Учебник

Последовательный курс и полное изложение теории полей.

Теория полей: все главы

НайтиЧасть

I. Интерфейс FEMM 5, геометрия, сетка и математические основы

§ 1 · Рабочая среда и документы

1.1 · Новый интерфейс FEMM 5 и расположение инструментов
1.2 · Рабочее пространство FEMM 5: документы, меню, панели и консоль

§ 2 · Уравнения поля и конечные элементы

2.1 · Поля, координаты и градиент
2.2 · Поток, интегралы и дивергенция
2.3 · Циркуляция и ротор поля
2.4 · Интегральные теоремы и локальные законы поля
2.5 · Уравнения Лапласа и Пуассона: градиент, дивергенция и единственность
2.6 · Слабая форма, линейный треугольник и независимые источники погрешности

§ 3 · Геометрия и назначение свойств

3.1 · Узлы, отрезки и дуги: точные координаты и замкнутая топология
3.2 · Метки областей, группы и назначение свойств во всех четырёх модулях
3.3 · Копирование, перенос, поворот и отражение геометрии без потери свойств
3.4 · Импорт DXF: масштаб, слои, дуги и восстановление расчётных областей

§ 4 · Постановка, границы и сетка

4.1 · Плоскопараллельная и осесимметричная постановки и объёмные множители
4.2 · Условия Дирихле, Неймана, Робина и открытая граница
4.3 · Независимое уточнение сетки, области и положения
4.4 · Управление сеткой: размер области и ребра, дуги, минимальный угол и Smart Mesh
4.5 · Четыре окна постановки: единицы, глубина, частота, точность и библиотеки свойств

§ 5 · Обработка и представление результатов

5.1 · Наблюдаемые величины и обработка результатов
5.2 · Точки, контуры и выделенные области: знак и размерность интеграла
5.3 · Карты, векторы, профили и экспорт данных: количественное сравнение вариантов

§ 6 · Первый полный расчёт

6.1 · Полная последовательность расчёта воздушной катушки в графическом интерфейсе

II. Теория четырёх физических модулей FEMM

§ 7 · Выбор физической постановки

7.1 · Полная система Максвелла и материальные уравнения

§ 8 · Магнитное поле, цепи и энергетические величины

8.1 · Интегральные магнитные величины: ток, МДС, поток и потокосцепление
8.2 · Магнитостатика и магнитоквазистатика: векторный и скалярный потенциалы
8.3 · Линейные и нелинейные материалы и параметры постоянного магнита
8.4 · Источники тока, витки, знаки и связи между токами и напряжениями на выводах
8.5 · Периодичность, антипериодичность и скользящий воздушный зазор
8.6 · Одна катушка и потокосцепление без смешения с потоком
8.7 · Индукция, фазоры и гармоническая постановка
8.8 · Магнитная диффузия, скин-эффект и вихревые токи
8.9 · Две обмотки и матрица собственной и взаимной индуктивности
8.10 · Знаки \(M\), взаимность и энергетическая проверка
8.11 · Локальная матрица Якоби и динамическая индуктивность
8.12 · Статическая и динамическая индуктивности: определения, энергия и расчёт в FEMM
8.13 · Знаки, аналогии и выбор полевой постановки

§ 9 · Электростатика

9.1 · Электростатика: потенциал, заряд и уравнение Пуассона
9.2 · Интегральные электрические величины: заряд, ток, напряжение и мощность
9.3 · Границы раздела диэлектриков, анизотропия и направление поля
9.4 · Проводники с заданным потенциалом и зарядом; плавающий электрод
9.5 · Матрица ёмкостей, взаимность и энергия системы электродов
9.6 · Электростатическая сила, коэнергия и острые кромки

§ 10 · Теплопроводность

10.1 · Закон Фурье, стационарная теплопроводность и тепловое сопротивление
10.2 · Интегральные тепловые величины: поток, мощность, теплота и энергия
10.3 · Объёмные источники, температурный максимум и тепловой баланс
10.4 · Температура, поток, конвекция и излучение на границе
10.5 · Анизотропная теплопроводность, зависимости \(k(T)\) и контакт слоёв
10.6 · Переходная теплопроводность: теплоёмкость, начальное решение и шаг времени

