Элкат

Основные возможности

  1. Модуль магнитное поле переменных токов предназначен для расчёта магнитного поля, возбуждаемого синусоидальным током заданной частоты с учётом вихревых токов (вытеснения тока и эффекта близости). Для этого модуля обеспечено также совместное решение полевой задачи с присоединённой электрической цепью. Используется для расчётов установок индукционного нагрева, трансформаторов, реакторов, электрических машин, исполнительных механизмов, задач ЭМС и электромагнитной экологии.
  2. Модуль магнитостатика предназначен для расчёта магнитного поля постоянных токов и/или постоянных магнитов с учётом насыщения ферромагнитных материалов. Примерами таких расчётов являются исполнительные механизмы, электрические машины, магнитные экраны, приборы с постоянными магнитами.
  3. Модуль нестационарное магнитное поле предназначен для расчёта переходных процессов в электромагнитных устройствах. Этот вид анализа может включать учёт совместного действия переменных (в т.ч. импульсных) нагрузок и постоянных магнитов, а также совместное решение полевой задачи с присоединенной электрической цепью. Используется для расчёта работы двигателей от преобразователей, анализа влияния импульсных нагрузок и перенапряжений, систем с подмагничиванием и т. д.
  4. Модуль электростатика предназначен для расчёта электростатического поля, вызванного приложенным потенциалом, объёмными, поверхностными и точечными зарядами. Используется для анализа электроизоляционных конструкций, экранов, электрической прочности изоляционных систем, ёмкости системы проводников, электромагнитной экологии.
  5. Модуль электрическое поле постоянных токов предназначен для расчета растекания постоянных токов в проводящих массивах. Используется для расчёта заземлителей, печатных плат, массивных шин, токов утечки изоляционных конструкций.
  6. Модуль электрическое поле переменных токов предназначен для расчёта электрических полей, вызванных переменными напряжениями, с учётом токов утечки. Используется для изоляционных конструкций, кабелей, кабельной арматуры, конденсаторов, высоковольтной изоляции.
  7. Модуль нестационарное электрическое поле предназначен для расчёта электрических полей, вызванных импульсными напряжениями. Учитывает нелинейные физические свойства диэлектриков. Применяется при расчёте сложных систем изоляции, варисторов, ограничителей перенапряжений, нелинейных экранов и т.п.
  8. Модуль теплопередача предназначен для расчёта переходного и установившегося температурного поля с учётом конвективного и радиационного теплообмена. Используется для анализа систем обогрева и систем охлаждения.
  9. Модуль упругие деформации может быть использован для расчёта механических напряжений в различных устройствах. Например, строительные конструкции, техника высокого давления, отдельные узлы механических систем.

Мультифизические задачи

Задачи, одновременно использующие уравнения из разных областей физики (доменов) или качественно различные модели, принято называть мультифизическими. Связи между доменами могут быть сильными, когда все уравнения аккумулируются в одной общей матрице и решаются совместно, либо слабыми (последовательными), когда задачи в разных доменах решаются последовательно одна за другой. ELCUT использует сильную связь при совместном решении уравнений магнитного поля с уравнениями Кирхгофа для присоединенной электрической цепи (цепно-полевая формулировка), а для большинства остальных мультифизических задач используется последовательная связь (рис. 3).

Рис. 3. Мультифизические связи между отдельными постановками задач

Так, любая задача анализа электрического или магнитного поля порождает электродинамические усилия, которые могут автоматически передаваться в задачу упругости в качестве источника.

Каждая электрическая или магнитная формулировка, рассматривающая ток в проводящей среде, генерирует омические потери, которые могут быть переданы в качестве источника тепла в задачу температурного поля. С другой стороны, электропроводность металлов зависит от температуры, так что результат расчета температурного поля может передаваться в электромагнитный анализ для уточнения удельного сопротивления среды.

Температурное поле также может использоваться задачей анализа упругого напряженного состояния в качестве источника термических деформаций. И, наконец, магнитное состояние нелинейного ферромагнитного материала может запоминаться и экспортироваться в другую магнитную задачу для корректного вычисления дифференциальной индуктивности многообмоточной магнитной системы.

