Simulazione di conduttori di qualsiasi forma per mezzo dei vertici di una polilinea


La finestra dell'applicativo è rappresentata in figura 29.


Figura 29: Simulazione di conduttori per mezzo dei vertici di una polilinea


In questo caso SELF3D preleva i dati necessari da un file di testo, all’interno del quale vengono inseriti, per ogni polilinea, i valori delle caratteristiche elettriche e le coordinate dei vertici della stessa polilinea. Il numero dei vertici inseribili è illimitato. Per creare questo file è possibile, ad esempio ma non esclusivamente:
  • Realizzare il disegno della polilinea in ambiente CAD. Grazie ad una utility appositamente creata è possibile generare il file necessario a questo modulo di SELF3D direttamente dall'interno dell'ambiente CAD.
  • Nel caso in cui la forma del conduttore sia esprimibile tramite funzione parametrica (o come combinazione di esse), si valuta la funzione stessa al variare del parametro in un intervallo prefissato dall’utente
Per mostrare un esempio di applicazione di quest'ultimo caso, consideriamo un elica. Dopo aver inserito i parametri elettrici e le coordinate dei vertici della polilinea approssimante (attraverso la valutazione in 60 punti della funzione parametrica associata all'elica), è possibile selezionare il tasto "Visualizza grafico 3D delle polilinee" per ottenere il grafico di figura 30. Come vediamo, oltre all'elica, sono stati inseriti i conduttori di andata e ritorno della corrente.


Figura 30: Rappresentazione di un Elica per mezzo dei vertici di una polilinea


Una volta acquisite le polilinee dal modulo di SELF3D, esse verranno gestite dal Software alla stessa stregua dei conduttori inseriti tramite finestre grafiche. E' quindi possibile tornare alla finestra iniziale di SELF3D ed effettuare le simulazioni su un punto, piano orizzontale, piano verticale XZ, piano verticale YZ, piano obliquo, retta, volume, parallelogramma, simulazione su una orografia e su una orografia interpolata.


Figura 31: Induzione Magnetica sul piano XZ generata da un Elica e dai cavi di alimentazione


In figura 32 è raffigurato lo stesso grafico con sovrapposte due isolinee.


Figura 32: Induzione Magnetica sul piano XZ generata da un Elica e dai cavi di alimentazione


In figura 33 vediamo l'induzione magnetica su un piano orizzontale XY ad una altezza di 9.5 metri.


Figura 33: Induzione Magnetica sul piano XY generata da un Elica e dai cavi di alimentazione

Vediamo infine, sfruttando la possibilità di visualizzazione 3D dell'isosuperficie, la sua visualizzazione nelle vicinanze della zona dove iniziano i conduttori di alimentazione dell'elica.


Figura 34: Visualizzazione 3D dell'Isosuperficie dell'Induzione Magnetica

Pur se in questo esempio è stata mostrata una situazione composta da una polilinea, questo modulo di SELF3D è in grado di simulare la contemporanea presenza di più polilinee distinte aventi ognuna la propria corrente e fase. Chiaramente, SELF3D terrà conto della composizione, in un dato punto di simulazione, degli effetti dovuti alla diversa fase ( ed eventualmente anche alla diversa ampiezza) della corrente nelle varie polilinee.

E' infine da segnalare che nella versione 2.3 del Software è stata aggiunta la possibilità di simulare facilmente terne trifasi di conduttori elicordati, anche in configurazione multipla.

Nella figura seguente vediamo come vengono rappresentate in SELF3D tre terne di conduttori elicordati disposte affiancate e su un piano verticale:


Figura 35: Visualizzazione in SELF3D di tre terne Trifasi di conduttori elicordati

E, nella figura 36, vediamo il risultato della simulazione delle tre terne elicordate su un piano verticale:


Figura 36: Simulazione sul piano verticale nel caso di tre terne Trifasi di conduttori elicordati

E' inoltre possibile inserire nella stessa simulazione sia conduttori elicordati che rettilinei, avendo in questo modo la possibilità di simulare anche situazioni in cui si passa da una distribuzione su cavi rettilinei affasciati ad una distribuzione ad elica.

Per validare la procedura è stato confrontato il risultato ottenuto da SELF3D con quello ottenuto da HELIC B. Quest'ultimo è uno scipt, realizzato dallo scrivente in GNU Octave, che fornisce una soluzione analitica del valore dell'induzione magnetica in presenza di terne elicordate; esso fa uso delle funzioni di Bessel modificate del primo e secondo tipo e delle loro derivate in un sistema di riferimento in coordinate cilindriche.

Dal confronto effettuato si è notato una perfetta rispondenza a quanto ci si aspettava dall'applicativo. Ne consegue inoltre una validazione incrociata dei due software SELF3D ed HELIC B in caso di cavi elicordati. E questo perchè i due codici di calcolo giungono al medesimo risultato finale attraverso due modalità completamente diverse (tenendo conto chiaramente che SELF3D effettua l'approssimazione come una polilinea e che HELIC B utilizza invece una formulazione analitica esatta, per quanto si possa azzardare il termine esatto nel calcolo numerico di entità fisiche).