AC/DC Module

Para a Modelagem Eletromagnética Computacional

Acoustics Module

Modelo transiente de um transformador E-core monofásico descrito por uma curva B-H não linear no núcleo. A imagem ilustra o campo eletromagnético e a corrente nos enrolamentos primário e secundário.

Modelagem de Capacitores, Indutores, Isolantes, Bobinas, Motores e Sensores

O AC/DC Module é usado para simular campos elétricos, magnéticos e eletromagnéticos em aplicações estáticas e de baixa frequência. Aplicações típicas incluem capacitores, indutores, isolantes, bobinas, motores, atuadores e sensores, com ferramentas dedicadas para extrair parâmetros como resistência, capacitância, indutância, impedância, força e torque.

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Materiais e relações constitutivas são definidos em termos de permissividade, permeabilidade, condutividade e campos remanescentes. As propriedades materiais podem ser espacialmente variáveis, dependentes do tempo, anisotrópicas e ter perdas. Tanto meios elétricos quanto meios magnéticos podem incluir não linearidades, como curvas B-H, ou mesmo ser descritos por equações dadas implicitamente.

Combine Layouts de circuitos com Simulações em 2D e 3D

Ao considerar seus componentes elétricos como parte de um sistema maior, o AC/DC Module proporciona uma interface com elementos de circuitos SPICE que você pode selecionar para modelar cirtuitos. Modelos de sistema mais complexos podem ser simplificados usando modelagem à base de circuitos enquanto mantêm-se acoplamentos para modelos de campo completo para dispositivos importantes no circuito, possibilitando inovação no design e otimização em ambos os níveis. Layouts eletrônicos podem ser importados para análise com o AC/DC Module pelo ECAD Import Module.

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Imagens adicionais:

  • ÍMÃS PERMANENTES: Este modelo apresenta a modelagem de campo estático de um rotor magnético de fluxo externo usando ímãs permanentes. Esse rotor magnético também é conhecido como rotor Halbach. O uso de ímãs permanentes em dispositivos rotativos como motores, geradores e engrenagens magnéticas está se popularizando por causa de sua operação sem contato e sem atrito. Este modelo ilustra como calcular o campo magnético de um rotor com 4 pares de pólos em 3D, modelando somente um único polo do rotor pelo uso de simetria. ÍMÃS PERMANENTES: Este modelo apresenta a modelagem de campo estático de um rotor magnético de fluxo externo usando ímãs permanentes. Esse rotor magnético também é conhecido como rotor Halbach. O uso de ímãs permanentes em dispositivos rotativos como motores, geradores e engrenagens magnéticas está se popularizando por causa de sua operação sem contato e sem atrito. Este modelo ilustra como calcular o campo magnético de um rotor com 4 pares de pólos em 3D, modelando somente um único polo do rotor pelo uso de simetria.
  • IMPORTAÇÃO DE ECAD: O AC/DC Module é usado para extrair capacitância e indutância de um modelo de transformador plano importado na forma de um arquivo ECAD. Esse tipo de dispositivo é usado em fontes de alimentação e conversores CC/CC onde um modelo fino de alta potência é crucial.  Todo o layout, inclusive a área ocupada do núcleo de ferrita do transformador, é importado a partir de um arquivo ODB++(X). O ECAD Import Module é usado para ler o layout e automaticamente criar um modelo geométrico em 3D da Placa de Circuito Impresso (PCB) e do núcleo de ferrita. IMPORTAÇÃO DE ECAD: O AC/DC Module é usado para extrair capacitância e indutância de um modelo de transformador plano importado na forma de um arquivo ECAD. Esse tipo de dispositivo é usado em fontes de alimentação e conversores CC/CC onde um modelo fino de alta potência é crucial. Todo o layout, inclusive a área ocupada do núcleo de ferrita do transformador, é importado a partir de um arquivo ODB++(X). O ECAD Import Module é usado para ler o layout e automaticamente criar um modelo geométrico em 3D da Placa de Circuito Impresso (PCB) e do núcleo de ferrita.
  • FABRICAÇÃO DE SEMICONDUTOR: Um susceptor de grafita é aquecido por indução. O modelo ilustra a distribuição da temperatura dentro do susceptor e no tubo de quartzo. FABRICAÇÃO DE SEMICONDUTOR: Um susceptor de grafita é aquecido por indução. O modelo ilustra a distribuição da temperatura dentro do susceptor e no tubo de quartzo.
  • TECNOLOGIA MÉDICA: Simulação do campo eletromagnético em um gerador de alta tensão em um dispositivo de raio X. Modelo cedido pela Comet AG, Suíça. TECNOLOGIA MÉDICA: Simulação do campo eletromagnético em um gerador de alta tensão em um dispositivo de raio X. Modelo cedido pela Comet AG, Suíça.
  • ESPECTROMETRIA DE MASSA: AC/DC Module junto com o Particle Tracing Module. A visualização ilustra a trajetória de íons em um espectrômetro de massa quadrupolar com uma razão específia de carga/massa. ESPECTROMETRIA DE MASSA: AC/DC Module junto com o Particle Tracing Module. A visualização ilustra a trajetória de íons em um espectrômetro de massa quadrupolar com uma razão específia de carga/massa.
  • MAQUINÁRIO ELÉTRICO: A simulação de um motor de corrente DC com escovas na nova interface de usuário para máquinas rotativas 3D. Visualizado aqui: campo B, corrente na bobina, torque axial e ângulo de rotação. MAQUINÁRIO ELÉTRICO: A simulação de um motor de corrente DC com escovas na nova interface de usuário para máquinas rotativas 3D. Visualizado aqui: campo B, corrente na bobina, torque axial e ângulo de rotação.