Совместимость с Windows 7

Начиная с версии 5.8, ELCUT полностью совместим с Windows 7. Заново переписанная программа установки теперь обеспечивает следующие возможности:

  1. Полная совместимость с Windows 7, включая взаимодействие с режимом UAC (средство контроля пользовательских учетных записей).
  2. Использование последней версии программного обеспечения SafeNet – драйвер ключа аппаратной защиты и сервер безопасности.
  3. Корректная регистрация и удаление всех компонентов программы.
  4. Администратор имеет возможность подготовить для своих пользователей специальную преднастроенную версию пакета установки ELCUT.

Обзор формулировок задач

Как отмечалось выше, полная система уравнений Максвелла почти никогда не используется целиком при численном моделировании. Для каждого очерченного круга практических задач выбираются адекватные упрощающие допущения, которые образуют ту или иную частную формулировку (рис. 2). Все формулировки ELCUT опираются на квазистационарное приближение, приводящее к уравнению диффузии.

Рис. 2. Обзор постановок задач в ELCUT

Для расчета электрических полей в диэлектриках и проводящих средах используются электростатическая формулировка, позволяющая вычислить емкость и оценить электрическую прочность, электрическое поле постоянных токов, оценивающее интегральное сопротивление проводниковых систем постоянному току и омические потери, электрическое поле переменных токов в частотной области, расширяющее понятие электростатики на случай неидеального диэлектрика с потерями, и нестационарное электрическое поле, вводящее в оборот нелинейные характеристики материала при анализе во временной области.

Для расчета магнитных полей используется магнитостатическая формулировка, позволяющая определить индуктивность с учетом насыщения магнитных материалов для поля, созданного постоянными токами и постоянными магнитами. Формулировка магнитного поля переменных токов проводит анализ в частотной области с учетом вихревых токов. Главные результаты такого расчета — активные и индуктивные сопротивления провод­ников с полным учетом скин-эффекта и эффекта близости, а также потери в проводниках и магнетиках на переменном токе. Задача нестационарного магнитного поля решается во временной области с полным учетом реальной кривой намагничивания ферромагнетиков. Этот анализ позволяет учитывать одновременное магнитное действие переменных, постоянных и импульсных токов и постоянных магнитов.

Математическое сходство уравнений позволяет распространить ELCUT также на задачи расчета температурного поля и упруго-напряженного состояния. Задача теплопроводности решается в установившемся (статическом) или переходном режимах (во временной области). Эффекты конвективного и радиационного теплообмена учитываются приближенно в виде граничных условий. Теплотехнические свойства материалов (теплопроводность, теплоемкость) могут зависеть от температуры. Задача упругости анализирует плосконапряженное, плоско-деформированное или осесимметричное упругое напряженное состояние материала при различных видах нагружения и закрепления.

Программа ELCUT

Петербургская компания «Тор» — это компания одного продукта: программы ELCUT . Ключевые слова, характеризующие ELCUT, — инженерное моделирование и квазистатический анализ .

Слово «инженерный» команда ELCUT понимает следующим образом: программа предназначена в том числе и для тех инженеров, которые нуждаются в расчете поля время от времени, и для которых эта задача не обязательно находится в центре профессиональных интересов и навыков. Это означает повышенные требования к простоте и интуитивной ясности использования продукта.

В свою очередь, простота использования означает, что программа не только в полной мере автоматизирует рутинные операции, но и способна предлагать ключевые решения в областях, для которых она является экспертной системой. К примеру, мы полагаем, что модуль решения задачи должен иметь единственную кнопку «решить», не осложняя жизнь пользователю постановкой вопросов о том, какой метод он предпочитает, сколько и каких нужно делать итераций и т. п. Все эти решения разумная программа инженерного анализа должна принять сама, сделав это оптимальным образом.

От пользователя, освобожденного от рутинных операций, ожидается знание физической сути решаемой задачи и детальное понимание сделанных им допущений и упрощений.

История создания ELCUT

Компания основана осенью 1988 г., в основном выходцами из завода «Электросила», где к тому времени функционировала сильная школа численного моделирования электромагнитных полей под руководством профессора В. В. Домбровского.

За более чем 25-летний путь развития программы расширялся диапазон формулировок полевых задач, которые представляют собой подмножество полной системы уравнений Максвелла с упрощениями и допущениями, специально подобранными для решения определенного круга практических задач . К настоящему времени расчет электрического и магнитного поля может проводиться в статическом приближении, в частотной и временной области, с учетом многих видов нелинейности, т. е. зависимости параметров задачи от поля.

ELCUT предоставляет также развитый программный интерфейс , позволяющий писать клиентские приложения в диапазоне от простых скриптов до специализированных систем анализа в предметной области. Ряд сателлитных приложений и утилит с исходными кодами доступен для свободной загрузки с сайта программы.

