KESTOMAGNEETTI VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA. Jani Vitikka p87434 Hannu Tiitinen p87432. Dynaaminen kenttäteoria SATE2010



Samankaltaiset tiedostot
Harjoitustyö, joka on jätetty tarkastettavaksi Vaasassa

VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA. Jouko Esko n85748 Juho Jaakkola n Dynaaminen Kenttäteoria GENERAATTORI.

ELEKTROMAGNEETTISET VOIMAT SAMANSUUNTAISISSA VIRTA- JOHDOISSA

MIKROAALTOUUNI VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA. Tuomas Karri i78953 Jussi Luopajärvi i80712 Juhani Tammi o83312

VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA. Lauri Karppi j SATE.2010 Dynaaminen kenttäteoria DIPOLIRYHMÄANTENNI.

1.1 Magneettinen vuorovaikutus

KELAN INDUKTANSSI VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA. Miika Manninen, n85754 Tero Känsäkangas, m84051

Fysiikka 7. Sähkömagnetismi

8a. Kestomagneetti, magneettikenttä

Magneettikentät. Haarto & Karhunen.

Sähköstatiikka ja magnetismi

Magneettikenttä. Liikkuva sähkövaraus saa aikaan ympärilleen sähkökentän lisäksi myös magneettikentän

SATE2180 Kenttäteorian perusteet Induktanssi ja magneettipiirit Sähkötekniikka/MV

Luku 27. Tavoiteet Määrittää magneettikentän aiheuttama voima o varattuun hiukkaseen o virtajohtimeen o virtasilmukkaan

Kuva 8.1 Suoran virrallisen johtimen magneettikenttä (A on tarkastelupiste). /1/

RATKAISUT: 19. Magneettikenttä

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

Magneettikenttä väliaineessa

HÄVIÖLLISEN PYÖREÄN AALTOJOHDON SIMULOINTI

tyhjönkaltaisessa väliaineessa. Aineen mikroskooppinen rakenne aiheuttaa todellisuudessa kullekin atomille ominaisen magneettisen dipolimomentin

Magneettikenttä väliaineessa

a P en.pdf KOKEET;

SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos

RATKAISUT: 21. Induktio

Pehmeä magneettiset materiaalit

HALLIN ILMIÖ 1. TUTKITTAVAN ILMIÖN TEORIAA

Matematiikan tukikurssi

Jakso 8. Ampèren laki. B-kentän kenttäviivojen piirtäminen

FERROMAGNEETTISET MATERIAALIT

Harjoitustehtäviä kokeeseen: Sähköoppi ja magnetismi

SATE2180 Kenttäteorian perusteet Faradayn laki ja sähkömagneettinen induktio Sähkötekniikka/MV

tyhjiönkaltaisessa väliaineessa. Aineen mikroskooppinen rakenne aiheuttaa todellisuudessa kullekin atomille ominaisen magneettisen dipolimomentin

Magneettikenttä ja sähkökenttä

NELIÖJUURI. Neliöjuuren laskusääntöjä

SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos

Näytä tai jätä tarkistettavaksi tämän jakson tehtävät viimeistään tiistaina

5 Magneettiset materiaalit

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

Harjoitustehtävät 6: mallivastaukset

Sähkö ja magnetismi 2

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA. Kirchhoffin lait Aktiiviset piirikomponentit Resistiiviset tasasähköpiirit

AALTO-OPAS H-BEND VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA. Juhana Kankainen j82081 Teemu Lahti l82636 Henrik Tarkkanen l84319

FYSIIKAN LABORATORIOTYÖT 2 MAGNEETTIKENTTÄTYÖ

Jos Q = kysytty määrä, Q = kysytyn määrän muutos, P = hinta ja P = hinnan muutos, niin hintajousto on Q/Q P/P

Säätötekniikan matematiikan verkkokurssi, Matlab tehtäviä ja vastauksia

Lineaarialgebra MATH.1040 / voima

SATE1120 Staattinen kenttäteoria kevät / 5 Laskuharjoitus 2 / Coulombin laki ja sähkökentänvoimakkuus

