کنتاکتور AC با سیم پیچ سایه
معرفی
کنتاکتور AC نوع خاصی از دستگاه سوئیچ مغناطیسی است که توسط یک سیم پیچ اولیه که توسط جریان متناوب تغذیه می شود فعال می شود. برخلاف سوئیچهای DC، چنین دستگاههایی میتوانند از تمایل به باز شدن مجدد زمانی که جریان AC از صفر عبور میکند، رنج ببرند. افزودن یک سیم پیچ سایهانداز که جریانهای القایی عقبافتاده را با توجه به جریانهای سیمپیچ تغذیه میکند، این امکان را فراهم میآورد که همیشه نیروی کششی غیر صفر داشته باشیم، بنابراین بسته شدن پایدارتری ایجاد میکند.
این مثال دینامیک بسته شدن یک کنتاکتور AC و در نتیجه ایجاد یک تماس مکانیکی را مطالعه می کند. تغییر فاصله بین قطعات متحرک و ثابت دستگاه بر توزیع میدان مغناطیسی تأثیر دارد. این اثر به دلیل استفاده از مش متحرک در هوای اطراف است. این مدل با استفاده از رابط چندفیزیکی Magnetomechanics تنظیم شده است.
تعریف مدل
شکل 1 یک مقطع از هندسه دستگاه را نشان می دهد.

شکل 1: هندسه کامل کنتاکتور. سیم پیچ اولیه با رنگ قرمز، سیم پیچ سایه با رنگ مشکی، کنتاکت های مسی با رنگ نارنجی، هسته آهنی با رنگ آبی و قطعات پلاستیکی با رنگ زرد نشان داده شده اند.
قسمت ثابت هسته آهنی توسط سیم پیچ تغذیه اولیه پیچ می شود که با هم می توانند به عنوان یک آهنربای الکتریکی قوی عمل کنند که قسمت متحرک هسته آهنی را پایین می کشد. قسمت متحرک روی فنرهایی که به فنرهای برگشتی معروف هستند آویزان می شود. هنگامی که جریانی از سیم پیچ اصلی وجود ندارد، فنرهای برگشتی دستگاه را باز نگه می دارند. کنتاکت الکتریکی از مس ساخته شده و به قطعات ثابت و همچنین قسمتی که به قسمت متحرک هسته متصل است تقسیم می شود. توسط فنر دیگری به نام فنر تماسی متصل می شود. فاصله اولیه بین قطعات تماس الکتریکی کمتر از فاصله بین قطعات آهن است. هنگامی که هسته کاملاً بسته می شود، فنر تماس کمی گسترش می یابد، بنابراین نیروی کششی اضافی برای بسته نگه داشتن تماس الکتریکی ایجاد می کند.
سیم پیچ اولیه توسط ولتاژ AC 48 ولت در 50 هرتز تغذیه می شود. دو کویل سایه (حلقه) ساخته شده از آلومینیوم در اندام های جانبی قسمت ثابت هسته آهنی تعبیه شده است. جریان القا شده در سیم پیچ های سایه زنی نسبت به سیم پیچ اولیه تغییر فاز خواهد داشت. این مقداری نیروی مغناطیسی کششی را حتی زمانی که جریان در سیم پیچ اولیه نزدیک به صفر است فراهم می کند و از باز شدن کنتاکتور جلوگیری می کند.
هسته از آهن نرم با خواص مغناطیسی غیر خطی ساخته شده است که توسط منحنی BH نشان داده شده در شکل 2 مشخص شده است .

شکل 2: منحنی BH برای آهن نرم.
به دلیل تقارن آینه ای دو برابری هندسه در امتداد محور عمودی، مدل سازی تنها نیمی از دستگاه کافی است. این باعث کاهش زمان مورد نیاز برای حل مدل می شود. علاوه بر این، میدان مغناطیسی باید در هوای اطراف کنتاکتور محاسبه شود. همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، می توان با ایجاد یک جعبه مرزی برای هندسه انجام داد .

شکل 3: هندسه مدل، زمانی که به نصف بریده می شود و شامل جعبه مرزی می شود.
برای گنجاندن اثر تغییر فاصله بین قطعات، هنگامی که قسمت بالایی دستگاه توسط میدان مغناطیسی منحرف میشود، یک مش متحرک را در دامنهای که قسمت متحرک را احاطه کرده است، تنظیم میکنید. این در شکل 3 نشان داده شده است . مش آزاد است تا در داخل آن دامنه تغییر شکل دهد، و همچنین می تواند روی مرزهای برش تقارن بلغزد.
