Introducción a la simulación
electromagnética
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Juanjo Salavert
Fecha: 24/01/2013
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Agenda Webinar
� INDIELEC en Ingeniería Eléctrica
� Introducción a la herramienta de simulación Flux
� Integración de Flux con otras herramientas de simulación
� Ejemplo en vivo de simulación electromagnética
� Conclusiones
24/01/2013 2
� Conclusiones
� Preguntas / Respuestas
No dude en plantear cuestiones a través del chat, y las responderemos al finalizar la presentación
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Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
Agenda Webinar
� INDIELEC en Ingeniería Eléctrica
� Introducción a la herramienta de simulación Flux
� Integración de Flux con otras herramientas de simulación
� Ejemplo en vivo de simulación electromagnética
� Conclusiones
24/01/2013 3
� Conclusiones
� Preguntas / Respuestas
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Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
INDIELEC en Ingeniería Eléctrica
� Inicio de Actividad en 1995
� Distribución de Software en España y Portugal
� Soporte Técnico Avanzado en Castellano
24/01/2013
� Soporte Técnico Avanzado en Castellano
� Cursos de Formación
� Consulting en Ingeniería Eléctrica
4Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
Simulador sistemas de potencia
Prediseño magnético máquinas eléctricas
Análisis térmicomáquinas eléctricas
Suite de diseño en Ingeniería Eléctrica
24/01/2013
de potencia
Simulador sistemasmultifísicosmultifísicos
Software deoptimización
Simulador interconexioneselectrónica de potencia
Análisis FE electromagnético
y térmico
� Generación � Conversión� Transporte y distribución
Exportación
Co-simulación
5Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
� Para cualquier cuestion o problema con nuestras herramientas…
… nuestro servicio estará siempre disponible
� Soporte via teléfono y Email
Soporte Técnico Avanzado en Castellano
24/01/2013
� Soporte via teléfono y Email
� Documentación actualizada
� Actualizaciones del programa
6Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
� Para mejorar sus competencias y conocimientos en ingeniería eléctrica …
� Cursos estandard organizados en nuestras instalaciones periódicamente
� Varias ediciones a lo largo del año
� Cursos específicos para atender sus necesidades
� Cursos bajo demanda
Cursos de Formación
24/01/2013
� Cursos bajo demanda
� Temarios elaborados acorde al perfil del cliente
� Ejercicios personalizados
7Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
� Si necesita servicios exclusivos, estudios, simulaciones …
� Modelado y optimización
� Viabilidad y prediseño
� Diseño
Consulting Ingeniería Eléctrica
24/01/2013
� Prototipos
8Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
Agenda Webinar
� INDIELEC en Ingeniería Eléctrica
� Introducción a la herramienta de simulación Flux
� Integración de Flux con otras herramientas de simulación
� Ejemplo en vivo de simulación electromagnética
� Conclusiones
24/01/2013 9
� Conclusiones
� Preguntas / Respuestas
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Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
Software Flux
� Modelado de fenómenos electromagnéticos y térmicos por el método de Elementos Finitos
24/01/2013
� Utilizado por más de 1000 referencias (industria, centros de investigación, universidades) en todo el mundo.
Magnetic signature of shipsMagnetic signature of ships
10Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
Flux: Software de FEM de propósito generalLa herramienta que necesita para explorar Universo
� Permite realizar:� Análisis estático
� Análisis régimen permanente AC
� Análisis transitorio
� Resolución de problemas:
24/01/2013
� Resolución de problemas:� Magnéticos
� Eléctricos
� Térmicos
� Aplicaciones acopladas:� Térmica/Magnética o Eléctrica
� FEM y Circuito/Sistema
� FEM y movimiento
11Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
� Análisis:
� Flux hace visible lo que antes estaba oculto para todos, excepto unos pocos expertos
� Diseño: Reducción de tiempos
¿Por qué utilizar herramientas de modelado?
24/01/2013
� Diseño: Reducción de tiempos
� La creación de prototipos virtuales permite reducir el número de costosos
prototipos
� Optimización:
� Aumento de la eficiencia de los dispositivos
� Enseñanza:
� Los conceptos son más fáciles de entender cuando se pueden visualizar
12Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
Una fácil definición del sistemaConcéntrese en su exploración, no en la herramienta!
