Để thay đổi kích thước bản vẽ:
+ Nhấp chuột trái vào Model/Drawing Size. Cửa sổ Drawing Size xuất hiện như hình 3.5.
+ Ô Minima đặt giá trị tọa độ cho góc bản vẽ. Thay đổi Minima toạđộ (0,–4.5) bằng cách làm sau đây.
• Rời khỏi Minima R đặt giá trị 0.
• Nhấp hai lần phím chuột trái trong ô Minima Z. • Đánh –4.5.
Chương III: Tạo mô hình
Hình 3.5
+ Ô Maxima đặt tọa độ cho của bản vẽ. Thay đổi toạ độ Maxima, sử dụng qui trình ta vừa được sử dụng thay đổi toạđộ Minima:
• Thay đổi Maxima R giá trị 3. • Thay đổi Maxima Z giá trị 4.5 + Nhấp Ok.
3.6 Thay đổi khoảng cách khung lưới (Change Grid Spacing) Để thay đổi khoảng cách khung lưới:
+ Nhấp chuột vào Window/Grid. Cửa sổGrid setting xuất hiện.
Hình 3.6
+ Cho phép CARTESIAN được chọn. Ta muốn một mắt lưới vuông góc hiển thị trong cửa sổ.
+ Thay đổi khoảng cách mắt lưới trong ô dU là 0.2. Thay đổi khoảng cách khung lưới trong hướng U.
Chương III: Tạo mô hình
+ Thay đổi khoảng cách mắt lưới trong ô dV là 0.2. Thay đổi này khoảng cách khung lưới trong hướng V.
+ Cho phép Grid Visible và Draw Keyđánh dấu check trong hộp. + Nhấp Ok.
Bây giờ ta đã sẵn sàng để tạo hình dáng hình học.
3.7 Tạo hình dáng hình học (
Create the Geometry
)Cuộn dây từ tính được ghép từ 5 vật thể (objects): a plugnut, core, coil, yoke, and bonnet. Tất cả vật thể được tạo từ lệnh Object giống như mô tả trong phần sau đây.
3.8 Vẽ Plugnut
3.8.1 Tạo một hình chữ nhật (Create a Rectangle) Để tạo một Plugnut: Để tạo một Plugnut:
+ Nhấp chuột trái vào Object/Rectangle. Để quay con trỏ trên màn hình vào trong crosshairs và đề mục sau đây xuất hiện trong thanh thông báo:
MOUSE LEFT Chọn điểm đầu tiên của hình chữ nhật MOUSE RIGHT Bỏ lệnh
+ Chọn góc đầu tiên của plugnut ở góc cao bên trái, như sau:
• Di chuyển chuột tới điểm trên lưới ở nơi mà u- và v- có toạ độ (0, – 0.2). Nhớ lại toạ độ vị trí hướng của con trỏ đã được hiển thị trong ô U và V trong thanh trạng thái.
• Nhấp phím chuột trái để chọn điểm. Một thông báo xuất hiện trong thanh thông báo:
MOUSE LEFT Chọn góc điểm thứ hai của hình chữ nhật MOUSE RIGHT Bỏ lệnh
+ Chọn góc thứ hai, góc dưới bên phải, như sau:
• Di chuyển chuột tới điểm trên lưới ở nơi mà u- và v- toạđộ (0.3, –1.2). • Nhấp phím chuột trái để chọn điểm.
Một cửa sổ New Object xuất hiện
Chương III: Tạo mô hình
3.8.2 Thay đổi tên và màu của Plugnut(Change the Plugnut’s Name and Color Vật thể ta đang tạo được gán tên object1 và gán màu đỏ. Ô Name đã được chọn Vật thể ta đang tạo được gán tên object1 và gán màu đỏ. Ô Name đã được chọn bởi mặc định.
Để thay đổi tên và màu: + Loại plugnut trong ô Name.
+ Nhấp phím trái của chuột trên hộp đỏ. Bảng màu xuất hiện như hình 3.8.
Hình 3.8
+ Nhấp chuột trái vào hộp màu xanh trong bảng màu. + Nhấp Ok.
Vật thể bây giờ xuất hiện giống như trình bày ở dưới. Nó là màu xanh và có tên plugnut.
