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Calculs électromagnétiques


Les points forts de QuickField™ sont sa rapidité, sa version gratuite, ses fonctions import-export,
sa facilité d'utilisation, ses couplages , son interface programmable...son prix !



Note : Bleu : en passant la souris une information apparaît. Vert : vers un lien interne. Orange : vers un lien externe.

 
Généralités

Le module Transient magnetics est une généralisation de l'analyse des champs magnétiques AC ou DC afin de développer ou optimiser de nombreux appareils comme les transformateurs, machines tournantes, actionneurs linéaires, capteurs à chauffage par induction, dispositifs à aimants, … En général les grandeurs utilisées sont le flux magnétiques, le champ magnétique, les courants électriques, les forces et couples magnétiques, impédances, inductances, flux de fuites...

QuickField™ peut réaliser des analyses linéaires et non-linéaires de géométrie plane (2D) ou de révolution axiale.

Le module Transient magnetics peut être couplé avec un circuit électrique. Le circuit peut contenir un nombre arbitraire de résistances, capacités, inductances et conducteurs

électromagnétisme


 
Matériaux

Les propriétés des matériaux sont définis dans les éléments géométriques appelés "blocks". Ces propriétés sont accessibles d'un simple "clic droit" (voir image ci-contre).

Caractéristiques

  •   Perméabilité linéaire isotrope ou anisotrope
  •   Perméabilité non linéaire
  •   Perméabilité relative ou absolue
  •   Conductivité
  • Conductivité est fonction de la température
  •   Coordonnées cartésiennes ou polaires ( matériau anisotrope )
  •   Editeur de courbe (perméabilité non linéaire)

 

Sources

Les sources d'énergie magnétiques ou électriques sont également définis dans les "blocks". Ces propriétés sont accessibles d'un simple "clic droit" (voir image ci-contre).

Caractéristiques

  •   Source de tension
  •   Source de courant défini par le courant total
  •    Blocks conducteurs définis dans un circuit électrique
  •   Utilisation de fonctions pour la source
  •   Conducteurs en série ou paralléle

Interface de définition matériaux magnétiques

Définition matériau pour l'analyse magnétique

Editeur de courbes - propriétés magnétiques  

Editeur de courbe - perméabilité


 
Conditions limites

Les conditions limites permettent de définir les comportements des champs ou leurs conséquences selon le milieu aux frontières des domaines géométriques.

Entités "edges"

  •   Potentiel vecteur
  •   Composante tangentielle du champ excitation magnétique
  •   Condition flux "0" (supraconducteur)
  •   Coordonnées cartésiennes ou polaires ( matériau anisotrope )
  •   Conditions périodiques

Entités "vertex"

  •   Potentiel vecteur
  •   Courant linéique



Note : L'utisation de fonctions est possible dans la plupart des cas
Conditions limites surfaciques ( segment ou "edges")

Conditions limites surfaciques

Conditions limites linéiques ( point ou "vertex")  

Conditions limites linéiques


 
Résultats visuels

Le postprocesseur permet de visualiser qualitativement les premiers résultats de simulation . Un simple "clic droit" accède à une fenêtre permettant de choisir la quantité à visualiser.

Fonctionnalités

  •   Lignes de champs
  •   Vecteurs de B
  •   Vecteurs de H
  •   Vecteurs de Poynting
  •   Force de Lorentz
  •   Flux Φ
  •   B, Bx, By ou Br, Bθ
  •   H, Hx, Hy ou Hr, Hθ
  •   Courants itotal, isource, iFoucault,
  •   Pertes par effet Joule
  •   Perméabilité
  •   Densité d'énergie

Postprocesseur - visualisations des résultats

Post-processeur : résultats visuels


 
Résultats numériques géométriques (valeurs locales)

Le postprocesseur permet de visualiser quantitativement point par point les premiers résultats de simulation. Un pointage par sonde permet d'afficher les résultats dans une fenêtre spécifique.

Fonctionnalités (valeurs instantanées à un temps t)

  •   Coordonnées cartésiennes
  •   Coordonnées radiales
  •   Potentiel A
  •   B et ses components
  •   H et ses components
  •   Currents densities
  •   Pertes par effet Joule
  •   Perméabilité
  •   Densité d'énergie

Postprocesseur - valeurs locales

Post-processeur : résultats numériques par points


 
Résultats numériques circuit (valeurs locales)

Le postprocesseur permet de visualiser pour chaque composant la valeur de celui-ci, la tension à ces bornes ainsi que le courant le traversant et ceci à un temps "t". Un simple "clic" sur le composant donne les courbes courant et tension.

Composants

  •   Source de courant
  •   Source de tension
  •   Résistance
  •   Capacité
  •   Inductance
  •   Bloc géométrique











Résultats numériques circuit (courbes)

Le postprocesseur permet de visualiser une ou plusieurs courbes de courants et/ou de tensions, de superposer par exemple les courants d'un transformateur triphasé.

