Soluciones Opera

El módulo de electromagnético dinámico Opera calcula los campos electromagnéticos variables en el tiempo y el flujo de corrientes de Foucault en dispositivos y sistemas electromagnéticos. El cálculo incluye las corrientes de Foucault inducidas por conductores móviles simples. Implica que el movimiento no modifica la geometría, por ejemplo un disco giratorio o un tubo infinito de sección constante.
Hay tres tipos diferentes de solución dinámica disponibles, cada una con una forma diferente de variación de tiempo:

• El tipo armónico calcula las corrientes de CA de estado estable donde todos los campos y potenciales oscilan a la misma frecuencia.
• El tipo transitorio calcula las corrientes transitorias de Foucault inducidas por los campos de corrientes conductoras, condiciones límite y campos externos que cambian con el tiempo de una forma predeterminada.
• El tipo de velocidad fija calcula las corrientes de Foucault inducidas por el movimiento que no cambian la geometría del modelo. Los campos de origen y las condiciones de conducción son invariables.

El módulo de movimiento electromagnético Opera calcula los campos dependientes del tiempo y las corrientes de Foucault en dispositivos con movimiento giratorio o lineal, lo que hace que se vuelva a mallar durante la solución. Las piezas de la geometría y, por lo tanto, la malla de elementos finitos, se pueden mover independientemente a velocidades controladas por el usuario o calculadas a medida que avanza el análisis. El análisis transitorio tiene en cuenta las corrientes de Foucault inducidas en la conducción de medios a través de los efectos de los campos magnéticos en movimiento y a través de la variación de tiempo de las fuentes del modelo.

Este módulo se ha diseñado para incluir el modelado dinámico de todos los tipos de máquinas eléctricas, por ejemplo, de imán permanente, inducción, reluctancia conmutada, síncrona y de reluctancia síncrona. Puede investigar los efectos de conmutación, las respuestas transitorias y el rendimiento en estado estacionario, así como los efectos locales de desequilibrio.

También calcula las pérdidas por corrientes de Foucault en todos los materiales, incluidos los imanes permanentes. Los cálculos pueden incluir el accionamiento eléctrico en condiciones normales y de fallo, y una carga mecánica dinámica. En cada paso de tiempo, el módulo calcula la fuerza electromagnética de las piezas móviles (rotación o traslación) y aplica un movimiento incremental seguido de un nuevo cálculo de los campos electromagnéticos.

Este módulo analiza el quenching de los imanes superconductores. El módulo de quench Opera utiliza el aumento de temperatura de un imán superconductor durante un quench, incluida la transición a ser resistivo a medida que el quench se propaga a través del imán. El calor que desencadena un evento de quench puede proceder de diversas fuentes. Normalmente, en un sistema de corriente continua se debe a un fallo en el sistema criogénico, a un aumento demasiado rápido en el sistema do a una introducción deliberada en situaciones de prueba. En la simulación podemos incluir este calor como una propiedad de superficie o volumen, o a través de pérdidas dependientes del índice, óhmicas o de histéresis en materiales debido a flujos de corriente o campos en ellos. En este caso, tenemos una anisotropía significativa en las propiedades del material, ya que la conductividad térmica es dominante en la dirección de bobinado, lo que requiere técnicas de modelado específicas para lograr eficiencia y precisión.

El módulo de quench utiliza técnicas avanzadas de FE para modelar el comportamiento transitorio no lineal de un imán durante un evento de quench. Mediante un algoritmo que acopla la solución electromagnética a las soluciones térmicas y de circuitos (para determinar las corrientes en las bobinas), analiza el proceso de quenching completo.

El módulo de análisis térmico Opera calcula la temperatura en estado estable o transitorio, el flujo de calor y los campos de gradiente térmico debido al calentamiento electromagnético o a fuentes de calor externas. El usuario puede especificar las propiedades térmicas, como el tensor de conductividad o el calor específico y la densidad de la fuente de calor en función de la posición. Las propiedades térmicas pueden depender de la temperatura, lo que conduce a un análisis no lineal.

En modo autónomo, el usuario define la distribución de la entrada de calor en el módulo térmico. En una simulación multifísica, otros módulos de la solución Opera proporcionan la distribución del calor. Es posible incluir varias fuentes de calor (por ejemplo, calor de corriente de Foucault y pérdidas de hierro en un motor) en un único cálculo. El módulo térmico calcula la distribución de la temperatura en el modelo. Si las propiedades del material dependen de la temperatura, puede modificar la solución electromagnética. El módulo de análisis de tensiones analiza las tensiones inducidas por la dilatación térmica. Las simulaciones térmicas y electromagnéticas posteriores pueden calcular la deformación causada para ofrecer resultados precisos.

El solver de tensión puede solucionar tensiones estáticas lineales en dos o tres dimensiones. Los resultados incluyen deformaciones y tensiones. En tres dimensiones, el solver de tensiones también calcula los modos naturales de la estructura, es decir, los valores y vectores propios.

El módulo de partículas cargadas Opera calcula la interacción de las partículas cargadas en campos electrostáticos y magnetestáticos. Utiliza el método de elementos finitos para resolver las ecuaciones de Maxwell para el caso de estado estacionario en un modelo discretizado. Además, proporciona una solución autoconsistente que incluye los efectos de la carga espacial, los campos automagnéticos y el movimiento relativista.

El módulo de partículas cargadas ofrece un amplio conjunto de modelos de emisores. Este conjunto incluye la emisión termoiónica y por efecto de campo desde superficies, la emisión secundaria desde superficies y dentro de volúmenes (utilizada para modelar la ionización de gases), y modelos para plasmas magnetizados y no magnetizados. Es posible incluir varias especies de partículas cargadas, cada una con carga y masa definidas por el usuario.

En un análisis multifísico, el módulo de partículas cargadas puede simular el calor generado por el haz de partículas.