Нестационарное магнитное поле — это магнитное поле, изменяющееся во времени под действием произвольных токов, напряжений, движением или изменением состояния магнитной системы. Моделирование позволяет анализировать переходные процессы, импульсные режимы, включение и отключение устройств, а также работу систем с произвольной формой возбуждения. По результатам расчёта можно оценивать изменение магнитного потока и ЭДС, индуцированных токов, насыщения, потерь и электромагнитных сил во времени.
Нестационарный магнитный анализ применяется при проектировании электромагнитов, реакторов, трансформаторной техники, электрических машин, магнитных приводов, импульсных устройств и систем, в которых важно учитывать динамику изменения поля.
Нестационарный магнитный решатель выполняет расчёт во временной области с использованием метода конечных элементов на основе уравнений Максвелла в формулировке T-Omega. На каждом временном шаге решается распределение магнитного поля, индуцированных токов и связанных с ними интегральных характеристик.
Для решения доступны прямой и итеративный методы решения системы уравнений. Это позволяет выбирать подходящий способ расчёта в зависимости от размера сеточной модели, сложности задачи и требований к вычислительным ресурсам.
Нестационарный магнитный решатель поддерживает линейные и нелинейные ферромагнитные материалы и постоянные магниты с учётом температурной зависимости их свойств. В случае нелинейных постоянных магнитов реализована модель динамического размагничивания.
Шихтованные магнитопроводы описываются эквивалентной моделью шихтовки, которая учитывает анизотропные свойства пакетов электротехнической стали без явного моделирования каждого листа.
Потери в магнитопроводах рассчитываются с использованием моделей Штейнмеца и Бертотти для электротехнической стали и ферритов. Эти модели позволяют учитывать потери на перемагничивание, вихревые токи и дополнительные составляющие потерь в нестационарных режимах.
Нестационарный магнитный решатель поддерживает различные способы задания источников магнитного поля, включая токи, напряжения, постоянные магниты.
Источники могут задаваться в виде постоянных значений, аналитических функций, периодических зависимостей или параметрических выражений.
Также возможно совместное использование нескольких независимых источников возбуждения с различными законами изменения во времени.
Постпроцессинг нестационарного расчёта позволяет анализировать электромагнитные величины во временной области. Результаты расчёта могут сохраняться для заданных шагов времени и отображаться как скалярные и векторные распределения на поверхностях тел и в сечениях модели.
Для анализа динамики процесса доступны графики изменения величин во времени, графики вдоль заданных линий и контуров, линии магнитного потока, а также анимации изменения скалярных и векторных полей.
Для подготовки модели к расчёту используется преимущественно гексаэдральная или гекса-доминантная сетка. Такой тип сетки позволяет корректно описывать объёмную геометрию и обеспечивает хорошее соотношение между точностью расчёта и числом элементов.
Автоматическое построение сетки упрощает подготовку сложных трёхмерных моделей и снижает объём ручной работы.
Преимущественно гексаэдральная структура сетки позволяет уменьшить количество элементов при сохранении необходимого уровня детализации модели. Это снижает требования к оперативной памяти и сокращает время расчёта.
Решение различных задач в высокотехнологичных отраслях промышленности
