ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH MAXWELL TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ ĐIỆN TỪ CƠ BẢN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH MAXWELL TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ ĐIỆN TỪ CƠ BẢN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN Nguyễn Văn Dũng Hồ Văn Tích (MSSV:1010906) Ngành Kỹ thuật Điện - Khoá 27 i MỤC LỤC PHẤN I: trang Chương I: Giới thiệu chương trình Maxwell 2 1.1 Giới thiệu Maxwell 2 1.2 Khởi động và thoát khỏi Maxwell 2 Chương II: Các dự án của Maxwell 3 2.1 Tạo trang project mới 4 2.1.1 Chọn project trong thư mục muốn tạo thư mục mới 4 2.1.2 Chọn lệnh New 4 2.1.3 Các chức năng của hộp thoại về file 6 2.2 Đổi tên trong project mới 7 2.3 Nén tập tin trong Project 8 2.4 Xoá thư mục trong project 9 2.5 Sao chép thư mục trong project 10 2.6 Di chuyển thư mục trong project 11 2.7 Trong project 12 Chương III: Đồ hoạ 2D Modeler của Maxwell 14 3.1 Thanh công cụ 15 3.2 Các lệnh cơ bản về file trong đồ hoạ 2D Modeler 15 3.2.1 Mở trang đồ hoạ mới và đóng trang đồ hoạ 15 3.2.2 Lưu lại và mở trang đồ hoạ 2D Modeler 15 3.3 Các lệnh cơ bản trong Edit 16 3.4 Những lệnh trong Boolean 16 3.4.1 Lệnh Boolean/Union 17 3.4.2 Lệnh Boolean/Subtract 17 3.4.3 Lệnh Boolean/Intersect 19 3.4.4 Lệnh Boolean/Simplify 19 3.5 Những lệnh trong Arrange 20 3.6 Những lệnh trong Object 20 3.7 Những lệnh trong Model 21 Chương IV: Màn hình in 22 4.1 Các lệnh về file 22 4.2 Lệnh về Edit 24 4.3 Lệnh Grab Screen 24 Chương V: Các tiện ích của Maxwell 25 5.1 Quản lý và mặc định trong Maxwell 25 5.1.1 Tổng quan về quản lý màu trong Maxwell 25 5.1.2 Thay đổi những màu trong Maxwell 27 5.1.3 Nập vào biểu đồ 27 ii 5.1.4 Lưu trữ màu 28 5.1.5 Thoát khỏi Color Manager 28 5.2 Vẽ đồ thị 29 5.2.1 Những lệnh trong PlotData 29 5.2.2 Thanh công cụ trong PoltData 30 5.2.3 Tạo một đồ thị từ phương trình thông số 30 5.2.4 Mở một đồ thị từ một data file 31 5.2.5 Mở một đồ thị đã tạo trong Maxwell softwar 31 5.3 Đánh giá biểu thức 32 5.3.1 Những lệnh trong hộp thoại Expression Evaluator 32 5.3.2 Hạn chế của biểu thức 32 PHẦN II: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG TỪ TRƯỜNG TĨNH Chương I: Giới thiệu 36 1.1 Bài toán ví dụ 36 1.2 Thủ tục chung để tạo và giải thích mô hình 37 1.3 Những mục tiêu 40 Chương II: Thiết kế 41 2.1 Truy cập Maxwell Control Panel 41 2.2 Bắt đầu quản lý project 41 2.3 Tạo thư mục project 42 2.4 Tạo project mới 43 2.4.1 Truy cập thư mục project 43 2.4.2 Thêm vào project mới 43 2.5 Mở project mới và chạy Maxwell 45 Chương III: Tạo mẫu 46 3.1 Định nghĩa loại mô hình 46 3.1.1 Chọn loại giải pháp 46 3.1.2 Định rõ bản vẽ 46 3.2 Truy cập 2D Modeler 47 3.3 Bố trí màn hình 