Hello, dear friend, you can consult us at any time if you have any questions, add WeChat: daixieit

Power Engineering Electromagnetics ‐ EEE349/EEE350   (2023‐2024)

EEE349/EEE350 – Sem1 ‐ Assignment

Introduction

‐      This assignment depends on Sem 1 material.

‐      The assessment will be based on FEMM4.2 software

‐      The assignment might contain elements that have not been covered in the lectures.    ‐      You should provide all workings and explanations in your solutions. Also, justify your

design selection, if any. These will variously count towards achieving full marks in this assessment.

‐      The FEMM4.2 material is not examinable in either TA or GA examinations.

‐      For individual values of the problem parameters, If you see the letter 'm' in red in the question or figures, this represents the last digit of your ID number. For example, if your ID number is

So, you will substitute every 'm' with the number 7.

If the last digit in your ID number is '0', you will substitute the 'm' number with 10.

In your report,

Add vertical and horizontal contours (C1, C2, C3, and C4) to your schematic, then

a‐] Attach your schematic  diagram with the  required  contours  where the cable has one insulating material (Polypropylene insulator) with relative permittivity εr1 . (i.e. Both region 1 and region 2 have the same material Polypropylene insulator)

Plot the voltage distribution across contours C1 and C3. Plot the electric field distribution across contours. Comment on your results. Note: use a separate graph for each contour. [8 marks]

b‐] Find the cable capacitance using FEMM4.2 software for the cable given in part ‘a’, then confirm your answer analytically [7 marks]

c‐] Repeat part [a] by adding the second insulating material (PVC insulator)

with relative permittivity εr2. Plot the voltage distribution across contours C1,  C2,  C3  and  C4.  Plot  the  electric  field  distribution  across  contours. Comment on your results.

Note: use a separate graph for each contour        [12 marks]

c‐] Plot the electric field tensor for part ‘c’   [3 marks]

d‐] Find the cable capacitance using FEMM4.2 software, then confirm your answer analytically   [10 marks]

Note:

Five marks are allocated for report organisation/presentation.

Question 2 [50 marks]

A variable inductance can be represented by the magnetic circuit shown in figure (2). X represents the dimension in mm where x = (15 + m /4) mm and k factor equals 2.5. Choose the iron material from the FEMM4.2 library as a Mild‐steel M‐50. The number of turns of the coil is (70+m) turns.

The problem conditions:

‐ Electromagnetic problem

‐      Choose planar solution,

‐ Length units in millimetres, and

‐      Depth 1000 mm.

‐      Choose your mesh for not higher than 0.5 mm for improving the accuracy of the solution.

Figure 2

In your report,

1.  Attach a schematic diagram with the required contours. Take the air‐gap ‘g’ = 1 mm.(Remember to add a boundary to your problem) [5 marks]

2.  Calculate the coil current if the current density is (3.8+0.05m) A/mm2.

The filing factor is 55 %.  [5 marks]

3.  Calculate the coil inductance, (where and ), if the air gap

equals 1 mm and 5 mm (Note: ignore the air material in the plunger. This space is used to fix the plunger in the base; hence it is considered as air or non‐magnetic material) [5 marks]

4.  Plot the flux distribution and flux tensor across the contour for the air gap limits (1 mm and 5 mm). [5 marks]

5.  Plot the normal flux density component. [5 marks]

6.  Measure the flux density in the air gap [5 marks]

7.  Measure the inductance and compare it with the calculated one in number 2. Hint: integrate the vector A for  the right coil (in and out current). You will get the result Henry*Ampere, and this result is per turn. Plot a relation between the inductance and the airgap in steps where g is the x‐axis and the inductance is the y‐axis (g starts from zero up to 5 mm, take 1 mm step) [15 marks]

Note:

Five marks are allocated for report organisation/presentation