第三章 ANSYS二维瞬态和谐态磁场分析2

• 选择 OK
3.2-44
• •
激活整个模型 Utility>select>everything 开始求解 Solu>Current LS
确认模型为二维
电路附加自由度
• 选择 OK
3.2-45
• 读入结果，图形显示两种结果 Postproc>by load step [REAL] 实数解 Postproc>by load [IMAGINARY] 虚数解
线圈单元类型号
• 选择 OK
要求选取这些自由度
3.2-24
•
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 (s-边) 实常 数设置号2
原边(p-边) 实常数为1
3.2-25
•
对于平面模型，绞线圈实常数数据组成 如下 – 区域截面积(CARE) = 线圈单元的总 面积（可用面积求和） – 匝数(TURN) – 长度: 必须为折合长度 (LENG) – 电流正方向（“进”或“出”平面 方向）（RIRZ ） – 线圈填充系数(FILL)（随后计算）
3.2-3
• • •
用 实用命令菜单中的命令清除数据库中的数据 Utility>file>clear and start new 如下菜单生成电路单元 Preproc>create>circuit 在生成任何电路单元前，需要调整工作平面 Preproc>create>circuit>center WP
3.2-27
•
对于初极线圈 N = 1080 Rcoil = 2 Ω
L = .07 m ρ = .2E-7 Ω -m A = ACOND = .00125 m2
Cf = .07258 (对应于一个线槽内的整个线圈) • 对于次极线圈 N = 108 Rcoil = .02 Ω
L = .07 m ρ = .2E-7 Ω -m A = ACOND = .00125 m2
– 由一个独立电压源( IVS) 单 元提供激励载荷
– 用一个绞线圈将独立电压 源( IVS)连接到有限元区域 上 • 次极 – 用一个小电阻模拟短路条 件 – 用一个绞线圈将电阻连接 到有限元区域上
要求在单元类型选项中激活这些自由度
3.2-23
• 线圈区域单元类型的自由度选项必须激活 Preproc>element type>-add/edit/delete [OPTIONS]
3.2-10
• • •
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（ VOLT）自由度（接地） Preproc>loads>apply>boundary>-voltage-on nodes 选取回路中的任何一个节点
• 选择 OK
3.2-11
• 执行求解 Solu>new analysis [Harmonic] • 设置激励频率 Solu>time/frequenc>freq and substps
• 选择 OK
Solu>current LS • 选择 OK
3.2-12
• •
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 Postproc>list results>element solution
• 选择 OK
3.2-13
虚数分量求解结果
3.2-14
• 为获取电路单元结果，可列表显示单元解 • 必须读入实数解 Postproc>-read results-by load step • 选择 [REAL] • 选择 OK Postproc>list results>element solution
鼠标点取 的第二点 识别号
• 选择 OK
鼠标点取 的第一点 电阻值 Ω
3.2-8
•
建电感器 – .. Circuit>inductor – 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 – 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
鼠标点取 的第二点
识别号 鼠标点取 的第一点
3.2-38
• 线圈区要求耦合CURR和EMF自由度以使电流守恒，以及使绕组电流均匀 分布 • 初极 • 利用P-SIDE组件选取初极单元节点 • 在初极生成两组耦合 Preproc>coupling/ceqn>couple DOF • 选择 Pick ALL
• 选择 APPLY
3.2-39
• 在选取框内选择Pick ALL （由于由于前面选了APPLY）
最后的鼠标点取将 SCE连接到有限元区 的横截面上 ，该单元 必须为初极的有限元 单元
第二，鼠标选取SCE 连接到IVS的另一端
第三，用鼠标选取 SCE 的偏置位置
首先，鼠标选取SCE 连接到IVS的一端
3.2-34
•
绞线圈单元的附加信息
标志各 个SCE
允许SCE改变已定 义好的实常数值
• 选择 OK
•
首先建立独立电压源 (IVS)
3.2-4
IVS（独立电压源）
• 建立 IVS
Circuit>independent vltg source>DC/AC harmonic – 鼠标变成“橡皮筋”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 – 单元的起始节点 – 单元的终止节点 – 两个节点左边或右边的偏置量
第三章
第2节
二维交流和瞬态磁场分析
电路单元应用
• 问题描述 – 电路由如下组成: • 10 Ω 电阻 • 50 mH 电感器 • 2μf 电容器 – 电压源 • 24 伏（峰值） • 1000 Hz 频率 分析顺序 – 建模 – 进行模拟 – 后处理 • 电流 • 功率
2 μf 电容器
•
24 伏电压源
变压器有 限元区
首先，鼠标选 取起始节点
最后，鼠标点取 电路单元的偏置 位置
其次，鼠标选 取终止节点
3.2-32
• 第三个位置选取后输入:
电路单元标志号
峰值（电压）
• 选择 OK
相位角（度）
注: 完成此窗口后，才显示实际电路单元
3.2-33
建初极线圈
• 建立绞线圈单元(SCE) ，将plane53单元构成的线圈截面与独立电压源（ IVS）相连接 .. Circuit>strnd coil -
鼠标第三次 选取
鼠标第一次选 取将SCE 连 接到RES
• 采用与前面定义过的绞线 圈相同的数据
• 选择 OK
3.2-37
• 每个独立回路必须约束VOLT 自由度 Preproc>loads>apply-electric-boundary>-voltage-on nodes • • • • 每个独立回路选一个节点 选择OK 窗口输入“0” 选择OK
3.2-5
鼠标点取的第一位置，为单元的 I 节点
鼠标点取的第三位置，以确定单元 的定位
鼠标点取的第二位置，为单元的 J 节点
3.2-6
• 一旦鼠标点取完三个位置，程序弹出一个 对话框以输入 IVS的参数 V4
识别号 电压幅值 (峰值)， 不是均方根值 相位角 (度)
• 选择 OK
3.2-7
•
建电阻器 – .. Circuit>resistor – 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 – 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
• 选择 OK
电感值 (H)
3.2-9
•
建电容器 – .. Circuit>capacitor – 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 – 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
鼠标点取的 第二点
鼠标点取 的第一点
识别号
• 选择 OK
电容值 (farads)
•
在选取框内选择Pick ALL （由于前面选了APPLY）
次极耦合
设置号唯一
• 选择OK
3.2-42
• 铁芯外边加通量平行边界条件 Preproc>loads>apply>boundary>flux par’l on lines • 选择OK
注：线段颜色变亮
3.2-43
• •
进行模拟，进入求解器 Solu>new analysis [HARMONIC] 设置模拟频率 Solu>time/frequenc>freq&substps
• 选择 APPLY (输入次极线圈数据)
3.2-30
•
在实常数组2中输入次极线圈数据
• 选择 OK
3.2-31
建电路单元
• • 工作平面处于屏幕中心 Preproc>create>circuit>center WP 建初极独立电压源IVS .. Circuit>indp vltg src>AC/DC harmonic
磁路 不同颜色表示不同材料
3.2-17
次极 空气隙
初极
•
分析过程 – 利用对称性 – 模拟次极短路情况 – 建立电路模型 • 实常数设置 • 耦合 – 进行交流分析 – 后处理 • 电流 • 功率
3.2-18
•
物理区域描述 – 铁区 • 导磁 • 叠片铁芯，无须考虑集肤效应 – 线圈区 • 绞线圈 (无集肤效应) • 导电率随温度的增加而增加 – 初极 • 由独立电压源（ IVS）驱动
全部边线通量平行
– 次极
• 短路
3.2-19
• •