ansys通電線圈分析的案例
基于ANSYS的通電電纜的電-熱場耦合分析----年前最后一例，預祝大家新年快樂！
基于ANSYS的通電電纜的電-熱場耦合分析
本文對電纜的電熱場進行分析，通過ANSYS APDL建模分析,采用單元直接耦合電熱場，準確模擬了電纜的電熱場分布，對工程實踐有指導意義。
1 序言
110k V 及其以上電壓等級的電力電纜，作為電力系統中重要的輸電設備，其安全運行對電力系統非常重要。一旦電力電纜發生故障，不僅會產生巨大的經濟損失，同時還會產生大面積的停電，造成嚴重社會影響。由于運行中的線路過負荷導致電纜過熱受損，由于線路敷設環境造成電纜護層化學腐蝕和電解腐蝕，由于海纜鎧裝、護套材料造成的電磁場導致絕緣受損等。這些缺陷在電纜線路運行中逐漸發展，直接威脅電網供電的可靠性。如何提高海底電力電纜運行安全性，是保障電力系統可靠供電至關重要的一個環節。
2 模型參數
為電纜的導體由多股導線絞合而成，所以導體表面不光滑會導致導體周圍電場分布不均勻，所以實際上電纜導體外會存在半導體屏蔽層，作用是均衡導體表面的電場。同理，電纜三相也是絞合的，為了均衡其表面電場，在主絕緣外也會存在一層半導體屏蔽層。在這里，我們把模型理想化，導體僅由一根粗導線組成，因此表面是光滑的，同時電纜三相在一段距離里，近似沒有換位，而是平行的。
材料：丁苯橡膠（絕緣） 聚丙烯 （填充） 銅芯（紫銅） 氯丁橡膠（護套） 電纜
邊界：通過電流90A 電纜長度 23mm 外部溫度7℃
圖 電纜模型和材料
圖 有限元模型
3 結果分析
電纜在滿負荷正常運行時，電纜內部最高溫度為 79.9℃，最高電場強度為13.7MV/m。根據運行經驗，電纜正常運行時內部最高不會超過 90℃，電場強度不會超過 35MV/m，因此，此時電纜工作正常。
圖 溫度場云圖
圖 電場強度
圖 電勢分布
展開 基于ANSYS Maxwell的平面螺旋型線圈電感仿真分析
摘要：平面螺旋型線圈是無線充電系統中的重要部件。利用ANSYS Maxwell軟件對平面螺旋型線圈的電感值進行了仿真分析，在圓柱坐標系中建立了不含隔磁片和含隔磁片的線圈2D和3D模型，仿真結果與實測結果相符合，說明建模方法是正確的。最后研究了線圈匝數對線圈電感值和耦合系數的影響，一方面，對無線充電系統線圈的研究設計提供了有益參考；另一方面，也可作為電磁場與電磁波課程的仿真實驗，成為教學的補充。
關鍵詞：平面螺旋型線圈；電感值；ANSYS Maxwell；隔磁片；耦合系數
電感是基本電路元件之一，在工程中廣泛應用導線繞制的線圈。例如，在電力系統中廣泛應用電抗 器抑制諧波和限制短路電流，電抗器是用導線繞制 成螺線管的形式，稱空心電抗器。在無線充電系統中，線圈是能量傳輸的關鍵部分，為了提高傳輸效率，研究者嘗試使用不同形狀的線圈，如圓形、四邊形和多邊形等。由于線圈的材料、幾何形狀、匝數、尺寸及兩線圈的位置都可能影響耦合系數的大小，進而影響電能傳輸效率，因此需要對諧振線圈進行優化設計，為實物設計和實驗提供設計依據。平面螺旋型線圈較薄且不占體積，在手機、電動汽車等無線充電器中得到了廣泛應用，研究表明平面螺旋型線圈可實現高效電能傳輸。此外，無線充電線圈中大量使用軟磁鐵氧體制成的隔磁片，其材質和形狀對提高無線充電的效率和電磁兼容方面均具有重要作用。
ANSYS Maxwell是一種電磁場有限元分析軟件，它功能強大，具有電場、靜磁場、渦流場、瞬態場分析模塊，是工程設計人員和研究工作者的重要工具。電磁場課程公式多且概念抽象，學生普遍反映難學、難懂、難用。電磁場是一種特殊形式的物質，無法直 接觀察。
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