《电动力学》课程PPT教学课件（电磁场有限元分析）第三章 二维谐波和瞬态分析 3-1 2-D交流和瞬态分析

ANSYS第三章第1节2-D交流和瞬态分析

第三章 第1节 2-D交流和瞬态分析

ΛNSYS交流模拟的基本概念交流模拟是一种随时间变化的模拟一假定励磁为正弦波励磁电压（V)电流密度（A/m2).4E120360720240460600603001B0420540660角(度）3.1-2

3.1-2 交流模拟的基本概念 • 交流模拟是一种随时间变化的模拟 – 假定励磁为正弦波 角 (度) 励磁电压 (V) 电流密度 (A/m2 )

ANSYS可用两个场分量来表示电相角为0场分量电相角为90场分量考虑一个导电杆在一个绞线线圈中3.1-3

3.1-3 • 可用两个场分量来表示 – 电相角为0场分量 – 电相角为90场分量 • 考虑一个导电杆 • 在一个绞线线圈中

ANSYS二维轴对称有限元模型导电杆通量平行条件绞线圈电流密度：1E6A/m2频率：100Hz通量垂直条件3.1-4

3.1-4 通量平行条件 通量垂直条件 绞线圈 二维轴对称有限元模型 电流密度: 1E6 A/m2 频率: 100Hz 导电杆

ANSYS二种求解结果：实数解：线圈励磁相位0度虚数解：相位差90度实数解虚数解3.1-5

3.1-5 • 二种求解结果: – 实数解: 线圈励磁相位0度 – 虚数解：相位差90度 实数解 虚数解

ΛNSYS利用这两种求解结果，任何时间处的场量都能用迭加的方法来生成执行动画文件：acaz.avi观察场动画3.1-6

3.1-6 • 利用这两种求解结果，任何时间处的场量都能用迭加的方法来生成 执行动画文件：acaz.avi观察场动画

ANSYS根据Faradays定律，线圈中的时变电流会在导体中感生电流ANSYS 5.!NOV16199821:51:36PLOT NO.AVG ELEMENTSOLUTIODSTEP=1SUB-1FREQ-100ACETAB(AVGSMN227E+07SMX.100F+08.100E+08778E+07.556E+07333F+07111E+07111+0"333E+0556E+0:778E+07100E+08VDensit执行动画文件acjt.avi，观察电流动画3.1-7

3.1-7 • 根据Faradays 定律，线圈中的时变电流会在导体中感生电流 执行动画文件acjt.avi ，观察电流动画

ANSYS其他假定模拟只考虑感应效应·Faradays定律一在绞线圈中感生电流一在大导体内电流会重新分布不考虑射频效应模拟是线性的·几何体不变·保持均匀性条件如果用BH曲线描述材料性质，就可以模拟饱和状态3.1-8

3.1-8 • 其他假定 – 模拟只考虑感应效应 • Faradays定律 – 在绞线圈中感生电流 – 在大导体内电流会重新分布 – 不考虑射频效应 – 模拟是线性的 • 几何体不变 • 保持均匀性条件 – 如果用BH曲线描述材料性质，就可以模拟饱和状态

ANSYS导电杆中最值得注意的电流效应是感生电流的非均匀性(>10**3)JTI杆外半径9162.55087.1704011.78522861.0132285.627O710.2411134.855539,47015.915C>103-350120(m)1.5363,0764.6156.1537,6929,2300杆中心.7692.3073.8465.3646.9238.46110RadiajDistance3.1-9

3.1-9 • 导电杆中最值得注意的电流效应是感生电流的非均匀性 杆中心 杆外半径 (m)

ANSYS集肤效应是由Amps定律和Faradays定律耦合而产生无源、半平面导体电场每隔如下厚度衰减1/e：= (μf) -112 (m)式中=磁导率=og=电导率=1/p=电阻率（Ohm-m）f =频率(Hz)3.1-10

3.1-10 • 集肤效应是由Amps 定律和Faradays定律耦合而产生 • 无源、半平面导体电场每隔如下厚度衰减1/ e： δ = (π μ σ f) -1/2 (m) 式中 μ = 磁导率 = μr μ0 σ = 电导率= 1 /ρ =电阻率 (Ohm-m) f = 频率(Hz)