ELEKTROTECHNIKA
Laboratorium :
Elektrodynamika techniczna
Temat : Symulacja wpływu parametrów materiałowych i wymiarów na
rozkład pola elektromagnetycznego oraz impedancję wypadkową
dławika ze szczeliną powietrzną
Semestr Grupa / data Ocena
& & & & . & & & & & & & & & & & & & & & & & & ../& - ... - & &
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest analiza wpływu parametrów materiałowych na rozkład pola
magnetycznego i impedancję dławika prądu przemiennego. Rozpatrywany dławik posiada
jedno uzwojenie wzbudzające umieszczone wewnątrz obwodu magnetycznego. W ćwiczeniu
badane będą dwa typy obwodu magnetycznego. Przedstawione na rysunkach 1 i 4,
i oznaczone odpowiednio  Type 0 oraz  Type 1 .
Program ćwiczenia obejmuje:
a) zapoznanie się z obsługą programu,
b) analizę wpływu parametrów materiałowych
c) przygotowanie opracowania,
1
2. Opis programu
Na rysunkach 2 i 5 przedstawiono obszary dławików podlegające dyskretyzacji z
uwzględnieniem osi symetrii układów. Na rysunku 3 przedstawiono podstawowe parametry
siatki dyskretyzującej dla dławika z obwodem magnetycznym  Type 0 . Główne okno
programu, widoki siatek dyskretyzujących oraz przykładowe wyniki symulacji przedstawiono
na rysunkach 6 do 10.
Na rysunku 11 przedstawiono sposób wyznaczania składowych impedancji na podstawie
danych uzyskanych z programu.
Instrukcja obsługi programu:
- wszystkie zmiany parametrów zatwierdzamy przyciskiem  insert data ,
- klawisz  Mesh wyświetla siatkę dyskretyzującą,
- klawisz  Materials wyświetla obszary o ró\
nych materiałach,
- klawisz  Structure wyświetla obrys rozpatrywanych obszarów,
- klawisz  Field lines wyświetla wynik dla pola magnetycznego  linie sił pola
magnetycznego,
- klawisz  J plot wyświetla wynik dla pola gęstości prądu,
- klawisz  A plot wyświetla rozkład składowej z magnetycznego potencjału
wektorowego A,
- klawisz  B plot wyświetla rozkład modułu gęstości strumienia magnetycznego B,
2
del
Type 0
gx
wu
hoy
x
gy1
gy2
hs
ho
hu
y
oÅ› symetrii
hoy
gx
del
Rys. 1. Rozpatrywany układ - Type0
Type 0
Reluctivity = ni2r (µ0)-1
del
Conductivity = con2 106 in (&!m)-1
Reluctivity = ni1r (µ0)-1
Conductivity = con1 106 in (&!m)-1
gx
wu
hoy
x
gy1
gy2
hs
ho
hu
y
OÅ› symetrii
Rys. 2. Rozpatrywany fragment układu - Type 0
3
"x3
kx2="x3/"x2
ldel
"hoy "gy2
del
"x2
"gy1
ky="y1/"y2
"gx
gx
kx1="x1/"x2
hs hoy
"x2
lhoy
x
gy1
gy2
lho ho
"y1 "y2
hu
y
OÅ› symetrii
"x1
wu
Type 0
"gy2=gy2D lgy2 "gy1=gy1D lgy1 "gx=gxD lgx "hoy= hoy D lhoy
Rys. 3. Opis parametrów siatki dyskretyzującej
Type 1
del del
gx
wu
hoy
x
gy1
gy2
hs
ho
hu
y
Axis of symmetry
hoy hoy
gx OÅ› symetrii
del
Rys. 4. Rozpatrywany układ - Type1
4
Type 1
del
gx
hoy
x
gy1
0.5gy2
hs
ho
hu
OÅ› symetrii
y
OÅ› symetrii
wu
Rys. 5. Rozpatrywany fragment układu -Type1
Parametry geometryczne
Parametry materiałowe
Parametry siatki
Sterowanie wyświetlaniem
Wyniki symulacji
Rys. 6. Główne okno programu
5
Rys. 7. Siatka dyskretyzująca dla układu Type 0
Rys. 8. Siatka dyskretyzująca dla układu Type 1
6
Rys. 9. Linie sił pola oraz rozkład gęstości strumienia dla wybranych parametrów
Rys. 10. Rozkład prądów wirowych i linii sił pola
7
U = jÉLe I = jÉ(Lereal + jLeimag )I
L
2
Lereal = ereal N µol
Rz
UL
Xz
2
Leimag = eimag N µol
l jest długością rdzenia w kierunku osi z, N jest liczbą zwojów
L2 + L2 L2 + L2
ereal eimag ereal eimag
Rz = É X = É
z
- Leimag Lereal
Rys. 11. Opis indukcyjności
8
3. Przebieg ćwiczenia
1. Dla ró\
nych wartoÅ›ci µr oraz à przeprowadzić obserwacje: - skupianie pola 
rozkład A, B, Linie pola, obserwacja impedancji
a) µr1=1 Ã1=0,001; µr2=1 Ã2=0,001
b) µr1=100 Ã1=0,001; µr2=100 Ã2=0,001
c) µr1=1000 Ã1=0,001; µr2=1000 Ã2=0,001
Przy niezmienionych wymiarach i częstotliwości f=50 Hz,
2. Dla ró\
nych wartoÅ›ci µr oraz à przeprowadzić obserwacje: - skupianie pola
rozkład A, B, Linie pola, obserwacja impedancji
a) µr1=1000 Ã1=0,001; µr2=1 Ã2=0,001
b) µr1=1000 Ã1=0,001; µr2=100 Ã2=0,001
c) µr1=1000 Ã1=0,001; µr2=1000 Ã2=0,001
3. Przeprowadzić symulacjÄ™ wpÅ‚ywu konduktywnoÅ›ci rdzenia à na rozkÅ‚ad A, B,
Linie pola oraz rozkład gęstości prądów indukowanych, obserwacja impedancji:
a) ferromagnetyk przewodzÄ…cy  stal armco Ã1=10, Ã2=10,
b) ferromagnetyk przewodzÄ…cy  stal krzemowa Ã1=2, Ã2=2,
c) ferromagnetyk przewodzÄ…cy  rdzeÅ„ pakietowany Ã1=0,1, Ã2=0,1, (do
ostatniego pkt)
d) ferromagnetyk nieprzewodzÄ…cy  rdzeÅ„ ferrytowy Ã1=0,0001, Ã2=0,0001, (do
ostatniego pkt)
4. Ostatni punkt  wpÅ‚yw odlegÅ‚oÅ›ci zwory od rdzenia  wyznaczyć Z=f(´) dla
f=1kHz
Uwaga powtórzyć ostatni (lub więcej jak będzie czas) punkt dla geometrii 1
Uwaga:
W trakcie zajęć przygotowane zostają dane do opracowania - rozkłady pola
w postaci plików *.bmp.
9