48 3.3.1 Thanh menu 48 3.3.2 Cửa sổ project 48 3.3.3 Cửa sổ phụ 48 3.3.4 Thanh trạng thái 48 3.3.5 Thanh thông báo 49 3.3.6 Thanh công cụ 49 3.3.7 Mô hình cuộn dây từ tính 49 3.4 Cài đặt miền bản vẽ 50 3.5 Thay đổi kích thước bản vẽ 50 3.6 Thay khoảng cách khung lưới 51 iii 3.7 Tạo hình học 52 3.8 Vẽ plugnut 52 3.8.1 Tạo một hình chữ nhật 52 3.8.2 Thay đổi tên và màu của plugnut 53 3.9 Vẽ lõi thép 53 3.10 Vẽ cuộn dây 54 3.11 Vẽ cái yoke 55 3.12 Vẽ nấp đậy 56 3.13 Hoàn thành hình học 57 3.14 Thoát khỏi 2D Modeler 57 Chương IV: Cài đặt mô hình 59 4.1 Gán vật liệu cho vật thể 59 4.1.1 Truy cập quản lý vật liệu 58 4.1.2 Gán đồng cho cuộn dây 60 4.1.3 Gán thép nguội cho nấp đậy và yoke 60 4.1.4 Gán Neo35 cho lõi thép 63 4.1.5 Gán SS430 cho plugnut 66 4.1.6 Thoát khỏi Material Manager 68 4.2 Cài đặt đường biên và nguồn dòng 68 4.2.1 Truy cập 2D Boundary/Source Manager 68 4.2.2 Phân loại điều kiện đường biên và nguồn 69 4.2.3 Đặt nguồn dòng cho cuộn dây 70 4.2.4 Gán đường biên ballon cho background 70 4.3 Cài đặt tính toán 71 Chương V: Giải quyết vấn đề 73 5.1 Xem tiêu chuẩn giải 73 5.2 Bắt đầu giải pháp 74 5.3 Kiểu cách giải 74 5.4 Quan sát Convergence Data 74 5.4.1 Tiêu chuẩn giải 75 5.4.2 Hoàn thành cách giải 75 5.5 Kết thúc cách giải 76 5.6 Xem lại quá trình giải 76 5.6.1 Vẽ đồ thị từ Convergence Data 76 5.6.2 Xem số liệu thống kê 77 Chương VI: Phân tích giải pháp 79 6.1 Xem Force Solution 79 6.2 Truy cập Post Processor 79 6.3 Vẽ đồ thị từ trường 80 6.4 Vẽ đồ thị mật độ từ thông 81 6.5 Vẽ đồ thị B vectơ 81 iv 6.6 Vẽ đồ thị H vectơ 82 6.7 Thoát khỏi Post Procesor 82 PHẦN III: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG ĐIỆN TRƯỜNG TĨNH Chương I: Giới thiệu điện trường tĩnh 84 1.1 Vấn đề tạo mô mô hình mẫu 84 1.2 Toàn bộ thủ tục 84 Chương II: Tạo thiết kế cho Microtrip 87 2.1 Truy cập Maxwell Control Panel 87 2.2 Truy cập Project Manager 87 2.3 Tạo thư mục Project 88 2.4 Tạo thư mục project mới 88 Chương III: Truy cập phần mềm 90 3.1 Mở một project mới và chạy mô phỏng 90 3.2 Cửa sổ Executive Command 90 3.2.1 Menu Executive Command 90 3.2.2 Vùng hiển thị 91 Chương IV: Tạo mô hình 92 4.1 Định rõ loại giải pháp và mặt phẳng vẽ 92 4.2 Truy cập 2D Modeler 92 4.3 Mô hình microstrop 93 4.4 Cài đặt bản vẽ 94 4.5 Tạo hình học 94 4.5.1 Tạo nền 94 4.5.2 Tạo microstrip bên trái 95 4.5.3 Tạo microstrip bên phải 97 4.5.4 Lưu lại hình học 97 4.5.5 Tạo mặt đáy 97 4.5.6 Hoàn thành hình học 98 4.7 Thoát khỏi 2D Modeler 99 Chương V: Định nghĩa vật liệu và đường biên 100 5.1 Cài đặt vật liệu 100 5.1.1 Truy cập quản lý vật liệu 100 5.1.2 Gán vật liệu cho substrate 101 5.1.3 Gán vật liệu cho microstrip và ground plane 101 5.1.4 Thoát khỏi quản lý vật