daigai

Well-Known Member
Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối

Sử dụng công cụ ANSYS Maxwell 2D để mô phỏng động cơ không đồng bộ 3 pha
1. Giới thiệu về ANSYS và Maxwell 2D
ANSYS, Inc là một công ty chuyên về giải pháp mô phỏng một hệ thống kĩ thuật bằng
bộ công cụ Ansys Software trên giao diện Workbench. ANSYS, Inc thành lập những năm
1970, hiện tại trụ sở công ty tại Pennsylvania, Hoa Kỳ cùng với khoảng 60 chi nhánh bán
hàng tại 40 quốc gia trên khắp thế giới. [1=[URL="http://www.ansys.com"]www.ansys.com[/URL]] Các sản phẩm của công ty
chuyên về mảng CAE (Computer-Aided Engineering hay ứng dụng máy tính vào giải
quyết bài toán mô phỏng các hệ thống kĩ thuật) ở rất nhiều lĩnh vực khác nhau như phân
tích điện, từ, nhiệt, dòng chảy, quang học … Có thể nói ANSYS, Inc cung cấp bộ công cụ
toàn diện cho một kỹ sư giải quyết các vấn đề kỹ thuật thường gặp. Các công cụ này cũng
được đóng gói thành những phần mềm nhỏ riêng để người sử dụng có thể tối ưu hóa phần
mềm cài đặt phù hợp mục đích sử dụng. Bên cạnh đó, ANSYS, Inc cũng cung cấp bộ
phần mềm tích hợp phiên bản Student được sử dụng miễn phí dành cho sinh viên sử dụng,
tuy nhiên phiên bản này không tích hợp đầy đủ các công cụ cũng như chức năng còn hạn
chế.
Maxwell 2D là một công cụ nhỏ trong ANSYS Electronics – một phần mềm của
ANSYS Inc dùng để phân tích các mạch điện, điện tử và các cấu trúc điện-từ khác.
Maxwell 2D dược tích hợp để ứng dụng phương pháp phân tích phần tử hữu hạn trong bài
toán liên quan đến điện trường và từ trường cũng như quá trình quá độ điện từ trong hệ
thống. Để phân tích điện từ người ta phải đưa vào phần mềm các mô hình vật thế với các
yếu tố như kích thước, vật liệu, kích thích, điều kiện xét … một các chính xác, và phần

mềm sẽ chia nhỏ vật thể thành một hữu hạn phần tử nhỏ và tính toán các phương trình
Maxwell trên mỗi phần nhỏ ấy và tổng hợp kết quả. Về lí thuyết thì chia càng nhỏ độ
chính xác càng cao, tuy nhiên thời gian tính toán sẽ lâu hơn.
2. Làm quen với Maxwell 2D
2.1. Vẽ một đối tượng


Số 1| Mở Maxwell 2D
B1:

Click đúp vào biểu tượng trên màn hình desktop

B2:

Cửa sổ hiện ra có sẵn Project 1, ta có thể đổi tên sau.
Nhấp chuột phải Project 1 >> Insert >>Insert Maxwell 2D Design

Quan sát giao diện khi mở Maxwell 2D
Thanh menu
Thanh công cụ

Cửa số Project

Cửa sổ
lịch sử

Cửa số làm việc

Cửa số thư
viện

Cửa số
properties

Hộp
tintiến
báotrình
Hộp


Số 2| Tạo hệ tọa độ (Coordinate System)
Hệ tọa độ mặc định là hệ tọa độ Global khi ta mở rộng cây Coordinate System
trong Cửa sổ lịch sử

Ta có thể tạo thêm các hệ tọa độ tương đối khác bằng cách chọn
Modeller >> Coordinate System >> Create >> Relative CS >> Offset
Offset là hệ tọa độ có các trục song song với hệ Global, Rotate là hệ tọa độ quay
tương đối so với hệ Global và gốc trùng gốc của hệ Global, Both là kết hợp 2 hệ tọa độ
trên

Khi chọn Offset/Rotate/both thì phía góc tay phải màn hình có hộp chọn hệ tọa độ

Ta có thể chọn hệ tọa độ Đề các/hệ tọa độ trụ (Cylindrical)/hệ tọa độ cầu
(Spherical) và cài thông số “tọa độ” của hệ tọa độ mới so với hệ Global.
Trong phạm vi khảo sát động cơ, do đối xứng nên ta có thể xét với hệ tọa độ Đề
các cho đơn giản.
Khi có nhiều hệ tọa độ thì ta phải gán cho một hệ tọa độ làm việc, ta mở rộng cây
Coordinate System và chọn hệ tọa độ khảo sát.


