Ábra 1.'' - AISI 1020 acél mágnesezési görbéje.'''</span>
 
|}
 
|}
  

Revision as of 17:25, 19 September 2020

Feladat #2 - Sztatikus mágneses

Oktató

  • Marcsa Dániel (óraadó)
  • Előadás: -
  • Fogadóóra: egyeztetés alapján

További oktatók:

  • -
  • Fogadóóra: -.

A feladat célja

A hallgatók elsajátítsák az elektromágneses térszámítás alapjait, főbb lépéseit, valamint gyakorlatot szerezzen az eredmények kiértékelésében a FEMM vagy Agros2D szoftver segítségével. Ezen túl a nemzetközi elvárásoknak megfelelő Műszaki Jelentés (Technical Report) írásában is gyakorlatot szerezzen.

A feladat megoldásához szükséges ismeretek

  • A végeselem-módszer lépései;
  • A sztatikus mágneses térre vonatkozó elméleti ismeretek (anyagok definiálásához, gerjesztés és peremfeltétel megadásához);
  • A FEMM vagy Agros2D szoftver alapszintű kezelése.

A feladat

A feladat két részből áll, a szimulációból és az összefoglaló elkészítéséből.

Leadási határidő: 2020. október 16., 23:59
Leadás formája: A szimulációs fájlt (FEMM - *.fem; Agros2D - *.a2d) 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

A mágnesszelep mozgó részére ható erő és az induktivitás számítása végeselem-módszerrel

A kapott sorszám alapján a feladat geometriájának méreteit a következő táblázatban találja: Feladat #2 méretei.

A feladat: meghatározni a mozgó részre ható erőt és a tekercs induktivitását.

  • A tekercs menetszáma [math]N = 900[/math] az 1. változat és [math]N = 450[/math] a 2-es és 3-as változat esetében.
  • A tekercs gerjesztése [math]I = 2~\text{A}[/math] az összes esetben.

Az állandó mágnest tartalmazó esetben tetszőlegesen eldönthető, hogy melyik mágnest használja a megoldáshoz:

A választható állandó mágnesek.
Mágnes AlNiCo5 AlNiCo9 NdFeB30 NdFeB35 SmCo5 Sm2Co17
[math]B_{\text{r}}~[\text{T}][/math] 1,28 1,06 1,1 1,23 0,9 1,03
[math]H_{\text{c}}~[\text{kA/m}][/math] 51 119 838 890 660 750

Ha szükséges a relatív permabilitás megadása, akkor azt a konstitúciós relációval meghatározza meg.

A feladatban szereplő alimínium öntvénynek a relatív permeabilitása [math]\mu_{\text{r}} = 1[/math].

A kapacitást a mágneses energia segítségével tudja meghatározni:

[math]L = \frac{2\cdot W_{\text{m}}}{I^{2}}[/math],

ahol [math]W_{\text{m}}[/math] a mágneses energia.

Elvégzendő feladatok

  • A megadott paraméterek alapján elkészíteni a hengerszimmetrikus (axisymmetric)) feladat geometriáját a FEMM vagy Agros2D szoftverek valamelyikében;
  • Az anyagtulajdonságok, a gerjesztés és a peremfeltételek megadása;
  • A FEM szimuláció futtatása;
  • Az eredmények kiértékelése.

A táblázatban található méretek jelentését az alábbi ábrák mutatják. A táblázatban a 2. oszlop jelöli a változat számát.

01 SolenoidActuator.png

02 SolenoidActuator.png

Feladat #2 - 1. változat. Feladat #2 - 2. változat.

03 MovingMagnetActuator.png

04 Materials.png

Feladat #2 - 3. változat. Feladat #2 - anyagok.

A feladatban használt acél mágnesezési görbéjét az Ábra 1. mutatja, valamint a következő táblázatban elérhetőek a görbe pontjai: B-H görbe.

05 AISI1020 BHcurve.png

Ábra 1. - AISI 1020 acél mágnesezési görbéje.

Szoftverek használatának bemutatása

Az 1. ábrán látható feladat megoldásán keresztül röviden bemutatom az előadáson és a 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 kapacitás valamint töltés meghatározása.

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.

06 Mintafeladat.png

Ábra 1. - A mintapélda és geometriai méretei.
A szimulációval kapott eredmények.
Szoftver Discovery AIM Maxwell 3D FEMM Maxwell 2D
Erő [N] 3,586 3,582 3,542 3,587
Induktivitás [mH] 39,88 39,84 39,71 39,84

Videók a szoftverek használatához

  • [FEMM]
  • [Agros2D]
  • [Ansys Maxwell 2D]
  • [Ansys Maxwell 3D]
  • [Ansys Discovery AIM]

Feladat II. része

A műszaki jelentés elkészítése és leadása a Moodle rendszerben PDF formátumban.
A műszaki jelentés a következő linken elérhető: Word; PDF.

Retrieved from "http://wiki.maxwell.sze.hu/index.php?title=Feladat_2&oldid=2111"