ansys电场仿真分析教程
ANSYS电场分析教程经典入门教程
ANSYS电场分析指南关键字:静电场分析（h方法）14.1 什么是静电场分析静电场分析用以确定由电荷分布或外加电势所产生的电场和电场标量位（电压）分布。
该分析能加二种形式的载荷：电压和电荷密度。
静电场分析是假定为线性的，电场正比于所加电压。
静电场分析可以使用两种方法：h方法和p方法。
本章讨论传统的h方法。
下一章讨论p方法。
14.2h方法静电场分析中所用单元h方法静电分析使用如下ANSYS单元：14.3h方法静电场分析的步骤静电场分析过程由三个主要步骤组成：1.建模2.加载和求解3.观察结果14.3.1 建模定义工作名和标题：命令：/FILNAME，/TITLEGUI：Utility Menu> JobnameUtility Menu> Title如果是GUI方式，设置分析参考框：GUI：Main Menu>Preferences>Electromagnetics：Electric设置为Electric，以确保电场分析所需的单元能显示出来。
之后就可以使用ANSYS前处理器来建立模型，其过程与其它分析类似，详见《ANSYS建模和分网指南》。
对于静电分析，必须定义材料的介电常数（PERX），它可能与温度有关，可能是各向同性，也可能是各向异性。
对于微机电系统（MEMS），最好能更方便地设置单位制，因为一些部件只有几微米大小。
详见下面MKS制到µMKSV制电参数换算系数和MKS制到µMSVfA制电参数换算系数表自由空间介电常数等于8.0854E-6pF/µm自由空间介电常数等于8.0854E-3fF/µm14.3.2 加载荷和求解本步定义分析类型和选项、给模型加载、定义载荷步选项和开始求解。
14.3.2.1 进入求解处理器命令：/SOLUGUI：Main Menu>Solution14.3.2.2定义分析类型选择下列方式之一：·GUI：选菜单路径Main Menu>Solution>New Analysis并选择静态分析·命令：ANTYPE，STATIC，NEW·如果你要重新开始一个以前做过的分析（例如，分析附加载荷步），执行命令ANTYPE，STATIC，REST。
基于ANSYS的一种隔离开关电场仿真分析方法
基于ANSYS的一种隔离开关电场仿真分析方法一、引言隔离开关是电力系统中重要的电器设备之一，用于控制电路开闭和实现电气设备的隔离。
在其使用过程中，由于其特殊的电气结构，不可避免地会存在电场问题，如绕组间局部放电、电绝缘击穿等现象。
因此，在设计和优化隔离开关的电气结构时，需要进行电场仿真分析，以提高其可靠性和安全性。
二、建模过程1、建立几何模型首先，在ANSYS软件中建立隔离开关的几何模型，其中需要注意以下几点：（1）几何结构应与实际情况相符，包括隔离开关的各个部分、连接线等。
（2）需要将模型进行精简，即去除对电场分析无影响的部分，以提高仿真计算效率。
（3）需要根据实际情况设定模型的尺寸和精度，以确保仿真结果的准确性。
2、设定材料和物理参量在建立几何模型后，需要为各个部分设定材料属性和物理参量，包括介电常数、磁导率、电导率等。
其中，介电常数是影响电场分布的重要因素，需根据实测数据或模拟计算结果设置。
3、设置仿真计算条件在设定材料和物理参量后，需要设置仿真计算的条件，包括：（1）施加的电压：仿真计算中需设定施加的电压大小和方向。
（2）边界条件：需设置模型边界的约束条件，以消除边界影响。
（3）仿真精度：需要根据实际需要设定仿真计算的精度。
三、仿真分析方法1、有限元法（FEM）FEM是一种常用的电场分析方法，其基本思想是将复杂的结构分割为有限个简单的单元，并对每个单元进行计算，最终将结果组合得到整个结构电场分布的近似解。
该方法适用于任意形状的电气结构，但计算时间较长。
BEM是一种计算边界上场量的方法，其基本思想是将电场问题转化为边界上的问题，通过求解边界上的边界积分方程得到场量分布。
该方法适用于呈均匀场分布的问题，但不适用于复杂的非均匀场问题。
