AC/DC Module

Pour la Simulation de l'Electromagnétisme

AC/DC Module

Modèle temporel d'un transformateur monophasé à noyau en E, dont les propriétés non-linéaires sont décrites par une courbe B-H. Le graphique montre le champ électromagnétique et le courant dans les enroulements primaires et secondaires.

Simulation de Condensateurs, d'Inducteurs, de Bobines, de Moteurs et de Capteurs

L'AC/DC Module permet de simuler des champs électriques, magnétiques et électromagnétiques dans des applications statiques et à basses fréquences. Les applications type concernées sont les condensateurs, les inducteurs, les isolateurs, les bobines, les moteurs, les actionneurs et les capteurs. Le module comporte des outils spécialisés pour extraire automatiquement des simulations les valeurs de paramètres tels que la résistance, la capacitance, l'inductance, l'impédance, la force et le couple.

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Les matériaux et relations constitutives sont définis en termes de permittivité, perméabilité, conductivité et champs rémanents. Les propriétés des matériaux peuvent varier dans l'espace et le temps, être anisotropes et comporter des pertes. Les deux milieux, électrique et magnétique, peuvent inclure des non-linéarités, telles que des courbes B-H ou même être décrits par des équations implicitement définies.

Combiner Circuits Electriques et Electroniques avec des Simulations 2D et 3D

Si vous considérez vos composants électriques dans leur environnement, l'AC/DC Module propose une interface physique pour ajouter un circuit électrique sous format SPICE à votre modèle. Il vous suffit de sélectionner les éléments du circuit dans une liste prédéfinie ou d'importer le fichier au format SPICE. Des modèles de systèmes plus complexes peuvent être réalisés en couplant localement des modèles réduits de circuit électrique avec des modèles de composants, ce qui permet innovation et optimisation des designs aux deux échelles. Des circuits électroniques peuvent également être importés pour des simulations dans l'AC/DC Module via le ECAD Import Module. La simulation de ces circuits électroniques ne se limite pas aux effets électromagnétiques.

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Images Supplémentaires

  • AIMANTS PERMANENTS: Ce modèle simule les champs statiques d'un rotor magnétique concentrant le flux vers l'extérieur à l'aide d'aimants permanents. Ce rotor magnétique est également connu sous le nom de cylindre de Halbach. L'utilisation d'aimants permanents dans les appareils rotatifs tels que les moteurs, générateurs et engrenages magnétiques est de plus en plus couorante en raison de leur fonctionnement sans contact et sans frottement. Ce modèle illustre le calcul du champ magnétique d'un rotor de paire à 4 pôles en 3D en modélisant un seul pôle du rotor du fait des symétries. AIMANTS PERMANENTS: Ce modèle simule les champs statiques d'un rotor magnétique concentrant le flux vers l'extérieur à l'aide d'aimants permanents. Ce rotor magnétique est également connu sous le nom de cylindre de Halbach. L'utilisation d'aimants permanents dans les appareils rotatifs tels que les moteurs, générateurs et engrenages magnétiques est de plus en plus couorante en raison de leur fonctionnement sans contact et sans frottement. Ce modèle illustre le calcul du champ magnétique d'un rotor de paire à 4 pôles en 3D en modélisant un seul pôle du rotor du fait des symétries.
  • IMPORT ECAD: L'AC/DC Module permet de calculer la capacitance et l'inductance d'un modèle de transformateur planaire importé en tant que fichier ECAD. Ce type de dispositif est utilisé dans les alimentations et convertisseurs DC/DC, où une conception mince de haute puissance est capitale. La totalité du tracé, y compris l'empreinte du tore magnétique du transformateur, est importée depuis un fichier ODB++(X). L'ECAD IMport Module permet de lire la couche et de créer automatiquement un modèle géométrique 3D de la carte de circuit imprimé (PCB) et du noyau en ferrite. IMPORT ECAD: L'AC/DC Module permet de calculer la capacitance et l'inductance d'un modèle de transformateur planaire importé en tant que fichier ECAD. Ce type de dispositif est utilisé dans les alimentations et convertisseurs DC/DC, où une conception mince de haute puissance est capitale. La totalité du tracé, y compris l'empreinte du tore magnétique du transformateur, est importée depuis un fichier ODB++(X). L'ECAD IMport Module permet de lire la couche et de créer automatiquement un modèle géométrique 3D de la carte de circuit imprimé (PCB) et du noyau en ferrite.
  • FABRICATION DE SEMI-CONDUCTEURS: Un suscepteur de graphite est chauffé par induction. Le modèle montre la répartition de la température à l'intérieur du suscepteur et sur le tube de quartz. FABRICATION DE SEMI-CONDUCTEURS: Un suscepteur de graphite est chauffé par induction. Le modèle montre la répartition de la température à l'intérieur du suscepteur et sur le tube de quartz.
  • TECHNOLOGIE MÉDICALE : Simulation du champ électromagnétique dans un générateur à haute tension au sein d'un appareil de rayons X. Modèle reproduit avec l'aimable autorisation de Comet AG, Suisse. TECHNOLOGIE MÉDICALE : Simulation du champ électromagnétique dans un générateur à haute tension au sein d'un appareil de rayons X. Modèle reproduit avec l'aimable autorisation de Comet AG, Suisse.
  • SPECTROMÉTRIE DE MASSE : L'AC/DC Module est ici utilisé avec le Partice Tracing Module. La visualisation montre la trajectoire des ions dans un spectromètre de masse quadripolaire avec un rapport charge sur masse spécifique. SPECTROMÉTRIE DE MASSE : L'AC/DC Module est ici utilisé avec le Partice Tracing Module. La visualisation montre la trajectoire des ions dans un spectromètre de masse quadripolaire avec un rapport charge sur masse spécifique.
  • MACHINES ÉLECTRIQUES : Simulation de moteur DC à balais réalisée avec la nouvelle interface utilisateur 3D pour machines tournantes. Visualisés ici : champ B, courant en bobine, couple axial et angle de rotation. MACHINES ÉLECTRIQUES : Simulation de moteur DC à balais réalisée avec la nouvelle interface utilisateur 3D pour machines tournantes. Visualisés ici : champ B, courant en bobine, couple axial et angle de rotation.

