電場仿真
關注創建者：Cruise 創建時間：2022-07-01
電場仿真的實例教程
2015年10月21日，Troy（美國密歇根）–Altair今日宣布FieldscalePC已攜其電磁仿真軟件Charge加入Altair合作伙伴聯盟(APA)。該軟件專用于靜電仿真，也稱為電場仿真。
“能夠加入Altair合作伙伴聯盟，我們感到十分驕傲。”Fieldscale首席執行官YiorgosBontzios說道，“Fieldscale的下一代仿真軟件將助力工程師以更快速度設計出更為高效的產品，成為廣大結果導向型電氣硬件企業的必備工具。Altair將是這條發展路線上的強有力盟友，我們會幫助工程師實現本以為無法完成的仿真作業。”
工程師可借助Charge分析整個模型的電場情況，而無需進行不實際的簡化。這讓他們可以完成以前無法解決的仿真問題。Charge采用穩定可靠的邊界元法，能夠準確計算復雜結構中的電勢和場強分布。它將仿真過程細化為五個步驟并在一個簡單易用的環境中完成，從而提高生產力和效率。其并行算法可在數分鐘內完成以往需要進行一整夜計算的結果。
“我們熱烈歡迎Fieldscale攜Charge軟件加入APA。”Altair電磁解決方案副總裁UlrichJakobus博士說道，“該工具是一款精確高效、高度并行的求解器，適合用于靜電應用。它使Altair高頻電磁產品FEKO更加完備。”
在能源行業中，工程師可利用Charge設計包括電極、開關、軸襯和絕緣體在內的高壓設備。還可以利用該軟件測試電擊穿和火花放電，從而滿足安全標準，避免設備受損。此外，Charge能夠幫助工程師設計出更高效、更優質的避雷系統，保護建筑、飛機和風力渦輪機農場等。
欲了解有關Fieldscale和Charge的更多信息，請注冊參加將于2015年11月2日上午9點(EST)和下午1點(EST)舉行的產品推介研討會，或訪問Fieldscale的解決方案頁面。
展開 FDTD計算得到的電場分布，但是FDTD通過另存為jpg或者截屏所得到的圖片分辨率很低，得到的圖片往往不能直接使用。因此，可以通過腳本輸入到Maltab，然后再利用Matlab處理圖片并輸出。
??但是將數據從FDTD輸出到Matlab中，并不是想象中那么簡單，經歷了好幾次坑，反復摸索之后，得到了一種比較可行的方案，介紹如下。
1. FDTD原始結果
??這里我們選用三角納米片的電場分布仿真結果進行舉例。圖1是FDTD直接輸出的結果（截圖），可以明顯看出，x方向和y方向的比例并不相同，而且不容易調節成比例尺相同，我目前有兩個可行的方案可以解決這個問題，一種是先建立一個方形的圖片，利用簽字筆在電腦屏幕上畫出方形的邊界，然后再反復調節FDTD的圖片，使其邊界和畫出的邊界重合；第二種方案相對更精準也更方便，借用Snipaste截圖軟件創建一個方形的貼圖，這個好處是這個貼圖可以一直置于頂層，然后再調節FDTD中圖片的邊界即可。這兩種方案都是調節好之后進行截圖，因為直接另存，FDTD輸出的圖片更加模糊，而且也沒有在FDTD Solutions軟件中找到可以設置分辨率的選項（FDTD Solutions版本為2018版），因此可以使用高分辨率截圖軟件或者較高分辨率的軟件，然后將圖片放到PS或者AI中進行分辨率的進一步調節。FDTD中能夠調節的著實比較少，很有必要繼續調整。
2. FDTD結果導出到Matlab
??FDTD數據導入到Matlab主要參考Lumerical官網的介紹文檔matlabsave。
??