Fonctionnalités (courbe et table sur la durée de simulation)

  •   Tension
  •   Courant

Postprocesseur - circuit (valeurs locales)

Post-processeur : résultats circuit électrique

Postprocesseur - circuit (courbes)

Post-processeur : résultats circuit électrique (courbes et tables)


 
Résultats numériques (valeurs intégrales)

Le postprocesseur permet de visualiser quantitativement les premiers résultats de simulation après la création d'un contour. Un simple "clic" dans la fenêtre du calcul d'intégrale (" Integral calculator ") donne la (ou les) valeur(s) recherchée(s).

Fonctionnalités

Intégrales surfaciques Intégrales volumiques

  •   Longueur
  •   Surface
  •   Section
  •   Volume
  •   Flux de puissance
  •   Couple de Maxwell
  •   Force de Maxwell
  •   Force magnétomotrice
  •   Flux magnétique
  •   Flux magnétique
  •   Potentiel surf. moyen
  •   Intégrale lin. B
  •   …

  •   Longueur contour, surface, volume
  •   Courant total, courant externe
  •   Courant de Foucault
  •   Pertes par effet Joule
  •   Force, couple de Maxwell
  •   Force, couple de Lorentz
  •   Puissance
  •   Energie magnétique
  •   Potentiel surfacique, volumique
  •   Champ magnétique moyen
  •   Champ excitation magn. moyen
  •   …

Postprocesseur - valeurs intégrales

Transient magnetics : résultats numériques par intégration


 
Résultats numériques (valeurs en tableaux ou courbes)

Le postprocesseur permet de visualiser quantitativement les premiers résultats de simulation après la création d'un contour sous forme de courbe ou de tableau.

Valeurs disponibles

  •   Longueur, x, y, r, θ (tableau)
  •   Composantes Nx, Ny du vecteur normalisé (tableau)
  •   Densités de courant (total, source, Foucault) (tableau + courbe)
  •   Puissance thermique (Joule) (tableau + courbe)
  •   Potentiel A (tableau + courbe)
  •   Champ magnétique B, Bx, By, Bt, Bn (tableau + courbe)
  •   Champ excitation magnétique H, Hx, Hy, Ht, Hn (tableau + courbe)
  •   Perméabilité μ (tableau)
  •   Conductivité g (tableau)
  •   Densité d'énergie W (J/m³) (tableau + courbe)

Postprocesseur - tableaux et courbes disponibles

Post-processeur : tableaux et courbes


Résultats numériques (Courbes disponibles en fonction du temps pour un block ou un edge )

Avec contour surfacique en fonction du temps et calcul d'une intégrale sur le contour : Force, couple, force magnétomotrice, flux magnétique, énergie surfacique, tension surfacique moyenne, intégrale sur un contour du champ B, intégrale de surface du champ H.

Avec contour volumique en fonction du temps et calcul d'une intégrale sur le contour : Courant total, courant externe, courant de Foucault, chaleur par effet Joule, force , couple, flux de fuite par tour, force magnétomotrice, flux magnétique, énergie magnétique, énergie surfacique, tension surfacique moyenne , tension volumique moyenne, champ magnétique volumique moyen, excitation magnétique volumique moyen, champ B quadratique moyen, champ H quadratique moyen, intégrale sur un contour du champ B. , intégrale de surface du champ H.


 
Fonctions spécifiques

Certaines fonctions du postprocesseur utilisent les données de celui-ci pour obtenir des informations complémentaires.

Calcul d'inductance

  •   Par la méthode des flux : Φ = L*i
  •   Par la méthode énergétique : W = (L*i²)/2
  •   Définition de l'inductance par blocs pré-définis
  •   Nombre de tours et valeur courant


" Inductance wizard "

Post-processeur : calcul d'inductance



Calcul d'harmoniques

  •   Grandeurs concernées : idem courbes
  •   Représentation graphique discontinue
  •   Représentation graphique continue
  •   Représentation sous forme de table
  •   Simple ou demi-période

" Harmonics "

Post-processeur : calculs d'harmoniques


Animation

  •   une image par "timestep"
  •   Démarrage manuel, arrêt manuel ou automatique
  •   Réglage de la vitesse de défilement

" Animation "

Post-processeur : animations

 
Couplage et export

La recherche d'un design optimal ne se résume pas à optimiser une seule caractéristique. QuickField™ permet d'importer des résultats (thermiques ou mécaniques des modules DC, AC ou Transient) calculés dans d'autres problèmes. Il est ainsi possible d'étudier les conséquences d'un échauffement externe (conditions ambiantes) et interne (effet Joule) d'un bobinage.

Fonctionnalités

  •   Import dans le module Linear Stress des forces magnétostatiques
  •   Import dans le module Static Heat Transfer des pertes Joule
  •   Import dans le module Transient Heat Transfer des pertes Joule
  •   Export des grandeurs parmi celles pouvant être définies par
      une courbe (A, B, Bx, By, Bn, Bt, H, Hx, Hy, Hn, Ht, μ, w)
  •   Export des grandeurs ci-dessus selon une trame rectangulaire
      ou suivant le maillage au format texte.
  •   Export de la géométrie au format DXF
  •   Export d'images aux format bmp, gif, tiff, jpeg et png
  •   Export d'une description du maillage au format txt

Principe du couplage

Couplage avec Quickfield



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