Connectez-vous avec CAD, MATLAB® et Excel®

Afin de faciliter l'analyse des propriétés électromagnétiques des modèles de CAO, COMSOL propose, dans le cadre de sa gamme de produits, le module d'import ECAD, le CAD Import Module, ainsi que des produits LiveLink pour les principaux systèmes de CAO. Les produits LiveLink permettent de conserver dans son environnement d'origine le modèle de CAO paramétré, tout en contrôlant les dimensions géométriques depuis COMSOL Multiphysics® ainsi que d'exécuter des analyses paramétriques simultanées sur plusieurs paramètres du modèle. Pour les tâches de modélisation répétitives, LiveLink for MATLAB® vous permet de réaliser des simulations COMSOL® avec des scripts ou des fonctions MATLAB®. Toute opération disponible dans le COMSOL Desktop® est aussi accessible en utilisant les commandes MATLAB. Vous pouvez également intégrer les commandes COMSOL dans l'environnement MATLAB en utilisant votre code MATLAB existant. Pour les simulations électromagnétiques exploitées à partir de feuilles de calcul, LiveLink for Excel® offre une alternative pratique à la modélisation à partir du bureau COMSOL avec la synchronisation des données de feuilles de calcul avec les paramètres définis dans l'environnement COMSOL.

Base de Données de Matériaux Magnétiques Nonlinéaires

Une base de données de 165 matériaux ferromagnétiques et ferrimagnétiques est incluse dans le AC/DC Module. La base de données contient des courbes BH et HB, permettant de définir les propriétés matériaux en fonction du choix de la formulation en champ magnétique. Ces courbes comportent de nombreux points et ne prennent pas en compte les effets d'hystérésis. Hors de l'intervalle de données, une extrapolation linéaire permet d'obtenir une stabilité numérique maximale.

Tenez compte de la Multiphysique dans vos Conceptions

Bien que les dispositifs électriques puissent généralement être modélisés à partir de leurs seules propriétés électromagnétiques, ils sont aussi influencés par d'autres physiques. Les effets thermiques, par exemple, peuvent modifier les propriétés électriques d'un matériau, alors que les déviations électromécaniques et les vibrations affectant les générateurs doivent être pleinement prises en compte pendant tout le processus de conception. L'AC/DC Module, parfaitement intégré dans l'environnement COMSOL, permet à un large éventail d'effets physiques d'influer sur le modèle virtuel.