Hình 3.8
3.9 Vẽ lõi thép (Draw the Core)
Sử dụng lệnh Object/Polylineđể vẽ lõi thép cuộn dây từ tính. Để vẽ lõi thép của cuộn dây từ tính:
+ Nhấp chuột trái vào Object/Polyline.
+ Nhấp phím chuột trái tại u- và v- toạ độ (0.1, 1.2) để chọn điểm đầu của lõi thép.
+ Nhấp phím chuột trái tại u- và v- toạ độ (0.1, –0.15) để chọn điểm bên cạnh. Một đường nối hai điểm.
Chương III: Tạo mô hình U V 0.2 –0.15 0.2 –0.1 0.3 –0.1 0.3 1.2
+ Nhấp hai lần phím trái chuột tại (0.1, 1.2) để hoàn thành vật thể, hay ấn Enter hai lần. Cửa sổ New Object xuất hiện, nhắc nhở ta thay đổi tên của vật thể.
+ Thay đổi tên cho lõi thép, màu của lõi thép là màu xanh nhạt, và nhấp Ok. Hoàn thành lõi thép sẽ xuất hiện như trình bày dưới đây:
Hình 3.9
3.10 Vẽ cuộn dây (Draw the Coil)
Để vẽ cuộn dây ta sử dụng mục nhập từ bàn phím: + Nhấp chuột vào Object/Rectangle.
+ Để chọn góc đầu tiên của cuộn dây có toạ độ (0.375, 0.7). Nhập toạ độ của cuộn dây trên bàn phím:
• Nhấp phím trái của chuột hai lần vào ô U trong thanh trạng thái. •Đánh 0.375.
•Ấn phím Tab để di chuyển tới ô V trong thanh trạng thái. •Đánh 0.7.
+ Chọn góc thứ hai của cuộn dây có toạ độ (0.775, – 0.8). Nhập toạ độ từ bàn phím:
Chương III: Tạo mô hình
• Nhập –0.8 trong ô V trong thanh trạng thái.
•Ấn Return hay nhấp Enter từ thanh trạng thái để thừa nhận điểm. Cửa sổNew Object xuất hiện, nhắc nhở ta để thay đổi tên và màu của vật thể. + Thay Name của cuộn dây và Color của cuộn dây là màu đỏ, và rồi nhấp Ok. Cuộn dây xuất hiện giống như trình bày dưới đây:
Hình 3.10
3.11 Vẽ cái yoke (Draw the Yoke)
Để vẽ cái yoke của cuộn dây từ tính:
+ Nhấp chuột vào Object>Polyline, và rồi nhấp vào điểm (0.35, –1.05) để chọn
góc đầu tiên của cái yoke, Nhấp Ok.
+ Chọn các điểm còn lại cho cái yoke, sử dụng toạđộ như sau:
U V 1.1 –1.05 1.1 0.8 0.35 0.8 0.35 0.75 1.05 0.75 1.05 –1.0 0.35 –1.0 0.35 –1.05
Chương III: Tạo mô hình
Sau khi nhập toạ độ cuối cùng (0.35, –1.05), ấn Enter hai lần. Cửa sổ New Object xuất hiện hai lần.
+ Thay đổi Name của yoke và Color của yoke có màu tím, và nhấp chuột vào
Ok.
Hình 3.11
3.12 Vẽ nắp đậy (Draw the Bonnet) Để vẽ nắp đậy:
+ Nhấp chuột vào Object/Polyline.
+ Để chọn góc đầu tiên của nắp đậy, sử dụng bàn phím để nhập toạđộ sau đây: U 0.35 Press Tab.
V 0.8 Press Return.
+ Sau khi chọn điểm, ấn phím Tabđể làm nổi bật ô U lần nữa. + Để chọn điểm còn lại, sử dụng bàn phím để nhập toạđộ sau đây: U V 0.50 0.8 0.50 0.95 0.425 0.95 0.425 1.177 0.35 1.177 0.35 0.8 0.35 0.8
Chương III: Tạo mô hình
Sau khi nhập điểm cuối trong nắp đậy (0.35, 0.8) hai lần, cửa sổ New Object
xuất hiện.
+ Thay đổi Name của nắp đậy và Color của nắp đậy là màu xanh nhạt, và nhấp chuột trái vào Ok.