Y Yhtälöparista ratkaistiin vuorotellen siirtofunktiot laittamalla muut tulot nollaan. = K K K M. s 2 3s 2 KK P

TÄSSÄ ON ESIMERKKEJÄ SÄHKÖ- JA MAGNETISMIOPIN KEVÄÄN 2017 MATERIAALISTA

Luento 4: Kiertomatriisi

Virrankuljettajat liikkuvat magneettikentässä ja sähkökentässä suoraan, kun F = F eli qv B = qe. Nyt levyn reunojen välinen jännite

4757 4h. MAGNEETTIKENTÄT

Ota tämä paperi mukaan, merkkaa siihen omat vastauksesi ja tarkista oikeat vastaukset klo 11:30 jälkeen osoitteesta

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Etunimi. Sukunimi. Oppimistavoite: ymmärtää, kuinka positiiviset ja negatiiviset magneettiset navat tuottavat työntö- ja vetovoimaa.

TEHTÄVIEN RATKAISUT. b) 105-kiloisella puolustajalla on yhtä suuri liikemäärä, jos nopeus on kgm 712 p m 105 kg

Palauta jokainen funktio-tiedosto. Esitä myös funktiot vastauspaperissasi.

3. kierros. 2. Lähipäivä

Mikrotila Makrotila Statistinen paino Ω(n) 3 Ω(3) = 4 2 Ω(2) = 6 4 Ω(4) = 1

Aiheena tänään. Virtasilmukka magneettikentässä Sähkömagneettinen induktio. Vaihtovirtageneraattorin toimintaperiaate Itseinduktio

MAGNEETTINEN MAAPALLOMME OPETUSMATERIAALI

766320A SOVELTAVA SÄHKÖMAGNETIIKKA PERUSTEHTÄVIÄ RATKAISUINEEN

23 VALON POLARISAATIO 23.1 Johdanto Valon polarisointi ja polarisaation havaitseminen

ClassPad 330 plus ylioppilaskirjoituksissa apuna

766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka

Sähkö ja magnetismi 1

Vektorit. Kertausta Seppo Lustig (Lähde: avoinoppikirja.fi)

Testitapaukset - Siirtoprotokolla

SATE1040 PIIRIANALYYSI I / MAARIT VESAPUISTO: APLAC -HARJOITUSTYÖ / KEVÄT RYHMÄ 4: Luoma, Tervo

2 Pistejoukko koordinaatistossa

BM20A5840 Usean muuttujan funktiot ja sarjat Harjoitus 1, Kevät 2018

DIODIN OMINAISKÄYRÄ TRANSISTORIN OMINAISKÄYRÄSTÖ

XXIII Keski-Suomen lukiolaisten matematiikkakilpailu , tehtävien ratkaisut

Voima F tekee työtä W vaikuttaessaan kappaleeseen, joka siirtyy paikasta r 1 paikkaan r 2. Työ on skalaarisuure, EI vektori!

Mikrofonien toimintaperiaatteet. Tampereen musiikkiakatemia Studioäänittäminen Klas Granqvist

FYSA220/1 (FYS222/1) HALLIN ILMIÖ

S Laskennallinen Neurotiede

Suoran yhtälöt. Suoran ratkaistu ja yleinen muoto: Suoran yhtälö ratkaistussa, eli eksplisiittisessä muodossa, on

SÄHKÖTEKNIIKKA. NTUTAS13 Tasasähköpiirit Jussi Hurri kevät 2015

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2016)

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Luento 10: Työ, energia ja teho. Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET. Kirchhoffin lait Aktiiviset piirikomponentit Resistiiviset tasasähköpiirit

Luvun 10 laskuesimerkit

4. SÄHKÖMAGNEETTINEN INDUKTIO

Induktiivisuus WURTH ELEKTRONIK. Induktiivisuuden ABC

Sähkötekiikka muistiinpanot

Matematiikan johdantokurssi, syksy 2016 Harjoitus 11, ratkaisuista

VAASAN YLIOPISTO SATE.2010 DYNAAMINEN KENTTÄTEORIA: KAPPALE 1: JOHDANTO KAPPALE 2: AJAN MUKAAN MUUTTUVAT KENTÄT JA MAXWELLIN YHTÄLÖT