برای مسئله مکانیک سازه، میدان مغناطیسی و مش متحرک، از شرایط تقارن در صفحه برش تقارن استفاده می شود. این به شما این امکان را میدهد که راهحل را برای هندسه کامل با انعکاس نیمهای که در حال مدلسازی است، بازیابی کنید.
نتایج و بحث
شکل 4 نشان می دهد که چگونه اندازه دو شکاف هوایی مختلف در زمان تکامل می یابند. در اینجا نشان داده شده است که شکاف هوای اولیه در اندام مرکزی بزرگتر از فاصله بین کنتاکت های الکتریکی است، حتی اگر هر دو پس از گسترش فنر تماس صفر شوند. شکل 5 در عوض جریان در سیم پیچ اولیه را به همراه جریان القایی مربوطه در سیم پیچ سایه نشان می دهد. شکل 6 و شکل 7 میدان های مغناطیسی تولید شده توسط هر سیم پیچ را نشان می دهد.

شکل 4: تکامل شکاف هوا برای کلید بسته شدن.

شکل 5: جریان در سیم پیچ اولیه و سایه انداز.

شکل 6: چگالی شار مغناطیسی و شار مغناطیسی جریان در t = 50 ms. میدان مغناطیسی توسط سیم پیچ اولیه ایجاد می شود.

شکل 7: چگالی شار مغناطیسی و شار مغناطیسی جریان در t = 38.5 ms. میدان مغناطیسی به دلیل جریان القایی در سیم پیچ سایه انداز است.
شکل 8 نیروهای تماسی را نشان می دهد که بر روی تماس الکتریکی و اندام مرکزی عمل می کنند، همانطور که توسط پروب های متغیر جهانی ارزیابی شده است. با مقایسه با اندازه های شکاف هوا در شکل 4 ، می توان اشاره کرد که نیروی تماس در اندام مرکزی حتی پس از تماس اولیه دو قسمت به نوسان ادامه می دهد، در حالی که نیروی وارد بر تماس الکتریکی به دلیل فنر تماسی صفر باقی می ماند. در نهایت، شکل 9 نشان می دهد که چگونه جزء عمودی کل نیروی الکترومغناطیسی کششی در زمان تکامل می یابد، همانطور که توسط ویژگی محاسبه نیرو ارزیابی می شود. در مقایسه با نمودار قبلی، می توان دریافت که این نیروی کششی مربوط به نیروی تماس در اندام مرکزی است. با این حال، به دلیل سیم پیچ سایه، دستگاه هرگز دوباره باز نمی شود.

شکل 8: تغییر نیروی تماس مکانیکی در زمان.

شکل 9: کل نیروی الکترومغناطیسی کششی (برای هندسه کامل دوباره محاسبه می شود).
نکاتی درباره پیاده سازی COMSOL
این مدل با استفاده از رابط چندفیزیکی Magnetomechanics تنظیم شده است. هنگامی که این رابط به یک مدل اضافه می شود، یک رابط فیزیکی مکانیک جامد و یک رابط فیزیک میدان های مغناطیسی به همراه ویژگی کوپلینگ چندفیزیکی نیروهای مغناطیسی مکانیکی اضافه می شود. دو گره مرتبط با مش متحرک نیز به طور خودکار اضافه می شوند: یک دامنه تغییر شکل و یک شرط مرزی Symmetry/Roller.
بدنه مغناطیسی و نیروهای سطحی وارد بر صفحه به طور خودکار توسط ویژگی کوپلینگ در انتخاب آن اعمال می شود. بعداً در مدلسازی، یک گره محاسبه نیرو را نیز در رابط فیزیک میدانهای مغناطیسی اضافه خواهید کرد. این گره فقط در پس پردازش برای محاسبه کل نیروی وارد بر صفحه استفاده می شود.
فنرهای برگشتی را با استفاده از ویژگی Spring Foundation در دامنه ای که بخش متحرک هسته را نشان می دهد، مدل کنید. برای فنر تماسی، از ویژگی Spring-Damper مخصوص استفاده کنید که قسمت متحرک کنتاکت الکتریکی را با پوشش پلاستیکی متصل به هسته متحرک متصل می کند.
برای جلوگیری از بسته شدن کامل شکافهای هوا، از یک افست روی ویژگی تماس مکانیکی استفاده کنید، زیرا چنین تغییری در توپولوژی با توری متحرک در شکافهای هوا ناسازگار است. علاوه بر این، از آنجایی که هنگام بسته شدن شکاف ها، مش بیشتر و بیشتر اعوجاج می یابد، باید گزینه مش بندی خودکار را در گره مرحله مطالعه فعال کنید.
