ansys电磁分析三-2.ppt

第三章第2节,二维交流和瞬态分析,3.2-2,10 Ω 电阻器,50 mH 电感器,2 μf 电容器,24 伏电压源,电路单元应用,问题描述电路由如下组成: 10 Ω 电阻 50 mH 电感器 2μf 电容器电压源24 伏（峰值）1000 Hz 频率分析顺序建模进行模拟后处理电流功率,3.2-3,Circ124 单元类型除了指定界面单元外，它不是有限元范畴的一部分线单元并不象Plane53 或Plane13要分网格具有模拟不同电路单元的多种性能电阻器，电感器，电容器不同类型的电流源不同类型的电压源互感器单元广泛帮助,从Help 查询到Circ124 单元类型(典型例）,3.2-4,用 实用命令菜单中的命令清除数据库中的数据 Utility>file>clear and start new如下菜单生成电路单元 Preproc>create>circuit在生成任何电路单元前，需要调整工作平面 Preproc>create>circuit>center WP首先建立独立电压源 (IVS),3.2-5,建立 IVS Circuit>independent vltg source>DC/AC harmonic鼠标变成“橡皮筋”状态，自由定位电路单元的位置在图形窗口中，必须用鼠标选取三个位置单元的起始节点单元的终止节点两个节点左边或右边的偏置量,IVS（独立电压源）,3.2-6,鼠标点取的第一位置，为单元的 I 节点,鼠标点取的第二位置，为单元的 J 节点,鼠标点取的第三位置，以确定单元的定位,,,,3.2-7,一旦鼠标点取完三个位置，程序弹出一个对话框以输入 IVS的参数,V4,识别号,,,电压幅值 (峰值)， 不是均方根值,相位角 (度),,,选择 OK,3.2-8,建电阻器 .. Circuit>resistor当选择第二个位置时，双击鼠标，使其同时也成为第三个位置这并不必须完全点取在同一个位置，电路建模器会自动捕捉到已存在的节点,鼠标点取的第一点,鼠标点取的第二点,识别号,,,电阻值 Ω,,选择 OK,,,3.2-9,建电感器 .. Circuit>inductor当选择第二个位置时，双击鼠标，使其同时也成为第三个位置这并不必须完全点取在同一个位置，电路建模器会自动捕捉到已存在的节点,鼠标点取的第一点,,鼠标点取的第二点,,识别号,,,电感值 (H),选择 OK,,,,3.2-10,建电容器 .. Circuit>capacitor当选择第二个位置时，双击鼠标，使其同时也成为第三个位置这并不必须完全点取在同一个位置，电路建模器会自动捕捉到已存在的节点,鼠标点取的第一点,鼠标点取的第二点,,,识别号,,,电容值 (farads),,选择 OK,,,3.2-11,到这里，建模就完成了电路单元的每一个闭合回路要求约束电压（ VOLT）自由度（接地） Preproc>loads>apply>boundary>-voltage-on nodes选取回路中的任何一个节点,选择 OK,,3.2-12,执行求解 Solu>new analysis [Harmonic]设置激励频率 Solu>time/frequenc>freq and substps,选择 OK Solu>current LS选择 OK,3.2-13,为获取电路单元结果，可列表显示单元解缺省状态下的激活结果为虚数解 Postproc>list results>element solution,选择 OK,3.2-14,虚数分量求解结果,3.2-15,为获取电路单元结果，可列表显示单元解必须读入实数解 Postproc>-read results-by load step选择 [REAL]选择 OK Postproc>list results>element solution,3.2-16,实数分量求解结果,3.2-17,2D 变压器应用实例,问题描述变压器初极构成如下: 2 Ω 直流电阻 1080 匝变压器次极构成如下: .02 Ω直流电阻 108匝电压源60 伏特峰值60 Hz 频率线圈在 75 C叠层长度: 70 mm,初极,次极,磁路,,,,空气隙,,不同颜色表示不同材料,,,3.2-18,分析过程利用对称性模拟次极短路情况建立电路模型实常数设置耦合进行交流分析后处理电流功率,,,3.2-19,物理区域描述铁区导磁叠片铁芯，无须考虑集肤效应线圈区绞线圈 (无集肤效应)导电率随温度的增加而增加初极由独立电压源（ IVS）驱动次极短路,全部边线通量平行,,3.2-20,材料性质 铁μr = 10,000ρ: Not input线圈μr = 1ρ= 2E-7空气μr = 1,空气,,铁,,次极线圈,初极线圈,,,3.2-21,用 in_tran宏建立变压器对称的一半模型在命令行输入： in_tran,变压器模型,铁芯叠片: 材料 2,,空气隙,,初极,次极,3.2-22,模型数据组件 初极线圈p-side (单元+节点)次极线圈s-side (单元+节点)单元类型 2 用于两个线圈区域两个线圈的横截面积相同，并用参数 ACOND定义,单元类型 2,,,3.2-23,电路单元条件,初极 由一个独立电压源( IVS) 单元提供激励载荷用一个绞线圈将独立电压源( IVS)连接到有限元区域上 次极用一个小电阻模拟短路条件用一个绞线圈将电阻连接到有限元区域上,要求在单元类型选项中激活这些自由度,,,3.2-24,线圈区域单元类型的自由度选项必须激活 Preproc>element type>-add/edit/delete [OPTIONS],选择 