§ 11 · Токопроводимость

11.1 · Постоянный ток: потенциал, закон Ома и сохранение заряда
11.2 · Границы раздела проводящих сред, сужение тока и эквивалентный контактный слой
11.3 · Гармонический ток: проводимость, смещение, комплексная \(\varepsilon\) и нормировка
11.4 · Джоулевы потери, баланс выводов и перенос источников в тепловую модель

III. Встроенный Python и воспроизводимая автоматизация

§ 12 · Язык и безопасная последовательность вычислений

12.1 · Переменные, списки, словари, циклы и функции на задачах FEMM
12.2 · Встроенная консоль и команды подготовки модели и обработки решения
12.3 · Комплексные числа и численные вычисления во встроенном Python
12.4 · Повтор ручного расчёта, рабочие копии, таблицы и обработка ошибок

§ 13 · Параметрическая геометрия, движение и сетка

13.1 · Параметрическая геометрия и обмотки
13.2 · Движение ротора, сектор и угловая дискретизация
13.3 · Автоматический контроль сетки и независимых параметров

§ 14 · API четырёх физических модулей

14.1 · Встроенный Python для электростатики: ei/eo и матрица ёмкостей
14.2 · Встроенный Python для теплопроводности: hi/ho и цепочка временных решений
14.3 · Встроенный Python для токовой задачи: ci/co, комплексные выводы и потери

§ 15 · Массивы, графики и таблицы

15.1 · Графики и численные массивы встроенного Python: данные, сетка и ограничения пакетов

§ 16 · Воспроизводимые программы и интерфейсы

16.1 · Воспроизводимый запуск четырёх модулей: файлы, ошибки и библиотека проверок

§ 17 · Общие нелинейные карты, индуктивности и энергетические производные

17.1 · Повтор катушки и электромагнита в реальной геометрии
17.2 · Таблицы потокосцеплений и локальная матрица индуктивностей
17.3 · Фиксированная и дифференциальная проницаемости: силы и проверка производных

IV. Трансформаторы, реакторы и дроссели

§ 18 · Катушки, реакторы и дроссели

18.1 · Катушка и дроссель с зазором: индуктивность, насыщение и энергия
18.2 · Реакторы и дроссели: выбор зазора, рассеяние и запасённая энергия
18.3 · Подмагничивание дросселя: секущая, дифференциальная индуктивности и пульсация тока
18.4 · Переменный ток в реакторе: действующие значения, гармоники и баланс потерь

§ 19 · Однофазные трансформаторы

19.1 · Однофазный трансформатор и независимое возбуждение обмоток
19.2 · Холостой ход при заданном токе или заданном напряжении
19.3 · Опыт короткого замыкания и рассеяние
19.4 · Активная и активно-индуктивная нагрузка
19.5 · Нелинейность, баланс мощности и пределы гармоники

§ 20 · Трёхфазные трансформаторы

20.1 · Симметричная группа из трёх однофазных трансформаторов
20.2 · Схемы \(\mathrm Y\) и \(\Delta\) и связь фазных и линейных величин
20.3 · Холостой ход и короткое замыкание трёхфазной группы
20.4 · Трёхстержневой сердечник и согласованный нагрузочный режим

§ 21 · Цепь однофазного трансформатора

21.1 · Линейная система двух связанных обмоток во встроенном Python
21.2 · Холостой ход и короткое замыкание с учётом активных сопротивлений
21.3 · Нелинейная нагрузка: метод Ньютона по действительным и мнимым составляющим
21.4 · Проверка полевой невязки и невязки уравнений электрической цепи

§ 22 · Трёхфазные цепи и несимметрия

22.1 · Связь шести обмоток и схемы соединения
22.2 · Симметричная и несимметричная нагрузка
22.3 · Нейтраль, нулевая последовательность и ограничения двумерной модели