34.2 Ulkoisen magneettikentän vaikutus ferromagneettiseen aineeseen

LABORAATIOSELOSTUSTEN OHJE H. Honkanen

Eristeet. - q. Johdannoksi vähän sähköisestä dipolista. Eristeistä

Integrointi ja sovellukset

Ch4 NMR Spectrometer

a) Piirrä hahmotelma varjostimelle muodostuvan diffraktiokuvion maksimeista 1, 2 ja 3.

Sähkömagneettinen induktio

g-kentät ja voimat Haarto & Karhunen

Harjoitus 5: Simulink

Yleistä sähkömagnetismista SÄHKÖMAGNETISMI KÄSITEKARTTANA: Varaus. Coulombin voima Gaussin laki. Dipoli. Sähkökenttä. Poissonin yhtälö.

Transkriptio:

VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA Jani Vitikka p87434 Hannu Tiitinen p87432 Dynaaminen kenttäteoria SATE2010 KESTOMAGNEETTI Sivumäärä: 10 Jätetty tarkastettavaksi: 16.1.2008 Työn tarkastaja Maarit Vesapuisto

2 SISÄLLYSLUETTELO 1. JOHDANTO 3 2. SIMULOINTIMALLIN KUVAUS 4 3. SIMULOINNIT 5

3 1. JOHDANTO Tehtävänämme oli simuloida COMSOL-ohjelmistolla kestomagneetin toimintaa. COMSOL-ohjelmisto tarjosi valmiin mallin, jonka avulla simuloimme magneettivuon ja magneettivektoripotentiaalin ominaisuuksia. Latasimme mallin COMSOL-ohjelmistoon ja teimme vaadittavat parametrimuutokset. Totesimme mallin toimivaksi oikealla tavalla. Tämä jälkeen muutimme malliin raudan permeabiliteetin ja magnetointivirran arvoja ja simuloimme mallia näillä arvoilla.

4 2. SIMULOINTIMALLIN KUVAUS Työn aiheena oli magnetostaattinen ongelma, joka mallinsi hevosenkengän-muotoisen kestomagneetin magneettisia ominaisuuksia. Se koostuu ferromagneettisesta materiaalista lukuun ottamatta magneetin päitä, jotka on magnetisoitu vastakkaissuuntaisiksi (positiivinen ja negatiivinen napa). Magneettikentän eri ominaisuudet on hyvin tunnettu kyseisen magneetin ympäristössä. Alue koostuu neljästä pääalueesta: Kolme osaa kestomagneettia vastakkaismerkkiset päät ja taivutettu keskiosa Kestomagneettia ympäröivä ilma Permeabiliteetti µ ilmassa on 4π*10exp(-7) H/m. Koska magneetti on tehty ferromagneettisesta materiaalista, sen suhteellinen permeabiliteetti riippuu normaalisti magneettikentän voimakkuudesta, mutta tässä mallissa se on vakio raudan permeabiliteetin ollessa 5000 H/m. Magnetointivektori osoittaa positiiviseen x-akselin suuntaan positiivisessa navassa ja negatiivisen x-akselin suuntaan negatiivisessa navassa. Magnetoinnin suuruus on 750 ka/m tässä mallissa. Magneettivektoripotentiaalia tarkastellaan tässä mallissa vain z-akselin suuntaisesti. On syytä jättää huomioimatta kenttä laskennallisissa rajoissa, koska se johtaa Dirchletin rajatilanteeseen A = 0 uloimmalla rajalla.

