Комбинированные методы моделирования квазистационарного электромагнитного поля в нелинейных анизотропных ферромагнитных средах

• Автор: Ткачев, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.09.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 491 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПЕРЕ-МАГНИЧИВАНИЯ АНИЗОТРОПНЫХ ФЕРРОМАГНИТНЫХ СРЕД
1.1 Экспериментальное исследование одноосного квазистатического планарного перемагничивания анизотропной стали
1.1.1 Методика эксперимента
1.1.2 Результаты моделирования
1.2 Экспериментальное исследование одноосного динамического перемагничивания анизотропной стали
1.2.1 Методика эксперимента
1.2.2 Результаты экспериментального моделирования
1.3 Экспериментальное моделирования двухмерного планарного перемагничивания
1.3.1 Методика эксперимента
1.3.2 Результаты моделирования
1.4 Измерительный комплекс для неразрушающего контроля магнитных характеристик анизотропной стали
1.4.1 Характеристика проблемы неразрушающего контроля магнитных свойств электротехнической стали
1.4.2 Техническая характеристика комплекса и принцип его работы
1.4.3 Работа комплекса в режиме «настройка»
1.4.4 Экспериментальная оценка погрешностей и выбор конструктивных параметров комплекса
1.4.5 Работа комплекса в рабочем режиме
1.5 Выводы
2. МЕТОДЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ КВАЗИСТАТИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПЕРЕМАГНИЧИВАНИЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ СРЕД
2.1 Безгистерезисный консервативный материальный оператор и его свойства
2.2 Консервативные материальные операторы в анизотропных ферромагнитных средах
2.3 Моделирование квазистатического перемагничивания шихтованного пакета анизотропных стальных пластин
2.4 Моделирование магнитного гистерезиса в режиме квазистатистическо-
го однонаправленного перемагничивания анизотропных сред
2.5 Моделирование квазистатического планарного перемагничивания изотропного ферромагнетика
2.6 Моделирование квазистатического планарного перемагничивания анизотропной электротехнической стали
2.7 Подобие нелинейных ферромагнитных гистерезисных сред
2.8 Выводы
3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО ПЕРЕМАГНИЧИВАНИЯ АНИЗОТРОПНЫХ ФЕРРОМАГНИТНЫХ СРЕД
3.1 Формулировка задачи моделирования планарного перемагничивания анизотропной стали
3.2 Исследование проблемы существования и единственности решения
3.3 Численное моделирование планарного перемагничивания анизотропной стали
3.4 Моделирование однонаправленного перемагничивания массивных ферромагнитных тел
3.5 Динамические уравнения планарного перемагничивания пакета анизотропных стальных пластин
3.6 Выводы
4 КОМБИНИРОВАННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ДВУХМЕРНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ В КУСОЧНО-ОДНОРОДНЫХ НЕЛИНЕЙНЫХ АНИЗОТРОПНЫХ ФЕРРОМАГНИТНЫХ СРЕДАХ
4.1 Вариационный метод расчета поля в кусочно-однородных нелинейных анизотропных ферромагнитных средах
4.2 Вариационная формулировка комбинированных методов расчета плоскопараллельного магнитного поля
4.3 Применение комбинированных элементов для расчета поля в неограниченных областях
4.4 Комбинированный метод конечных элементов и конформных отображений
4.5 Расчет магнитного поля в кусочно-однородных многосвязных областях комплексным методом граничных элементов
4.5.1 Применение комплексного метода граничных элементов для расчета поля электротехнических устройств с ненасыщенными магнитными системами
4.5.2 Комбинированный метод конечных и комплексных граничных элементов
4.5.3 Применение комплексного метода граничных элементов и метода линеаризации для расчета магнитного поля в кусочно - однородных нелинейных и анизотропных средах
4.6 Комбинированные методы расчета плоскомеридианного магнитного поля
4.6.1 Метод квазиконформных отображений и его применение для расчета электротехнических устройств с ненасыщенными магнитными системами
4.6.2 Комбинированный метод расчета плоскомеридианных магнитных полей
4.7 Выводы
5. СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ АНИЗОТРОПНЫХ ФЕРРОМАГНИТНЫХ
ТЕЛ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
5.1 Функция состояния анизотропного ферромагнитного тела
5.2 Синтез схемы замещения ферромагнитных тел по функции состояния магнитной цепи
5.3 Вариационный метод синтеза схемы замещения ферромагнитных тел
5.4 Уравнения состояния электрической и магнитной цепей
5.5 Исследование динамики тягово-левитационного модуля с магнитным подвесом
5.6 Исследование пространственно - временного распределения потоков в мяогорамных магнитопроводах силовых трансформаторов
5.7 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В

оказываются существенно зависящими от направления индукции. Например, при индукции 5 = 0.5 Тл модуль напряженности Н меняется от значения 3 А/м
(/0 = 0°) до величины 123 А/м (/7 = 80°), а угол 0- от 0° (/7 = 0°, 90°) до 83°
4. С увеличением индукции (более 2 Тл) наблюдается уменьшение поперечной составляющей вектора напряженности. При дальнейшем увеличении индукции анизотропия магнитных свойств стали вырождается, анизотропная сталь ведет себя как изотропный ферромагнетик, и в сильных полях векторы индукции и напряженности оказываются совпадающими по направлению.
5. Полученные экспериментальные данные позволяют оценить погрешность, возникающую в случае замены петель гистерезиса средними кривыми намагничивания. Определим погрешность равенством
где Н*, Н*, //|р НL - продольная и поперечная составляющие напряженности на
ветви намагничивания петли гистерезиса и на средней кривой соответственно.
При увеличении модуля индукции В ошибка е замены петли гистерезиса средней кривой намагничивания убывает за счет того, что в насыщении ширина петли мало меняется, в то время как сама величина напряженности в точках, лежащих на петле, принимает значения, во много раз превышающие ширину петли. Отсюда следует, что в насыщении зависимость между индукцией и напряженностью можно с приемлемой точностью описать средней кривой намагничивания. Линия уровня функции ошибки (/? = 10°). В насыщении, при 5=1.7 Тл, наибольшее значение Я=23500 А/м соот-
ветствует направлению намагничивания
достигает значения
38“ при (/7 = 10°).