V. Электрические машины

§ 23 · Асинхронные машины

23.1 · Асинхронная машина и модель короткозамкнутого ротора
23.2 · Частота токов ротора и серия неподвижных гармонических расчётов
23.3 · Роторные токи, вытеснение тока и параметры схемы
23.4 · ХХ, заторможенный ротор и нагрузочная рабочая точка

§ 24 · Синхронные генераторы

24.1 · Турбогенератор и цилиндрический ротор
24.2 · Характеристика ХХ и возбуждение турбогенератора
24.3 · Реакция якоря, установившееся короткое замыкание и нагрузка
24.4 · Гидрогенератор и явнополюсная геометрия
24.5 · Оси \(d\) и \(q\) и отличие явнополюсной машины
24.6 · Проверка режима генератора и знаков мощности

§ 25 · Машины с постоянными магнитами

25.1 · Машина с поверхностными постоянными магнитами и ЭДС холостого хода
25.2 · Момент под нагрузкой и отдельный расчёт зубцового момента
25.3 · Машина со встроенными постоянными магнитами и реактивная составляющая момента
25.4 · Материал магнитов, температура и проверка поля размагничивания

§ 26 · Вентильно-индукторные машины

26.1 · Согласованное и рассогласованное положения вентильно-индукторной машины
26.2 · Потокосцепление, коэнергия и момент при насыщении
26.3 · Рабочая зона фазы и ограничения статической постановки

§ 27 · Машины постоянного тока и синхронные реактивные машины

27.1 · Машина постоянного тока и реакция якоря
27.2 · Синхронная реактивная машина и геометрия барьеров
27.3 · Сопоставление типов машин и выбор допустимой двумерной модели

§ 28 · Самостоятельный расчёт машины

28.1 · Выбор постановки и самостоятельная ручная модель
28.2 · Проверки, два режима и защита результата

§ 29 · Идентификация асинхронной машины

29.1 · Серия расчётов по частоте и определение параметров асинхронного двигателя
29.2 · Проверка параметров на независимых частотах
29.3 · Лобовые части, кольца ротора и температура
29.4 · Электромагнитный момент, частота вращения и согласованный нагрузочный режим

§ 30 · Насыщенные генераторные режимы

30.1 · Насыщение и таблицы потокосцеплений по продольной и поперечной осям генератора
30.2 · Автономный генератор и внешняя нагрузка
30.3 · Работа на сеть и выбор независимых условий
30.4 · Холостой ход, установившееся короткое замыкание, нагрузка и мощность

§ 31 · Карты и спектры машин с магнитами

31.1 · Поверхностные и встроенные магниты: проверка геометрии и обмоток
31.2 · Расчёт по полному угловому периоду и спектральный анализ
31.3 · Таблицы потокосцеплений, пульсации момента и максимальный момент при заданном токе
31.4 · Оценка потерь и размагничивания в заданных условиях

§ 32 · Коммутация и динамика вентильно-индукторной машины

32.1 · Магнитостатические таблицы вентильно-индукторной машины и нелинейная цепь
32.2 · Коммутация и численное интегрирование по времени во встроенном Python
32.3 · Динамика цепи и механики с квазистатическим восстановлением поля

§ 33 · Машины постоянного тока и перекрёстное насыщение

33.1 · Токовые состояния машины постоянного тока
33.2 · Синхронная реактивная машина и перекрёстное насыщение

§ 34 · Потери и неопределённость

34.1 · Магнитные потери, потери в проводниках и граница баланса мощности
34.2 · Чувствительность к исходным данным и неопределённость

§ 35 · Проводники, нагрев и изоляция

35.1 · Потери в проводниках обмоток: скин-эффект, близость и гармоническая сетка
35.2 · Тепловая модель электрической машины: карта потерь, анизотропия и охлаждение
35.3 · Изоляция обмоток машины: электростатическое поле и ограничение двумерной оценки