مسیر کتابخانه برنامه: ACDC_Module/Electromagnetics_and_Mechanics/contactor_shading_coil
دستورالعمل های مدل سازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی
Model Wizard کلیک کنید .

مدل جادوگر
1 | در پنجره Model Wizard روی ![]() |
2 | در درخت Select Physics ، Structural Mechanics>Electromagnetics-Structure Interaction>Magnetomechanics>Magnetomechanics را انتخاب کنید . |
3 | روی افزودن کلیک کنید . |
4 | ![]() |
5 | در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Time Dependent را انتخاب کنید . |
6 | ![]() |
ابتدا برخی از پارامترهایی را که در هنگام ایجاد مدل استفاده می شوند، تعریف کنید.
تعاریف جهانی
پارامترهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions روی Parameters 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | ارزش | شرح |
em_w | 100[mm] | 0.1 متر | عرض، آهنربای الکتریکی |
em_h | 60[mm] | 0.06 متر | ارتفاع، آهنربای الکتریکی |
core_w | 20[mm] | 0.02 متر | عرض، هسته |
pl_h | 30[mm] | 0.03 متر | ارتفاع، پیستون |
plunger_travel | 6[mm] | 0.006 متر | سکته مغزی کامل، پیستون |
ن | 500 | 500 | تعداد چرخش، سیم پیچ اولیه |
د | 1.35 [N*s/m] | 1.35 N·s/m | میرایی ثابت، فنر برگشتی |
kr | 24.2 [N/m] | 24.2 نیوتن بر متر | ثابت بهار، فنر برگشتی |
l0 | plunger_travel*0.1 | 6E-4 متر | طول بدون تغییر شکل، فنر تماسی |
op | plunger_travel*0.7 | 0.0042 متر | باز شدن، تماس الکتریکی |
دی سی | 2.7[mm] | 0.0027 متر | قطر، سیم پیچ سایه |
kc | 255 [N/m] | 255 نیوتن بر متر | فنر ثابت، فنر تماسی |
ج | 7 [N*s/m] | 7 N·s/m | ضریب میرایی، فنر تماسی |
حال، شروع به ساخت هندسه مدل کنید.
هندسه 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Geometry 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات هندسه ، بخش Units را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد طول ، میلی متر را انتخاب کنید . |
مستطیل 1 (r1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، em_w/2 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، em_h را تایپ کنید . |
مستطیل 2 (r2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، em_w/2 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، pl_h را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن y ، em_h را تایپ کنید . |
مستطیل 3 (r3)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Width متن (em_w-2*core_w)/2 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، em_h+pl_h -core_w را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن x ، core_w/2 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن y ، core_w/2 را تایپ کنید . |
تفاوت 1 (dif1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی ![]() |
2 | فقط اشیاء r1 و r2 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای تفاوت ، بخش تفاوت را پیدا کنید . |
4 | زیربخش اشیاء را برای تفریق پیدا کنید . برای انتخاب دکمه ضامن ![]() |
5 | فقط شی r3 را انتخاب کنید. |
تقسیم 1 (spl1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی ![]() |
2 | فقط شی dif1 را انتخاب کنید. |
مستطیل 4 (r4)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width عدد 20 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 44 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن x ، 12 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن y عدد 12 را تایپ کنید . |
مستطیل 5 (r5)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width عدد 50 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 5 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن y عدد 90 را تایپ کنید . |
مستطیل 6 (r6)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width عدد 10 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 20 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن y عدد 95 را تایپ کنید . |
مستطیل 7 (r7)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width عدد 24 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 3 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن y ، 115 را تایپ کنید . |
6 | برای گسترش بخش لایه ها کلیک کنید . تیک لایه های سمت چپ را انتخاب کنید . |
7 | تیک Layers on bottom را پاک کنید . |
8 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام لایه | ضخامت (میلی متر) |
لایه 1 | 10 |
مستطیل 8 (r8)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width عدد 6 را تایپ کنید . |
4 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن x ، 18 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن y ، 114 را تایپ کنید . |
مستطیل 9 (r9)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width عدد 6 را تایپ کنید . |