5 3. SIMULOINNIT Simuloimme valmiin mallin annetuilla arvoilla ja varmistimme mallin toiminnan (Kuva 1). Simulointimallissa oikeassa reunassa näkyy magneettivektoripotentiaalin z- komponentin suuruus. Kuvassa näkyvät vuoviivat ovat magneettivektoripotentiaalin z- komponentteja. Nuolet ovat magneettivuon tiheyden suuntia. Magneettivektoripotentiaalin suuruus on itseisarvoltaan suurempi napojen välissä kuin magneettikentän kaukaisimmissa osissa. On huomattava, että magneettivektoripotentiaalin z-komponentilla on vektoriominaisuudesta johtuen napojen välissä negatiivinen suunta ja se saavuttaa etäännyttäessä arvon 0 ja tämän edelleen etäännyttäessä positiivisia arvoja. Malli ei kuitenkaan selvästi tuo esille, kuinka kaukana navoista kyseinen z-komponentin arvo 0 on. Kuvassa 1 näkyy x- ja y-koordinaatit (x-akseli pystyssä ja y-akseli vaakatasossa). Kuva 1. Simulointitulos raudan permeabiliteetin arvolla 5000 H/m ja magnetointivirran arvolla 750 ka/m (mallissa valmiiksi asetellut parametriarvot).

6 Työssä oli periaatteessa vain kaksi arvoa, joita pystyimme muuttamaan. Arvot olivat magnetointivirran suuruus sekä raudan permeabiliteetti. Tämän jälkeen voimme tutkia oikeassa laidassa näkyvän z-komponentin arvojen käyttäytymistä. Voidaan selvästi havaita (kuva 2), että napojen välissä magneettivektoripotentiaalin z- komponentin suuruus on kasvanut huomattavasti verrattuna kuvaan 1. Lisäksi on havaittavissa, että z-suunnassa magneettivektoripotentiaali on amplitudiltaan huomattavasti suurempi. Kuva 2. Magnetointivirran suuruus on muutettu nyt arvoon 900 ka/m ja raudan permeabiliteetti on säilynyt arvossa 5000 H/m.

7 Voidaan selvästi havaita (kuva 3), että napojen välissä magneettivektoripotentiaalin z- komponentin suuruus on jälleen kasvanut huomattavasti verrattuna kuvaan 2. Lisäksi on havaittavissa, että z-suunnassa magneettivektoripotentiaali on huomattavasti amplitudiltaan suurempi. Kuva 3. Magnetointivirran suuruus on muutettu nyt arvoon 1750 ka/m ja raudan permeabiliteetti on säilynyt arvossa 5000 H/m.

8 Voidaan selvästi havaita (kuva 4), että napojen välissä magneettivektoripotentiaalin z- komponentin suuruus on pienentynyt huomattavasti verrattuna kuvaan 1, 2 ja 3. Lisäksi on havaittavissa, että z-suunnassa magneettivektoripotentiaali on huomattavasti amplitudiltaan pienempi kuin kuvissa 1, 2 ja 3. Kuva 4. Magnetointivirran suuruus on muutettu nyt arvoon 500 ka/m ja raudan permeabiliteetti on säilynyt arvossa 5000 H/m.

9 Voidaan selvästi havaita, että napojen välissä magneettivektoripotentiaalin z- komponentin suuruus on suurentunut huomattavasti verrattuna aikaisempiin kuviin. Lisäksi on havaittavissa, että z-suunnassa magneettivektoripotentiaali on amplitudiltaan hiukan suurentunut. Tästä voidaan johtopäätöksenä todeta magneettivektoripotentiaalin z-komponentin amplitudin pienenneen hiukan, jos raudan permeabiliteettia kasvatetaan ja päinvastoin. Kuva 5. Magnetointivirran suuruus on alkuarvossa 750 ka/m ja raudan permeabiliteetti muutettu arvoon 2000 H/m.

10 Viimeisenä tarkastelimme tilannetta, jossa muutimme molempia parametreja. Tästä voidaan johtopäätöksenä huomata, että suurilla virroilla on suurempi merkitys magneettivektoripotentiaalin z-komponenttiin, kuin permeabiliteetin muutoksella. Kuva 6. Raudan permeabiliteetti asetettiin arvoon 10000 H/m ja magnetointivirran suuruus arvoon 1750 ka/m.