第四章ANSYS三维磁场分析4ppt课件.ppt

第四章第四章第第4节节三维电磁分析模拟三维电磁分析模拟4.4-2在交变场中的三维杆导体在交变场中的三维杆导体•问题描述问题描述•1/8 对称对称•外园导体是电流供电块导体外园导体是电流供电块导体•内杆是导磁内杆是导磁/导电体导电体•分析顺序分析顺序•施加边界条件施加边界条件•执行求解执行求解•后处理后处理•计算功率损失计算功率损失•观察径向功率分布观察径向功率分布4.4-3•物理区域物理区域•外导体外导体•μr = 1•ρ=.1714E-7 Ω-m•内导体内导体•μr = 50•ρ=1 E-7 Ω-m•空气空气•自由空间自由空间: μr = 1•励磁励磁: 10,000 A (峰值峰值) • 1,000 Hz•对称平面对称平面•X-Y平面平面—通量垂直通量垂直•X-Z平面平面—通量平行通量平行•Y-Z平面平面—通量平行通量平行单位单位: mm外导体外导体内导体4.4-4•在命令窗口输入在命令窗口输入ac3d建模建模•模型信息模型信息•单元类型单元类型: 边单元边单元solid117•导体导体- AZ,VOLT自由度自由度•空气空气-AZ 自由度自由度•励磁导体：导体要建模励磁导体：导体要建模•总电流加到截面的一个节点上总电流加到截面的一个节点上•单元组件单元组件:•内导体内导体: BAR•外导体外导体: ELEMENT4.4-5•靠近杆靠近杆BAR外半径处要加密网格，以满外半径处要加密网格，以满足集肤效应的计算要求〔集肤厚度足集肤效应的计算要求〔集肤厚度 (δ)上要有两个单元）上要有两个单元）BAR的边界的边界δ = (π μ σ f) -1/2 (m)式中式中μ = 磁导体磁导体= μr μ0 =50*1.256E-6σ = 电导率电导率 = 1 / ρ ρ = 电阻率电阻率 (Ohm-m) =1E-7f = 场频率场频率(Hz)=1000 δ = .77 mm4.4-6外导体的内半径外导体的内半径•由于集肤效应，外导体内半径由于集肤效应，外导体内半径也要网格细化也要网格细化δ = (π μ σ f) -1/2 (m)式中式中μ = 磁导率磁导率 = μr μ0 =1.256E-6σ = 电导率电导率= 1 /ρ = 5.83E-8f = 场频率场频率 (Hz)=1000δ=2.1 mm4.4-7•在内导体对称平面加在内导体对称平面加VOLT 约束约束•施加施加 VOLT约束约束 •Solu>apply>-electric-boundary>on areas选择内杆对选择内杆对称端面平面称端面平面•选择选择 OK4.4-8•对于外导体对称平面对于外导体对称平面:•在一个对称平面上施加在一个对称平面上施加VOLT 耦耦合合•在耦合端的一个节点上施加电流在耦合端的一个节点上施加电流值值•在另一个对称面的全部节点上施在另一个对称面的全部节点上施加加VOLT约束〔只对于导体节点）约束〔只对于导体节点）外导体施加外导体施加10,000 安安(峰值〕峰值〕1,000 Hz电流电流4.4-9•在对称平面上加电压〔在对称平面上加电压〔VOLT〕耦合〕耦合•选择外导体对称平面上节点选择外导体对称平面上节点•建立耦合建立耦合•Preproc>couplin/ceqn>couple dof>• Pick All确保号码不重复确保号码不重复•选择选择 OK外导体外导体 Y-Z对对称面节点称面节点4.4-10•利用节点图，在一个关键点上加电流值利用节点图，在一个关键点上加电流值 •Preproc>loads>apply>-electric-excitation>impressed currents-on keypoints•选择选择 OK选择任意一个角节点选择任意一个角节点-它它对应于一个关键点对应于一个关键点已加电流标志已加电流标志4.4-11•外导体另一对称面的节点上加外导体另一对称面的节点上加VOLT约束约束•Solu>apply>-electric-boundary>on areas选择外导体选择外导体Y=0 的的对称平面对称平面•选择选择 OK4.4-12•通量平行边界条件通量平行边界条件:•Y-Z 平面平面(X=0)•X-Z 