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Conditions aux Limites et Eléments Infinis

L'AC/DC Module permet d'accéder à un ensemble de conditions aux limites essentielles telles que le potentiel électrique et magnétique, l'isolation électrique et magnétique, la charge nulle, ainsi que les valeurs de champ et les valeurs actuelles. En outre, une gamme de conditions aux limites avancées est incluse, telles que les conditions de terminaux pour la connexion avec les circuits SPICE, les potentiels flottants, les conditions de symétrie et de périodicité, l'impédance de surface, les courants de surface, la résistance répartie, la capacitance, l'impédance et la résistance de contact. Pour modéliser les domaines de modélisation non limités ou de grandes dimensions, des éléments infinis sont disponibles à la fois pour les champs électriques et les champs magnétiques. Lorsqu'une couche d'éléments infinis est ajoutée à l'extérieur d'un domaine de modélisation de taille finie, les équations de champ sont automatiquement mises à l'échelle. Vous pouvez ainsi représenter un domaine infini par un modèle de taille finie et éviter les effets de troncature artificielle créés par les limites du modèle.

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Coques Electromagnétiques

Pour les structures très fines, l'AC/DC Module dispose d'une gamme de formulations spécialisées pour des simulations électromagnétiques efficaces, où l'épaisseur des structures n'a pas besoin d'être représentée sous forme d'épaisseur physique dans le modèle géométrique, mais peut au contraire être représentée par une coque. De telles formulations de coques minces sont disponibles pour les simulations de courants continus, électrostatiques, magnétostatiques et d'induction, et sont particulièrement importantes pour la protection électromagnétique au sein des applications de compatibilité et d'interférence électromagnétiques (CEM et EMI).

Méthode de Travail pour la Simulation en Electromagnétique

La méthode de travail de base de ce module est décrite par les étapes suivantes : définir la géométrie, choisir les matériaux, sélectionner une interface AC/DC appropriée, définir les limites et les conditions initiales, créer automatiquement le maillage des éléments finis, résoudre, et visualiser les résultats. Toutes ces étapes sont accessibles à partir du COMSOL Desktop®. Les simulations réalisées dans l'AC/DC Module peuvent être connectées avec tous les produits COMSOL de pratiquement toutes les manières imaginables au moyen d'une suite de couplages multiphysiques prédéfinis ou en utilisant des couplages définis par l'utilisateur. Un couplage prédéfini type est celui qui existe entre l'AC/DC Module et le Particle Tracing Module où les champs électriques ou magnétiques affectent les trajectoires des particules chargées, qui sont soit sans masse, soit avec une masse. L'Optimization Module peut être combiné avec l'AC/DC Module pour l'optimisation en fonction de la tension, de l'excitation du courant, des propriétés des matériaux, des dimensions géométriques, et plus encore.

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Flexible et Robuste

L'AC/DC Module simule des champs électriques et magnétiques statiques et dynamiques, en 2D et 3D. L'AC/DC Module résout les équations de Maxwell ainsi que les propriétés des matériaux et les conditions aux limites. Les équations sont résolues en utilisant la méthode des éléments finis, avec une discrétisation numériquement stable des éléments d'arêtes et des solveurs à la pointe de la technologie. Les différentes formulations incluent les simulations statiques, fréquentielles et temporelles. Les résultats sont présentés dans la fenêtre graphique sous forme de tracés prédéfinis de champs électriques et magnétiques, de courants et de tensions, ou sous forme d'expressions de quantités physiques que vous pouvez définir librement, ainsi que de tableaux de quantités dérivées.

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

Switching Made Easy

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

MRI Tumor-Tracked Cancer Treatment

Lightning-Proof Wind Turbines

Simulation of Magnetic Flux Leakage Inspection

Control of Joule Heating Extends Performance and Device Life

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

Magnets Improve Quality of High-Power Laser Beam Welding

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

Multiphysics Simulations Help Track Underground Fluid Movements

Simulation-Based Design of New Implantable Hearing Device

Reduced-Weight Reaction Sphere Makes Way for Extra Satellite Payload

Modeling Scar Effects in Electrical Spinal Cord Stimulation

E-core Transformer Using Multi-Turn Coil Domains

The Magnetic Field from a Permanent Magnet

Modeling of a 3D Inductor

Mutual Inductance and Induced Currents in a Multi-Turn Coil

Inductor in an Amplifier Circuit

Electron Beam Diverging Due to Self Potential

Inductive Heating of a Copper Cylinder

A Tunable MEMS Capacitor