Wydział Elektryczny
Politechniki Lubelskiej
Instytut Podstaw Elektrotechniki i Elektrotechnologii
LABORATORIUM
KOMPUTEROWEGO WSPOMAGANIA PROJEKTOWANIA
Temat : Poprawa jednorodności pola magnetycznego na osi uzwojenia cylindrycznego z dozwojeniami z wykorzystaniem programu FEMM
Grupa ED 6.3
Machometa Jakub
Łupina Marcin
I. CEL ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest zaprojektowanie dozwojeń nawiniętych symetrycznie takim samy przewodem na uzwojenie główne za pomocą programu FEMM. Dozwojenie wykonać tak żeby poprawił się rozkład pola magnetycznego wzdłuż osi układu, jak i należy zminimalizować wartość indukcyjności na wewnętrznej krawędzi uzwojenia głównego.
II. ZAŁOŻENIA TEORETYCZNE
R1 |
nz |
nr |
dw |
di |
I |
[m] |
[-] |
[-] |
[m] |
[m] |
[A] |
0,05 |
110 |
15 |
|
|
1,5 |
Tab.1. Zestawienie założeń teoretycznych
III. SCHEMAT DOZWOJENIA
Rys.1. Schemat uzwojenia cylindrycznego z dozwojeniami
III. OBLICZENIA
1) obliczenia dla układu uzwojenia głównego bez dozwojeń
- ilość wszystkich zwojów
n=nz*nr=110*15=1650 zwojów
-szerokość wszystkich zwojów w pojedynczej warstwie
dz=nz*(2*di+dw)=110*(2*10-4+10-3)=13,2cm
-grubość wszystkich warstw uzwojeń:
dr=nr*(2*di+dw) = 15*(10-4+10-3)=1,65cm
-promień wewnętrzny cewki
R1=5 cm
-prąd przepływający przez uzwojenia
I=1,5 A
IV. Wykresy
Rys.2. Rozkład siatki badanego układu
Rys. 3 Rozkład indukcji pola magnetycznego i linie ekwipotencjalne
2) Wyznaczenie gęstości prądu w wybranych miejscach
- gęstość prądu w drucie miedzianym uzwojenia głównego Jw oraz dozwojenia Jdw
- uśrednioną (techniczną) gęstość prądu w uzwojeniu głównym J oraz dozwojeniu Jd
3) Rozkłady modułu |B(z)| oraz składowych Br(z) i Bz(z) (w zależności od współrzędnej osiowej z) wektora indukcji B wzdłuż osi z uzwojenia B0B1 oraz wzdłuż odcinka BmC1,
- wzdłuż B0B1
|B(z)|
Br(z)
V . UKŁAD UZWOJENIA GŁÓWNEGO Z DOZWOJENIAMI
-przewód dozwojenia jest taki sam jak dla uzwojenia głównego
d1=0,12 cm
-liczba zwojów w pojedynczej warstwie dozwojenia
ndz=15
-liczba warstw dozwojenia
ndr=5
- ilość wszystkich zwojów
-szerokość wszystkich zwojów w pojedynczej warstwie
-grubość wszystkich warstw uzwojeń
-promień wewnętrzny dozwojenia cewki
R1d=7,72 cm
-prąd przepływający przez uzwojenia
Id= 10A
V. WNIOSKI
Podczas wykonywania tego ćwiczenia korzystaliśmy z programu Femm. Jest to program pozwalający przeprowadzić analizy pól w postaci dwuwymiarowej. Za jego pomocą można zmierzyć pola magnetyczne, elektrostatyczne i przepływ ciepła.
Dzięki przeprowadzonym symulacjom można zauważyć, że zastosowanie dodatkowych dozwojeń do głównego uzwojenia cylindrycznego można w dużym stopniu poprawić rozkład pola magnetycznego. Podczas przeprowadzania analizy tego układu można było zauważyć iż im większą wartość prądu dostarczymy do dozwojenia tym osiągniemy większą jednorodność pola w środkowej części cewki.
Program Femm jest praktycznym programem inżynierskim umożliwiającym analizę pól przez poczatkujące osoby, ponieważ jest łatwy w obsłudze i dający duże możliwości jak na darmowe oprogramowanie. Z tego powodu jest chętnie stosowany na uczelniach technicznych.