实用型工程软件综合设计

《实用型工程软件综合设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、目录1实验原理21.1静电场原理21.2静磁场原理42三相电力电缆模型建立62.1建立工程项目62.2建立模型72.3改变导线模型属性83电场参数分析123.1添加激励与边界条件定义123.2设定求解参数143.3求解项设置153.4自检求解163.5电容矩阵求解163.6电压云图和电场强度矢量图的求解183.7特定路径和点的电压求解193.7.1X轴的系统电压分布曲线193.7.2Y轴的系统电压分布曲线203.7.3点(0,-100,0)处的电压值和系统的静电能量213.8提高电压等级的求解结果223.9增加相间间距的求解结果244磁场参数

2、分析264.1工程项目设置264.1.1选择求解器264.1.2添加激励源与边界条件定义264.2电感矩阵的求解274.3系统的等磁位线和磁场强度云图的求解274.4增加相间间距的求解结果2828实用型工程软件综合设计——电力电缆的电磁场参数分析1实验原理1.1静电场原理1）静电场概念空间中相对与观测者静止的电荷产生的电场称为静电场。2）Maxwell方程组在19世纪中叶，麦克斯韦在总结前人工作的基础上提出了适用于所有宏观电磁现象的数学模型，称为麦克斯韦方程组。它是电磁场理论的基础，也是工程电磁场数值分析的出发点。（1）（2）（3）（4）（5

3、）Maxwell方程组中各个场量之间的本构关系满足：（6）（7）（8）3）电容求解电容表示某一结构中静电储存能量，可以表达为：（9）从而，得到电容的计算公式为：（10）4）与电荷和电压相关的电容电容矩阵表示导体组的电压和电量之间关系，如图1.1所示。由3个导体组成的系统，有如下关系：28图1.1其中，,分别是导体1,2,3携带的电量。上式可以写成矩阵形式：（11）令（12）则上式可以写简化成：（13）矩阵C称为电容矩阵，这是Ansoft参数计算的一个重要概念。矩阵中主对角线上元素是一个导体相对于其它导体电容的总和，该项表示导体的电容，在数值上

4、是在一个导体上施加1V电压，而其它导体接地时，在该导体上的电量为：（14）非主对角线上的元素在数值上是系统中一个导体是施加1V电压，然后在其它导体上感应出的电荷量。如，其数值是导体2施加1V电压，其它导体接地，在导体1上感应的电荷量。非主对角线上元素是相关的两个导体间电容的相反数。285）2D静电场分析的基本过程：选取坐标系→建立模型→指定材料属性→施加边界条件→源加载→设置求解参数→添加求解分析设置→设定求解选项→自适应求解→后处理分析。1.2静磁场原理1）静磁场概念静磁场是指空间恒定磁场，即磁场不随时间的变化而变化。静磁场通常包含以下几种

5、情况：恒定电流产生的磁场、外加静磁场产生的磁场、匀速运动的导体产生的磁场、永磁铁产生的磁场。2）Maxwell方程组在19世纪中叶，麦克斯韦在总结前人工作的基础上提出了适用于所有宏观电磁现象的数学模型，称为麦克斯韦方程组。它是电磁场理论的基础，也是工程电磁场数值分析的出发点。（1）（2）（3）（4）（5）Maxwell方程组中各个场量之间的本构关系满足：（6）（7）（8）3）达朗贝尔方程根据磁通密度和磁矢位的关系以及洛伦兹条件，可以由Maxwell方程组推导出电场和磁场的微分方程，即达朗贝尔方程。达朗贝尔方程将静态场和时变场统一起来，成为分析

6、静态场和时变场的基本方程：28（8）4）静磁场基本方程当动态位A不随时间的变化而变化时，达朗贝尔方程就退化为静磁场微分方程，即泊松方程：（9）5）静磁场的电感矩阵三导流系统的电感分布如图1.2所示。静磁场中多个导流体之间的自感和互感形成电感矩阵：图1.2磁链与电流的关系为：（10）以矩阵形式表示为式，其关系下所示：（11）282三相电力电缆模型建立2.1建立工程项目启动Maxwell15.0(32-bit)软件。点击菜单栏“File->New”可以新建一个工程。本设计中直接用软件启动的时候已经为我们建立的工程。工程建立好了之后软件会自动命名，

7、命名方式是“Project+阿拉伯数字”，并采用默认存储路径“…AnsoftProjects”。为了更好的识别工程，我对工程进行重命名，选择工程名单击右键->Rename，然后输入我的工程名，命名为“sheji”。工程的存储路径我就采用默认的存储路径。如果需要改动可以依次点击“File->SaveAs”进行改动。点击“InsertMaxwell2Ddesign”或者快捷按钮“”新建一个Maxwell2D模型，也可以在菜单“Project”下选择“InsertMaxwell2Ddesign”新建一个Maxwell2D模型。按给工程命名的方法对

8、项目命名为“cdj”,如图2.1所示。图2.1在菜单栏选择“Maxwell2D->solutionType”在弹出的对话框中选择静电场（Electrostatic）