3.13 Hoàn thành mô hình (Completed Geometry) Mẫu mô hình được hoàn thành như sau.
Hình 3.12
3.14 Thoát khỏi 2D Modeler (Exit the 2D Modeler) Để lưu lại mô hình và thoát khỏi:
+ Nhấp chuột vào File/Exit.
+ Nhấp chuột vào No. Ta không cần để sử dụng sắp đặt khung lưới cho mẫu cuộn dây từ tính giống như mặc định cho project mới. Một thông báo mới xuất hiện:
Lưu lại thay đổi để “solenoid” trước khi đóng lại. + Nhấp vào Yes.
Hình đã được lưu lại trong thư mục solenoid.pjt, và menu Executive Commands xuất hiện lại. Một dấu kiểm xuất hiện gần Define Model, cho biết rằng bước này đã được hoàn thành.
Chương IV: Cài đặt mô hình
CHƯƠNG IV
CÀI ĐẶT MÔ HÌNH 4.1 Gán vật liệu cho vật thể (Assign Materials to Objects )
Bước kế tiếp trong cài đặt vậy liệu mô hình cuộn dây từ tính là gán vật liệu cho objects trong mô hình. Vật liệu đã được gán cho object qua Material Manager,
Material Managerđược truy cập qua lệnh Setup Materials. Ta sẽ thực hiện như sau: • Gán copper cho cuộn dây.
• Định nghĩa vật liệu thép nguội (cold rolled steel) và gán nó cho nắp đậy và yoke.
• Định nghĩa vật liệu Neo35 (man châm vĩnh cữu) và gán Neo35 cho lõi
thép.
• Định nghĩa vật liệu SS430 (a nonlinear magnetic material) và gán SS430 cho plugnut.
• Nhận mặc định vật liệu vacuum (chân không) và gán cho nền.
4.1.1 Truy cập Material Manager
Để truy cập Material Manager, nhấp chuột vào Setup Materials. Material Manager xuất hiện như hình 4.1.
Chương IV: Cài đặt mô hình
4.1.2 Gán đồng cho cuộn dây (Assign Copper to the Coil) Để gán vật liệu đồng cho cuộn dây: Để gán vật liệu đồng cho cuộn dây:
+ Chọn object thực hiện một trong hai cách sau.
• Nhấp chuột vào tên cuộn dây trong list Object. • Nhấp chuột vào cuộn dây trong hình.
Cả hai vật thể và tên vật thểđược nổi bật. + Chọn copper từ list Material.
+ Nhấp chuột vào nút Assign.
Copper bây giờ xuất hiện gần coil trong list Object.
4.1.3 Gán thép nguội cho nắp đậy và yoke (Assign Cold Rolled Steel to the Bonnet and Yoke )
Nắp đậy và yoke của cuộn dây từ tính được làm từ thép nguội (ColdRolledStee). Vì vật liệu này không có trong cơ sở dữ liệu, ta phải tạo một vật liệu mới, ColdRolledStee. Vật liệu này là vật liệu phi tuyến, độ từ thẩm tương đối của nó không phải là hằng số và được xác định từđường cong B-H. Vì thế khi ta nhập thuộc tính vật liệu cho thép nguội (cold rolled steel), ta cũng sẽ xác định đặc điểm từđường cong B- H.
a. Chọn vật thể và tạo vật liệu (Select Objects and Create the Material) Để chọn vật thể và tạo vật liệu mới:
+ Nếu vật thể không được chọn, thì chọn nút Multiple Select radio từ phần trên của menu.
+ Chọn nắp đậy (bonnet) và kẹp (yoke).
+ Nhấp chuột vào Material/Add từ Material dưới menu.
+ Ở dưới Material Properties, thay Material80 bằng ColdRolledSteel.
+ Chọn B-H Nonlinear Material. The Rel. Permeability (Mu) ô thay đổi tới nút B-H Curve.
b. Định nghĩa đường cong B-H (Define the B-H Curve )
Để định nghĩa đường cong B-H, nhấp chuột vào nút B-H Curve. Cửa sổ B-H Curve Entry xuất hiện như hình 4.2.
Ở bên trái là BH-table nơi mà giá trị B và H của những điểm đặc biệt trong đường cong B-H được hiển thị khi giá trị B và H được nhập vào. Ở bên phải là đồ thị nơi mà những điểm trong đường cong được vẽ từ giá trị B và H được nhập từ bàn phím.