4 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن x ، 18 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن y ، 113 را تایپ کنید . |
مستطیل 10 (r10)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width عدد 40 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 3 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن x ، 18 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن y ، 110 را تایپ کنید . |
حرکت 1 (mov1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای حرکت ، بخش Displacement را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن y ، l0 را تایپ کنید . |
4 | فقط اشیاء r10 ، r7 ، r8 و r9 را انتخاب کنید. ![]() |
حرکت 2 (mov2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای حرکت ، بخش Displacement را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن y ، plunger_travel را تایپ کنید . |
4 | فقط اشیاء mov1(1) ، mov1(2) ، mov1(3) ، mov1(4) ، r5 ، r6 و spl1(2) را انتخاب کنید. ![]() |
حرکت 3 (mov3)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای حرکت ، بخش Displacement را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن y ، -op را تایپ کنید . |
4 | فقط اشیاء mov2(1) و mov2(4) را انتخاب کنید. ![]() |
فیله 1 (fil1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای Fillet ، بخش Radius را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، core_w*0.1 را تایپ کنید . |
4 | در شیء mov2(7) فقط نقاط 3، 5 و 7 را انتخاب کنید. |
5 | در شیء spl1(1) فقط نقاط 4، 6 و 8 را انتخاب کنید. ![]() |
فیله 2 (fil2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای Fillet ، بخش Radius را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، 1 را تایپ کنید . |
4 | در شیء mov2(3) فقط نقاط 1 و 2 را انتخاب کنید. |
5 | در شیء mov3(2) فقط نقاط 3 و 4 را انتخاب کنید. ![]() |
برای تکمیل ساخت هندسه، یک جعبه مرزی برای آن تنظیم کنید که حوزه های هوای اطراف را مشخص می کند.
مستطیل 11 (r11)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، 3*em_w/2 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 3*em_w را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن y ، -em_w را تایپ کنید . |
در مرحله بعد، دامنه هایی را که نشان دهنده سطح مقطع سیم پیچ سایه هستند، تعریف کنید.
مستطیل 12 (r12)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، dc را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 2 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . از لیست پایه ، مرکز را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن x ، 44 را تایپ کنید . |
7 | در قسمت متن y ، 59 را تایپ کنید . |
8 | قسمت لایه ها را پیدا کنید . تیک Layers on bottom را پاک کنید . |
9 | تیک Layers را در سمت راست انتخاب کنید . |
10 | تیک لایه های سمت چپ را انتخاب کنید . |
11 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام لایه | ضخامت (میلی متر) |
لایه 1 | 0.8 |
حذف نهادهای 1 (del1)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Geometry 1 کلیک راست کرده و Delete Entities را انتخاب کنید . |
2 | در شی r12 ، فقط مرز 5 را انتخاب کنید. |
در نهایت، دامنه ای را تعریف کنید که در آن از مش متحرک استفاده شود.
مستطیل 13 (r13)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width عدد 58 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 90 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن y عدد 50 را تایپ کنید . |
6 | ![]() |
برای اینکه مرزهایی که شروع می شوند از هم جدا می شوند اما در نهایت با هم تماس پیدا می کنند، دو جفت تماس ایجاد کنید. یکی از آنها برای تماس الکتریکی مس است، در حالی که دیگری برای قطعات آهنی در هسته است.
تعاریف
جفت تماس 1 (p1)
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی ![]() |
2 | فقط مرزهای 44، 78 و 80 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای جفت ، قسمت Destination Boundaries را پیدا کنید . |
4 | برای انتخاب دکمه ضامن ![]() |
5 | فقط مرزهای 45، 79 و 81 را انتخاب کنید. |
6 | قسمت Advanced را پیدا کنید . از لیست روش جستجو ، ردیابی فاصله را انتخاب کنید . |
7 | از لیست فاصله جستجو ، دستی را انتخاب کنید . |
8 | در قسمت متن فاصله ، 6 را تایپ کنید . |
جفت تماس 2 (p2)
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی ![]() |
2 | فقط مرزهای 8، 55، 59، 61، 64، 66، 76، 82 و 84 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای جفت ، قسمت Destination Boundaries را پیدا کنید . |
4 | برای انتخاب دکمه ضامن ![]() |
5 | فقط مرزهای 10، 56، 77، 83 و 85 را انتخاب کنید. |
6 | قسمت Advanced را پیدا کنید . از لیست روش جستجو ، ردیابی فاصله را انتخاب کنید . |
7 | از لیست فاصله جستجو ، دستی را انتخاب کنید . |
8 | در قسمت متن فاصله ، 6 را تایپ کنید . |
به منظور محاسبه فاصله بین قطعات در حال کاهش، از قابلیت توری متحرک استفاده خواهد شد.