FDM是一种近似解决微分方程的方法，其基本思想是将微分方程离散化，再用差分方程代替微分方程，最终得到原问题的近似解。
该方法适用于均匀结构中的电场分析，但不适用于非对称结构。
基于ANSYS的一种隔离开关电场仿真分析方法
基于ANSYS的一种隔离开关电场仿真分析方法隔离开关是电力系统中常用的一种设备，用于控制电流的开关，以保护电路和设备安全。
隔离开关的设计和制造质量直接影响电力系统的可靠性和稳定性。
对隔离开关的性能进行电场仿真分析是非常重要的。
ANSYS是一种功能强大的有限元仿真软件，可以用于电场仿真分析。
本文基于ANSYS，介绍了一种基于有限元分析的隔离开关电场仿真分析方法。
需要建立隔离开关的三维模型。
可以使用ANSYS中的几何建模工具进行建模，根据隔离开关的实际尺寸和结构进行建模。
建模时需要考虑隔离开关的各个部分，如隔离刀片、隔离断口等。
然后，根据隔离开关的材料属性，定义材料属性参数。
材料属性参数包括介电常数、电导率等，这些参数对电场分布起到重要作用。
可以通过实验测量或理论计算来确定这些参数的值，然后应用到隔离开关的模型中。
接下来，设置边界条件。
边界条件是仿真分析中的重要参数，它们描述了电场仿真中的边界情况。
根据实际情况，可以设置固定电势、电流或电场的边界条件。
在隔离开关的仿真中，通常将隔离开关接地部分设置为固定电势，以模拟实际使用情况。
然后，进行网格划分。
网格划分是有限元分析的基础，它将隔离开关的几何模型分割成小的有限元单元。
划分网格时需要考虑几何模型的复杂性和仿真精度的要求。
通常，可以使用ANSYS中的自动网格划分工具进行网格划分，并根据需要进行调整和优化。
然后，进行求解器设置。
ANSYS提供了多种求解器，可以根据实际需求选择合适的求解器。
对于电场仿真分析，可以选择静电场或磁场求解器。
在求解器设置中，需要设定求解器的参数，如迭代次数、收敛条件等，以达到满意的仿真结果。
进行仿真分析。
在ANSYS中，可以通过输入边界条件、网格和材料属性参数来进行仿真分析。
根据要求，在仿真过程中可以进行结果的可视化和数据的后处理，以便对仿真结果进行分析和评估。
通过以上步骤，就可以得到隔离开关在不同工作条件下的电场分布情况。
根据仿真结果，可以评估隔离开关的设计和性能，优化隔离开关的结构，并提出改进意见。
基于ANSYS的一种隔离开关电场仿真分析方法
基于ANSYS的一种隔离开关电场仿真分析方法隔离开关是一种用于隔离电气设备或电路的常见电器设备。
在开关操作的过程中，由于电流的存在，会产生电场效应。
为了确保隔离开关的安全性和稳定性，有必要进行电场仿真分析。
本文将介绍一种基于ANSYS的隔离开关电场仿真分析方法。
建立隔离开关的三维电场模型。
通过ANSYS软件中的电场分析模块，我们可以绘制出隔离开关的几何结构，并设置合适的边界条件和材料特性。
在建模过程中，需要考虑开关结构的细节，如引线的布局和长度、开关的接触间隙等。
接下来，进行电场仿真分析。
在进行仿真分析之前，需要设置仿真的电压大小和频率。
在ANSYS中，可以设置相应的工作条件，并选择适当的求解器。
通过求解器计算得到的结果可以提供电场分布、电位分布以及电场强度等信息。
然后，进行结果分析。
根据仿真结果，可以评估隔离开关在给定电压下的电场分布情况。
可以观察到电场是否过于集中，导致电弧击穿和闪络现象。
通过分析结果，可以进一步优化隔离开关的设计，提高其工作可靠性和安全性。
进行验证和验证。
将仿真得到的结果与实际测试数据进行比较，验证仿真模型的准确性和可靠性。
如果仿真结果与实际数据一致，则说明该仿真模型有效，并可以用于优化设计和预测隔离开关的性能。
基于ANSYS的隔离开关电场仿真分析方法能够提供有关隔离开关电场分布和电场强度的信息，为隔离开关的设计和优化提供依据。
通过仿真分析，可以更好地了解隔离开关的特性和性能，并改进其设计，以提高其可靠性和安全性。
基于ANSYS的一种隔离开关电场仿真分析方法
基于ANSYS的一种隔离开关电场仿真分析方法隔离开关是一种用于控制电路中断和重连的电气设备。
在隔离开关的使用过程中，电场是一个重要的因素，因为它可能对绝缘能力和设备的性能产生影响。