§ 36 · Самостоятельный воспроизводимый проект

36.1 · Завершённый расчётный проект электрической машины
36.2 · Независимое сравнение и воспроизводимый отчёт

§ 37 · Турбогенераторы: от параметрической геометрии до характеристик, динамики и дефектов

37.1 · Турбогенератор как воспроизводимый вычислительный эксперимент
37.2 · Параметрическая геометрия: габариты, зазор и полный круг
37.3 · Зубцово-пазовая структура статора и контроль тиражирования
37.4 · Цилиндрический ротор, пазы возбуждения и большие зубья
37.5 · Русские материалы, раздельные кривые B(H) и насыщение
37.6 · Обмоточная таблица A–B–C, возбуждение и первый рабочий расчёт
37.7 · Численная проверка: зазор, сетка, граница и момент
37.8 · Угловое потокосцепление, ДПФ и ЭДС холостого хода
37.9 · Нагрузка: направления, фазоры и обратный поиск режима
37.10 · Схема замещения: d–q карты, секущие и дифференциальные параметры
37.11 · Характеристика холостого хода и линия воздушного зазора
37.12 · Характеристика трёхфазного короткого замыкания
37.13 · Внешние и угловые характеристики: что фиксировано в каждой серии
37.14 · Регулировочная характеристика и потребное возбуждение
37.15 · U-образные характеристики, реактивная мощность и угол нагрузки
37.16 · Полный период под нагрузкой, силы и статический эксцентриситет
37.17 · Электромеханическая динамика: проверка границ замороженной d–q модели
37.18 · Итоговая проверка турбогенератора: от шага геометрии до границ вывода

VI. Электрические аппараты

§ 38 · Устройство электромагнита и нелинейная магнитная цепь

38.1 · От устройства электромагнита к магнитной схеме
38.2 · Нелинейная магнитная цепь: заданы ток или требуемый поток

§ 39 · Рассеяние, потокосцепление и магнитная проводимость

39.1 · Рабочий поток, рассеяние и потокосцепление распределённой катушки
39.2 · Магнитная проводимость зазора, подобие и глубина модели
39.3 · Распределённая МДС: от непрерывной обмотки к коэффициентам 1/2 и 1/3
39.4 · Полевые трубки и магнитные проводимости: прямоугольник, сектор и картина поля
39.5 · Полюс–плоскость: отдельный эксперимент по методике П4

§ 40 · Электромагнит и сила

40.1 · Геометрия электромагнита и поле в зазоре
40.2 · Сила по тензору напряжений Максвелла, взвешенному интегралу и коэнергии
40.3 · Кривая силы, насыщение и краевые поля

§ 41 · Подвижный якорь и броневые электромагниты

41.1 · Два зазора и ход якоря: сила из коэнергии и конструкция привода
41.2 · Броневой электромагнит: осесимметрия, кольцевой зазор и конструкция

§ 42 · Контакторы, реле и расцепители

42.1 · Контактор, реле и расцепитель: тяговая характеристика и противодействующая сила

§ 43 · Питание переменным током и замкнутый виток

43.1 · Электромагнит переменного тока: ток, напряжение и пульсации тяги
43.2 · Короткозамкнутый виток: замкнутый ток, фазовый сдвиг и предел осесимметрии
43.3 · AC-аппарат: комплексная магнитная цепь, потери и питание напряжением
43.4 · Частичный затеняющий виток: фазы, провалы силы и тепловая цена

§ 44 · Многокатушечные системы, инженерные методы и выбор конструкции

44.1 · Несколько катушек: полярность, матрица индуктивностей и симметрия
44.2 · Выбор конструкции аппарата: запас, чувствительность и предел 2D
44.3 · Трёхмерные инженерные оценки и поворотный якорь
44.4 · Сильно насыщенный полюс: два поучастковых алгоритма П6

