通电平行双导线磁场及磁场力Maxwell3D仿真实验报告

通电平行双导线磁场及磁场力Maxwell3D仿真实

验报告

一 Maxwell简介

Ansoft公司的Maxwell是一个功能强大、结果精确、易于使用的二维/三维电磁场有限元分析软件。包括静电场、静磁场、时变电场、涡流场、瞬态场和温度场计算等，可以用来分析电机、传感器、变压器、永磁设备、激励器等电磁装置的静态、稳态、瞬态、正常工况和故障工况的特性。

Maxwell还可以产生高精度的等效电路模型以供Ansoft的SIMPLORER模块和其他电路分析工具调用。

三维静电场分析（3DElectrostatic Field）

用于分析由静止电荷、直流电压引起的静电场。该模块直接计算标量电位，得到电场强度（E），电位移矢量（D），电场力、电场能量、转矩、电容值等。可用于分析直流高压绝缘问题，电容器储能问题等。

三维直流磁场分析（3DDCMagnetic）

用于分析由恒定电流、永磁体及外部激磁引起的磁场。该模块可计算磁场强度（H），电流密度（J），磁感应强度（B），磁场力、磁场能量、转矩、电感等。可用于分析直流载流线圈磁场，永磁体产生磁场等。

涡流场分析（Eddy Current Field）

用于分析受涡流、集肤效应、邻近效应影响的系统。它求解的

频率范围可以从0到数百兆赫兹，能够计算损耗、铁损、力、转矩、电感与储能。可用于分析导体中的涡流分布。三维正弦电磁场特性等。

瞬态场（Transient Field）用于求解某些涉及到运动和任意波形的电压、电流源激励的设备。该模块能同时求解磁场、电路及运动等强耦合的方程，因而可轻而易举地解决上述装置的性能分析问题。

二 Maxwell 仿真步骤

1选择求解器类型

2建模

3设置材料属性（电导率，介电常数，磁导率等）

4设置激励源和边界条件

5自适应网格剖分

6有限元计算

7后处理

三 Maxwell 仿真实例

题目三：

静电除尘器电磁场分析

要求：掌握静电除尘的工作原理，建立静电除尘器模型，观测内部电场及能量的分布情况，并对结果进行分析。

静电除尘原理

如图

放电电极1（也称为电晕电极）是导线，为负极；集尘电极5是金属板（或金属管），为正极。在两个电极之间接通数万伏的高压直流电源，两极间形成电场。由于两个电极形状不同，形成了不均匀电场。在导线附近电力线密集，电场强度较强，正电荷束缚在导线附近。因此，空间内电子或负离子较多，烟气通过空间时，大部分烟尘捕获了电子带上负电荷，得以窗正极移动；带负电荷的烟尘到达正极后失去电子地沉降到电极板表面，因而气与尘分离。定时将集尘电极板上的烟尘振落，或用水冲洗，烟尘可落到下面的积灰斗中。

Maxwell求解

选择求解器类型

建模

如图建立平面模型，外壁表示金属桶壁，里面代表金属铁芯。

设置材料属性

object1 object2 object3都表示金属桶壁，object4表示铁芯。

设置激励源

即给铁芯加-1000v电源。

即给金属桶壁加1v电源。

设计计算参数

计算铁芯受力即可Setup Executive Parameters＞Force＞object1＞Yes

求解

以上为求解结果

后处理

Post Process>plot>field>E Vector/Energy

电场图像

能量图像

结果分析

从上图可以看出在导线附近电力线密集，电场强度较强，正电荷束缚在导线附近，与理论分析相同，也证实了静电除尘的合理性。

学习心得

本次实验我们大家齐心合力，共同对maxwell软件进行了学习并对静电除尘进行了一定的研究。实验期间我们也遇到了一些问题，比如英文文献的阅读，边界条件的设置等。我们互相讨论互相学习最后解决了这些问题，并基本掌握了maxwell软件的使用，也体会到了合作的愉快，总之是一次不错的学习经历。