9.3 Метод моделирования с помощью проводящих листов

Метод применяется только для моделирования плоскопараллельных полей, описываемых уравнением Лапласа, – потенциальных полей. Его суть состоит в следующем. На проводящем листе располагаются электроды, удельная электрическая проводимость которых должна быть значительно больше удельной электрической проводимости листа. В качестве материала проводящего листа целесообразно использовать проводящую бумагу. Материал электродов – металл, их форма, размеры и расположение на листе должны быть подобны форме, размерам и расположению электродов моделируемого устройства. С помощью зонда снимаются эквипотенциальные линии, затем строятся линии вектора поля, подобно тому, как это делается при использовании метода моделирования с помощью электролитической ванны.

10 Математические методы моделирования

10.1 Общая характеристика

Экспериментальные методы моделирования электромагнитных полей достоверны, наглядны, но требуют сложного физического моделирования конкретных полей и натурного макетирования конкретных ЭМУС и их элементов, значительных материальных и трудовых затрат. Поэтому всё большее распространение получают математические методы расчёта электромагнитных полей, которые практически невозможны без применения современных компьютеров. Расчёты электромагнитных полей с помощью компьютерной техники состоят из следующих основных этапов:

ввод в компьютерную программу структуры магнитной системы рассчитываемого устройства, то есть структуры всей области, в которой нельзя пренебречь электромагнитным полем, создаваемым устройством;
выбор метода расчёта электромагнитного поля;
разбиение магнитной системы на элементарные участки – элементы в соответствии с выбранным методом;
выполнение расчётов.

Ввод в компьютерную программу структуры магнитной системы рассчитываемого устройства состоит в задании геометрической формы и размеров всех элементов магнитной системы, а также свойств и характеристик материалов, из которых эти элементы изготовлены. Должно быть обеспечено по возможности наиболее точное воспроизведение магнитной системы в модели. Ряд программ расчёта электромагнитных полей, например Quick Field, Elcut, Ansys, могут использовать чертежи устройства в электронном виде, выполненные с помощью систем автоматизированного конструирования, например AutoCAD.

На рис. 3.7 показан пример поэтапного приближённого воспроизведения простейшей магнитной цепи в компьютерной программе, предназначенной для анализа вихревых токов в трёхмерной проводящей среде, на рис. 3.8 – пример приближённого воспроизведения в указанной программе магнитной системы электродвигателя с электромагнитным возбуждением [3].

На рис. 3.9 приведён пример задания магнитной системы контактора интегральным методом для компьютерных программных средств, использующих методы интегральных уравнений на границе сред для моделирования линейных или сводимых к линейным задач электростатики и магнитостатики с применением трёхмерных магнитодинамических моделей. В указанных моделях анализ сильных пульсаций внешних источников и внешнего распределения индуцированных токов сводится к анализу решения уравнения Пуассона с неоднородными граничными условиями Неймана [3].