Primerjava analiz 2D in 3D modelov istih elektromagnetnih struktur

FRELIH, MATEJ (avtor), Makuc, Danilo (mentor)

Diplomsko delo med seboj primerja rezultate 2D magnetostatične analize z uporabo metode končnih elementov s 3D analizo istih elektromagnetnih struktur. Tekom diplomskega dela pokažem, da je 3D analiza veliko bolj točna od 2D analize, z izjemo osno simetričnih 2D modelov, pri katerih je končni rezultat zelo blizu tistemu, pridobljenemu z analizo 3D modela. Kot glavni dejavnik, ki vpliva na razliko v rezultatu, se v 3. poglavju izkaže debelina zračne reže. Zato v diplomskem delu pridem do zaključka, da je uporaba 2D analize bolj smiselna v primerih, ko je le ta manjša. V 4. poglavju se dotaknem primerjave 2D analize z analitičnim izračunom s pomočjo reluktančnega vezja. Tudi tu efekt zračne reže igra ključno vlogo pri točnosti končnega rezultata. V tem poglavju izpostavim tudi pomembnost uporabe formul za upoštevanje efekta zračne reže, obenem pa predstavim svojo, kot alternativo tistim, ki se pojavljajo v literaturi. Poglavje 5. primerja kratkostične impedance transformatorjev izračunane z 2D in 3D modeli z rezultati meritev. V 6. poglavju pa predstavim še poseben primer osno simetričnih 2D modelov, kjer se 2D analiza v natančnosti izkaže za ekvivalentno 3D.

• Jezik: Slovenski jezik
• Ključne besede: magnetostatična analiza, efekt zračne reže, metoda končnih elementov, modeli elektromagnetnih struktur
• Vrsta gradiva: Diplomsko delo/naloga
• Organizacija: FE - Fakulteta za elektrotehniko
• Leto izida: 2020
• PID: 20.500.12556/RUL-121984
• Datum objave v RUL: 13.11.2020

Sekundarni jezik

• Jezik: Angleški jezik
• Naslov: Comparison of analyses of 2D and 3D models of the same electromagnetic structures

Izvleček

The following work compares the results of a 2D magnetostatic analysis using a finite element method with a 3D analysis of the same electromagnetic structures. The thesis shows that a 3D analysis is much more accurate than a 2D analysis, with the exception of axially symmetrical 2D models, where the end result is very close to that obtained by 3D model analysis. The main factor influencing the difference in the results is the thickness of the air gap which is explained in Chapter 3. Therefore thesis concludes that the use of 2D analysis makes more sense in cases where the air gap is smaller. Chapter 4 compares 2D analysis with analytical calculation using a magnetic circuit. Also here the air gap plays a key role in the accuracy of the end result. This chapter also highlights the importance of using formulas to account for the fringing flux effect of the air gap, while also presenting new one as an alternative to those found in the literature. Chapter 5 compares short circuit impedances calculated with 2D and 3D models with measurement results. Finally, chapter 6 presents a special example of axially symmetrical 2D models, where 2D analysis turns out to be equivalent to 3D in accuracy.

• Ključne besede: magnetostatic analysis, fringing flux effect, finite element method, models of electromagnetic structures