Conexão com CAD, MATLAB® e Excel®

Para facilitar a análise do comportamento eletromagnético de modelos CAD mecânicos, a COMSOL oferece o ECAD Import Module, o CAD Import Module e produtos LiveLink para os principais sistemas CAD como parte de nosso pacote de produtos. Os produtos LiveLink possibilitam manter o modelo CAD paramétrico intacto em seu ambiente nativo, mas também controlar as dimensões geométricas de dentro do COMSOL Multiphysics®, além de realizar varreduras paramétricas simultâneas por vários parâmetros de modelo. Para tarefas de modelagem repetitivas, o LiveLink for MATLAB® permite que se realize simulações COMSOL® com scripts ou funções MATLAB®. Qualquer operação disponível no COMSOL Desktop® pode ser acessada, alternativamente, por comandos MATLAB. Pode-se também mesclar comandos COMSOL no ambiente MATLAB com código MATLAB existente. Para simulações eletrônicas operadas a partir de planilhas,o LiveLink for Excel® oferece uma alternativa conveniente para modelar a partir do COMSOL Desktop com sincronização de dados de planilha com parâmetros definidos no ambiente COMSOL.

Base de Dados de Materiais Magnéticos Não-lineares

Uma base de dados de 165 materiais ferromagnéticos e ferrimagnéticos está incluída no AC/DC Module. A base de dado contém curvas BH-e curvas HB-possibilitando que as propriedades do material possam ser usadas na formulação de campos magnéticos. As curvas são densamente amostradas e foram processadas para eliminar efeitos de histerese. Fora do range de dados experimentais, extrapolação linear é utilizada para se obter estabilidade numérica máxima.

Considere a Multifísica em seus Projetos

Embora dispositivos possam ser caracterizados principalmente pelo comportamento eletromagnético, eles também sofrem influência de outros tipos de física. Efeitos térmicos, por exemplo, podem alterar as propriedades elétricas de um material, ao passo que deflexões e vibrações eletromecânicas nos geradores precisam ser plenamente compreendidas durante qualquer processo de projeto. O AC/DC Module, integrado de forma abrangente ao ambiente COMSOL, permite que uma ampla gama de efeitos físicos influenciem no modelo virtual.

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Condições de Contorno e Elementos Infinitos

O AC/DC Module oferece acesso a uma série de condições de contorno essenciais, como potencial elétrico e magnético, isolamento elétrico e magnético, carga zero, além de valores de campo e corrente. Além disso, é incluída uma variedade de condições de contorno avançadas, como condições de terminais para conexão com circuitos SPICE, potenciais flutuantes, condições de simetria e periodicidade, impedância de superfície, correntes de superfície, resistência distribuída, capacitância, impedância e resistência de contato. No caso de domínios de modelagem ilimitados ou amplos, são disponibilizados elementos infinitos tanto para campos elétricos quanto para campos magnéticos. Ao adicionar uma camada de elementos infinitos ao exterior de um domínio de modelagem de tamanho finito, as equações de campo são ajustadas às proporções automaticamente. Isso possibilita representar um domínio infinito com um modelo de tamanho finito e evita efeitos de truncamento artificiais por parte dos contornos do modelo.