OK,线圈单元类型号,,要求选取这些自由度,,3.2-25,每个线圈必须输入实常数数据，使之符合于指定的直流电阻值,次边 (s-边) 实常数设置号2,原边(p-边) 实常数为1,3.2-26,对于平面模型，绞线圈实常数数据组成如下区域截面积(CARE) = 线圈单元的总面积（可用面积求和）匝数(TURN)长度: 必须为折合长度 (LENG)电流正方向（“进”或“出”平面方向）（RIRZ ）线圈填充系数(FILL)（随后计算）,,线圈单元图,3.2-27,如果用两个截面来模拟线圈，则线圈电阻应分配到两个截面上如果只有一个截面模拟整个线圈电阻，那么这个截面必须相应于线圈电阻（例题所示）平面截面线圈填充系数表达式为：,式中 N = 线圈匝数 ρ =电阻率 (Ω -M) L = 折合长度 (M) (折合长度L可能需作适当调整，以计及终端绕组的影响） A = 线圈区域单元面积 (m2) Rcoil = 单个线圈电阻(Ω),3.2-28,对于初极线圈 N = 1080 L = .07 m ρ = .2E-7 Ω -m Rcoil = 2 Ω A = ACOND = .00125 m2 Cf = .07258 (对应于一个线槽内的整个线圈)对于次极线圈 N = 108 L = .07 m ρ = .2E-7 Ω -m Rcoil = .02 Ω A = ACOND = .00125 m2 Cf = .653184 (对应于一个线槽内的整个线圈),3.2-29,这些值输入到每个线圈的实常数组中初极线圈，实常数组设置为1 Preproc>real constants>,选择 EDIT,对应于初极线圈,,,对应于初极线圈,,选择 OK,,3.2-30,在实常数1中，输入初极线圈数据,线圈区单元类型号,,选择 APPLY (输入次极线圈数据),3.2-31,在实常数组2中输入次极线圈数据,选择 OK,3.2-32,建电路单元,工作平面处于屏幕中心 Preproc>create>circuit>center WP建初极独立电压源IVS .. Circuit>indp vltg src>AC/DC harmonic,变压器有限元区,,首先，鼠标选取起始节点,其次，鼠标选取终止节点,最后，鼠标点取电路单元的偏置位置,,,,3.2-33,峰值（电压）,相位角（度）,电路单元标志号,,,,选择 OK注: 完成此窗口后，才显示实际电路单元,第三个位置选取后输入:,3.2-34,建立绞线圈单元(SCE) ，将plane53单元构成的线圈截面与独立电压源（IVS）相连接 .. Circuit>strnd coil -,首先，鼠标选取SCE连接到IVS的一端,第二，鼠标选取SCE 连接到IVS的另一端,第三，用鼠标选取SCE 的偏置位置,,,,最后的鼠标点取将SCE连接到有限元区的横截面上 ，该单元必须为初极的有限元单元,,建初极线圈,,3.2-35,绞线圈单元的附加信息,标志各个SCE,允许SCE改变已定义好的实常数值,,,选择 OK,3.2-36,建电阻（1E-8欧姆），模拟短路 .. Circuit>resistor,鼠标第一次选取,鼠标第二次选取,鼠标第三次选取,,,,电阻器识别号和电阻值,选择 OK,建次极电路,3.2-37,建SCE，将次极电路与电阻器(RES)相连接,鼠标第一次选取将SCE 连接到RES,鼠标第二次选取,鼠标第三次选取,,,,最后的鼠标点取将SCE 连接到次极单元,,采用与前面定义过的绞线圈相同的数据选择 OK,用户线路设备标识图,3.2-38,每个独立回路必须约束VOLT 自由度 Preproc>loads>apply-electric-boundary>-voltage-on nodes每个独立回路选一个节点选择OK窗口输入“0” 选择OK,,,3.2-39,选择 APPLY,线圈区要求耦合CURR和EMF自由度以使电流守恒，以及使绕组电流均匀分布初极利用P-SIDE组件选取初极单元节点在初极生成两组耦合 Preproc>coupling/ceqn>couple DOF选择 Pick ALL,3.2-40,在选取框内选择Pick ALL （由于由于前面选了APPLY）,选择 OK,设置号必须不相同,,选择 OK,初极耦合,3.2-41,对初极必须生成相同类型的耦合组利用组件S-SIDE选择次极节点,,对次极生成两组耦合 Preproc>coupling/ceqn>couple DOF选择 Pick ALL,选择 APPLY,设置号必须唯一,,,3.2-42,在选取框内选择Pick ALL （由于前面选了APPLY）,设置号唯一,,,次极耦合,选择OK,,3.2-43,铁芯外边加通量平行边界条件 Preproc>loads>apply>boundary>flux par’l on lines选择OK,,注：线段颜色变亮,3.2-44,进行模拟，进入求解器 Solu>new analysis [HARMONIC]设置模拟频率 Solu>time/frequenc>freq&substps,选择 OK,3.2-45,激活整个模型Utility>select>everything开始求解Solu>Current LS,确认模型为二维,,电路附加自由度,,选择 OK,3.2-46,读入结果，图形显示两种结果,Postproc>by load step [REAL]实数解,Postproc>by load [IMAGINARY]虚数解,3.2-47,确认线圈的直流电阻选择线圈区域（材料3）定义单元表选项(ERES) 求电阻 Postproc>element table>define table [ADD],。