Chú ý là ta không nhất thiết chỉ được dùng một hệ tọa độ trong suốt

quá trình.
Số 3| Cài đặt Xem hiển thị trên giao diện
Ta chọn View trên thanh Menu để lựa chọn chế độ xem
Status Bar : Thanh trạng thái
Project Manager: Cửa số Project
Message Manager: Hộp tin nhắn
Property : Cửa sổ Property
Progress: Hộp tiến trình
Component Lib. : Cửa sổ thư viện
Layers
Nets
Components
Docking Window Layouts
Variables: Các biến số sử dụng
Fit All : Khớp hình vẽ với màn hình
Fit Selection: Khớp phần chọn với màn
hình
Coordinate Sys. : Kích thước các trục
tọa độ
Grid Settings : Lựa chọn ô mắt lưới
Option : Một số cài đặt khác


Số 4| Các đối tượng hình học trong Maxwell 2D
Point: Đối tượng dạng điểm độc lập
Vertex: Điểm thuộc một phần của một
cạnh (Edge) hay điểm cuối của đường
(Line)
Line: Đối tượng dạng đường độc lập
Edge: Đối tượng đường thuộc một

phần của một tấm (Sheet) hay của một
mặt (Face)
Sheet object: Đối tượng bề mặt độc lập
Face: Đối tượng bề mặt thuộc một
phần của một tấm (Sheet) hay của một
khối đặc (Solid) Solid object: Đối
tượng có dạng một thể tích xác định
(đặc)
Planes: Các mặt tọá độ XY, YZ, XZ

Số 5| Cách vẽ các đối tượng của Maxwell 2D
Để vẽ các đối tượng ta dùng lệnh Draw (hay bấm chuột vào các biểu tượng trên
thanh công cụ, tuy nhiên ở đây chỉ trình bày cách dùng lệnh để vẽ)
Line: Vẽ đối tượng đường thẳng
Spline: Vẽ đối tượng đường cong
Arc: Vẽ đối tượng đường cong
bằng 3 điểm hay vẽ một phần
đường tròn
Rectangle: Vẽ hình chữ nhật
Ellipse: Vẽ hình elip
Circle: Vẽ hình tròn
Regular Ponygon: Vẽ hình đa giác
đều
Sweep: Quét một đối tượng quanh
một trục nào đó
User Definied Primitive: Sử dụng
mẫu có sắn để vẽ
User Defined Model
Plane: Vẽ một mặt phẳng
Point: Vẽ một điểm

Line Segment
Region: Tạo vùng không gian khảo
sát


Số 6| Chỉnh sửa các đối tượng đã vẽ
Sau khi vẽ đối tượng, nếu cần chỉnh sửa thông số thì ta vào Cây lịch sử (History
Tree) và click đúp vào đối tượng cần thay đổi và nhập thông số muốn thay đổi

Ví dụ muốn thay đổi tọa độ của một đường Line đã vẽ, ta nhập vào các ô điểm đâu
fvaf cuối các giá trị tương ứng cần thay đổi. Tương tự với các đối tượng khác. Các đối
tượng như Line, Sheet … thường sử dụng khi ta muốn vẽ khảo sát đối tượng k có mẫu;
đối với khảo sát động cơ thì ta sử dụng các mẫu có sẵn trong User Defined Primitive.

Số 7| Cách sử dụng các công cụ mẫu có sẵn
Để lấy mẫu có sẵn ta chọn Draw >> User Defined Primitive >> RMxprt


Trong thư viện mẫu có sẵn các phần cấu thành lên một số loại động cơ thông dụng
(động cơ KĐB, động cơ ĐB, động cơ một chiều …) và một số loại động cơ đặc biệt (động
cơ BLDC, động cơ bước …) và ta chỉ việc chọn sau đó cài đặt thông số cho nó.
Ví dụ muốn vẽ rotor/stator của động cơ KĐB ta chọn vào Slotcore, vẽ dây quấn
động cơ ta chọn vào LapCoil, vẽ lồng sóc ta chọn SquirrelCage … Chú ý trong Maxwell
2D ta đưa độ dài (length) của các chi tiết về 0.
Số 8| Một số lệnh chỉnh sửa (Modeller) hay dùng
8.1 Chọn hệ tọa độ làm việc
Modeller >> Coordinate >> Set working coordinate
8.2 Lệnh sao chép đối tượng (Duplicate)
Click chuột phải vào đối tượng cần sao chép >> Edit >> Duplicate >> Along
Axis