В последние годы основным направлением развития ELCUT является освоение трехмерного анализа. К настоящему времени (версия 6.3) возможно решение трехмерных статических задач со скалярной потенциальной функцией: электростатика, электрическое поле постоянного тока, температурное поле.

Пользователи ELCUT

Важно иметь в виду, что ELCUT является «коробочным» продуктом, т. е

поставляется пользователям из разных областей инженерной и исследовательской деятельности as is, без кастомизации.

Основной массив пользователей ELCUT в индустрии — предприятия, поставляющие электротехнические изделия и компоненты, такие как электрические машины, трансформаторы , высоковольтные аппараты, кабельная техника , электролитические конденсаторы и др. (рис. 1).

Рис. 1. Области применения ELCUT

Другие пользователи представляют электронное приборостроение, обычно с преобладанием магнитных компонентов (магнетроны, томографы), магнитное обогащение рудных и нерудных материалов . В последние годы усилился интерес строительных проектировщиков к расчету тепловых свойств ограждающих конструкций современных зданий методами численного моделирования температурного поля. Пригодность ELCUT к задачам тепловой защиты зданий подтверждена сертификатом соответствия.

Среди научно-исследовательских организаций пользователями ELCUT являются:

  • ведущие научные центры экспериментальной физики;
  • создатели электрофизического оборудования;
  • ведущие научные центры по электротехнической аппаратуре;
  • центры материаловедения, прежде всего в области магнитных материалов;
  • организации, занятые оборудованием неразрушающего контроля.

Пользователи отмечают, что ELCUТ является хорошим выбором для первого знакомства с техникой моделирования поля методом конечных элементов. Это способствует распространению ELCUT в ведущих инженерных вузах страны, в основном на кафедрах общей и теоретической электротехники , электрических машин и аппаратов, а также на кафедрах, связанных с сильноточной электронно-лучевой и твердотельной электроникой .

Источники поля и граничные условия

В магнитных задачах источниками поля являются токи (объемные, поверхностные или линейные), постоянные магниты и однородное внешнее магнитное поле. Магнитные свойства материалов могут быть заданы кривой намагничивания или константой. В последнем случае допустима анизотропия свойств.

На внешних и внутренних (!) ребрах могут быть поставлены граничные условия следующих типов: заданный потенциал (условие Дирихле), заданная плотность потока (условие Неймана) и специальный вид условия Дирихле, при котором потенциал заданной поверхности постоянен, но заранее неизвестен. В магнитной задаче такое условие моделирует сверхпроводник.

В задачах других типов виды граничных условий в целом аналогичны. Для задачи упругости нагрузками могут быть объемные, поверхностные и точечные силы, термические деформации. На отдельных ребрах могут быть заданы условия закрепления, линейно зависящие от координат, а в узлах еще и условие пружинного подвеса.


Магнитные свойства материалов в ELCUT могут быть заданы кривой намагничивания или константой

В тепловой задаче, помимо обычных, можно задать условия конвективного и радиационного теплообмена.

В случае задания магнитных свойств материалов как констант, ELCUT допускает указание анизотропии их свойств

В задаче магнитного поля переменных токов в проводниках могут быть заданы токи или приложенные напряжения. Имеется также возможность указать последовательное или параллельное соединение проводников.

Решение задачи

Сильной стороной ELCUT является необычно высокая скорость решения задачи. Она достигается применением фирменной технологии «метод геометрической декомпозиции». С точки зрения решения разреженной системы линейных алгебраических уравнений это вариант метода сопряженных градиентов с предобуславливанием матрицы. Технология хранения матрицы и ее обращения основана на декомпозиции области расчета на подблоки заранее оцененного оптимального размера, которая выполняется еще на этапе построения сетки. Ниже приведены результаты теста производительности на компьютере с процессором Intel Celeron 300A, объемом памяти 128 Mб:

Как можно видеть на графике, метод обеспечивает почти линейную (точнее — в степени 1.1) зависимость времени решения задачи от ее размерности, против квадратичного роста, характерного для большинства аналогичных пакетов.


На графике видно, что методы расчета, применяемые в ELCUT, обеспечивают почти линейную (точнее — в степени 1.1) зависимость времени решения задачи от ее размерности — против квадратичного роста, характерного для большинства аналогичных пакетов

На практике это означает, что задача в 100 000 узлов может быть решена за несколько секунд на рядовом персональном компьютере. Именно это уникальное свойство ELCUT позволяет говорить о нем как о легком и удобном инструменте для ежедневного использования.