Chương IV: Cài đặt mô hình
Hình 4.2
c. Định nghĩa giá trị lớn nhất và nhỏ nhất cho B và H(Define the Minimum and Maximum Values for B and H)
Trước khi nhập vào giá trị của đường cong B và H, ta cần chắc chắn dữ liệu sẽ thích hợp trên đồ thị. Giá trị lớn nhất và nhỏ nhất cho đồ thị được nhập ở dưới AXES. Giá trị H cho thép nguội (cold rolled steel) thuộc khoảng 0 ÷ 35000 A/m. Giá trị B thuộc khoảng 0 ÷ 2 tesla (T).
Để thay đổi kích thước đồ thị: + Nhập 0 trong ô Minimum H. + Nhập 0 trong ô Minimum B. + Nhập 35 trong ô Maximum H. + Nhập 2 trong ô Maximum B. + Nhấp chuột vào Accept.
Chương IV: Cài đặt mô hình
d. Thêm những điểm vào đường cong B-H (Add B-H Curve Points) Để nhập điểm vào đường cong B-H:
+ Nhấp chuột vào Add Point.
+ Nhấp chuột tại điểm (0,0) gốc của trục B và trục H. Toạđộ này được hiển thị trong ô B và H trong thanh trạng thái. Những giá trị trong B và H được nhập vào trong bảng B-H Curve, và một điểm được hiển thị trên đồ thị.
+ Để nhập những giá trị còn lại cho đường cong B-H, thực hiện như sau: •Để nhập điểm kế, nhấp chuột hai lần trong ô H trong thanh trạng thái. • Nhập vào 779. Ấn phím Tab đểđi tới ô H.
• Nhập vào 0.644.
• Nhấp chuột vào Enter. Ấn phím Tab lại để trở về ô B. Một đường nối liền hai điểm trên đường cong.
+ Lập lại bước ba, nhập vào toạđộ sau đây:
H B 1080 0.858 1480 1.06 2090 1.26 3120 1.44 5160 1.61 9930 1.77 15500 1.86 25000 1.88 35000 1.90
Chương IV: Cài đặt mô hình
Hình 4.3
+ Sau đó nhập vào những giá trị cuối, nhấp chuột vào Enter hai lần. Phần mềm tự động nối liền đường cong với những điểm đã nhập vào và hiển thị một bảng liệt kê của tất cả những điểm của đường cong.
+ Nhấp chuột vào Exitđể trở lại cửa sổMaterial Setup.
e. Gán Cold Rolled Steel cho yoke và nắp đậy(Assign Cold Rolled Steel to the Yoke and Bonnet)
Bây giờ trở lại Material Manager, ColdRolledSteel được nhập vào trong list Material và gán Cold Rolled Steel cho object được chọn:
Để lưu lại và gán vật liệu mới:
+ Nhấp chuột vào Enter để lưu lại đặc tính vật liệu đã nhập cho Cold Rolled Steel bao gồm cảđường cong B-H ta đã vừa định nghĩa và thêm nó vào cơ sở dữ liệu vật liệu. Cold Rolled Steel xuất hiện trong list Material. Từ Local xuất hiện gần Cold Rolled Steel.
Chương IV: Cài đặt mô hình
4.1.4 Gán Neo35 cho lõi thép (Assign Neo35 to the Core)
Tạo vật liệu mới Neo35, và gán nó cho lõi thép. Neo35 là vật liệu nam châm vĩnh cữu.
a. Chọn vật thể và tạo vật liệu(Select the Object and Create the Material) Để chọn lõi thép và tạo vật liệu:
+ Chọn lõi thép từ list Object. + Nhấp chuột vào Material/Add.
+ Ở dưới Material Properties, thay đổi tên của vật liệu mới là Neo35.
b.Chọn vật liệu không phụ thuộc đặc tính (Select Independent Material Properties)
Trong bài toán từ tĩnh, từ hai trong bốn giá trị đặc tính vật liệu cần được chỉ định. Giá trị của hai đặc tính khác đã phụ thuộc theo quan hệđược trình bày dưới đây:
Hình 4.4
Ta sẽ chỉ rõ giá trị cho độ từ thẩm liên quan, , _, and từ dư, Br. Giá trị của hai đặc tính khác, độ khử từ, Hc, và từ hoá (magnetization), Mp.
