Visualização de Grandezas Eletromagnéticas em Função da Fase no Solver Eddy Current

1. Introdução

Neste artigo, será apresentado um método para a visualização de grandezas elétricas em função do ângulo de fase no solver Eddy Current. O processo envolve a criação de uma equação utilizando a calculadora de campos do AEDT, seguido da geração de um gráfico dessas grandezas conforme o ângulo de fase. Para ilustrar esse método, será utilizado como exemplo um circuito magnético simples simulado no Ansys Maxwell, onde serão calculadas a corrente em um enrolamento e a densidade de fluxo magnético no entreferro.

2. Modelo Simulado

Um circuito magnético com um núcleo de material Steel 1008 foi simulado, excitado no enrolamento de cobre por uma corrente com amplitude de 100 A e defasamento de 0°. A dimensão do entreferro é de 0,025 mm. A Figura 2.1 ilustra o circuito magnético utilizado na simulação.

Figura 2.1: Circuito Magnético Utilizado nas Simulações

3. Equações do Fields Calculator

Para criar as equações no Fields Calculator, vá em Maxwell 3D > Fields > Calculator. Neste exemplo, serão calculadas a corrente no enrolamento e a densidade de fluxo magnético médio no entreferro.

Para calcular a corrente, a seguinte equação é utilizada:

A Figura 3.1 mostra o procedimento para realizar tal cálculo, onde “current” é a face (ou Sheet) onde a densidade de corrente está sendo integrada. A opção por ScalarZ se deve a direção do vetor J no eixo de coordenadas.

Figura 3.1: Cálculo da Corrente no Enrolamento

Após fazer o passo a passo mostrado na Figura 3.1, o formato da equação ficará como mostrado Figura 3.2. Clique em Add para salvar a equação, dê um nome e clique em OK.

Figura 3.2: Calculo da Corrente na Calculadora de Campos

Para calcular a densidade média de fluxo magnético, utiliza-se a seguinte expressão:

O cálculo é realizado na superfície denominada 'entreferro', seguindo o procedimento ilustrado na Figura 3.3. A escolha do ScalarY refere-se à direção do vetor B na superfície de cálculo. Assim como no cálculo da corrente, é importante salvar a equação, pois ela será utilizada posteriormente em uma visualização gráfica.

Figura 3.3: Cálculo da Densidade de Fluxo Magnético

4. Visualização Gráfica dos Resultados

Para visualizar os resultados calculados, será necessário gerar um gráfico retangular de campos, conforme a Figura 4.1.

Figura 4.1: Caminho para Gerar Gráfico

Vá em Calculator Expressions para selecionar as equações criadas e mude a opção Primary Sweep para Phase, conforme a Figura 4.2.

Figura 4.2: Geração dos Gráficos das Expressões Calculadas

As figuras 4.3 e 4.4 mostram a corrente e a densidade de fluxo magnético em função da fase, respectivamente.

Figura 4.3: Corrente em Função da Fase

Figura 4.4: Densidade de Fluxo Magnético em Função da Fase

A Figura 4.5 exibe um gráfico dos campos de densidade de fluxo magnético no entreferro, mostrando valores coerentes aos apresentados no gráfico em função da fase.

Figura 4.5: Gráficos de Campos da Densidade de Fluxo Magnético no Entreferro

5. Conclusão

O artigo mostra a criação de equações para a visualização de variáveis elétricas e magnéticas em função da fase, utilizando a calculadora de campos em uma simulação harmônica Eddy Current. A visualização dessas grandezas em função do ângulo de fase, como corrente e densidade de fluxo magnético, é fundamental para entender e identificar o comportamento das grandezas eletromagnéticas envolvidas nesse tipo de simulação.