Источник тока

Назначение

Условие Источник тока предназначено для возбуждения электромагнитного поля путем задания известного электрического тока вдоль выбранного ребра или геометрической линии модели.

В САПР «ГАММА» источник тока реализован как идеализированное возбуждение, характеризующееся:

• положением;
• направлением;
• амплитудой тока.

Источник тока применяется в тех случаях, когда величина возбуждающего тока известна заранее, а распределение электромагнитного поля и возникающее напряжение должны быть определены в результате расчета.

Типичные области применения:

• возбуждение проволочных антенн;
• моделирование токового питания;
• исследование распределения токов;
• анализ магнитного поля;
• возбуждение резонаторных структур;
• тестирование электродинамических моделей.

Физический смысл

Источник тока задает принудительное протекание электрического тока вдоль выбранного ребра или геометрической линии.

В реальном устройстве такой ток может создаваться:

• генератором;
• источником питания;
• внешней электрической цепью;
• токовым драйвером.

При использовании условия Источник тока внешняя электрическая цепь не моделируется. Вместо этого решателю непосредственно задается известное значение тока.

В результате расчета САПР «ГАММА» определяет:

• распределение электрического поля;
• распределение магнитного поля;
• возникающее напряжение;
• распределение поверхностных токов;
• электромагнитный отклик конструкции.

Следует учитывать, что источник тока представляет собой идеализированную математическую модель и поддерживает заданное значение тока независимо от напряжения, необходимого для его формирования.

Когда использовать

Рекомендуется использовать источник тока, если необходимо:

• задать известный ток возбуждения;
• исследовать влияние тока на электромагнитное поле;
• определить напряжение при известном токе;
• смоделировать токовое питание проводящей структуры;
• выполнить тестовое или сравнительное моделирование.

Типичные примеры:

• питание дипольной антенны;
• возбуждение токовой перемычки;
• возбуждение резонатора;
• моделирование токов в тонких проводниках.

Когда не использовать

Не рекомендуется использовать источник тока, если:

• требуется моделирование реального питающего тракта;
• необходимо рассчитывать S-параметры;
• возбуждение осуществляется через коаксиальную или волноводную линию;
• известно напряжение, а не ток;
• необходимо моделировать распределенный объемный источник.

Отличие от других условий возбуждения

Условие	Что задается	Типичное применение
Источник тока	Электрический ток	Токовое возбуждение проводящей структуры
Источник напряжения	Напряжение	Возбуждение по известному напряжению
Сосредоточенный порт	Напряжение или мощность	Подключение линии передачи
Волновой порт	Электромагнитная мода	Возбуждение линий передачи и волноводов
Точечный источник	Электрический или магнитный диполь	Локальное излучение

Назначение условия в САПР «ГАММА»

Требования к геометрии

Источник тока в САПР «ГАММА» может быть назначен:

• на ребро существующей геометрии;

  

• на предварительно созданную геометрическую линию.

  

Выбор способа зависит от особенностей моделируемой конструкции. Использование ребра удобно, если путь протекания тока уже определяется геометрией модели. Использование отдельной геометрической линии рекомендуется в случаях, когда необходимо задать источник независимо от геометрии объекта или обеспечить более наглядное управление его положением и направлением.

Создание условия

Для назначения источника тока необходимо:

1. Открыть вкладку Решение.

   

2. Выбрать команду Источник тока.

   

3. В окне Назначить источник тока нажать кнопку Выбрать.

   

4. В 3D-области выделить ребро модели или ранее созданную геометрическую линию. В примере показано назначение на созданную линию.

   

5. Убедиться, что информация о выбранном объекте отображается в окне Назначить источник тока в поле Позиция.

   

6. Если требуется, настроить направление источника с помощью кнопки Направление вращения.

   

7. Задать значение тока или оставить значение по умолчанию.

   

8. Нажать Применить, затем ОК.

   

После создания источник появится в дереве проекта в разделе Условия в папке Точечные и линейные источники.

Параметры

Позиция

Поле Позиция отображает выбранный геометрический объект, на который назначается источник тока.

В качестве объекта может использоваться:

• ребро модели;
• геометрическая линия.

Направление

Определяет положительное направление протекания электрического тока вдоль выбранного ребра или линии.

В САПР «ГАММА» доступны два варианта:

• Первое направление;
• Второе направление.

Изменение направления влияет на:

• знак тока;
• направление магнитного поля;
• знак напряжения;
• интерпретацию результатов постобработки.

Рекомендуется выбирать направление, совпадающее с предполагаемым направлением тока в реальной конструкции.

Ток, А

Определяет амплитуду задаваемого электрического тока.

Единица измерения:

А

Значение по умолчанию:

1 А

В линейной постановке задачи увеличение значения тока приводит к пропорциональному увеличению амплитуды создаваемого электромагнитного поля.

Проверка корректности назначения

После создания условия рекомендуется убедиться, что:

• выбран правильный геометрический объект;
• направление источника выбрано корректно;
• значение тока задано в амперах;
• источник расположен в требуемой области модели;
• отсутствуют конфликтующие условия возбуждения.

После расчета рекомендуется проверить распределение токов и магнитного поля, а также убедиться, что направление тока соответствует постановке задачи.

Типичные ошибки

Ошибка	Последствие
Выбрано неподходящее ребро или линия	Некорректное возбуждение модели
Неверно задано направление	Инверсия направления тока и магнитного поля
Ошибка в величине тока	Некорректный уровень возбуждения
Источник назначен на объект, не соответствующий пути протекания тока	Недостоверные результаты
Использование источника тока вместо порта при расчете S-параметров	Некорректная постановка задачи