Atualizações do AC/DC Module

Para usuários do AC/DC Module, a versão 5.2a do COMSOL Multiphysics® traz um modelo de material Jiles-Atherton para modelagem realista de dispositivos, como núcleos de transformadores e motores elétricos, uma condição de contorno Magnetic Shielding (Blindagem Magnética) atualizada para suporte a materiais não lineares com efeitos de saturação magnética, bem como e recursos Coil aprimorados, para citar apenas algumas das atualizações. Veja abaixo mais detalhes das atualizações feitas no AC/DC Module.

Material Jiles-Atherton para Histerese

O modelo de material Jiles-Atherton para histerese captura propriedades importantes de materiais ferromagnéticos para modelagem realista de dispositivos, como núcleos de transformadores e motores elétricos. Esse recurso está disponível na interface física Magnetic Fields (potencial do vetor magnético), na interface Magnetic Fields, No Currents (potencial magnético escalar) e na interface Rotating Machinery, Magnetic. Ele também suporta modelagem de histerese totalmente anisotrópica (vetorial).

Caminho da Biblioteca de Aplicativos para um exemplo que mostra o uso do modelo de material Jiles-Atherton material para histerese:

ACDC_Module/Other_Industrial_Applications/vector_hysteresis_modeling

Blindagem Magnética com Efeitos de Saturação

A condição de contorno Magnetic Shielding foi aprimorada ao acrescentar suporte à modelagem de saturação magnética usando uma curva BH não linear. Ela está disponível na interface física Magnetic Fields (potencial do vetor magnético), na interface Magnetic Fields, No Currents (potencial magnético escalar) e na interface Magnetic and Electric Fields (potencial de vetor magnético e potencial elétrico escalar). O efeito é importante quando criamos blindagens finas e de alta permeabilidade para eletrônicos sensíveis, como tubos fotomultiplicadores, por exemplo. Tais blindagens saturam facilmente e, acima do limite de saturação, a eficiência da blindagem cai consideravelmente. A imagem mostra uma camada de proteção esférica feita de liga de aço e níquel, com 0,5 m de raio e 0,5 mm de espessura, sujeita a uma densidade de fluxo magnético uniforme vertical de 0,95 mT. Os gráficos de setas e cortes mostram a distribuição da densidade de fluxo magnético. O gráfico de superfície na metade direita da esfera (removida e deslocada para melhor visualização) mostra a densidade do fluxo magnético dentro da camada de liga de aço e níquel. O gráfico de superfície na metade esquerda da esfera (removida e deslocada para melhor visualização) mostra a permeabilidade relativa diferencial na camada, indicando o nível de saturação, que varia de 100% saturada (unidade), próximo da metade da linha horizontal, a insaturada (valores mais altos), na parte superior e inferior.

Recursos Coil Aprimorados, Atualizados e Unificados

Os recursos Single-Turn Coil e Multi-Turn Coil das interfaces físicas Magnetic Fields e Magnetic and Electric Field foram unificados em um único recurso Coil. Essa fusão proporciona um fluxo de trabalho mais simplificado e maior flexibilidade:

  • A etapa de pré-processamento Coil Geometry Analysis agora consegue lidar com bobinas em 3D de condutor único (antes chamados "Single-Turn"), o que permite a modelagem de condutores de formato arbitrário como fontes de excitação para interfaces magnéticas, com melhores propriedades de convergência do que bobinas de uma espira.
  • O recurso Coil Geometry Analysis agora suporta bobinas de contornos, além de bobinas de domínio.
  • Bobinas de um condutor com excitação de potencial agora podem ser solucionadas em estudos dependentes do tempo (na interface física Magnetic Fields).
  • Bobinas de um condutor aplicam a excitação como um campo elétrico externo, fornecendo campos elétricos com significado físico em toda a geometria.

Terminal de Domínio

Agora pode-se usar o recurso Terminal das interfaces físicas Electric Currents e Electrostatics no nível de domínio. Isso é conveniente para eletrodos geometricamente complexos que exigiriam a seleção de um grande número de contornos ao usar um terminal no nível de contorno. Os potenciais elétricos desconhecidos no interior do domínio do terminal não são solucionados, mas são substituídos por uma variável. Isso é útil ao modelar eletrodos com espessura finita que é respeitada pela geometria.

Resultados da Matriz de Capacitância (SPICE) Mútua

Duas novas opções na lista de Transformação do recurso Global Matrix Evaluation permitem a conversão de uma matriz de capacitância Maxwell para uma matriz de capacitância mútua (também chamada de matriz de capacitância SPICE) e vice versa. A matriz de capacitância Maxwell geralmente é obtida como o resultado direto de uma simulação de campo eletrostático, enquanto a matriz de capacitância mútua, ou SPICE, é mais adequada para uso em simulações de circuitos. Essa funcionalidade está disponível após a execução de uma varredura de terminal em simulações eletrostáticas. As novas opções são adicionadas à lista de transformações disponíveis anteriormente, incluindo conversões entre matrizes de admitância(Y), impedância(Z) e parâmetro S(S).

Modelo Tutorial Atualizado: Vector Hysteresis Modeling

Este modelo de referência reproduz o Problema 32 do método de análise de testes eletromagnéticos (TEAM, Testing Electromagnetic Analysis Method), que avalia métodos numéricos para a simulação de histerese magnética anisotrópica. Um núcleo histerético de ferro laminado de três extremidades está sujeito a um campo magnético variável com o tempo gerado por duas bobinas. O modelo de material Jiles-Atherton (agora disponível na interface Magnetic Fields) é usado para simular a resposta do material, reproduzindo dados numéricos e experimentais publicados. As bobinas são excitadas por fontes de tensão alternada com diferença de fase de 90 graus entre si, criando um campo magnético giratório em algumas regiões do núcleo. O campo magnético aplicado tem como orientação principal o plano xy, enquanto o material é anisotrópico e, portanto, reage de maneira diferente em relação a campos aplicados no sentido x ou y. Um modelo de histerese vetorial é necessário para simular com precisão o campo dependente do tempo, e o comportamento histerético é exibido pelo esboço do gráfico da densidade do campo magnético durante um ciclo de corrente alternada (correspondente a um ciclo de histerese). Um solver direto (PARDISO) é usado em vez do solver iterativo padrão, onde o recurso Gauge Fixing for A-Field é aplicado.

Caminho da Biblioteca de Aplicativo:

ACDC_Module/Other_Industrial_Applications/vector_hysteresis_modeling