Asis : Trục mà vật thể quay, mặc định là trục z
Angle: Góc giữa hai vật thể liên tiếp
Total number: Tổng số vật thể cần sao chép

8.3 Lệnh chia tách đối tượng
B1: Click chuột phải đối
tượng cần chia tách
B2: Edit >> Boolean >>
Separate Bodies


8.4 Lệnh hợp nhất đối tượng

8.5 Lệnh cắt (Subtract)


2.2. Gán thông số cho đối tượng
Sau khi vẽ xong đối tượng thì ta gán cho nó các thông số như vật liệu, các đại
lượng điện và từ cũng như một số thông số khác.
Số 1| Chọn chế độ xét
Maxwell 2D >> Solution type
Ta có thể chọn các chế độ để khảo sát
Magnetostatisc: Chế độ từ tĩnh với dòng điện 1 chiều
hay xoay chiều hiệu dụng
Transient: Chế độ quá độ với dòng điện xoay chiều
Eddy Current: Xem xét dòng điện xoáy (dòng xoay
chiều gây ra với lõi thép)
Electrostatic: Xét điện trường tĩnh
Ở đây ta thường chọn chế độ quá độ hay chế độ xác

lập đối với từ trường để khảo sát


Số 2| Gán vật liệu
Gán vật liệu cho từng thành phần của đối tượng, có thể gán ngay từ đầu trước khi
vẽ bằng cách tại góc trên bên phải màn hình nhấn vào Material
>> Select và cửa sổ vật liệu hiện ra, ta chọn vật liệu tương
ứng.
Ta có thể chọn vật liệu sau khi vẽ bằng cách Chọn vật cần gán vật liệu và click
chuột phải >> Assign Material >> Chọn vật liệu tương ứng

Số 3| Gán biên (boundary)
Chọn vật thể (ngoài cùng) để gán biên như hình bên dưới nhằm giới hạn vùng
không gian xem xét


Số 4| Gán kích thích về điện
Chọn các vật thể mang dòng điện và gán kích thích cho nó bằng Maxwell 2D >>
Excitations >> Assign >> …

Số 5| Chia vật thể thành các vi phân nhỏ để phân tích
Maxwell 2D nói chung phân tích hệ thống bằng cách chia nhỏ vật thành các phần
tử hữu hạn để tính toán trên từng phần tử, đây là bước chia phần tử bằng công cụ
Mesh có sẵn.


Maxwell 2D >> Mesh Operations >> Assign >> Surface Approximation …

Cửa sổ hiện ra cho phép ta
chọn độ chia nhỏ cho vật thể,

càng chia nhỏ tính càng chính
xác nhưng sẽ mất nhiều thời
gian và tài nguyên để tính toán
hơn.

Số 6| Gán Solution Setup
Maxwell 2D >> Analysis Setup >> Add Solution Setup >> OK
Như vậy ta đã gán xong các thông số cơ bản cần có để có thể phân tích đáp ứng
của hế thống và có thể chạy phần mềm phân tích đối tượng.


2.3. Chạy phần mềm và phân tích kết quả
Số 1| Kiểm tra lại và chạy phần mềm
Maxwell 2 D >> Validation Check

Khi tất cả các phần thiết kế và Setup thông số đều đạt thì ta có thể Run để phân
tích
Maxwell 2D >> Analyse All
Ta chờ một lát để phần mềm tính toán và xem kết quả
Số 2| Xem kết quả
Với Maxwell chủ yếu ta xem từ trường phân bố trên vật thể như thế nào, bên cạnh
đó thì tùy thuộc vào yêu cầu từng bài toán cụ thể mà ta có các kết quả cần xem khác nhau
do đó nhìn chung ta chọn
Chọn vật thể >> Chuột phải >> Fields >> …
Chọn vật thể >> Results >> Create Quick Reports >> …
Ví dụ


B : Véc tơ từ trường (cảm ứng từ)


H : Véc tơ từ cảm
.

Như vậy nhìn chung các bước làm vs Maxwell 2D ta có thể tóm tắt bằng sơ đồ dưới đây

Các bước tổng quát tóm tắt

Thiết kế

Chon kiểu mô phỏng
Đặt biên
Hình dạng hình học và thông số vật

Kích thích
Chia lưới đối tượng
Đặt thông số khác
Phân tích

Chia nhỏ

Kết quả

Tính toán

Hội tụ

Vòng lặp
Cập nhật KQ

Kết thúc
Link Download bản DOC
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:

 
Top