مش متحرک
تغییر شکل دامنه 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Moving Mesh روی Deforming Domain 1 کلیک کنید . |
2 | فقط دامنه 4 را انتخاب کنید. |
تقارن / غلتک 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Symmetry/Roller 1 کلیک کنید . |
2 | فقط مرزهای 7، 15، 19، 72 و 74 را انتخاب کنید. |
مواد را اضافه کنید
1 | در نوار ابزار Home ، روی ![]() |
2 | به پنجره Add Material بروید . |
3 | در درخت، Built-in>Air را انتخاب کنید . |
4 | کلیک راست کرده و Add to Component 1 (comp1) را انتخاب کنید . |
5 | در درخت، AC/DC> Soft Iron (Without Losses) را انتخاب کنید . |
6 | کلیک راست کرده و Add to Component 1 (comp1) را انتخاب کنید . |
مواد
آهن نرم (بدون تلفات) (mat2)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Materials روی Soft Iron (Without Losses) (mat2) کلیک کنید . |
2 | فقط دامنه های 2، 3، 5 و 16 را انتخاب کنید. ![]() |
مواد را اضافه کنید
1 | به پنجره Add Material بروید . |
2 | در درخت، Built-in>Copper را انتخاب کنید . |
3 | کلیک راست کرده و Add to Component 1 (comp1) را انتخاب کنید . |
مواد
مس (mat3)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Materials روی Copper (mat3) کلیک کنید . |
2 | فقط دامنه های 8، 10 و 13-15 را انتخاب کنید. ![]() |
مواد را اضافه کنید
1 | به پنجره Add Material بروید . |
2 | در درخت، Built-in>Acrylic plastic را انتخاب کنید . |
3 | کلیک راست کرده و Add to Component 1 (comp1) را انتخاب کنید . |
مواد
پلاستیک اکریلیک (mat4)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Materials روی Acrylic plastic (mat4) کلیک کنید . |
2 | فقط دامنه های 6 و 7 را انتخاب کنید. ![]() |
مواد را اضافه کنید
1 | به پنجره Add Material بروید . |
2 | در درخت، Built-in>Aluminium را انتخاب کنید . |
3 | کلیک راست کرده و Add to Component 1 (comp1) را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار Home ، روی ![]() |
مواد
آلومینیوم (mat5)
فقط دامنه های 17 و 18 را انتخاب کنید.
اکنون زمان آن است که با استفاده از رابط مکانیک جامد و رابط میدان های مغناطیسی ، فیزیک را به مدل اضافه کنیم . هر دوی اینها به طور خودکار با اضافه شدن جفت چندفیزیکی اضافه شدند.
مکانیک جامدات (جامدات)
1 | ![]() |
2 | در کادر محاوره ای Show More Options ، روی ![]() |
3 | روی OK کلیک کنید . |
4 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Solid Mechanics (solid) کلیک کنید . |
5 | در پنجره تنظیمات مکانیک جامدات ، بخش ضخامت را پیدا کنید . |
6 | در قسمت متن d ، 30[mm] را تایپ کنید . |
7 | فقط دامنه های 2، 3، 5-8، 10 و 13-18 را انتخاب کنید. ![]() |
8 | برای گسترش بخش تنظیمات پیشرفته کلیک کنید . متغیرهای Group ODE را در زیربخش حل کننده پیدا کنید . کادر بررسی Attachments را پاک کنید . |
محدودیت ثابت 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | فقط مرزهای 4، 41 و 73 را انتخاب کنید. |
بنیاد بهار 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | فقط دامنه 5 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای Spring Foundation ، بخش Spring را پیدا کنید . |
4 | از لیست نوع Spring ، ثابت کل فنر را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن k tot ، kr را تایپ کنید . |
6 | برای گسترش بخش Viscous Damping کلیک کنید . از لیست نوع میرایی ، ثابت میرایی کل را انتخاب کنید . |
7 | در قسمت متن d tot ، d را تایپ کنید . |
غلتک 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | فقط مرزهای 47، 67، 68، 70 و 71 را انتخاب کنید. |
پیوست 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | فقط مرز 18 را انتخاب کنید. |
پیوست 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | فقط مرز 16 را انتخاب کنید. |
فنر-دمپر 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | در پنجره Settings برای Spring-Damper ، بخش Attachment Selection را پیدا کنید . |
3 | از فهرست منبع ، پیوست 1 را انتخاب کنید . |
4 | از لیست مقصد ، پیوست 2 را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Spring-Damper را پیدا کنید . در قسمت متن k ، kc را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن c ، c را تایپ کنید . |
تقارن 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | فقط مرزهای 3، 5، 9، 11، 13 و 17 را انتخاب کنید. |