因此，进行隔离开关电场仿真分析是非常必要的。
ANSYS是一种广泛应用于工程领域的大型通用有限元分析软件。
它具有强大的电场仿真功能，可以用于对隔离开关的电场特性进行分析。
1. 构建几何模型：首先，根据实际隔离开关的几何形状，使用ANSYS提供的几何建模工具创建隔离开关的三维模型。
模型应包括开关本体、绝缘支撑体和绝缘吊弦等关键部件。
2. 定义边界条件：根据实际工作环境和要分析的问题，定义合适的边界条件。
例如，可以指定电极上的电势差、绝缘材料的介电常数和介电损耗角等参数。
3. 网格划分：将几何模型离散化为有限元网格。
在电场仿真中，网格的质量对计算结果的准确性和计算效率有很大影响，因此需要合理划分网格。
ANSYS提供了多种网格划分算法和优化工具，可以帮助用户进行高质量的网格划分。
5. 求解电场分布：使用ANSYS的电场求解器对隔离开关进行电场分析。
通过求解电场方程，可以得到整个模型中各点的电势分布和电场强度分布。
6. 分析结果：根据求解得到的电场分布，可以得出隔离开关在不同工作条件下的电耗、电位分布、电势分布等结果。
可以根据需要，对结果进行进一步分析和展示，例如绘制电势图、电场线等。
基于ANSYS的隔离开关电场仿真分析方法能够帮助工程师更好地了解隔离开关的电场特性，为隔离开关的设计和优化提供重要的参考。
同时，通过仿真分析，还可以对实际的隔离开关进行评估和验证，提高其绝缘能力和稳定性。
基于ANSYS的一种隔离开关电场仿真分析方法
基于ANSYS的一种隔离开关电场仿真分析方法在电气系统中，隔离开关是一种常用的电力设备，用于隔离和切断电路。
在隔离开关的设计过程中，对其电场特性进行仿真分析是非常重要的。
ANSYS是一种常用的工程仿真软件，可以对电场进行准确的模拟与分析。
本文提出了一种基于ANSYS的隔离开关电场仿真分析方法，具体分析步骤如下：1. 几何建模：首先对隔离开关的几何形状进行建模，包括导体、绝缘体和空气间隙等部分。
可以使用ANSYS提供的建模工具来完成这一步骤。
2. 材料属性设置：根据实际情况，对模型中的每个部分设置相应的材料属性，如导体的电导率、绝缘体的介电常数等。
可以通过导入材料数据库或手动设置来完成。
3. 网格划分：将模型划分为多个网格单元，以便进行电场分析。
可以根据具体要求选择合适的网格划分方法，在保证精度的前提下尽量减小计算量。
4. 边界条件设置：根据实际情况，对模型的边界条件进行设置。
可以设置电压或电荷密度在某些部分为零，或者设置某些部分为接地等。
5. 电场分析：使用ANSYS中的电场分析模块进行仿真分析。
可以选择不同的求解器和求解方法，如有限元法和有限差分法等，根据具体情况进行设置。
6. 结果后处理：分析完成后，可以通过ANSYS提供的后处理工具对仿真结果进行分析和可视化。
可以查看电场分布情况、电势分布等，并对结果进行评估和优化。
通过以上步骤，可以基于ANSYS对隔离开关的电场特性进行准确的仿真分析。
这种方法具有以下几个优点：1. 高效性：使用ANSYS进行仿真分析可以大大缩短设计周期，提高工作效率。
可以通过软件自动化的功能来完成建模、网格划分和结果后处理等步骤，简化了工作流程。
基于ANSYS的隔离开关电场仿真分析方法可以帮助工程师更好地理解和优化设计，提高电气系统的可靠性和安全性。
对于隔离开关的设计过程中，仿真分析是不可或缺的一步。
基于ANSYS的一种隔离开关电场仿真分析方法
基于ANSYS的一种隔离开关电场仿真分析方法隔离开关是电力系统中常用的一种电气设备，其主要功能是在电力系统中及时切换电路，实现电路隔离、保护和控制。
在隔离开关的设计和运行过程中，电场仿真分析是必不可少的一项工作，可以预测和评估开关的电场分布情况，发现潜在的电场问题，提供改进设计和优化方案，并提高隔离开关的电气性能和可靠性。
在ANSYS软件中，电场仿真主要通过有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）方法来进行。
