Katedra Mechatroniki Wydział Elektryczny POLITECHNIKA ŚLĄSKA
INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH
Przedmiot: Metody polowe w mechatronice			Kierunek: Komputerowe Systemy Sterowania
Ćwiczenie: Model elektromagnesu w programie FEMM.			Nr ćwiczenia: 1

Zadanie domowe - wykonać model przedstawiony w pliku „Wstępniak do FEMM”

1. Przebieg ćwiczenia

Analiza elektromagnesu

Model cewki wykonany w ramach pracy domowej należy uzupełnić o rdzeń i zworę zgodnie z Rys.6. W trakcie ćwiczenia zostaną zrealizowane następujące punkty:

• Wyznaczenie indukcyjności cewki,

• Wyznaczenie sił działających na poszczególne elementy modelu różnymi metodami

Rys.6 Model elektromagnesu

1. Zmiana modelu

1. Uzupełnienie modelu o zworę i rdzeń zgodnie z Rysunkiem 6

2. Dodanie do bazy modelu materiału „M-19 Steel” z menu Properties|Materials Library w głównym menu programu. Znajduje się on w katalogu Soft Magnetic Materials / Silicon Iron

3. Przypisanie własności do obszaru Zwory i Rdzenia z wykorzystaniem narzędzia
   

Po wykonaniu tych czynności model powinien mieć postać przedstawioną na Rysunku 7.

Rys.7 Model elektromagnesu w FEMM'ie

4. Automatyczna generacja siatki
   

5. Wykonanie obliczeń
   

6. Wstępne sprawdzenie rozkładów pola w postprocesorze

1. Na całym obszarze modelu
   

2. Utworzyć z nich bitmapy

2. Wyznaczenie indukcyjności cewki

1. Wybrać ikonę narzędzia obwód
   

2. Zapisać otrzymany wynik

3. Wyznaczenie siły metodą siły Lorenza

1. Zaznaczyć obszar cewki
   

2. Z menu całkowania
   wybrać całkowanie “Lorenz force JxB”

3. Zapisać otrzymany wynik

4. Wyznaczenie siły metodą tensora „ważonego”

1. Zaznaczyć obszar zwory
   

2. Z menu całkowania
   wybrać “Force via Weighted Stress Tensor”

3. Zapisać otrzymany wynik

5. Wyznaczenie siły metodą tensora Maxwella

1. włączenie CZERWONEGO odcinka w MENU graficznym POSTPROCESORA pozwalającego na tworzenie Konturu
   

2. zaznacz kontur wokół zwory -(Lewy klawisz oraz <Tab>)

3. Z menu całkowania
   wybrać całkowanie “Force from Stress Tensor”

4. Zapisać otrzymany wynik

6. Wyznaczenie siły metodą prac Wirtualnych

1. Wyznaczyć koenergię pola W_c dla aktualnego położenia zwory

1. Zaznaczyć wszystkie podobszary modelu
   

2. Z menu całkowania
   wybrać “Magnetic field coenergy”

3. Zapisać wartość całki W_c(z)

2. Wyznaczyć koenergię W_c(z+δ) dla modelu z przemieszczoną zworą o δ=0.05 cala w górę

1. Zmienić i zapisać poprzedni model z wykonanym przesunięciem pod zmienioną nazwą

2. Wykonać obliczenia

3. Obliczyć W_c(z+δ)

3. Obliczyć F_z = (W_c(z+δ) - W_c(z))/ δ - wartość przesunięcie musi być podana w metrach !!!

7. Obliczenia dodatkowe

1. Zmień wartość prądu cewki z 1 A kolejno na 2, 3, 4 i 5 A korzystając z menu Properties|Circuits i opcji Modify Property.

2. Wyznacz poszczególne wartości indukcyjności i sił dla każdego z prądów korzystając z poprzednich kroków.

2. Uwagi do sprawozdania

• W sprawozdaniu powinny się znaleźć: Tabela porównująca wyniki obliczeń otrzymane różnymi metodami, bitmapy ilustrujące rozkład pola w obszarze elektromagnesu oraz wnioski.

LITERATURA PODSTAWOWA:

1. Instrukcja programu FEMM

Opracował: dr inż. W.Burlikowski	Sprawdził: mgr inż. R.Kroczek	Zweryfikował: dr inż. P.Kowol	Zatwierdził: prof. dr hab. inż. Krzysztof KLUSZCZYŃSKI
Uwagi:

-3-

Zwora

Rdzeń

---