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Cascas Eletromagnéticas

Para estruturas muito finas, o AC/DC Module oferece uma gama de formulações especializadas para simulações eletromagnéticas eficientes onde a espessura das estruturas não precisa ser representada como espessura física no modelo geométrico, mas, em vez disso, pode ser representada como uma casca. Essas formulações de cascas finas estão disponíveis para simulações de correntes contínuas, eletrostática, magnetostática e indução, e são de particular importância para a blindagem eletromagnética dentro de aplicações de compatibilidade eletromagnética (EMC) e interferência eletromagnética (EMI).

Fluxo de Trabalho Consistente para Modelagem Eletromagnética

O intuitivo fluxo de trabalho do módulo é descrito pelas etapas a seguir: definir a geometria, selecionar os materiais, selecionar uma interface AC/DC adequada, definir as condições de contorno e as condições iniciais, gerar automaticamente a malha de elementos finitos, solucionar e visualizar os resultados. Todas essas etapas são acessadas pelo COMSOL Desktop®. É possível acoplar as simulações do AC/DC Module a todos os produtos COMSOL de praticamente todas as formas possíveis e imagináveis por meio de uma série de acoplamentos multifísicos predefinidos ou por acoplamentos definidos pelo usuário. Um típico exemplo de acoplamento predefinido é entre o AC/DC Module e o Particle Tracing Module, onde os campos elétricos ou magnéticos afetam partículas carregadas que podem ser definidas para ter massa ou não. O Optimization Module pode ser combinado ao AC/DC Module para otimização em relação à tensão e corrente de excitação, propriedades de materiais, dimensões geométricas, entre outros parâmetros.

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Flexível e Robusto

O AC/DC Module inclui campos elétricos e magnéticos estacionários e dinâmicos, ambos em 2D e 3D. Internamente, o AC/DC Module formula e soluciona as equações de Maxwell junto com as propriedades de materiais e as condições de contorno. As equações são resolvidas usando o método dos elementos finitos com discretização numericamente estável nos elementos de borda em conjunto com solvers de última geração. As diferentes formulações admitem simulações estáticas, simulações no domínio da frequência e simulações no domínio do tempo. Os resultados são apresentados na janela gráfica por meio de gráficos predefinidos de campos elétricos e magnéticos, correntes e tensões elétricas, ou como expressões que pode-se definir à vontade, bem como quantidades derivadas tabeladas.

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Switching Made Easy

Current Transformer Design That Combines Finite Element Analysis and Electric Circuit Simulation

Upgrading the Nuts and Bolts of the Electrical Grid for a New Generation

Multiphysics Simulation Helps Miele to Optimize Induction Stove Designs

Dielectric Stress Simulation Advances Design of ABB Smart Grid-Ready Tap Changers

Magnets Improve Quality of High-Power Laser Beam Welding

Control of Joule Heating Extends Performance and Device Life

How Reclosers Ensure a Steady Supply of Power: It’s All in the Magnet

Multiphysics Simulations Help Track Underground Fluid Movements

Multiphysics Software, a Versatile, Cost-Effective R&D Tool at Sharp

MRI Tumor-Tracked Cancer Treatment

Simulation of Magnetic Flux Leakage Inspection

Lightning-Proof Wind Turbines

Simulation-Based Design of New Implantable Hearing Device

Modeling Scar Effects in Electrical Spinal Cord Stimulation

Reduced-Weight Reaction Sphere Makes Way for Extra Satellite Payload

The Magnetic Field from a Permanent Magnet

E-core Transformer Using Multi-Turn Coil Domains

Modeling of a 3D Inductor

Mutual Inductance and Induced Currents in a Multi-Turn Coil

Electron Beam Diverging Due to Self Potential

Inductive Heating of a Copper Cylinder

Inductor in an Amplifier Circuit

A Tunable MEMS Capacitor