تماس 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Contact 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مخاطب ، برای گسترش بخش Offset و Adjustment سطح تماس کلیک کنید . |
3 | در قسمت متنی d offset,d 0.05[mm] را تایپ کنید . |
میدان های مغناطیسی (MF)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی قسمت Magnetic Fields (mf) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای میدان های مغناطیسی ، قسمت ضخامت را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن d ، 30[mm] را تایپ کنید . |
قانون آمپر 2، آهن
1 | در نوار ابزار فیزیک ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات قانون آمپر ، قانون آمپر 2، آهن را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه های 2، 3، 5 و 16 را انتخاب کنید. |
4 | قسمت Material Type را پیدا کنید . از لیست نوع مواد ، جامد را انتخاب کنید . |
5 | بخش Constitutive Relation B-H را پیدا کنید . از لیست مدل مغناطیسی ، منحنی BH را انتخاب کنید . |
قانون آمپر 3، هوا
1 | در نوار ابزار فیزیک ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات قانون آمپر ، قانون آمپر 3، هوا را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه های 1، 4 و 9 را انتخاب کنید. |
سیم پیچ 1، اولیه
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای سیم پیچ ، Coil 1، اولیه را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه های 11 و 12 را انتخاب کنید. |
4 | قسمت Coil را پیدا کنید . از لیست مدل Conductor ، چند چرخشی همگن را انتخاب کنید . |
5 | از لیست تحریک سیم پیچ ، ولتاژ را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن سیم پیچ V ، 48[V]*sin(2*pi*50[Hz]*t)/2 را تایپ کنید . |
7 | بخش هادی چند چرخشی همگن را پیدا کنید . در قسمت متن N ، N را تایپ کنید . |
8 | از لیست سطح مقطع سیم سیم پیچ ، از قطر سیم گرد را انتخاب کنید . |
9 | در قسمت متن سیم d ، 1.5[mm] را تایپ کنید . |
کویل 2، سایه زنی
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای کویل ، Coil 2 را تایپ کنید و در قسمت نوشتار Label سایه بزنید . |
3 | فقط دامنه های 17 و 18 را انتخاب کنید. |
4 | قسمت Material Type را پیدا کنید . از لیست نوع مواد ، جامد را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Coil را پیدا کنید . در قسمت متنی سیم پیچ I ، 0[A] را تایپ کنید . |
عایق مغناطیسی 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | فقط مرزهای 18، 20، 33، 34، 40، 41، 44-47، 73 و 78-81 را انتخاب کنید. |
صفحه تقارن 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | فقط مرزهای 1، 3، 5، 7، 9، 11، 13، 15، 17، 19 و 21 را انتخاب کنید. |
در نهایت، انتخاب برای جفت چندفیزیکی بین دو رابط فیزیک باید مشخص شود.
چند فیزیک
نیروهای مغناطیسی مکانیکی 1 (mmf1)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Multiphysics روی Magnetomechanical Forces 1 (mmf1) کلیک کنید . |
2 | فقط دامنه های 2، 3، 5 و 16-18 را انتخاب کنید. ![]() |
مواد
پلاستیک اکریلیک (mat4)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Materials روی Acrylic plastic (mat4) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Material ، قسمت Material Contents را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
نفوذپذیری نسبی | mur_eye ; murii = mur_iso، murij = 0 | 1 | 1 | پایه ای |
رسانایی الکتریکی | sigma_iso ; sigmaii = sigma_iso، sigmaij = 0 | 0 | S/m | پایه ای |
گذر نسبی | epsilonr_iso ; epsilonrii = epsilonr_iso، epsilonrij = 0 | 3.5 | 1 | پایه ای |
آهن نرم (بدون تلفات) (mat2)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Soft Iron (Without Losses) (mat2) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Material ، قسمت Material Contents را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
مدول یانگ | E | 204e9 | پا | مدول یانگ و نسبت پواسون |
نسبت پواسون | نه | 0.39 | 1 | مدول یانگ و نسبت پواسون |
تراکم | rho | 7840 | کیلوگرم بر متر مکعب | پایه ای |
به منظور نشان دادن نتایج در حین محاسبات، چند پروب تهیه کنید. دو مورد اول پروب های نقطه ای هستند که در شکاف های هوایی بین تماس الکتریکی و هسته قرار می گیرند و در آنجا متغیرهای خاصی را ارزیابی می کنند.