2.3 Описание новой задачи

Для того чтобы ELCUT решила задачу нужно ее описать в терминах понятных программе. Рассмотрим этот процесс на примере двухпроводной линии, рис.2.4. В этой линии один проводник имеет круглое сечение другой прямоугольное. Линия находится внутри диэлектрика прямоугольного сечения, и вся эта конструкция находится в воздушном пространстве с электрическое поле с напряженностью Е, направленной слева на право.

Рис.2.4. Двухпроводная линия в диэлектрике

Геометрические размеры проводников: d=1см, b=3см, l=2,5см, a=5 см, c=8 см, h=2,5 см.

Относительная диэлектрическая проницаемость воздуха ε=1. Относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика ε=4.

Напряженность поля E=5 кВ/м.

Требуется построить картину поля.

Описание новой задачи начинается с меню Файл/Создать…(Ctrl+N). После появления окна Новый документ (рис. 2.3) выберете Задача ELCUT и нажмите кнопку Готово. В появившемся окне (рис. 2.5) задайте имя задачи и адрес ее хранения. Нажмите кнопку Далее>. В появившемся новом окне Создание задачи, в строку Имя файла задачи следует ввести имя новой задачи (например: электро 1). Данное окно, кроме того, позволяет определить место хранения файла новой задачи, хотя на первых порах можно оставить путь, прописанный по умолчанию: TOR Coop\ELCUT 5.5\Examples_student. При необходимости месторасположение новой задачи производится щелчком указателя мыши по кнопке Обзор. После чего появится новая форма Создание новой задачи, рис.2.6, которое позволяет определить место расположения файла.

После того как место хранения новой задачи определено, щелкните указателем мыши по кнопке Далее>, рис.2.4. Рекомендуется запомнить место расположения задачи.

Рис.2.5. Форма «создание новой задачи»

В новом окне Создание задачи, (рис.2.7), которое появится после создания задачи, в строке тип задачи выберете Электростатическое поле, класс модели – Плоская, расчет – Обычный. Система ELCUT создаст имена файлов модели и физических свойств (рис. 2.6). Без необходимости не стоит менять предложенные системой имена файлов. Для продолжения диалога щелкните указателем мыши по кнопке Далее>.

Рис.2.6. Окно для сохранения файла задачи

Появившееся новое окно Выбор системы координат содержит две группы кнопок: Единицы длины и Система координат. Пусть это будут сантиметры и Декартовы координаты (рис. 2.8).– Щелчок по кнопке Готово означает завершение диалога.

Рис.2.7. Окно описания задачи ELCUT

Появляется окно с «деревом» задачи. По умолчанию оно располагается в левой части главного окна ELCUT (рис. 2.9). При необходимости его можно переместить. Рекомендуется сразу сохранить созданное описание новой задачи. Для этого нужно пройти меню Файл/Сохранить все файлы задачи. ELCUT запишет файл с расширением pbm в выбранное ранее место на диске или другом носителе.

Рис.2.9. Окно с «деревом» задачи

Улучшение пользовательского интерфейса

  • Окна, которые полезно видеть на экране постоянно, например окно задачи, можно приклеить к любому краю окна, разместить в столбик, в строку или в несколько столбцов, использовать окна с закладками и т.п. в любой комбинации.

  • Окна документов, занимающие основную часть экрана, теперь организованы с помощью закладок.

  • В дополнение к диалоговому окну свойств задачи предлагается специальное окно для мгновенного просмотра и редактирования свойств.

  • Теперь в каждом окне имеется своя панель специализированных инструментов, что исключает риск ошибочных действий.

  • Современный стиль меню с поясняющими значками.

  • Панели инструментов снабжены всплывающими подсказками.

По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕСОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ «ЭЛЬКАТ»По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС7841434584

О компании:
ООО «ЭЛЬКАТ» ИНН 7841434584, ОГРН 1107847357562 зарегистрировано 25.10.2010 в регионе Санкт-Петербург по адресу: 191186, г Санкт-Петербург, площадь Конюшенная, 2. Статус: Ликвидировано. Размер Уставного Капитала 10 000,00 руб.

Руководителем организации является: Генеральный Директор — Булгакова Виктория Викторовна, ИНН . У организации 1 Учредитель. Основным направлением деятельности является «».

