رساناها در میدان های مغناطیسی متغیر با زمان در نرم افزار کامسول
انجام پروژه کامسول میدان های مغناطیسی
رساناها در میدان های مغناطیسی متغیر با زمان در نرم افزار کامسول یکی از رایج‌ترین استفاده‌های ماژول AC/DC، افزودنی به نرم‌افزار، برای مدل‌سازی رساناها و سایر مواد با اتلاف در میدان‌های مغناطیسی متغیر با زمان، زمانی که جریان‌های القایی قابل توجهی وجود دارد، است. رویکرد مدل‌سازی مناسب به سرعت تغییر میدان‌های مغناطیسی در طول زمان بستگی دارد. در اینجا، ما اصول اولیه را مرور می‌کنیم و تکنیک‌های مختلف مدل‌سازی را برای استفاده شرح می‌دهیم.
توصیف اثر پوستی با استفاده از ماژول AC/DC
هر گاه یک ماده با اتلاف، مانند یک رسانا، در معرض یک میدان الکترومغناطیسی متغیر با زمان قرار گیرد، جریان هایی در آن ماده ایجاد می شود. سپس این جریان‌ها یک میدان مغناطیسی تولید می‌کنند که توزیع جریان را در ماده تغییر می‌دهد، و نتیجه خالص این است که جریان‌های القایی ترجیحاً در سطوح هر ماده با اتلاف جریان می‌یابند. این به عنوان اثر پوستی شناخته می شود.
ما می‌توانیم این اثر را با استفاده از ماژول AC/DC و هر یک از رابط‌های فیزیکی که میدان‌ها و جریان‌های مغناطیسی را حل می‌کنند، مدل‌سازی کنیم، مانند:
رابط میدان های مغناطیسی
رابط میدان های مغناطیسی و الکتریکی
رابط فرمولاسیون میدان مغناطیسی
رابط مغناطیسی ماشین آلات چرخشی
انجام پروژه comsol
همه این رابط‌های فیزیک از مدل‌سازی در حوزه فرکانس با این فرض پشتیبانی می‌کنند که میدان‌های مغناطیسی و همه میدان‌های دیگر به‌صورت سینوسی در زمان تغییر می‌کنند. رابط میدان های مغناطیسی – و همچنین رابط های Rotating Machinery Magnetic و Magnetic Field Formulation – از تجزیه و تحلیل دامنه تمام وقت پشتیبانی می کند، جایی که میدان ها می توانند در طول زمان به صورت غیر سینوسی تغییر کنند.
شبیه سازی دامنه فرکانس برای رساناها در میدان های مغناطیسی متغیر با زمان انجام پروژه comsol
برای شروع، ما روی حوزه فرکانس تمرکز می کنیم، کاری بسیار منطقی برای انجام، زیرا اکثر دستگاه های الکتریکی در یک فرکانس یا محدوده فرکانس شناخته شده کار می کنند. بر اساس فرکانس کاری، سپس می‌توانیم عمق پوست، δ، در ماده را محاسبه کنیم.
فرکانس کاری کجاست، نفوذپذیری، گذردهی فضای آزاد، و نفوذپذیری و گذردهی نسبی مواد و رسانایی الکتریکی مواد است.
به بیان دقیق، عمق پوست بر حسب کاهش نمایی در جریان های القایی در یک هادی مسطح و نیمه نامتناهی تعریف می شود، اما همچنان بدون توجه به شکل هندسه، معیار مفیدی است. ابتدا، ما همیشه عمق پوست همه مواد در شبیه‌سازی را تخمین می‌زنیم، زیرا این مقدار بر نحوه مدل‌سازی آنها حاکم است. برای درک این نکته کلیدی، اجازه دهید به یک مورد ساده از یک حلقه بسته سیم (با شعاع سیم 1 سانتی متر و شعاع حلقه 10 سانتی متر) نگاه کنیم که در معرض یک میدان مغناطیسی پس زمینه یکنواخت در فرکانس های مختلف، همانطور که به صورت شماتیک در زیر نشان داده شده است. به نتایج در چندین فرکانس مختلف نگاه کنید. تصویر زیر بزرگی جریان در سیم پیچ را نشان می دهد. در فرکانس‌های بالاتر، می‌توان مشاهده کرد که چگونه جریان در درجه اول نزدیک سطح سیم‌پیچ جریان می‌یابد. در واقع، در بالاترین فرکانس، جریان در مرکز سیم پیچ، برای تمام اهداف عملی، صفر است. یعنی اثر پوستی از داخل هادی محافظت کرده است. برای انجام پروژه کامسول جریان در سطح مقطع سیم پیچ در فرکانس های مختلف جریان دارد.
برای مدل سازی مناسب این موارد مختلف، ما همچنین باید از مش المان محدود استفاده شده آگاه باشیم. در فرکانس‌های بالاتر، از آنجایی که جریان به مرزها نزدیک‌تر و نزدیک‌تر می‌شود، برای حل تغییرات فضایی میدان‌ها، باید مش ظریف‌تری داشته باشیم. با این حال، میدان ها فقط در جهت عادی به مرز به شدت تغییر می کنند و به تدریج در امتداد محیط سیم پیچ تغییر می کنند.
رساناها در میدان های مغناطیسی متغیر با زمان در نرم افزار کامسول
در این موارد، مناسب است از قابلیت مش بندی لایه مرزی استفاده شود که طبق تصویر زیر، عناصر نازکی را به طور معمول به مرز وارد می کند. بسته به میزان دقتی که می‌خواهید توزیع جریان در سیم‌پیچ را تعیین کنید، می‌توانید ضخامت عناصر لایه مرزی را بین نیم تا یک عمق پوست تنظیم کنید و از دو یا هشت یا چند عنصر لایه مرزی استفاده کنید. . از سوی دیگر، در فرکانس‌هایی که به اندازه کافی پایین هستند، به شبکه‌سازی لایه مرزی اصلاً نیازی نیست.