FluxFluxFluxFluxPre-proceso ���� Resolución ���� Post-proceso
� � � � �
ExportaciónCAD
ImportaciónCAD
Generaciónmalla
Propiedadesfísicas
Procesoresolución
Post-proceso
24/01/2013
� Un proceso fácil en 5 pasos
� Flux está disponible en 2D y 3D para proporcionar los mejoresresultados de la simulación en el menor tiempo de cálculo.
CADCADConstruccióngeométrica
malla físicas resolución proceso
Optimice su diseño
13Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
Estudios paramétricos en FluxFácil control de cada parámetro
Construcción Geometría
Generación Mallado Descripción Propiedades Físicas
Descripción Circuito Eléctrico
Importación CAD
���� Formatos nativos
���� Formatos neutros
Modo de reparación de geometrías���� Adaptación de diseños
Mallado asistido
Herramientas de control de la malla
���� Mesh points
���� Mesh lines
Propiedades magnéticas, eléctricas, dieléctricas, térmicas
���� µ, ε, β, ρ, J
Propiedades lineales, no lineales, espaciales, dependientes del tiempo y parametrizadas
Editor de circuitos eléctricos avanzado���� modelado del control / alimentación del dispositivo
Biblioteca de
24/01/2013 14Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
���� Adaptación de diseños CAD a paquete FEM
Parametrización de geometrías���� Fácil control y optimización
Simplificación de geometrías por medio de simetrías y periodicidades���� Reducción del tamaño del modelo
Sketcher2D
���� Mesh lines���� Mesh generators
Parametrizaciónmalla
���� Control densidad de malla
���� Control distribución de malla
Base de datos de materiales
���� Más de 40 materiales predefinidos
bobinas no malladas
Biblioteca de componentes disponible
Valores parametrizables de los componentes
� Mapas cartográficos e isovalores en la región del problema para ver resultados como la densidad de flujo o distribución de temperatura
� Curvas de variación con respecto a un
Un impresionante post-procesadorMuestre los resultados de simulación y convenza!
24/01/2013
� Curvas de variación con respecto a un parámetro (tiempo, posición, geométrico, físico...)
� Análisis de magnitudes globales como inductancia, energía, fuerza o par.
� Definición de sensores antes de la resolución para reducir tiempo durante el post-proceso
15Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
Interoperabilidad de SoftwareSoftware listo para comunicarse
Importación geometrías CAD• Inventor SAT / ACIS• CATIA V4, V5• Inventor(Autodesk)
CAD export• SAT
Simulador de Sistemas Mecatrónicos
FluxFluxFluxFluxFluxFluxFluxFlux
� La integración de Software es una estrategia clave para Flux: el intercambio de información entre Flux y el software existente es ahora más sencillo que nunca!
24/01/2013
• Inventor(Autodesk)• Pro / ENGINEER• IGES, IGES Advanced•STEP, STEP Advanced
Importación Malla• NASTRAN• PATRAN• UNV Ideas
• SAT• CATIA V4, V5• IGES• STEP• MED
Result export• Excel• Text• XML
FluxFluxFluxFluxFluxFluxFluxFluxPrePre--procesoproceso �������� AnálisisAnálisis �������� PostPost--procesoproceso
� � � � �
Driving Flux• Python• With API
C/C++ language Excel Fluent VB Script
motoresPlantillas para motores• SPEED & Motor-CAD imports
DataExport
DataImport
Construccióngeometría
GeneraciónMalla
PropiedadesFísicas
ProcesoResolución
Post-ProcesoResultados
16Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
Acoplamiento con circuito eléctrico en 2D y 3D
� Para aplicaciones magnéticas transitorias y AC
� Ejemplos
� Alimentación PWM (Pulse With Modulation)
� Alimentación / Carga conectada en estrella o triángulo
� Componentes Jaula de Ardilla y Escobillas
24/01/2013
� Componentes Jaula de Ardilla y Escobillas
17Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
� Magnético transitorio con una parte rotatoria
� Resolución de la ecuación mecánica
J Tm f Trθ θ= − −&& &
Acoplamiento cinemático para movimiento de rotación (2D y 3D)
24/01/2013
� Ejemplos
� Cualquier tipo de motor
� Brushless DC
� Inducción
� Sincrónico
� Reluctancia variable
� …
J Tm f Trθ θ= − −
18Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
� Magnético transitorio con una parte con mov. lineal
� Resolución de la ecuación mecánica
e fm x F F= −&&
Acoplamiento cinemático para movimiento de translación (2D y 3D)
24/01/2013
� Aceleración
� Fuerza Electromagnética
� Fuerza de fricción
� Ejemplos
� Actuador electromagnético
� Altavoz