Статус: ?
Ликвидировано

Дата регистрации: По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

?
По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

25.10.2010

Дата ликвидации: 14.07.2014

ОГРН 
?
 
1107847357562   
присвоен: 25.10.2010
ИНН 
?
 
7841434584
КПП 
?
 
784101001

Юридический адрес: ?
По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
191186, г Санкт-Петербург, площадь Конюшенная, 2
получен 25.10.2010
зарегистрировано по данному адресу:
По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
Руководитель Юридического Лица
 ?По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
Генеральный Директор
По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

Булгакова Виктория Викторовна

ИНН ?

По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

действует с По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
25.10.2010

Учредители ? ()
Уставный капитал: По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
10 000,00 руб.

Булгакова Виктория Викторовна
По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

10 000,00руб., 25.10.2010 , ИНН

Основной вид деятельности: ?По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
74.84

Дополнительные виды деятельности:

Единый Реестр Проверок (Ген. Прокуратуры РФ) ?

Реестр недобросовестных поставщиков: ?
По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

не числится.

Налоговый орган ?
По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
Межрайонная Инспекция Федеральной Налоговой Службы №10 По Санкт-Петербургу
Дата постановки на учет: По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
25.10.2010

Регистрация во внебюджетных фондах

Фонд Рег. номер Дата регистрации
ПФР 
?
 
088027118121
По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
26.10.2010
ФСС 
?
 
780407740678041
По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
26.10.2010

Финансовая отчетность ООО «ЭЛЬКАТ» ?

В качестве Поставщика:

,

на сумму

В качестве Заказчика:

,

на сумму

По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

Судебные дела ООО «ЭЛЬКАТ» ?

найдено по ИНН: По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

найдено по наименованию (возможны совпадения): По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

Исполнительные производства ООО «ЭЛЬКАТ»
?

найдено по наименованию и адресу (возможны совпадения): По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

Лента изменений ООО «ЭЛЬКАТ»
?

Не является участником проекта ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС ?

Больше информации об организации — в Премиум доступе

Квазистатические расчеты и радиочастоты

Хорошо известно, что одни и те же системы проводников и диэлектриков могут рассматриваться как квазистационарные или как волновые в зависимости от электрической длины объекта — отношения характерного размера L к характерной длине волны l. Если L<< l, устройство адекватно описывается квазистационарным приближением, как это принято в ELCUT. Когда размер модели намного больше длины волны (L >> l), подходящим видом анализа будут волновые уравнения электромагнитного поля или уравнения волновой оптики (этот вид анализа лежит за пределами ELCUT). Граница между стационарным и волновым диапазоном не является четкой. Это, скорее, некоторая протяженная серая зона, где в разных приближениях применимы и должны взаимодействовать оба описанных подхода (рис. 6).

Рис. 6. Соотношение между волновой и квазистатической формулировками

Одним из примеров, когда для радио­частотных устройств полезно использовать квазистационарные методы расчета электромагнитного поля, являются линии передачи, использующиеся на уровне печатной платы или на уровне микросхемы. Статические или квазистационарные расчеты проводятся в поперечном сечении линии передачи, в предположении, что мода колебаний заранее известна. Так, расчет электростатического поля в поперечном сечении линии передачи позволяет вычислить не только емкость, но также характеристический импеданс и скорость распространения электромагнитной волны. Объектом расчета может быть полосковая или микрополосковая линия, копланарный волновод, щелевая линия — четная или нечетная, дифференциальная пара либо любая пространственная комбинация проводников и диэлектрических слоев.

Замена электростатического анализа на модель электрического поля в неидеальном диэлектрике в частотной области позволяет, помимо импеданса и времени задержки, оценить также диэлектрические потери. Если имеется информация о зависимости свойств диэлектрика от частоты, то может быть оценена также дисперсия импеданса и задержки в нужном диапазоне частот (рис. 7).

Рис. 7. Электрическое поле с учетом потерь в диэлектрике

Анализ магнитного поля в частотной области позволяет определить индуктивность линии или системы проводников с полным учетом скин-эффекта и эффекта близости (рис. 8). Другим результатом анализа магнитного поля является точное знание потерь в проводниках с учетом реального распределения плотности тока по сечению. Серия расчетов в диапазоне частот даст картину дисперсии индуктивности и потерь.

Рис. 8. Магнитное поле с учетом эффектов вытеснения и близости

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий