Symulacje elektromagnetyczne maszyn elektrycznych, transformatorów, magnesów, elektrozaworów, szynoprzewodów
ANSYS Maxwell jest zaawansowanym programem pozwalającym na wykonywanie analiz polowych obejmujących zagadnienia m.in.
- maszyn elektrycznych,
- transformatorów,
- ładowania bezprzewodowego,
- magnesów trwałych,
- urządzeń energetycznych,
- zagadnień elektromechanicznych.
Program posiada prosty i intuicyjny interfejs użytkownika ANSYS Electronics Desktop (AEDT) oparty na środowisku modelowania ACIS pozwalający na przygotowanie od zera geometrii w 2D lub 3D. Pozwala również na bezpośredni import geometrii z popularnych programów CAD / ECAD. Maxwell pozwala na symulacje pól magnetycznych i elektrycznych, wykorzystując do tego zabudowane solvery statyczne, domenie częstotliwości oraz czasu.
Proces symulacji zredukowany jest do absolutnego minimum. Po zaimportowaniu lub narysowaniu geometrii w programie użytkownik, korzystając z wbudowanej biblioteki materiałowej, określa własności materiałowe obiektów, zadaje warunki brzegowe i wymuszenia w modelu. Dodatkowo, program pozwala na parametryzację danych wejściowych (zmiana wymiarów geometrycznych, materiałów lub wymuszeń), wprowadzania i modyfikacji dostępnych danych materiałowych, wyznaczania niestandardowych wielkości (wyników) za pomocą zabudowanego w programie kalkulatora polowego.
Maxwell pozwala użytkownikom na tworzenie modeli zredukowanych, jak również tzw. co-symulacji, czyli bezpośredniego sprzężenia modelu polowego z modelem obwodowym w zaawansowanym symulatorze obwodowych Simplorer będącym częścią programu. W przypadku co-symulacji model polowy, jak i obwodowy wymieniają informacje w czasie rzeczywistym, dzięki czemu możemy obserwować np. wpływ układu sterowania na straty w silniku. Simplorer w połączeniu z Maxwell pozwala na połączenie części elektromagnetycznej z częścią obwodową. Daje to możliwość projektowania i analizy nie tylko pojedynczych komponentów, ale także kompletnych systemów energoelektronicznych lub mechatronicznych.
W programie zaimplementowano technologię adaptacyjnego tworzenia siatki elementów. Program sam decyduje, w których miejscach należy zagęścić siatkę na podstawie określonego przez użytkownika poziomu zbieżności. Poniżej pokazano proces działania algorytmu, a także wpływ siatki na wyniki.
Oprócz podstawowych opcji związanych z obliczeniami pól elektromagnetycznych program pozwala na wykonywanie analiz sprzężonych z modułami mechanicznymi i przepływowymi w ramach interfejsu AEDT lub platformy ANSYS Workbench.
Analizy sprzężone pozwalają na lepsze zrozumienie zagadnień pracy urządzenia takich jak np. zmiana konduktywności materiału pod wpływem wzrostu temperatury (wzrost strat), wyznaczanie sił zwarciowych podczas stanów awaryjnych (sprzężenie solvera EM z mechanicznym). Temperatura ma również wpływ na naprężenia i odkształcenia elementów z uwagi na rozszerzalność cieplną stosowanych materiałów.
Oprogramowanie pozwala na symulację rzeczywistych urządzeń i zjawisk w nich zachodzących. Symulacja pozwala zobaczyć i uwzględnić efekty takie jak np. zbliżenie, wypieranie prądu czy indukowania się prądów wirowych w pobliskich elementach konstrukcyjnych. Dzięki nowoczesnym metodom numerycznym wyznaczysz moment zaczepowy silnika, moment elektromagnetyczny generatora, sprawdzisz jak poprawnie układać kable energetyczne, aby każda z żył była odpowiednio obciążona, a także to czy nie dojdzie do przebicia izolacji transformatora. To tylko wybrane zagadnienia, które możesz policzyć za pomocą ANSYS Maxwell.
Program znajduje szerokie zastosowanie w obliczeniach/projektowaniu m.in.:
- maszyny elektryczne w tym: asynchroniczne, synchroniczne, komutatorowe, bezkomutatorowe indukcyjne, prądu stałego, z magnesami trwałymi, bezszczotkowe, reluktancyjne, SRM, IPM, PMSM, SynRM, PMDC, DC Motor
- silniki, generatory, magnesy trwałe, czujniki
- transformaty elektroniczny i energetyczny
- elementy magnetyczne, dławiki, kondensatory
- urządzenia elektryczne, rozdzielnice, szynoprzewody, cewki
- układy ładowania bezprzewodowego (WPT – Wireless Power Transfer)
- siłowniki, elektrozawory, elektromagnesy
- przepusty izolacyjne
- nagrzewanie indukcyjne
- urządzenia elektromechaniczne
- urządzenia energetyczne
Jeżeli chciałbyś zobaczyć, jak symulacja może Ci pomóc w Twojej codziennej pracy – skontaktuj się z nami!