电磁场基础知识第三章-PPT讲稿.ppt
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1、电磁场基础知识第三章电磁场基础知识第三章-第1页,共83页,编辑于2022年,星期日10 电阻器电阻器50 mH 电感器电感器2 f 电容器电容器 24 伏电压源伏电压源电路单元应用电路单元应用问题描述问题描述电路由如下组成电路由如下组成:10 电阻电阻 50 mH 电感器电感器 2f 电容器电容器电压源电压源24 伏(峰值)伏(峰值)1000 Hz 频率频率分析顺序分析顺序建模建模进行模拟进行模拟后处理后处理电流电流功率功率2第2页,共83页,编辑于2022年,星期日Circ124 单元类型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除了指定界面单元外,它不是有限元范畴的一部分线单元
2、线单元并不象并不象Plane53 或或Plane13要分网格要分网格具有模拟不同电路单元的多种性能具有模拟不同电路单元的多种性能电阻器,电感器,电容器电阻器,电感器,电容器不同类型的电流源不同类型的电流源不同类型的电压源不同类型的电压源互感器单元互感器单元广泛帮助广泛帮助从从Help 查询到查询到Circ124 单元类型单元类型(典型例)典型例)3第3页,共83页,编辑于2022年,星期日用用 实用命令菜单中的命令清除数据库中的数据实用命令菜单中的命令清除数据库中的数据Utilityfileclear and start new如下菜单生成电路单元如下菜单生成电路单元Preproccreate
3、circuit在生成任何电路单元前,需要调整工作平面在生成任何电路单元前,需要调整工作平面 Preproccreatecircuitcenter WP首先建立独立电压源首先建立独立电压源(IVS)4第4页,共83页,编辑于2022年,星期日建立建立 IVS Circuitindependent vltg sourceDC/AC harmonic鼠标变成鼠标变成“橡皮筋橡皮筋”状态,自由定位电路单元的位置状态,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起始节点单元的终止节点单元的终止节点两个节点左边或右边的偏置量两个节点左边
4、或右边的偏置量IVS(独立电压源)(独立电压源)5第5页,共83页,编辑于2022年,星期日鼠标点取的第一位置,为单元的鼠标点取的第一位置,为单元的 I 节点节点鼠标点取的第二位置,为单元的鼠标点取的第二位置,为单元的 J 节点节点鼠标点取的第三位置,以确定单元的定鼠标点取的第三位置,以确定单元的定位位6第6页,共83页,编辑于2022年,星期日一旦鼠标点取完三个位置,程序弹出一个对一旦鼠标点取完三个位置,程序弹出一个对话框以输入话框以输入 IVS的参数的参数V4识别号识别号电压幅值电压幅值(峰值峰值),不不是均方根值是均方根值相位角相位角(度度)选择选择 OK7第7页,共83页,编辑于202
5、2年,星期日建电阻器建电阻器.Circuitresistor当选择第二个位置时,双击鼠标,使其同时也成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捉到已存在的节点鼠标点取的鼠标点取的第一点第一点鼠标点取的第鼠标点取的第二点二点识别号识别号电阻值电阻值 选择选择 OK8第8页,共83页,编辑于2022年,星期日建电感器建电感器.Circuitinductor当选择第二个位置时,双击鼠标,使其同时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也成为第三个
6、位置这并不必须完全点取在同一个位置,电路建模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器会自动捕捉到已存在的节点鼠标点取鼠标点取的第一点的第一点鼠标点取的第鼠标点取的第二点二点识别号识别号电感值电感值(H)选择选择 OK9第9页,共83页,编辑于2022年,星期日建电容器建电容器.Circuitcapacitor当选择第二个位置时,双击鼠标,使其同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器会自动捕捉到已存在的节点鼠标点取的鼠标点取的第
7、一点第一点鼠标点取的鼠标点取的第二点第二点识别号识别号电容值电容值(farads)选择选择 OK10第10页,共83页,编辑于2022年,星期日到这里,建模就完成了到这里,建模就完成了电路单元的每一个闭合回路要求约束电压(电路单元的每一个闭合回路要求约束电压(VOLT)自由度(接地)自由度(接地)Preprocloadsapplyboundary-voltage-on nodes选取回路中的任何一个节点选取回路中的任何一个节点选择选择 OK11第11页,共83页,编辑于2022年,星期日执行求解执行求解Solunew analysis Harmonic设置激励频率设置激励频率Solutime/
