A Interferência Eletromagnética

TE121–Interferência Eletromagnética

Simulação 2 – Indutâncias

Data para entrega: 27/04/2017

André Lima Buzzá GRR20120026

Daniel Henrique Pires GRR20110183

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INTRODUÇÃO E OBJETIVO

Nesta simulação de indutância, sugerida na disciplina de Interferência Eletromagnética, ministrada pela professora Dra. Juliana Luísa, será utilizado o software Finite Element Method Magnetics (FEMM) para simular efeitos eletromagnéticos em dispositivos elétricos. Neste trabalho, foi realizada a simulação de uma indutância em núcleo fixo e móvel. O objetivo deste experimento é a análise do comportamento do campo e fluxo magnético nos núcleos e no seu redor.

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METODOLOGIA

Para a simulação da indutância, inicialmente escolheu-se um problema de eletrostática no FEMM, já que analisaremos o comportamento dos campos e fluxos magnéticos e a densidade de fluxo em um núcleo com interface fixa e móvel.

Para a configuração do problema, escolheu-se esse modelo, como mostra o esquemático abaixo:

[pic 1][pic 2]

Para a simulação do problema, optou-se por desenhar apenas esta secção do núcleo.

[pic 3][pic 4]

Abaixo, a curva exemplo de BxH para o ferro não-linear M450-50E:

[pic 5]

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Curva resultante da interpolação de pontos da figura exemplo de BxH:

[pic 6]

Figura desenhada, com materiais definidos e condições de contorno, no FEMM:

[pic 7]

RESULTADO E MEDIÇÕES

Para o caso de núcleo fixo e móvel de ferro não linear – caso (a) – foram encontrados os seguintes resultados durante as simulações:

• 0 Hz:

Densidade de Fluxo (T):

[pic 8]

Força (N):

[pic 9]

        Para o cálculo analítico do módulo da força mecânica que o campo magnético gera no núcleo móvel foi realizado um equacionamento pelo Tensor de Maxwell.

𝑑𝐹= (𝜇𝑜/2) (𝐻𝑦² − 𝐻𝑥²)𝑑𝑠 = (𝜇𝑜/2) 𝐻² 𝑑𝑠

        Portanto, é necessário encontra o valor do módulo do campo magnético (H). O que é possível encontrar com a seguinte relação:

                                        𝑁 𝐼= ∫𝐻 𝑑𝑙 

        A partir da densidade de corrente injetada nas 720 espiras - 0,2 A/mm² - , as quais possuem as dimensões de 3600 𝑚𝑚², assim calcula-se a corrente.

𝑁 𝐼=𝐽 𝑆

720.𝐼=0,2.3600

𝐼= 1A

        Sabendo que foi simulado somente metade do desenho, devemos considerar o entreferro como sendo 2 mm, assim:

                                

720.1=𝐻𝑔.(2 .10−3)
𝐻𝑔=360 𝑘 𝐴/𝑚

        Para encontra o campo magnético no entreferro, de maneira analítica, utiliza-se o seguinte equacionamento:

𝐵𝑔= 𝜇0 𝐻𝑔
𝐵𝑔= 4 𝜋 10^−7 . 360 10^3 𝐵𝑔=0,452 𝑇

        E para o cálculo do campo magnético no material é possível considerar que a indução magnética no núcleo será a mesma que no entreferro. Sendo assim:

𝐻𝑚=𝐵𝑚𝜇

𝐻𝑚=0,452 /10000 4 𝜋 10^−7

𝐻𝑚=36 𝐴/𝑚

        Para melhor análise do resultado é necessário verificar as cartas de campo geradas pela simulação: