11.09.2006 – Kategorie: Fertigung & Prototyping, Hardware & IT, Technik

Neues AC/DC-Modul zur Simulation von elektromagnetischen Systemen

Bei der Entwicklung von elektrischen und magnetischen Bauteilen müssen verschiedene physikalische Phänomene aus dem Niederfrequenz bzw. dem Gleichstrombereich berücksichtigt werden. Mit dem neuen AC/DC-Modul von COMSOL Multiphysics können z.B. Motoren, Magnete, Transformatoren, Starkstromleitungen und Energieumwandlungssysteme simuliert und optimiert werden. Das neue AC/DC-Modul bewährt sich laut Hersteller bei der Erstellung von Schaltplänen, bei der Konfiguration von Kühlsystemen, bei der Fehleranalyse sowie in allen anderen Bereichen, in denen durch die Einbeziehung multiphysikalischer Aspekte, etwa von Strom- und Wärmeverlusten, realistische Simulationsmodelle aufgestellt werden sollen.

Mit dem AC/DC-Modul können allgemeine statische und quasistatische elektromagnetische Untersuchungen in zweidimensionalen, zweidimensional-achsensymmetrischen und dreidimensionalen Geometrien durchgeführt werden.

Es ermöglicht zeitharmonische, transiente und statische Analysen. Elektromagnetische Phänomene können beispielsweise auch mit akustischen oder strukturmechanischen Prozessen gekoppelt werden, um rotierende Maschinen zu analysieren oder den Frequenzverlauf von Lautsprechern zu bestimmen.

Praktisch beliebige multiphysikalische Kopplungen sorgen laut COMSOL für ein Höchstmaß an Flexibilität. Multiphysikalische Kopplungen für rotierende Maschinen und induktive Erwärmung gehören zum Lieferumfang des Moduls, sodass das vollständige Modell schnell erstellt werden kann.

Elektromagnetische Untersuchungen leicht gemacht

Zu den wichtigsten Eigenschaften des Moduls gehören die Möglichkeiten zur Berechnung bewegter Netze und von Drehmomenten, die sich insbesondere bei der Modellierung rotierender Maschinen bewähren. Bei der Simulation größerer Systeme unter Verwendung infiniter Elemente kann der Anwender Felder ins Unendliche hinein definieren und dabei zugleich das Modellgebiet eingrenzen.

Mit Vektorelementen höherer Ordnung lässt sich die Effizienz der Löser-Einstellungen verbessern und dadurch eine höhere Genauigkeit bei der Berechnung erreichen. Das Modul profitiert zudem von den neuen Lösern in COMSOL Multiphysics, mit denen sich der Speicherbedarf bei bestimmten Aufgaben um eine ganze Zehnerpotenz verringert.

Ein wichtiger Anwendungsbereich der Software ist die Charakterisierung und Parametrisierung modellierter Systeme für SPICE und andere Simulationsumgebungen für elektrische Schaltungen. Die Werte konzentrierter Parameter (z.B. Induktivität, Kapazität) werden automatisch extrahiert, wenn beispielsweise der Wert eines Festwiderstands zu bestimmen ist.

Die Software leistet jedoch noch viel mehr, indem sie beispielsweise automatisch den Temperaturgradienten in einem Widerstand ermittelt und für einen temperaturabhängigen Schaltungsbetrieb ein SPICE-Modell übernimmt. Umgekehrt kann bei größeren Systemen, für die bereits ein vollständig spezifiziertes SPICE-Modell vorliegt, die entsprechende SPICE-Netzliste in ein COMSOL Multiphysics Modell importiert werden, um hier das gesamte System zu simulieren.

Dies ermöglicht die Interaktion zwischen idealen Schaltungselementen, die von SPICE ermittelt werden, mit einem vollständig ausgearbeiteten, multiphysikalischen Modell eines zentralen Schaltungselements, das aufgrund von Wärme- oder Struktureffekten Änderungen im Betriebsablauf bewirkt. (to)

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Bild: Starkstrominduktoren werden in erster Linie für die Energieversorgung eingesetzt und können in einem Spektrum verschiedener Frequenzen charakterisiert werden.


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