8、frequencfreq and substps选择选择 OKSolucurrent LS选择选择 OK12第12页,共83页,编辑于2022年,星期日为获取电路单元结果,可列表显示单元解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缺省状态下的激活结果为虚数解Postproclist resultselement solution选择选择 OK13第13页,共83页,编辑于2022年,星期日虚数分量求解结果虚数分量求解结果14第14页,共83页,编辑于2022年,星期日为获取电路单元结果,可列表显示单元解为获取电路单元结果,可列表显示单元解必须读入实数解必须读入实数解Pos
9、tproc-read results-by load step选择选择 REAL选择选择 OKPostproclist resultselement solution15第15页,共83页,编辑于2022年,星期日实数分量求解结果实数分量求解结果16第16页,共83页,编辑于2022年,星期日2D 变压器应用实例变压器应用实例问题描述问题描述变压器初极构成如下变压器初极构成如下:2 直流电阻直流电阻 1080 匝匝变压器次极构成如下变压器次极构成如下:.02 直流电阻直流电阻 108匝匝电压源电压源60 伏特峰值伏特峰值60 Hz 频率频率线圈在线圈在 75 C叠层长度叠层长度:70 mm初极
10、初极次极次极磁路磁路空气隙空气隙不同颜色表示不同材料不同颜色表示不同材料17第17页,共83页,编辑于2022年,星期日分析过程分析过程利用对称性利用对称性模拟次极短路情况模拟次极短路情况建立电路模型建立电路模型实常数设置实常数设置耦合耦合进行交流分析进行交流分析后处理后处理电流电流功率功率18第18页,共83页,编辑于2022年,星期日物理区域描述物理区域描述铁区铁区导磁导磁叠片铁芯,无须考虑集肤效应叠片铁芯,无须考虑集肤效应线圈区线圈区绞线圈绞线圈(无集肤效应无集肤效应)导电率随温度的增加而增加导电率随温度的增加而增加初极初极由独立电压源(由独立电压源(IVS)驱动)驱动次极次极短路短路全
11、部边线通量平行全部边线通量平行19第19页,共83页,编辑于2022年,星期日材料性质材料性质 铁铁r=10,000:Not input线圈线圈r=1=2E-7空气空气r=1空气空气铁铁次极线圈次极线圈初极线圈初极线圈20第20页,共83页,编辑于2022年,星期日用 in_tran宏建立变压器对称的一半模型在命令行输入:in_tran变压器模型变压器模型铁芯叠片铁芯叠片:材料材料 2空气隙空气隙初极初极次极次极21第21页,共83页,编辑于2022年,星期日模型数据模型数据组件组件 初极线圈初极线圈p-side(单元单元+节点节点)次极线圈次极线圈s-side(单元单元+节点节点)单元类型单
12、元类型 2 用于两个线圈区域用于两个线圈区域两个线圈的横截面积相同,并用两个线圈的横截面积相同,并用参数参数 ACOND定义定义单元类型单元类型 222第22页,共83页,编辑于2022年,星期日电路单元条件电路单元条件初极初极由一个独立电压源由一个独立电压源(IVS)单元提单元提供激励载荷供激励载荷用一个绞线圈将独立电压源用一个绞线圈将独立电压源(IVS)连接到有限元区域上连接到有限元区域上 次极次极用一个小电阻模拟短路条件用一个小电阻模拟短路条件用一个绞线圈将电阻连接到用一个绞线圈将电阻连接到有限元区域上有限元区域上要求在单元类型选项中激活这些自由度要求在单元类型选项中激活这些自由度23第
13、23页,共83页,编辑于2022年,星期日线圈区域单元类型的自由度选项必须激活线圈区域单元类型的自由度选项必须激活Preprocelement type-add/edit/deleteOPTIONS选择选择 OK线圈单元类型号线圈单元类型号要求选取这些自由度要求选取这些自由度24第24页,共83页,编辑于2022年,星期日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次边(s-边边)实常实常数设置号数设置号2原边原边(p-边边)实实常数为常数为125第25页,共83页,编辑于2022年,星期日对于平面模型,绞线圈实常数数据组成如
14、下对于平面模型,绞线圈实常数数据组成如下区域截面积区域截面积(CARE)=线圈单元的总面线圈单元的总面积(可用面积求和)积(可用面积求和)匝数匝数(TURN)长度长度:必须为折合长度必须为折合长度(LENG)电流正方向(电流正方向(“进进”或或“出出”平面方向)平面方向)(RIRZ)线圈填充系数线圈填充系数(FILL)(随后计算)(随后计算)线圈单元图线圈单元图26第26页,共83页,编辑于2022年,星期日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如果只有一个截面模拟
