ЭкспериментИсследование гашения дуги
Стенд и осциллографическая регистрация дают данные для сопоставления с расчётом и анализа коммутационного процесса.
Андриянова Д. С. · ЭЛ-12м-25← Два семестра проекта
Второй семестр · мультифизика и доказательство
Объяснить работу электромагнита и динамику аппарата
Второй семестр продолжает первый дополнительными механическими измерениями, моделью магнитной системы, тяговой характеристикой, динамикой срабатывания и расширенным расчётом нагрева внутри корпуса.
Итог семестраМеханическая и тяговая характеристики · электромагнитная модель · динамика срабатывания · расширенная мультифизика · итоговое сравнение
Полное задание
Что необходимо выполнить
Объединить эксперимент, COMSOL и MATLAB/Simulink в верифицируемую мультифизическую модель электромагнитного аппарата.
- 01
Дополнительные механические измерения
Определить массы подвижных деталей, жёсткости контактных и возвратных пружин, ходы, воздушные зазоры, провалы контактов и уточнённые R–L-параметры катушки в разных состояниях магнитопровода.
- 02
Механическая характеристика
Экспериментально построить противодействующую механическую характеристику, воспроизвести её в MATLAB/Simulink и проверить параметры пружин и подвижной системы.
- 03
Магнитная система в COMSOL
Смоделировать катушку, магнитопровод и короткозамкнутый виток; обосновать свойства материалов, воздушные зазоры, возбуждение, граничные условия и сетку.
- 04
Полевые характеристики
Получить зависимости магнитного потока, потокосцепления и электромагнитной силы от тока и воздушного зазора; построить тяговую характеристику.
- 05
Динамическая модель срабатывания
Передать полевые зависимости в MATLAB/Simulink, объединить электрическую, электромагнитную и механическую подсистемы и сравнить тяговые характеристики, полученные в COMSOL и MATLAB/Simulink.
- 06
Нагрев аппарата в корпусе
Расширить модель контактно-токоведущей системы до аппарата внутри корпуса, при необходимости добавить воздух и естественную конвекцию, исследовать номинальный и кратковременные режимы.
- 07
Итоговая верификация
Сопоставить экспериментальную механическую характеристику и временные зависимости с результатами COMSOL и MATLAB/Simulink; оценить расхождения, чувствительность и границы применимости.
Инструменты семестра
От измерительного прибора до вычислительной модели
- COMSOL Multiphysics
- MATLAB/Simulink
- CAD-геометрия I семестра
- осциллографические данные
- измерительная оснастка
- техническая документация
Критерий инженерной работы
Доказательства важнее эффектной картинки
Результат должен быть связан с конкретным аппаратом, исходными данными и проверяемой постановкой.
- Явно указать физические допущения, свойства материалов, начальные и граничные условия.
- Проверить сеточную или временную сходимость для выбранной величины результата.
- Не подгонять модель одним коэффициентом без физического объяснения и оценки чувствительности.
- Сопоставлять расчёт и опыт в одинаковых режимах и единицах измерения.
Результаты студентов
Как выглядит результат
Примеры показывают ключевые этапы эксперимента, проектирования и моделирования.
Эксперимент
СигналОсциллограмма коммутационного процесса
По току и напряжению определяется момент гашения и проверяется интерпретация переходного процесса.
Станкевич М. Д. · ЭЛ-12м-25COMSOLТемпературное поле токоведущей системы
Электротепловая модель исследует распределение температуры и конвективный теплообмен в заданном режиме.
Беднов Д. С. · ЭЛ-12м-24