Vẽ lõi thép

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. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

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. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

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. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

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. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

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 1590 1.27 3980 1.37 6370 1.43 11900 1.49 23900 1.55 39800 1.59

Chương IV: Cài đặt mô hình

Hình 4.7

+Nhấp chuột vào Exitđể trở lại cửa sổMaterial Setup. d. Gán SS430 cho Plugnut

Cuối cùng, thêm SS430cho list Material , và gán SS430 cho object đã chọn. Để thêm và gán SS430:

+ Nhấp chuột vào Enterđể lưu lại đặc tính vật liệu. Ta nhập vào SS430 và thêm SS430cho list Material.

+ Chắc chắn SS430 được nhập trong list Material. + Nhấp chuột vào Assignđể gán SS430 cho plugnut.

4.1.6 Thoát khỏi Material Manager

Bây giờ vật liệu được gán cho mỗi object, thoát khỏi cửa sổMaterial Setup: Để thoát khỏi cửa sổMaterial Setup:

+ Nhấp chuột vào Exit của cửa sổMaterial Setup. + Nhấp vào Yes.

Trở lại menu Executive Commands. Một dấu check xuất hiện gần Setup Materials.

Chương IV: Cài đặt mô hình

Nếu thoát khỏi Material Manager trước khi gán vật liệu cho mỗi object trong mô hình, dấu check không xuất hiện gần Setup Materials trên menu Executive Commands, và Setup Boundaries/Sources còn ẩn đi. Sẽ không cho phép cài đặc mô hình cho đến khi vật liệu được gán cho tất cả các vật thể trong mô hình. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

4.2 Cài đặc đường biên và nguồn dòng ( Set Up Boundaries and Current Sources) Sau khi ta gán đặc tính vật liệu, ta phải định rõ điều kiện đường biên và nguồn dòng điện cho mô hình cuộn dây từ tính. Điều kiện đường biên và nguồn được định rõ trong Boundary Manager, Boundary Manager được truy cập qua lệnh Boundaries/ Sources.

4.2.1 Truy cập 2D Boundary/Source Manager

Định rõ điều kiện đường biên cho mô hình. Để truy cập Boundary Manager:

Nhấp chuột vào Setup Boundaries/Sources. The 2D Boundary/Source Manager xuất hiện như hình 4.8.

Hình 4.8

4.2.2 Phân loại điều kiện đường biên và nguồn (Types of Boundary Conditions and Sources) Sources)

Chương IV: Cài đặt mô hình

Balloon boundary Có thể chỉ được ứng dụng phía ngoài đường biên.

Solid source Định rõ nguồn dòng DC đi qua một object trong mô hình. Trong trường hợp này, ta sẽ gán điều kiện đường biên và nguồn cho object sau đây trong hình dạng cuộn dây từ tính.

Background Tại phía ngoài đường biên của miền bài toán, bên ngoài cạnh của bề mặt là balloon để mô phỏng hệ thống cách điện.

Coil Object này đã được định nghĩa bằng 10000 A với nguồn dòng DC. Dòng được phân bổ giống nhau trên bề mặt cắt ngang của cuộn dây và đi vào chiều dương mặt cắt ngang.

4.2.3 Đặt nguồn dòng cho cuộn dây (Set Source Current on the Coil)

Trước khi nhận ra điều kiện đường biên hay điều kiện nguồn, ta phải nhận dạng đầu tiên vật thể hay bề mặt cho cái mà điều kiện được ứng dụng. Trong phần này, ta sẽ chọn cuộn dây và gán dòng điện cho nó.

a.Chọn cuộn dây(Pick the Coil) Để chọn cuộn dây và nguồn:

+ Nhấp chuột vào Edit/Select/Object/By Clicking.

+ Nhấp phím trái chuột trên cuộn dây (object coil), làm nổi nó.

+ Nhấp phím phải chuột bất kỳ chổ nào trên vùng màn hình để dừng việc chọn cuộn dây.

b. Gán một nguồn dòng cho cuộn dây(Assign a Current Source to the Coil) Để chỉ rõ nguồn dòng đi qua cuộn dây:

+ Nhấp chuột vào Assign/Source/Solid. Tên source1 xuất hiện trong list

Boundary, và NEW xuất hiện gần source1, cho biết rằng source chưa được gán cho object và bề mặt. Fields xuất hiện trong vùng thông tin đường biên tại phần dưới của