liệu 101 5.2 Hiển thị 2D Boundary/Source Manager 101 5.2.1 Đặt điện áp trên microstrip trái 102 5.2.2 Đặt điên áp trên microstrip phải 103 5.2.3 Đặt điện áp cho mặt đáy 103 5.2.4 Gán đường biên balloon cho nền 103 v 5.3.5 Thoát khỏi quản đường biên 104 Chương VI: Giải quyết vấn đề 105 6.1 Cài đặt tính toán ma trận 105 6.2 Truy cập cài đặt giải pháp menu 106 6.3 Thay đổi tiêu chuẩn 106 6.4 Bắt đầu quá trình giải 106 6.5 Xem kết quả khi hoàn thành cách giải 107 6.6 Đồ thị Convergence data 107 Chương VII: Phân tích vấn đề 109 7.1 Truy cập post prcessor 109 7.2 Đồ thị điện trường 109 7.3 Thoát khỏi Post Processor 111 Phần I: Giới thiệu chung SVTH: Hồ Văn Tích trang 1 PHẦN I GIỚI THIỆU CHUNG Chương I: Giới thiệu chương trình Maxwell SVTH: Hồ Văn Tích trang 2 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH MAXWELL 1.1 Giới thiệu Maxwell Maxwell là phần mềm dùng để thực hiện các mô phỏng và tính toán các thông số điện từ cơ bản của máy điện và thiết bị điện. Maxwell gồm có hai phần Maxwell 2D và Maxwell 3D. 1.2 Khởi động và thoát khỏi Maxwell Để khởi động Maxwell ta chọn biểu tượng (hình 1.1) và nhấp hai lần phím trái của chuột. Có thể nhấp chuột phải vào biểu tượng rồi nhấp trái chuột vào “open” Hình 1.1 Màn hình cửa sổ sẽ xuất hiện như hình 1.2 sau khi khởi động Hình 1.2 Thoát khỏi Maxwell Control Panel nhấp chuột trái vào Exit trên hình 1.2 thì chương trình Maxwell sẽ hiện hộp thoại như hình 1.3. Nếu chọn “yes” thì phần mềm được thoát, chọn “No” thì phần mềm không thoát. Hình 1.3 Chương II: Các dự án của Maxwell SVTH: Hồ Văn Tích trang 3 CHƯƠNG II: CÁC DỰ ÁN CỦA MAXWELL Muốn mở trang dự án của Maxwell nhấp chuột trái vào Projects trong hình 1.2 màn hình window sẽ xuất hiện như hình 2.1. Hình 2.1 Có thể sử dụng lệnh trên Project Manager để thi hành các công việc sau: + Tạo project mới hoặc mở project hiện hành. + Liệt kê một lần giải thích của project, nếu liệt kê này không được giải thích ngay lập tức. + Thi hành project-related chức năng giống như sự cố phục hồi và quản lý project. +Tạo thư mục trong bộ nhớ của project, và đặt tên để dàng truy cập thư mục của project này. + Di chuyển ngang qua cấu trúc của thư mục để xác định vị trí project. + Phân loại project của bạn giống như một project mới. + Thi hành lệnh tìm kiếm vị trí cụ thể project. Chương II: Các dự án của Maxwell SVTH: Hồ Văn Tích trang 4 Có thể truy cập một vài sản phẩm phần mềm Maxwell bằng cách chọn và mở project hiện tại, hoặc bằng cách tạo và mở project mới. Sau đó mở một project, những lệnh chính trong menu xuất hiện để được lựa chọn sản phẩm phần mềm. Sử dụng lệnh trên menu này để tạo, đặt, và sinh ra một giải pháp cho project. Projects: Cho phép bạn chọn projects, tạo projects mới, và thi hành chức năng khác của project. Điều này bao gồm rename, compressing, deleting, copying, and moving project. Cac lệnh này được diễn tả trong Projects Commands. Project Directories: Cho phép bạn tạo hoặc xoá thư mục trong bộ nhớ project, và di chuyển qua cấu trúc thư mục của bạn. Các lệnh này được mô tả trong Project Directories Commands. 