Моделирование катушки индуктивности с гистерезисом.

Открыть пример в Engee

В данном примере показано, как изменение коэффициентов уравнения магнитного гистерезиса Джайлса-Атертона влияет на результирующую кривую B-H. Параметры моделирования настроены на выполнение четырех полных циклов переменного тока с начальной напряженностью поля (H) и плотностью магнитного потока (B), установленными на ноль.

Схема модели:

Определение функции для загрузки и запуска модели:

function start_model_engee()
    try
        engee.close("inductor_with_hysteresis", force=true) # закрытие модели 
        catch err # в случае, если нет модели, которую нужно закрыть и engee.close() не выполняется, то будет выполнена её загрузка после catch
            m = engee.load("$(@__DIR__)/inductor_with_hysteresis.engee") # загрузка модели
        end;

    try
        engee.run(m) # запуск модели
        catch err # в случае, если модель не загружена и engee.run() не выполняется, то будут выполнены две нижние строки после catch
            m = engee.load("$(@__DIR__)/inductor_with_hysteresis.engee") # загрузка модели
            engee.run(m) # запуск модели
        end
end

start_model_engee (generic function with 1 method)

Запуск модели:

try
    start_model_engee() # запуск симуляции с помощью специальной функции, реализованной выше
    catch err
    end;

Вывод результатов моделирования из переменной simout:

res = collect(simout)

12-element Vector{WorkspaceArray}:
 WorkspaceArray("Nonlinear Inductor.Phi")
 WorkspaceArray("Nonlinear Inductor.n.v")
 WorkspaceArray("Nonlinear Inductor.p.v")
 WorkspaceArray("Nonlinear Inductor.v")
 WorkspaceArray("Nonlinear Inductor.n.i")
 WorkspaceArray("inductor_with_hysteresis/SysOutput_1")
 WorkspaceArray("Nonlinear Inductor.H")
 WorkspaceArray("Nonlinear Inductor.i")
 WorkspaceArray("Nonlinear Inductor.B")
 WorkspaceArray("Nonlinear Inductor.p.i")
 WorkspaceArray("Nonlinear Inductor.M")
 WorkspaceArray("Nonlinear Inductor.power_dissipated")

Запись результатов в переменные:

H = collect(res[7]) # напряжённость поля
B = collect(res[9]) # плотность магнитного потока

651×2 DataFrame

626 rows omitted

Row	time	value
	Float64	Float64
1	0.0	0.0
2	0.0001	0.00734923
3	0.0002	0.0234542
4	0.0003	0.0465331
5	0.0004	0.0762651
6	0.0005	0.112378
7	0.0006	0.154527
8	0.0007	0.202262
9	0.0008	0.255024
10	0.0009	0.312132
11	0.001	0.37279
12	0.0011	0.436089
13	0.0012	0.501028
⋮	⋮	⋮
640	0.0639	-1.24976
641	0.064	-1.24918
642	0.0641	-1.24854
643	0.0642	-1.24783
644	0.0643	-1.24705
645	0.0644	-1.24619
646	0.0645	-1.24525
647	0.0646	-1.24421
648	0.0647	-1.24307
649	0.0648	-1.24181
650	0.0649	-1.24042
651	0.065	-1.23889

using Plots
plot(H[100:end,2], B[100:end,2], linewidth=3, xlabel= "H, А/м", ylabel= "B, Т", legend=:bottomright)

Определение нового коэффициента обратной намагниченности:

Вывод параметров блока Nonlinear Inductor:

engee.get_param("inductor_with_hysteresis/Nonlinear Inductor")

BlockParameters(
  A_effective => 1.6e-05,
  H_anhysteretic => 1000,
  effective_gap => 0.032,
  c => 0.1,
  parameterization => Magnetic flux density versus magnetic field strength characteristic with hysteresis,
  N => 10,
  dB_dH_0 => 0.005,
  B_start => 0,
  H_start => 0,
  g => 1e-9,
  alpha => 0.0001,
  B_anhysteretic => 1.49,
  K => 200.0,
)

Переопределяем значения коэффициентов уравнения магнитного гистерезиса с помощью функции set_param!, скрытой под маской:

engee.load("$(@__DIR__)/inductor_with_hysteresis.engee")
# @markdown Коэффициент обратимой намагниченности:
c = 0.2 # @param {type:"slider", min:0, max:1, step:0.1}
# @markdown Коэффициент объемной связи:
K = 200.0 # @param {type:"slider", min:0, max:1000, step:1}
# @markdown Коэффициент междоменной связи:
alpha = 0.0001 # @param {type:"slider", min:0, max:0.001, step:0.0001}
engee.set_param!("inductor_with_hysteresis/Nonlinear Inductor", "c" => c)
engee.set_param!("inductor_with_hysteresis/Nonlinear Inductor", "K" => K)
engee.set_param!("inductor_with_hysteresis/Nonlinear Inductor", "alpha" => alpha)
engee.run("inductor_with_hysteresis")
res1 = collect(simout)
H1 = collect(res1[7])
B1 = collect(res1[9])
engee.close("inductor_with_hysteresis", force = true)
plot(H[100:end,2], B[100:end,2], label = "Исходные параметры модели", xlabel= "H, А/м", ylabel= "B, Т", linewidth=3)
plot!(H1[100:end,2], B1[100:end,2], label = "Изменённые параметры модели", legend=:bottomright, linewidth=3)

Выводы:

В данном примере с помощью программного управления была проведена симуляция модели катушки индуктивности с гистерезисом. На графиках показано, как отдельные коэффициенты уравнений Джайлса-Атертона влияют на кривую гистерезиса.

Блоки, использованные в примере

• Electrical Reference
• Resistor
• Voltage Sensor
• AC Voltage Source
• Solver Configuration