15、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)电阻(例题所示)平面截面线圈填充系数表达式为:平面截面线圈填充系数表达式为:A RcoilCf=N2L式中式中 N=线圈匝数线圈匝数 =电阻率电阻率(-M)L=折合长度折合长度(M)(折合长度折合长度L可能需作适当调整,以计及终端绕组的影响)可能需作适当调整,以计及终端绕组的影响)A=线圈区域单元面积线圈区域单元面积(m2)Rcoil=单个线圈电阻单个线圈电阻()27第27页,共83页,编辑于2022年,星期日对于初极线圈对于初极线圈N =1080 L =.07 m =.2E-7 -m Rcoil=2 A=ACOND=.00125 m2
16、Cf=.07258 (对应于一个线槽内的整个线圈对应于一个线槽内的整个线圈)对于次极线圈对于次极线圈N =108 L =.07 m =.2E-7 -m Rcoil=.02 A=ACOND=.00125 m2 Cf=.653184 (对应于一个线槽内的整个线圈对应于一个线槽内的整个线圈)28第28页,共83页,编辑于2022年,星期日这些值输入到每个线圈的实常数组中这些值输入到每个线圈的实常数组中初极线圈,实常数组设置为初极线圈,实常数组设置为1 Preprocreal constants选择选择 EDIT对应于初极线圈对应于初极线圈对应于初极线圈对应于初极线圈选择选择 OK29第29页,共83
17、页,编辑于2022年,星期日在实常数在实常数1中,输入初极线圈数据中,输入初极线圈数据线圈区单元类型号线圈区单元类型号选择选择 APPLY(输入次极线圈数据输入次极线圈数据)30第30页,共83页,编辑于2022年,星期日在实常数组在实常数组2中输入次极线圈数据中输入次极线圈数据 选择选择 OK 31第31页,共83页,编辑于2022年,星期日建电路单元建电路单元工作平面处于屏幕中心工作平面处于屏幕中心Preproccreatecircuitcenter WP建初极独立电压源建初极独立电压源IVS .Circuitindp vltg srcAC/DC harmonic变压器有限变压器有限元区元
18、区首先,鼠标选取起首先,鼠标选取起始节点始节点其次,鼠标选取终其次,鼠标选取终止节点止节点最后,鼠标点取最后,鼠标点取电路单元的偏置电路单元的偏置位置位置32第32页,共83页,编辑于2022年,星期日峰值(电压)峰值(电压)相位角(度)相位角(度)电路单元标志号电路单元标志号选择选择 OK注注:完成此窗口后,才显示实际电路单元完成此窗口后,才显示实际电路单元第三个位置选取后输入第三个位置选取后输入:33第33页,共83页,编辑于2022年,星期日建立绞线圈单元建立绞线圈单元(SCE),将,将plane53单元构成的线圈截面与独立电压源(单元构成的线圈截面与独立电压源(IVS)相)相连接连接
19、.Circuitstrnd coil -首先,鼠标选取首先,鼠标选取SCE连连接到接到IVS的一端的一端第二,鼠标选取第二,鼠标选取SCE 连连接到接到IVS的另一端的另一端第三,用鼠标选取第三,用鼠标选取SCE 的偏置位置的偏置位置最后的鼠标点取将最后的鼠标点取将SCE连接连接到有限元区的横截面上到有限元区的横截面上,该单元必须为初极的有限该单元必须为初极的有限元单元元单元建初极线圈建初极线圈 34第34页,共83页,编辑于2022年,星期日绞线圈单元的附加信息绞线圈单元的附加信息标志各标志各个个SCE允许允许SCE改变已定义好的改变已定义好的实常数值实常数值选择选择 OK35第35页,共8
20、3页,编辑于2022年,星期日建电阻(建电阻(1E-8欧姆),模拟短路欧姆),模拟短路.Circuitresistor鼠标第一次鼠标第一次选取选取鼠标第二次鼠标第二次选取选取鼠标第三次选取鼠标第三次选取电阻器识别号和电阻值电阻器识别号和电阻值选择选择 OK建次极电路建次极电路36第36页,共83页,编辑于2022年,星期日建建SCE,将次极电路与电阻器,将次极电路与电阻器(RES)相连接相连接鼠标第一次选取鼠标第一次选取将将SCE 连接到连接到RES鼠标第二次鼠标第二次选取选取鼠标第三次鼠标第三次选取选取最后的鼠标点取将最后的鼠标点取将SCE 连接连接到次极单元到次极单元采用与前面定义过的绞线
21、圈相同采用与前面定义过的绞线圈相同的数据的数据选择选择 OK用户线路设备标识图用户线路设备标识图37第37页,共83页,编辑于2022年,星期日每个独立回路必须约束每个独立回路必须约束VOLT 自由度自由度Preprocloadsapply-electric-boundary-voltage-on nodes每个独立回路选一个节点每个独立回路选一个节点选择选择OK窗口输入窗口输入“0”选择选择OK38第38页,共83页,编辑于2022年,星期日选择选择 APPLY线圈区要求耦合线圈区要求耦合CURR和和EMF自由度以使电流守恒,以及使绕组电流均匀分布自由度以使电流守恒,以及使绕组电流均匀分布初
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