2.1 Tạo trang project mới (lệnh new) Chọn New để tạo một project mới của phần mềm Maxwell. Project mới sẽ ở vị trí trong dòng thư mục của project. 2.1.1 Chọn thư mục project trong thư mục muốn tạo project mới. Nếu không có thư mục trong project mà ta muốn tạo project mới, làm một trong các bước sau. + Thay đổi thư mục project bằng cách nhấp nút chuột trái trên tên khác cho thư mục đó mà ta muốn thay đổi. Tên khác xuất hiện trong hộp danh sách của Project Directories (tên khác được tạo với nút Add ở dưới Project Directories). Tên của project này tồn tại trong thư mục project ta chọn xuất hiện hộp danh sách trong project. + Tạo một thư mục project mới cho project mới, sử dụng lệnh Add ở dưới Project Directories. 2.1.2 Chọn lệnh New (hình 2.1) Khi thực hiện lệnh New thì xuất hiện hộp thoại Enter project name and select project type (hình 2.2). Nhập tên của project trong Name field. Tên Project có thể dài 32 ký tự. [...]... xuống, nhấp chuột trái lên thư mục cần tìm Chọn Ok SVTH: Hồ Văn Tích trang 13 Chương II: Các dự án của Maxwell Hình 2.13 SVTH: Hồ Văn Tích trang 14 Chương III: Đồ hoạ 2D Modeler của Maxwell CHƯƠNG III ĐỒ HOẠ 2D MODELER CỦA MAXWELL Muốn mở trang đồ hoạ 2D của Maxwell có hai cách Mở trang đồ hoạ 2D Maxwell giống như trong chương 2 Nhấp phím trái chuột vào biểu tượng UTILITIES trên hình 3.1 Hình 3.1 Sau... thích đồng thời biểu thức bằng đồ thị Để tạo một đồ thị sử dụng phương trình thông số + Chọn Tools/Calculator để truy cập tín hiệu của máy tính + Chọn Equation để tạo hiệu lệnh cho phương trình + Nạp vào tín hiệu vào trong dấu hiệu nạp vào bảng liệt kê và thoát khỏi máy tính + Chọn Plot/New để đồ thị phương trình Ví dụ dùng phương trình để tạo đồ thị Theta (t) = t r(t) = cos(3*t) + sin(3*t) Được trình. .. thành công việc thay đổi cho lược đồ màu, ta đã sẳn sàng thoát khỏi Color Manager Để thoát khỏi Color Manager Chọn Exit Chọn Yes SVTH: Hồ Văn Tích trang 28 Chương V: Các tiện ích của Maxwell 5.2 Vẽ đồ thị Chọn PlotData để làm các bước sau đây: + Tạo và lưu lại đồ thị bằng thông số phương trình + Dãy số liệu đồ thị bao gồm bảng liệt kê cho đồ thi đã được vẽ + Lưu lại đồ thị cho tập tin này có thể đã... phép của đồ thị từ liên kết khác của phần mềm Maxwell Điện áp và dòng điện đặc biệt từ Maxwell Spicelink hay Maxwell Strata Radiation plots từ Maxwell Eminenca hay