展開 該APP可計算不同尺寸電阻片及絕緣層下的合閘電阻電場分布，可以查看電場切片、電場云圖和電勢分布等結果。
立即體驗：www.simapps.com/v/180952.html
09 變壓器多場耦合仿真APP
變壓器多場耦合仿真APP可開展電力變壓器的多物理場仿真，可針對變壓器熱故障開展校核，獲得不同發熱功率下變壓器內溫度場分布。
該APP可應用于開展330kV油浸式高壓電力變壓器的多場耦合仿真，并在多種幾何、物理參數產品的生產、設計、運維等全流程各階段發揮指導作用。
立即體驗：www.simapps.com/v/72988.html
10 斷路器電場仿真APP
斷路器是電力系統的重要開關設備，用于在正常運行時接通或斷開電路，故障情況在繼電保護裝置的作用下迅速斷開電路，特殊情況（如自動重合到故障線路上時)下可靠地接通短路電流，對電力系統的控制和保護方面起著重要作用。斷路器電場仿真計算APP可以實現斷路器電場仿真計算，得到電壓、電場結果。
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體驗更多電力裝備仿真APP：
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展開 起始短路電流沿二次屏蔽罩的接地線入地，引起接地線熔斷，導致二次屏蔽罩因無接地線而懸浮，此時，二次引線管上端部與二次屏蔽罩之間的電場強度值急劇上升，兩者之間的SF6氣隙被擊穿，后續短路電流沿二次引線管入地。
為量化分析該SF6電流互感器故障發生的原因，復現故障過程，并找到對應解決措施，本文從SF6電流互感器的絕緣結構、運行工況、電場仿真等方面開展了研究。
2 500 kV SF6電流互感器絕緣結構分析
該500 kV SF6電流互感器為倒立、臥式，軀殼為水平放置的圓柱體，二次繞組置于屏蔽罩內，一次導體穿過軀殼及二次繞組屏蔽罩的幾何中心，二次繞組屏蔽罩借助于盆式絕緣子（環氧樹脂澆注體）固定在套管安裝法蘭面上，二次繞組的引出線及屏蔽罩的接地線通過引線管引至底座的二次接線盤。其結構如下圖所示。
臥式結構的500 kV SF6電流互感器
為改善臥式軀殼與套管三通部位的電場分布，采用高壓屏蔽筒將高電位往下延伸。在高壓屏蔽筒與二次引線管之間增加中間分壓屏進一步改善電場的分布[1]。
3 500 kV SF6 電流互感器電場仿真計算
3.1 計算模型
依據500 kV SF6 電流互感器的實際結構及尺寸，運用有限元仿真軟件ElecNet，建立了SF6 電流互感器的三維電場仿真計算模型，如下圖所示。
展開 現今的電機電器設計面臨著更復雜的技術挑戰，只有充分運用現代工程仿真技術才能應對這些挑戰。
典型應用領域
1） 電磁仿真。電磁仿真在電機電器設計中扮演非常重要的角色，電磁仿真可以預測電磁轉換的效率、各個部件的損耗和發熱量、電磁力/力矩等參數，是進一步進行熱仿真和結構仿真的基礎；
2） 電場仿真。隨著電器設備容量和工作電壓的提高，電場仿真的必要性性更加迫切，電場仿真能夠預測設備的絕緣性、放電和擊穿的可能性等性能指標；
3） 熱仿真。過熱會使電機的可靠性降低，甚至于燒毀，因此熱分析與熱設計在電機電器設計中非常重要，熱分析可以優化冷卻方案，改善冷卻效果。
4） 結構強度、疲勞仿真。利用結構分析軟件研究電機電器在機械載荷和熱載荷作用下的強度、剛度、振動和疲勞壽命，可提高設備的可靠性。
5） 噪聲分析。模擬結構振動噪聲和電磁噪聲。
電磁仿真
穩態磁場分析: 激勵不隨時間變化,如永磁體的磁場、穩恒電流產生的磁場等
諧性磁場分析: 激勵按正余弦規律變化,如感應式電機
瞬態磁場分析: 激勵隨時間無規律變化
混合勵磁車用發電機
三維電磁場有限元網格
發電機永磁勵磁的磁密分布
轉子磁感應強度矢量左視圖
轉子磁感應強度矢量右視圖
定子磁感應強度矢量值
定子磁場強度標量值
定子磁場強度矢量值
轉子磁場強度矢量
通過溫度場計算,得到電機整機或部件的溫度分布、熱量的獲取和損失、熱梯度、熱流密度等.
展開 
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在Ansys Lumerical FDTD先進3D電磁FDTD仿真軟件中，分別對具有（a）大型電接觸和（b）小型電接觸的垂直光電探測器中的2D橫向電場分布進行仿真
圖 8 比較了兩種 VPD 布局（“大”和“小”接觸）下仿真的電場強度。在小接觸情況下，入射到鍺上的光被吸收得更多，從而提高了響應度。有關仿真方法的更多詳細信息，請參閱參考文獻 6。
圖 8.
技術經理
研發仿真數智轉型：電機數智仿真優化平臺
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美的集團 電磁研究高級工程師
結合Deepseek、Motor-CAD/Maxwell應用的AI Agent介紹
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北京天源博通科技有限公司 高級電磁工程師
optiSLang在電場仿真優化設計中的應用
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美的集團 電磁研究高級工程師
09:20 - 09:40
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optiSLang在電場仿真優化設計中的應用
</p><p class="ql-align-justify"> </p><h3 class="ql-align-justify"> 2.風電場建模仿真</h3><p class="ql-align-justify"> 風力機在風場運行時需要根據風機受力和功率情況進行變槳、偏航等控制調整，以獲取最佳風能利用率，避免出現超載
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| 美的集團 電磁研究高級工程師
演講主題：研發仿真數智轉型：電機數智仿真優化平臺
路洋 | 北京天源博通科技有限公司 高級電磁工程師
演講主題：結合Deepseek、Motor-CAD/Maxwell應用的AI Agent介紹
楊園 | 上海西門子高壓開關有限公司 仿真工程師
演講主題：optiSLang在電場仿真優化設計中的應用
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