x&&
eF
fF
19Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
Contacto compresible (2D y 3D)
� Movimiento tenido en cuenta mediante remallado automático de la superficie « compresible »
� Ejemplos
� Electroimán
� Rotación de parte no
24/01/2013
Rotación de parte no
cilíndrica: contactor
� …
20Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
Agenda Webinar
� INDIELEC en Ingeniería Eléctrica
� Introducción a la herramienta de simulación Flux
� Integración de Flux con otras herramientas de simulación
� Ejemplo en vivo de simulación electromagnética
� Conclusiones
24/01/2013 21
� Conclusiones
� Preguntas / Respuestas
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Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
� Importación de geometría de SPEED a Flux con mallado automático
� Gran variedad de motores:
� Brushless de imanes permanentes
� Motor de Inducción
� Motor de reluctancia
Vínculo Flux / SPEEDHerramientas para especialistas de motores
Webinar específico:
SPEED: Prediseño de máquinas de inducción
24/01/2013
� Motor de reluctancia
� …
Plantilla de motor en SPEED, para una aproximación analítica rápida
Flux para una simulación precisa
22Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
de inducciónJueves 7 de febrero, 11h.
Co-simulación Flux/Portunus
� Co-simulación entre Flux (aplicación magnética transitoria) y el simulador de sistemas Portunus en 2D & 3D
� Permite considerar bucles de control, movimiento, acoplamiento de circuito eléctrico, saturación, …
� Ejemplos
24/01/2013
� Ejemplos
� Alimentación PWM
� Control de fuerza
Electromagnética
Portunus
FluxFluxFluxFluxElectromagnetic & thermal FEA analysis
Electromagnetic device LoadControl & Drive
System simulationSystem simulation
23Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
Simulación en rég. transitorio
Co-simulación Flux/Simulink
24/01/2013
Intercambio de valores eléctricos y mecánicos en cada intervalo de tiempo
24Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
Co-simulación Flux/Motor-CAD
� Contexto
� Diseño magnético de la máquina teniendo en cuenta el efecto de la temperatura
� Obtención del régimen permanente de la máquina a una velocidad determinada
� Herramientas
� Flux para el modelado electromagnético
24/01/2013
� Flux para el modelado electromagnético
� Motor-CAD para el análisis térmico
� Objetivo
� Beneficiarse de la potencia de cada herramienta mediante el intercambio de información entre Flux y Motor-CAD
25Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
Webinar específico:
Motor-CAD: Introducción al análisistérmico de máquinas eléctricas
Jueves 21 de febrero, 11h.
Acoplamiento Flux/GOT-It
� GOT-It controla automáticamente el proceso de optimización basado en FEM
� Disponible a partir de Flux v10.4.2
� Aplicaciones 2D, 3D y Skew
Webinar específico:
GOT-It: Optimización de máquinas eléctricas rotatorias
Jueves 7 de marzo, 11h.
24/01/2013 26Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
Agenda Webinar
� INDIELEC en Ingeniería Eléctrica
� Introducción a la herramienta de simulación Flux
� Integración de Flux con otras herramientas de simulación
� Ejemplo en vivo de simulación electromagnética
� Conclusiones
24/01/2013 27
� Conclusiones
� Preguntas / Respuestas
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Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
Análisis par de cogging de una máquina de imanes
� Objetivo: Analizar par de cogging de un motor brushless DC
� En 2D
� En skew
� En 3D
� Características principales
24/01/2013
� Características principales
� 4 polos
� 24 ranuras
� 3 fases conexión estrella
� Ferrita magnetizada radialmente
28Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
Análisis par de cogging de una máquina de imanes
� Pasos a seguir para llevar a cabo la simulación electromagnética:
� Generación de la geometría � ‘Overlay para motores’
� Discretización de la geometría � Mallado
� Asignación de propiedades físicas del dispositivo a simular:
� Materiales
24/01/2013
� Movimiento � conjuntos cinemáticos
� Circuito eléctrico acoplado
� Definición del escenario de resolución
� Resolución del problema
� Análisis de resultados
29Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
Webinar específico:
Modelado de máquinas eléctricas con asistentes avanzadosJueves 28 de febrero, 16h.
