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=n_z*n_r=110*15=1650 zwojów

-szerokość wszystkich zwojów w pojedynczej warstwie

d_z=n_z*(2*d_i+d_w)=110*(2*10^-4+10^-3)=13,2cm

-grubość wszystkich warstw uzwojeń:

d_r=n_r*(2*d_i+d_w) = 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 J_w oraz dozwojenia J_dw

- uśrednioną (techniczną) gęstość prądu w uzwojeniu głównym J oraz dozwojeniu J_d

3) Rozkłady modułu |B(z)| oraz składowych B_r(z) i B_z(z) (w zależności od współrzędnej osiowej z) wektora indukcji B wzdłuż osi z uzwojenia B₀B₁ oraz wzdłuż odcinka B_mC₁,

- wzdłuż B₀B₁

|B(z)|

B_r(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

n_dz=15

-liczba warstw dozwojenia

n_dr=5

- ilość wszystkich zwojów

-szerokość wszystkich zwojów w pojedynczej warstwie

-grubość wszystkich warstw uzwojeń

-promień wewnętrzny dozwojenia cewki

R_1d=7,72 cm

-prąd przepływający przez uzwojenia

I_d= 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.

---