平面平面(Y=0)•在模型末端在模型末端( Z 最大值位置〕加通最大值位置〕加通量平行边界条件作为一个远程边界量平行边界条件作为一个远程边界条件条件•面上加边界条件面上加边界条件•使整个模型激活使整个模型激活•选择外表面选择外表面•不选不选Z=0的平面的平面4.4-13•加通量平行条件加通量平行条件•Preproc>loads>apply>-magnetic-boundary>-flux par’l-on areas•全部选取全部选取•在在Z=0 处，通量垂直是自然边界处，通量垂直是自然边界条件，对于边单元列式方法，不条件，对于边单元列式方法，不要求加边界条件〔自动满足）要求加边界条件〔自动满足）不包括不包括Z=0的外表面的外表面约束约束AZ使通量平行使通量平行4.4-14•执行求解执行求解•Solu>new analysis [HARMONIC]•频率为频率为 1,000 Hz•Solu>time/frequenc>freq&substps•选择选择 OK4.4-15•确保激活整个模型确保激活整个模型•Utility>select>everything•选择交流分析的求解器选择交流分析的求解器• Solu>analysis options•选择选择 OK •开始求解开始求解•Solu>current LS•选择选择 OK4.4-16•读取结果的虚数部分读取结果的虚数部分•Postproc>by load step [选择虚数部分选择虚数部分]•选择选择 OK•利用预定义矢量图示，能观察杆内电流密度利用预定义矢量图示，能观察杆内电流密度•Postproc>plot results>-vector plots-predefined•选择选择 OK使箭头在几何体使箭头在几何体上合理缩放上合理缩放4.4-17•杆内电源虚数解的放大图示杆内电源虚数解的放大图示4.4-18•后处理显示内导体杆功率损失后处理显示内导体杆功率损失(资料资料 2)•选择内导体选择内导体( BAR 组件组件)•Postproc>elec&mag calc>power•后处理显示内杆功率损失后处理显示内杆功率损失(材料材料2)•选择内导体选择内导体(BAR组件）组件） • Postproc>elec&mag calc>power4.4-19•图示功率损失密度图示功率损失密度 (PLOSSD)•激活激活BAR组件单元组件单元•图示图示PLOSSD 单元项单元项•Postproc>plot results> •选择选择 OK4.4-20•要观察功率损失深度，可将功率损失映射到路径上并按路径显示要观察功率损失深度，可将功率损失映射到路径上并按路径显示•选择与选择与BAR单元组件相连的节点单元组件相连的节点•在杆的对称面上定义一条路径在杆的对称面上定义一条路径•Postproc>path operations>define path>by nodes在在BAR组件每个转组件每个转角选择一个节点角选择一个节点•选择选择 OK4.4-21•将将PLOSSD单元项映射到路径上单元项映射到路径上• Postproc>path operations>map onto path•选择选择 OK4.4-22坐标轴，栅格，曲线可用下列菜坐标轴，栅格，曲线可用下列菜单修改单修改Utility>plotctrls>style>graph• 显示显示 POWER路径选项路径选项• Postproc>path operations>-plot path item-on graph•选择选择 OK4.4-23•这也可以在几何图上绘制这也可以在几何图上绘制•选择选择BAR组件并图示单元组件并图示单元•在命令窗口输入在命令窗口输入 /noerase•图示图示POWER路径路径• Postproc>path operations-plot path item-on geometry缩放图形，使缩放图形，使其看得更清楚其看得更清楚•选择选择 OK4.4-24•在几何图形上绘制的在几何图形上绘制的 POWER路径选项路径选项•允许清除图示允许清除图示• Utility>plotctrls>erase options>erase between plots。