تعاریف
شکاف هوا، تماس الکتریکی
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای Point Probe ، در قسمت نوشتار Label، Air gap, electric contact را تایپ کنید . |
3 | در قسمت متن نام متغیر ، gap_p1 را تایپ کنید . |
4 | فقط نقطه 30 را انتخاب کنید. |
5 | قسمت Expression را پیدا کنید . در قسمت متن Expression ، solid.gap_p1 را تایپ کنید . |
6 | چک باکس Description را انتخاب کنید . در فیلد نوشتاری مرتبط، شکاف هوای تماس الکتریکی را تایپ کنید . |
7 | کلیک کنید تا قسمت Table and Window Settings گسترش یابد . ![]() |
شکاف هوا، اندام مرکزی
1 | روی Air gap، contact electric کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Point Probe ، در قسمت نوشتار Label، Air gap, central limb را تایپ کنید . |
3 | در قسمت متن نام متغیر ، gap_p2 را تایپ کنید . |
4 | فقط نقطه 4 را انتخاب کنید. |
5 | قسمت Expression را پیدا کنید . در قسمت متن Expression ، solid.gap_p2 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن توضیحات ، شکاف هوای مرکزی اندام را تایپ کنید . |
نیروی تماس، تماس الکتریکی
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای پروب متغیر جهانی ، نیروی تماس، تماس الکتریکی را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | در قسمت متن نام متغیر ، T_toty_p1 را تایپ کنید . |
4 | قسمت Expression را پیدا کنید . در قسمت متن Expression ، solid.dcnt1.T_toty_p1*(solid.dcnt1.T_toty_p1<500[N])+500[N]*(solid.dcnt1.T_toty_p1>500[N]) را تایپ کنید . |
5 | چک باکس Description را انتخاب کنید . در فیلد متن مرتبط، نیروی تماس، تماس الکتریکی را تایپ کنید . |
6 | کلیک کنید تا قسمت Table and Window Settings گسترش یابد . ![]() |
نیروی تماسی، اندام مرکزی
1 | روی Contact force، contact electric کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پروب متغیر جهانی ، نیروی تماس، اندام مرکزی را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | در قسمت متن نام متغیر ، T_toty_p2 را تایپ کنید . |
4 | قسمت Expression را پیدا کنید . در قسمت متن توضیحات ، نیروی تماس، اندام مرکزی را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن Expression ، solid.dcnt1.T_toty_p2*(solid.dcnt1.T_toty_p2<500[N])+500[N]*(solid.dcnt1.T_toty_p2>500[N]) را تایپ کنید . |
ادغام 1 (در اول)
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی ![]() |
2 | فقط دامنه 18 را انتخاب کنید. |
جریان کل، سیم پیچ
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای پروب متغیر جهانی ، I_coil را در قسمت متن نام متغیر تایپ کنید . |
3 | در قسمت نوشتار برچسب ، Total current, coil را تایپ کنید . |
4 | روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Magnetic Fields>Coil Parameters>mf.ICoil_1 – Coil current – A را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Table and Window Settings را پیدا کنید . ![]() |
جریان کل، سیم پیچ سایه
1 | روی کل جریان، سیم پیچ راست کلیک کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پروب متغیر جهانی ، I_shading_coil را در قسمت متن نام متغیر تایپ کنید . |
3 | در قسمت Label text، Total current, shading coil را تایپ کنید . |
4 | قسمت Expression را پیدا کنید . در قسمت Expression text عبارت intop1(abs(mf.Jz)) را تایپ کنید . |
5 | چک باکس Description را انتخاب کنید . در فیلد متن مرتبط، Shading coil current (مقدار مطلق) را تایپ کنید . |
مطالعه 1
مرحله 1: وابسته به زمان
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش مطالعه 1 ، روی Step 1: Time Dependent کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مربوط به زمان وابسته ، قسمت تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد زمان ، ms را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن زمان خروجی ، range(0,0.2,20) range(20.5,0.5,50) را تایپ کنید . |
5 | برای گسترش بخش Study Extensions کلیک کنید . تیک گزینه Automatic Remeshing را انتخاب کنید . |
6 | در نوار ابزار مطالعه ، روی ![]() |
نتایج
استرس (جامد)
مجموعه داده ای را برای تجسم نتایج برای هندسه کامل تنظیم کنید. از آنجایی که تنها نیمی از هندسه به دلیل تقارن مدل شده است، برای بازیابی مدل کامل، یک عملیات آینه ای لازم است. همچنین، یک نمای ایجاد کنید که می تواند برای طرح های مختلف استفاده شود.
