ELEKTROTECHNIKA

Laboratorium:

Elektrodynamika techniczna

Temat: Badania symulacyjne ekranów elektromagnetycznych

Semestr:

Grupa / data:

Ocena:

……………… ……………….. /

………………..

……………………………..

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest analiza wpływu parametrów materiałowych wykorzystywanych do budowy ekranów zmiennych pól elektromagnetycznych. Analizowanym ekranem magnetycznym jest metalowa płyta o modyfikowanych parametrach materiałowych i geometrycznych.

Program ćwiczenia obejmuje:

a) zapoznanie się z obsługą programu,

b) obliczenia symulacyjne,

c) analizę wpływu parametrów materiałowych płyty na rozkład wielkości elektromagnetycznych

d) przygotowanie opracowania.

2. Opis programu

Na rysunku 1 przedstawiono rozpatrywany obszar ekranu elektromagnetycznego ze źródłem pola oraz jego dyskretyzację. Na rysunku 2 przedstawiono natomiast podstawowe parametry programu symulacyjnego dla badanego ekranu. Przykładowe wyniki symulacji przedstawiono na rysunkach 3 do 5.

Instrukcja obsługi programu:

- wszystkie zmiany parametrów należy zatwierdzić przyciskiem „ Siatka”,

- klawisz „ Oblicz” pozwala na wykonanie obliczeń, uruchamia zablokowane klawisze,

- klawisz „ B(t)” wyświetla rozkład modułu gęstości strumienia magnetycznego B

w czasie,

- klawisz „ rozkład B” wyświetla rozkład modułu gęstości strumienia magnetycznego B

dla wybranej chwili czasowej,

- klawisz „ J(t)” wyświetla rozkład modułu gęstości prądu J w czasie,

- klawisz „ rozkład J” wyświetla rozkład modułu gęstości prądu J dla wybranej chwili czasowej,

- klawisz „ A(t)” wyświetla rozkład potencjału wektorowego A w czasie,

- klawisz „ Linie A” wyświetla rozkład potencjału wektorowego A dla wybranej chwili czasowej,

- klawisze „ Bx” i „ By” pozwalają wyświetlić rozkład składowych gęstości strumienia magnetycznego B,

Rys. 1. Główne okno programu – siatka dyskretyzująca

2

Odległość ekranu od źródła

Grubość ekranu

Przewodność elektryczna ekranu

Przenikalność magnetyczna ekranu

Liczba zwojów źródła

Prąd w przewodzie

Faza początkowa prądu

Częstotliwość prądu w przewodzie

Aktualnie wyświetlany kąt

Moduł obliczeniowy

Moduł wizualizacji

Rys. 2. Opis parametrów programu symulacyjnego

Rys. 3. Rozkład modułu gęstości strumienia magnetycznego B

3

Rys. 4. Rozkład modułu gęstości prądów indukowanych J

Rys. 5. Rozkład linii sił pola magnetycznego

4

3. Przebieg ćwiczenia

1.

Dla różnych wartości µr przeprowadzić obserwacje: rozkładu modułu indukcji B, Linii sił pola magnetycznego oraz rozkładu gęstości prądu J w płycie ekranu: a) µr = 1 σ = 0;

b) µr = 100 σ = 0;

c) µr = 1000 σ = 0;

Symulację wykonać dla różnych częstotliwości źródła pola f= 50, 150, 500, 1000 Hz, 2.

Dla różnych wartości σ przeprowadzić obserwacje: − rozkładu modułu indukcji B, Linii pola magnetycznego, oraz rozkładu gęstości prądu J w płycie ekranu: a) µr = 1 σ= 0.1;

b) µr = 1 σ= 1;

c) µr = 1 σ = 10;

Symulację wykonać dla różnych częstotliwości źródła pola f= 50, 150, 500, 1000 Hz, 3. Przeprowadzić symulację wpływu konduktywności ekranu σ na rozkład modułu indukcji B, linii pola magnetycznego oraz rozkładu gęstości prądów indukowanych J

w płycie ekranu:

a) ekran przewodzący – aluminium σ =38, µr = 1;

a) ferromagnetyk przewodzący – stal armco σ=10, µr = 500; b) ferromagnetyk przewodzący – stal krzemowa σ=2, µr = 500;

c) ferromagnetyk przewodzący – ekran pakietowany σ=0,1, µr =500; d) ferromagnetyk nieprzewodzący – ekran ferrytowy σ=0,1, µr =500; Symulację wykonać dla różnych częstotliwości źródła pola f= 50, 150, 500, 1000 Hz, 4. Zbadać wpływ odległości ekranu od źródła pola przy różnych częstotliwościach źródła pola.

4. Uwagi i wnioski

5