ansys分析通電線圈的案例
基于ANSYS的通電電纜的電-熱場耦合分析----年前最后一例，預(yù)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(jìn)行分析，通過ANSYS APDL建模分析,采用單元直接耦合電熱場，準(zhǔn)確模擬了電纜的電熱場分布，對工程實(shí)踐有指導(dǎo)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(tǒng)中重要的輸電設(shè)備，其安全運(yùn)行對電力系統(tǒng)非常重要。一旦電力電纜發(fā)生故障，不僅會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時還會產(chǎn)生大面積的停電，造成嚴(yán)重社會影響。由于運(yùn)行中的線路過負(fù)荷導(dǎo)致電纜過熱受損，由于線路敷設(shè)環(huán)境造成電纜護(hù)層化學(xué)腐蝕和電解腐蝕，由于海纜鎧裝、護(hù)套材料造成的電磁場導(dǎo)致絕緣受損等。這些缺陷在電纜線路運(yùn)行中逐漸發(fā)展，直接威脅電網(wǎng)供電的可靠性。如何提高海底電力電纜運(yùn)行安全性，是保障電力系統(tǒng)可靠供電至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)。
2 模型參數(shù)
為電纜的導(dǎo)體由多股導(dǎo)線絞合而成，所以導(dǎo)體表面不光滑會導(dǎo)致導(dǎo)體周圍電場分布不均勻，所以實(shí)際上電纜導(dǎo)體外會存在半導(dǎo)體屏蔽層，作用是均衡導(dǎo)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(dǎo)體屏蔽層。在這里，我們把模型理想化，導(dǎo)體僅由一根粗導(dǎo)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(hù)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(jié)果分析
電纜在滿負(fù)荷正常運(yùn)行時，電纜內(nèi)部最高溫度為 79.9℃，最高電場強(qiáng)度為13.7MV/m。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，電纜正常運(yùn)行時內(nèi)部最高不會超過 90℃，電場強(qiáng)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(qiáng)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(tǒng)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(jìn)行了仿真分析，在圓柱坐標(biāo)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(jié)果與實(shí)測結(jié)果相符合，說明建模方法是正確的。最后研究了線圈匝數(shù)對線圈電感值和耦合系數(shù)的影響，一方面，對無線充電系統(tǒng)線圈的研究設(shè)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(shí)驗(yàn)，成為教學(xué)的補(bǔ)充。
關(guān)鍵詞：平面螺旋型線圈；電感值；ANSYS Maxwell；隔磁片；耦合系數(shù)
電感是基本電路元件之一，在工程中廣泛應(yīng)用導(dǎo)線繞制的線圈。例如，在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用電抗 器抑制諧波和限制短路電流，電抗器是用導(dǎo)線繞制 成螺線管的形式，稱空心電抗器。在無線充電系統(tǒng)中，線圈是能量傳輸?shù)年P(guān)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(shù)、尺寸及兩線圈的位置都可能影響耦合系數(shù)的大小，進(jìn)而影響電能傳輸效率，因此需要對諧振線圈進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，為實(shí)物設(shè)計和實(shí)驗(yàn)提供設(shè)計依據(jù)。平面螺旋型線圈較薄且不占體積，在手機(jī)、電動汽車等無線充電器中得到了廣泛應(yīng)用，研究表明平面螺旋型線圈可實(shí)現(xiàn)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(zhì)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(qiáng)大，具有電場、靜磁場、渦流場、瞬態(tài)場分析模塊，是工程設(shè)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(xué)生普遍反映難學(xué)、難懂、難用。電磁場是一種特殊形式的物質(zhì)，無法直 接觀察。
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