آینه 2 بعدی 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Results>Datasets را گسترش دهید . |
2 | روی Results>Datasets کلیک راست کرده و More 2D Datasets>Mirror 2D را انتخاب کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات برای Mirror 2D ، بخش Data را پیدا کنید . |
4 | از لیست Dataset ، Study 1/Remeshed Solution 1 (sol2) را انتخاب کنید . |
تعاریف
مشاهده 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Definitions روی View 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مشاهده ، بخش View را پیدا کنید . |
3 | تیک Lock axis را انتخاب کنید . |
محور
1 | در پنجره Model Builder ، گره View 1 را گسترش دهید ، سپس روی Axis کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Axis ، بخش Axis را پیدا کنید . |
3 | در قسمت حداقل متن x ، -90 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت حداکثر متن x ، 90 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت حداقل y متن، -20 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت حداکثر متن y ، 160 را تایپ کنید . |
همچنین پلات ها و مطالعه را طوری تنظیم کنید که هنگام حل کنتاکتور کامل نشان داده شود.
نتایج
هنجار چگالی شار مغناطیسی (mf)
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی Norm چگالی شار مغناطیسی (mf) کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 2D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، Mirror 2D 1 را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . از لیست View ، View 1 را انتخاب کنید . |
مطالعه 1
مرحله 1: وابسته به زمان
1 | در پنجره Model Builder ، گره Study 1>Solver Configurations را گسترش دهید ، سپس روی Study 1>Step 1: Time Dependent کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مربوط به زمان وابسته ، کلیک کنید تا بخش Results When Solving گسترش یابد . |
3 | کادر Plot را انتخاب کنید . |
4 | از لیست گروه Plot ، Norm چگالی شار مغناطیسی (mf) را انتخاب کنید . |
5 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، ![]() |
نتایج
شکاف هوا
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی Probe Plot Group 3 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، Air Gap را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
نمودار جدول پروب 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Air Gap را گسترش دهید ، سپس روی Probe Table Graph 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار جدول ، برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . |
3 | از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
4 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
شکاف هوا، تماس الکتریکی (mm) |
شکاف هوا، اندام مرکزی (mm) |
نیروی تماس
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی Probe Plot Group 4 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، Contact Force را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
جریان سیم پیچ
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی Probe Plot Group 5 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، Coil Current را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
با افزودن ویژگی محاسبه نیرو به مدل ، کل نیروی الکترومغناطیسی وارد بر قطعه متحرک را محاسبه کنید . این ویژگی فقط برای پس پردازش استفاده می شود.
میدان های مغناطیسی (MF)
محاسبه نیرو، برای پس پردازش
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای محاسبه نیرو ، برای پس پردازش در قسمت نوشتار برچسب ، عبارت Force Calculation را تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه 5 را انتخاب کنید. |
مطالعه 1
در نوار ابزار مطالعه ، روی
Update Solution کلیک کنید .

نتایج
گروه طرح 1 بعدی 6
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی
Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید .

جهانی 1
روی 1D Plot Group 6 کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید .
نیروی الکترومغناطیسی کل
1 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، نیروی الکترومغناطیسی کل را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
2 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، Study 1/Remeshed Solution 1 (sol2) را انتخاب کنید . |
3 | قسمت Legend را پیدا کنید . تیک Show legends را پاک کنید . |
جهانی 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Global 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
2*mf.Forcey_0 | ن | نیروی الکترومغناطیسی کل، جزء y |
4 | در نوار ابزار Total Electromagnetic Force ، روی ![]() |
نیروی تماس، تماس با برق
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، نیروی تماس، تماس الکتریکی را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، Study 1/Remeshed Solution 1 (sol2) را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب زمان ، Interpolated را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن Times (ms) range(15,0.2,50) را تایپ کنید . |
6 | قسمت Legend را پیدا کنید . تیک Show legends را پاک کنید . |
جهانی 1
1 | روی Contact Force، Electrical Contact کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Definitions>T_toty_p1 – نیروی تماس ، تماس الکتریکی – N را انتخاب کنید . |
3 | در نوار ابزار Contact Force، Electrical Contact ، روی ![]() |