基于ANSYS的隔离开关电场仿真分析方法主要包括以下几个步骤：1. 几何建模：使用ANSYS软件的建模工具，根据隔离开关的实际几何结构，绘制出准确的三维模型。
模型的准确性对仿真结果具有重要影响，因此需要仔细处理开关的各个细节和尺寸，包括导电部分、绝缘介质和连接结构等。
2. 材料属性定义：根据隔离开关的不同部分和材料，为模型定义相应的材料属性。
包括绝缘介质的相对介电常数、电导率和损耗因子等参数，以及金属导体的电导率等。
尤其需要注意的是，对于厚度不均匀的绝缘介质，需要将其分割成多个层次，并为每个层次分别定义材料属性。
3. 网格划分：将几何模型划分为一个个小单元网格，以便进行有限元分析。
在网格划分过程中，需要根据模型的几何特征和细节，选择适当的网格类型和大小。
一般来说，对于开关的电极部分，需要更细密和准确的网格；而对于绝缘介质部分，由于电场分布较均匀，可以使用大尺寸的网格。
4. 初始化设置：在仿真前，需要为模型设置仿真参数，包括求解器类型、求解精度、边界条件和激励模式等。
对于隔离开关的电场仿真分析，一般采用静电场（Electrostatic）分析模型，以电流分布和磁场效应较小。
5. 电场分布计算：通过求解器对模型进行求解，计算得到电场在整个模型中的分布情况。
根据模型的具体情况和要求，可以选择计算整个模型的电场分布，也可以仅计算关键部位的电场分布。
可以通过结果图像和数据表格等方式，直观地显示和分析电场的分布情况。
ANSYS电场分析教程
ANSYS电场分析教程ANSYS是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件，可以进行多种物理场的数值模拟和分析。
其中，电场分析是ANSYS的一个重要功能之一，可以帮助工程师和设计师评估电场中的电场分布、电势分布、电场力线、电场强度等参数。
本教程将介绍如何使用ANSYS进行电场分析。
首先，打开ANSYS软件，并选择要进行分析的设备和模型。
对于电场分析，通常需要导入一个几何模型，其中包含了设备的形状和材料信息。
在ANSYS的界面中，点击"File"，然后选择"Open"来打开一个已有的模型文件，或者点击"Geometry"，然后选择"New Geometry"来创建一个新的模型。
当导入或创建模型完成后，可以开始进行电场分析。
首先，需要定义边界条件。
边界条件包括设备的电势和电荷等信息。
在ANSYS的界面中，点击"Physics"，然后选择"Electric"来进入电场分析模式。
选定电场分析模式后，可以选择边界条件。
点击"Boundary Settings"，然后选择"Voltage"来定义设备的电势分布。
可以设置不同的电势值或选择特定的电势分布模式。
接下来，需要定义电荷分布。
点击"Boundary Settings"，然后选择"Charge Density"来定义电荷分布。
可以设置不同的电荷密度或选择特定的电荷分布模式。
边界条件定义完成后，可以进行电场分析计算。
点击"Solver"，然后选择"Run"来启动计算过程。
ANSYS将根据设定的边界条件和模型信息，进行电场分布的计算。
计算完成后，可以得到电场分布图与相关的数据结果。
在电场分析结果中，可以观察和评估电场的分布情况。
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“所选取的线” 注：未划分单元前，加
上这种边界条件
“所选取的线”
1-22
• 生成有限元网格 • 利用智能尺寸选项来控制网格大小
Preprocessor>-Meshing-Size Cntrls>-smartsize-basic
• 选择OK
1-23
• Preproc>-Meshing-Mesh>-Areas-Free> 在选取框内选择ALL 选择OK
1-3
• 利用轴对称衔铁和平面定子设计 致动器的一个实例 – 衔铁旋转 – 衔铁气隙可变化
• 完整模型由2个独立部件组成 – 衔铁模块 – 定子模块
执行: solen3d.avi看动画
1-4
模拟过程概述