Par de Cogging de motor brushless
24/01/2013 30Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
Par de Cogging de motor brushless
24/01/2013 31Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
Par de Cogging de motor brushless
24/01/2013 32Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
� FEM
� Rizado del par a velocidad constante
Motor Brushless: otras simulaciones
24/01/2013
� Arranque y adición de una carga
33Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
2
5
4
3
1
6
1. Barra de título
2. Barra de menús
3. Barra de herramientas
4. Árbol de datos
5. Zona gráfica
Demo
24/01/2013
8
9
7
5. Zona gráfica
6. Barra de contexto
7. Barra de memoria GUI
8. Zona de Historial
9. Zona de Comandos
34Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
Agenda Webinar
� INDIELEC en Ingeniería Eléctrica
� Introducción a la herramienta de simulación Flux
� Integración de Flux con otras herramientas de simulación
� Ejemplo en vivo de simulación electromagnética
� Conclusiones
24/01/2013 35
� Conclusiones
� Preguntas / Respuestas
No dude en plantear cuestiones a través del chat, y las responderemos al finalizar la presentación
Escriba aquí su cuestión…
Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
Conclusiones
� ¿Por qué utilizar Flux?
� Para ahorrar tiempo en el proceso de diseño
� Para minimizar la fabricación de costosos prototipos
� Para obtener resultados precisos
� Por el soporte técnico avanzado e ilimitado en castellano
24/01/2013
Por el soporte técnico avanzado e ilimitado en castellano
� Por la calidad de las versiones
� Futuro de Flux
� Mejorar la interoperabilidad (con el control, y para análisis mecánico, térmico, acústico)
� Mejorar opciones de los modelos (histéresis, pérdidas, …)
36Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
24/01/2013
Muchas gracias por su atención
Para cualquier cuestión adicional no duden en contactarnos: [email protected]¿Puedo disponer de una versión de evaluación?
37Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
¿Desea una versión de evaluación?
� Solicite una versión de evaluación de cualquiera de nuestros programas de
simulación
24/01/2013
� Versiones 100% funcionales durante el periodo de evaluación
� Solicitar en [email protected] / (+34) 961 303 462
� Soporte técnico durante el periodo de evaluación: [email protected]
� Documentación, tutoriales, technical papers, ejemplos, etc.
©2013 Indielec | Prohibida la distribución total o parcial de este documento
38Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
Webinars Primer Trimestre 2013
Fecha y hora Temática Presentador
Jueves 24-ene, 11.00 h. FLUX: Introducción a la simulación electromagnética Equipo Técnico - INDIELEC
Jueves 31-ene, 16.00 h.PSCAD: Introducción a la simulación de sistemas
de potencia en régimen transitorioEquipo Técnico - INDIELEC
Jueves 07-feb, 11.00 h. SPEED: Prediseño de máquinas de inducción Equipo Técnico - INDIELEC
Jueves 14-feb, 16.00 h.FLUX: Modelado y simulación
transformadores de potenciaEquipo Técnico - INDIELEC
24/01/2013
©2013 Indielec | Prohibida la distribución total o parcial de este documento
39Webinar de FLUX: Introducción a la Simulación Electromagnética
Jueves 14-feb, 16.00 h.transformadores de potencia
Equipo Técnico - INDIELEC
Jueves 21-feb, 11.00 h.Motor-CAD: Introducción al análisis térmico
de máquinas eléctricasEquipo Técnico - INDIELEC
Jueves 28-feb, 16.00 h.FLUX: Modelado de máquinas eléctricas
con asistentes avanzados Equipo Técnico - INDIELEC
Jueves 07-mar, 11.00 h. GOT-It: Optimización de máquinas eléctricas rotatorias Equipo Técnico - INDIELEC
Jueves 14-mar, 16.00 h. PSCAD: Simulación avanzada de sistemas de potencia J. Carlos García - MHRC
Jueves 21-mar, 11.00 h.InCa3D: Análisis y simulación de busbars, conexiones
eléctricas y pistas de PCB's (en inglés)Nicolas Exbrayat - CEDRAT
Jueves 04-abr, 16.00 h.RTDS: Simulación de sistemas de potencia
en tiempo real (en inglés)Cyprian Peters - RTDS Tech.