Ansoft HFSS Khi ta chọn PlotData, thì hộp thoại PlotData xuất hiện như hình 5.3 Hình 5.4 5.2.1 Những lệnh trong PlotData (PlotData Commands) Theo sau bảng chọn là những giá trị trong PlotData File Mở đồ thị và lưu đồ thị vào trong đĩa cứng,... tọa độ của những điểm trên đồ thị Phóng đại vào trong hoặc ra khỏi bề mặt của đồ thị và hiển thị đồ thị trong ô vuông đầy đủ 5.2.2 Thanh công cụ trong PlotData Đây là một thanh công cụ dọc theo bên cạnh cửa sổ của PlotData Mỗi nút trong thanh công cụ trình bày cho lệnh khác của PlotData Hình 5.5 5.2.3 Tạo một đồ thị từ một phương trình thông số Bởi phương trình thông số đồ thị, ta có thể hình dung... Văn Tích trang 24 Chương V: Các tiện ích của Maxwell CHƯƠNG V CÁC TIỆN ÍCH CỦA MAXWELL Nhấp chuột vào biểu tượng Utilities của hình 1.1 thì màn hình sẽ hiện ra các ứng dụng của Maxwell Utilities như hình 5.1 Trong phần này có các chức năng như sau Colors, 2D Modeler, Plotdata, Evaluator, Materials, Exit Hình 5.1 5.1 Quản lý và mặc định màu trong Maxwell (Color) Chọn màu và làm theo các bước sau + Thay... trong đĩa cứng, xuất đồ thị cho 2D Modoler định dạng tập tin, và thoát PlotData View Định rỏ vị trí của thanh công cụ, thay đổi sự hiển thị của cửa sổ, truy cập những lệnh gợi ý Plot Dùng để lưu lại đồ thị, mở đồ thị, vẽ đồ thị từ phương trình (sư dụng lệnh equation) và còn nhiều chức năng khác SVTH: Hồ Văn Tích trang 29 Chương V: Các tiện ích của Maxwell Tools Window Truy cập máy tính, trình bày tọa độ... học, văn bản, phần tử mạch, nền và tín hiệu đồ thị, vân vân Nếu được mong muốn sử dụng Color Manager để thay 16 màu xác định theo đúng cách được diễn tả trong phần Modifying color Mục chọn được nói đến ở phía trên có thể được gán nhiều màu mới từ bảng màu trong phần mềm Maxwell liên kết trong cái mà bảng màu xuất hiện Khi ta thay đổi màu của một trong những mục chọn này trong phần mềm, sử dụng bảng màu... trong Maxwell (Color manager overview) Phần mềm Maxwell miêu tả mỗi màu như là một kết hợp của ba màu cơ bản đỏ, xanh lá cây và xanh đậm Cường độ của mỗi sự chuyển màu bằng một số giá trị 0 và 1000 Bởi sự thay đổi cường độ của màu đỏ, xanh lá cây và xanh đậm Ta có thể thay đổi một hệ thống hay sử dụng màu Ta có thể sử dụng phần mềm để mặc định biểu đồ màu hay tạo một biểu đồ màu của chúng ta Biểu đồ màu... hình đồ hoạ 2D Modeler xuất hiện như hình 3.3 dưới đây Hình 3.3 SVTH: Hồ Văn Tích trang 14 Chương III: Đồ hoạ 2D Modeler của Maxwell 3.1 Thanh công cụ (lệnh toolbar) Màn hình đồ hoạ 2D Modeler không có thanh công cụ Để lấy thanh công cụ ra màn hình đồ hoạ Nhấp phím trái chuột vào lệnh Window/toolbar trên hình 3.3 Thanh công cụ xuất hiện như hình 3.4 Hình 3.4 3.2 Các lệnh cơ bản về file trong đồ hoạ