§ 45 · Контакты, шины и токоведущие части

45.1 · Контактное соединение: сопротивление, сужение тока и локальный нагрев
45.2 · Шины и токоведущие части аппарата: поле и электродинамические силы

§ 46 · Изоляция и электростатические устройства

46.1 · Изоляционный промежуток выключателя: поле, ёмкость и скругление электродов
46.2 · Электростатический исполнительный элемент: сила, жёсткость и устойчивость

§ 47 · Нагрев аппаратов

47.1 · Нагрев обмоток и контактов: источники потерь и условия охлаждения

§ 48 · Динамика реле и коммутация

48.1 · Нелинейная карта реле \(\Psi (i, x)\), коэнергия и согласованная сила
48.2 · Срабатывание и отпускание реле: коммутация, цепь и механика

§ 49 · Электротепловая связь и рабочий цикл

49.1 · Связанный электротепловой расчёт контакта: \(\sigma (T)\), перенос потерь и сходимость
49.2 · Повторно-кратковременный режим аппарата: тепловой цикл и накопление энергии

§ 50 · Аварийные токи и вихретоковые эффекты

50.1 · Токи короткого замыкания и силы в шинах: огибающая, амплитуда и предел квазистатики
50.2 · Вихревые токи в электромагнитном аппарате: экранирование и предел гармонической модели

§ 51 · Магнитные защёлки

51.1 · Поляризованное реле и магнитная защёлка: удержание, освобождение и рабочая точка магнита

§ 52 · Самостоятельный проект аппарата

52.1 · Расчётный проект аппарата: чувствительность, неопределённость и независимое повторение

VII. Магнитные измерения

§ 53 · Основы и измеряемые величины

53.1 · Основы магнитных измерений: поле, поток и измерительная модель
53.2 · Измерение \(B, H\) и потока: датчик Холла и виртуальное измерение в FEMM

§ 54 · Катушки, характеристики и потери

54.1 · Поисковая катушка: поток, ЭДС и восстановление \(B(t)\)
54.2 · Измерение \(B\)–\(H\)-характеристик и магнитных потерь

§ 55 · Неопределённость и применение

55.1 · Калибровка и неопределённость магнитных измерений
55.2 · Магнитные измерения в машинах, трансформаторах и аппаратах

VIII. Магнитная и вихретоковая дефектоскопия

§ 56 · Постановка и магнитное поле рассеяния

56.1 · Задача дефектоскопии: объект, дефект, сигнал и пределы двумерной модели
56.2 · Магнитное поле рассеяния над пазом ферромагнитного образца

§ 57 · Намагничивание и сканирование

57.1 · Намагничивание, насыщение и ориентация дефекта
57.2 · Зазор датчика, сканирование и пространственная чувствительность

§ 58 · Вихретоковый контроль

58.1 · Импеданс вихретокового датчика: частота, проводимость и зазор
58.2 · Утонение стенки трубы: кольцевой датчик и границы осевой симметрии

§ 59 · Проверка и интерпретация

59.1 · Сходимость разностного сигнала, калибровка и неопределённость
59.2 · Итоговая работа: обнаружение, оценка размера и неоднозначность

IX. Оптимизация во встроенном Python FEMM 5

§ 60 · Математическая постановка и параметризация

60.1 · Постановка оптимизации: физическая модель, критерии и ограничения
60.2 · Параметризация геометрии, чувствительность и численный шум

§ 61 · Оптимизация электромагнита

61.1 · Однопараметрическая оптимизация чашечного электромагнита
61.2 · Многопараметрический прямой поиск с ограничениями

§ 62 · Оптимизация электрической машины и Парето

62.1 · Оптимизация геометрии машины с поверхностными постоянными магнитами
62.2 · Многокритериальная оптимизация: Парето и выбор компромисса

§ 63 · Проверка результата и итоговый проект

63.1 · Проверка найденной конструкции: сетка, углы, соседи и изменённые условия
63.2 · Итоговый воспроизводимый проект оптимизации FEMM 5

Учебник

Поиск по пособию

Разделы