• 利用如下方式观察装置 – 2D与3D – 平面与轴对称 – 利用轴对称平面简化模型
• 定义物理区域 – 空气，铁，永磁体等等 – 绞线圈，块导体 – 短路，开路
目录
第一章
电磁场仿真简介……………………………………….... …….... …….... …….... …….... 1-4 第二章
二维静态分析
第三章
第1节……………………………………………………………………………..… 第2节……………………………………………………………….……….……… 第3节…………………………………………………………………….….……… 第4节…………………………………………………………………………..…… 第5节……………………………………………………………………………..…
1-30
• 激励线圈要求电流密度，故要得到线圈截面积. Preprocessor>Operate>Calc Geometric Items>Of Areas
• 选择OK • 要用线圈面积来计算电流密度，将线圈面积赋予参数CAREA
Utility>Parameter>Get Scalar Data
• 选择 OK
• 打开绘制单元的材料属性 Utility>PlotCtrls>Numbering
• 选择 OK
1-24
• 力边界条件标志需要单元部件，即一组具有 “名称”的单元 • 把衔铁定义为一个单元组件
– 选择衔铁平面 Utility>select>entities
用此选项在图形窗 口中选择平面
再次选择用APPLY
• 使整个模型激活 Utility>Select>Everything
• 缩放平面-不用拷贝 Preproc>operate>scale>areas
• 选择 OK
1-29
• 给线圈平面施加电流密度 • 选择线圈平面
Utility>Select>Entity
• 选择OK ( 实体选择框) • 选择线圈平面 • 选择 OK (选取框内)
• 为每个物理区定义材料 – 导磁率（常数或非线性） – 电阻率 – 矫顽磁力，剩余磁感应
衔铁 线圈 锭子
实体模型
1-5
• 建实体模型 • 给模型赋予属性以模拟物理区 • 赋予边界条件
– 线圈激励 – 外部边界 – 开放边界 • 实体模型划分网格 • 加补充约束条件（如果有必要） – 周期性边界条件 – 连接不同网格
A
（1/2）对称模型
1-41
• 半对称模型与全模型比较： – 磁通量密度是相同的 – 线圈上Lorentz 力是相同的 – 贮能为 1/2 – 极面上力为 1/2 – 加载电流密度与全模型相同
简单导磁体的半对称模型
线圈 (象征性的)
1-42
• 沿B-B磁通量垂直边条件需满足 – B-B线上下两边如下参数是相同的 • 几何形状 • 材料性质 – B-B线上下两边励磁相同
• 选择 OK
1-27
• 加力边界条件标志 Preprocessor>Loads>Apply>-Magnetic-Flag>Comp Force
• 选择OK
• 施加两个标志，用两个不同的方法来计算力 – Maxwell’s 应力张量 – 虚功
即使只有一种选项，也要鼠 标选取
1-28
• 以毫米单位生成的模型，最好把模型尺寸变换为国际单位制（变换系数 =.001)
1-12
• 模拟模型的轴对称形状 • 选择Options（选项） • Element behavior（单元行为） • 选择 Axisymmetric（轴对称） • 选择OK
1-13
• 定义材料 Preprocessor>Material Props>Isotropic
• 定义空气为1号材料(MURX = 1)
耦合场分析概况…………………………………………………………………………….. 5-1
1-1
第一章
教程综述
1-2
• ANSYS/EMAG能用于模拟工业电磁装 置
• 电磁装置当然是3维，但可简化 为2维模 型。
• 模拟可考虑为： – 稳态 – 交流（谐波） – 时变瞬态 • 阶跃电压 • PWM(脉宽调制） （Pulse Width Modulation) • 任意