Đểđịnh rõ các đặc tính được nhập:
+ Nhấp chuột vào Options. Cửa sổProperty Options xuất hiện.
Ban đầu, duy nhất đặc tính đó có thể được định rõ là liên quan tới độ từ thẩm (_r), và the độ khử từ (Hc). Để chỉ rõ tính chất nam châm vĩnh cữu, ta cần chỉ rõ từ dư.
+ Nhấp chuột vào ô bên cạnh Hc để bỏ nó. + Nhấp chuột vào ô bên cạnh Br để chọn nó. + Nhấp chuột vào Ok.
Chương IV: Cài đặt mô hình
Hình 4.5
c. Nhập đặc tính vật liệu(Enter Material Properties)
Bây giờ nhập vào giá trị thuộc tính vật liệu của Neo35. Tốt nhất hai thuộc tính thích hợp trong cửa sổProperty Options cần nhập vào hai thuộc tính khác sẽđược tính toán tựđộng.
Để nhập đặc tính cho Neo35:
+ Nhập 1.05 trong Rel. Ô Permeability (Mu).
+ Nhập 1.25 trong Mag. Ô Retentivity (Br). Giá trị tự xuất hiện trong ô khác. + Nhấp chuột vào Enter.
d. Gán Neo35 cho lõi thép và chỉ rõ chiều của từ hóa ( Assign Neo35 to the Core and Specify Direction of Magnetization)
Bây giờ ta tạo vật liệu Neo35, gán Neo35 cho lõi thép và chỉ rõ hướng từ hoá. Qua mặc định, hướng từ hoá trong vật liệu về phía trục R (hay trục x). Tuy nhiên, trong bài toán này, chiều từ hoá trong lõi thép về phía dương của trục z. Để mô phỏng điều này, ta phải thay đổi chiều từ hoá một góc 90o.
Để gán Neo35 cho lõi thép:
+ Chắc chắn Neo35 được chọn trong list Material.
+ Nhấp chuột vào Assign để gán vật liệu Neo35 cho lõi thép. Cửa sổ Assign Coordinate System xuất hiện như hình 4.6.
Chương IV: Cài đặt mô hình
Hình 4.6 + Chọn Align with a given direction. + Nhập 90 độ trong ô Angle.
+ Nhấp chuột vào Ok.
4.1.5 Gán SS430 cho Plungnut
a. Chọn vật thể và tạo vật liệu (Select Objects and Create Material) Để chọn plugnut và tạo vật liệu:
+ Chọn plugnut từ list Object. + Nhấp chuột vào Material/Add.
+ Ở dưới Material Properties, thay đổi tên của vật liệu mới là SS430. + Chọn B-H Nonlinear Material.
Định rõ đường cong B-H (Define the B-H Curve ).
Đểđịnh rõ đường cong cho SS430, nhấp chuột vào đường cong B-H. Cửa sổ B-H Curve Entry xuất hiện.
b. Định rõ giá trị lớn nhất và nhỏ nhất cho B và H
Cho SS340, giá trị của H thuộc khoảng 0 ÷ 40000 A/m. Giá trị của B thuộc khoảng 0 ÷ 2.0 tesla (T).
Chương IV: Cài đặt mô hình
+ Nhập 0 trong ô Minimum H. + Nhập 0 trong ô Minimum B. + Nhập 40000 trong ô Maximum H. + Nhập 2 trong ô Maximum B. + Nhấp chuột vào Accept.
c. Thêm điểm vào đường cong B-H(Add B-H Curve Points) Để nhập điểm trong đường cong B-H:
+ Nhấp chuột vào Add Point.
+ Nhấp phím chuột trái vào góc toạđộ (0,0).
+ Nhập vào những điểm dưới đây sử dụng bàn phím.
+ Sau đó ta chọn giá trị cuối, nhấp Enter hai lần. Phần mềm tự động vẽ đường cong đi qua những điểm đã nhập từ bàn phím. H B 143 0.125 180 0.206 219 0.394 259 0.589 298 0.743 338 0.853 378 0.932 438 1.01 517 1.08 597 1.11 716 1.16 955 1.20