2.1-1 2.2-1 2.3-1 2.4-1 2.5-1
二维谐波和瞬态分析
第四章
第1节…………………………………………………………………………….…. 3.1-1 第2节…………………………………………………………………...………….. 3.2-1
三维电磁场分析
第五章
第1节…………………………………………………………………………...….… 4.1-1 第2节…………………………………………………………………….……….... 4.2-1 第3节………………………………………………………………….…..…….…. 4.3-1 第4节………………………………………………………………….……...……. 4.4-1 第5节…………………………………………………………………….…...……. 4.5-1
衔铁 线圈
1-8
性质
柱体: μr = 1000 线圈: μr = 1
匝数:
2000
(整个线圈)
空激气 励 :
μr = 1
线圈励磁为直流电流: 2 安 培
模型 轴对称
YБайду номын сангаас
材料号 2
衔铁 长度=35
材料号3
单位 (mm)
Coil X
1-9
• 建模 – 设置电磁学预选项（过滤器） – 对各物理区定义单元类型 – 定义材料性质 – 对每个物理区定义实体模型 • 铁芯 • 线圈 • 空气 – 给各物理区赋材料属性 – 加边界条件
• 选择 OK
1-33
• 进行计算 Solu>-solve-electromagnet>Opt & Solve
• 选择OK
这些适用于用BH 数据来进行的分析，本题将忽略
1-34
• 生成磁力线圈 Postproc>plot results>2D flux
lines • 选择 OK
使用缺省设置，选择OK, （在通常情 况下，可这样做）
B
线圈 (象征性的)
1-39
• 在2D静磁场、交流和瞬态分析中采用磁矢量势方法(MVP) • 此公式称为MVP ，磁通量密度(B) 等于矢量势(A) 的旋度
B = Curl(A)
• 对于二维情况，A只有Z方向分量，在ANSYS中表示为“AZ” 自由度
• 模型有二种边界条件描述 – -Dirichlet条件（AZ约束） : 磁通量平行于模型边界 – Neumann 条件（自然边界条件）:磁通量垂直于模型边界
• 对称面 (B-B)边界条件 – 2D磁矢量势(MVP)方式，无须处理 – 加载电流与全模型相同
B
B
Quarter symmetry model of
the simple magnetizer
1-43
• 1/4模型与全模型比较 – 磁通密度分布相同 – 贮能为1/4 – 所示线圈上的Lorentz力 1/2 – 作用在极面上力为1/2
1-31
• 下面窗口输入面积的参数名，用于后面电流密度输入
去掉面号（如果有的话） 这相应于几何面积总和 • 选择 OK
1-32
• 把电流密度加到平面上 Preprocessor>Loads>Apply>Excitation>On Areas
• (因为只激活了线圈平面，可在选取框内选择Pick All）
1-10
• 设置预选过滤掉其它应用的菜单 Main menu>preferences
• 选择OK
1-11
• 定义所有物理区的单元类型为 PLANE53 Preprocessor>Element type>Add/Edit/Delete
• 选择 Add • 选择磁矢量和8节点53号单元 • 选择 OK
B
B
励磁体1/4对称模型
1-44
• 单元plane13 and plane53 用于模拟2D磁 场
1-40
• 沿A-A 通量平行边界条件需满足：
– 模型中A-A 的左边和右边是相同 的
• 几何形状相同
A
Pole Face
• 材料属性相同
– 左边和右边励磁相位差180度（
B
B
即方向相反）
• 对称平面边界条件 Prep–ro沿c.>Al-oAad必s须>a加pp约ly>束boundary>flux par’l>lines
单元边缘围绕的一个红色输廓表示该 区域为同类材料号