武大电气工程电磁场实验报告90分精品.docx
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武大电气工程电磁场实验报告90分精品
工程电磁场实验报告
电气工程学院
XXX
2014302540XXX
平行输电线电场计算
1.问题描述:
导线半径0.01m,导线对地高度为10m,导线间距为5m,每根导线对地电压为6V,6根导线平行放置,建立模型并求解电场分布。
2.创建项目,选择求解类型
(1)启动并建立项目文件
(2)重命名并保存
(3)选择分析类型和求解器
新建工程文件,单击菜单命令Project/InsertMaxwell2DDesign,或者单击工具栏上的图标
。
执行菜单命令Maxwell2D/SolutionType,在弹出的对话框中选择求解类型Electrostatic,如图2-1所示:
图2-1选择求解器类型
3.绘制几何模型
(1)设置绘图单位
执行菜单命令Modeler/Units,根据需要进行单位设置。
本例中单位为m。
(2)绘制模型
(a)绘制导线
绘制导线1:
点击快捷键
(或者执行命令Draw/Circle),绘图区下方坐标状态栏输入(-2.5,10,0)后回车,此时坐标(X,Y,Z)变为(dX,dY,dZ),在其中输入(0,0.01,0),如图3-1所示,回车则会出现面圆Circle1。
图3-1第一根导线坐标示意图
同理,绘制导线2-6,导线2的圆心坐标为(-7.5,10,0),半径为(0,0.01,0);导线3的圆心坐标为(-12.5,10,0),半径为(0,0.01,0);导线4的圆心坐标为(2.5,10,0),半径为(0,0.01,0);导线5的圆心坐标为(7.5,10,0),半径为(0,0.01,0);导线6的圆心坐标为(12.5,10,0),半径为(0,0.01,0);
(b)绘制求解区域
执行菜单命令Draw/Circle或单击工具栏上的
,输入坐标(0,0,0)回车,输入(0,62.5,0)回车确认,得到cricle7。
只选择上半区域进行求解,选中circle7,执行菜单命令Modeler/Boolean/Split或单击工具栏上的
,选择XZ平面,点击确定,如图3-2所示。
图3-2分割上半求解平面
4.设置各部分材料属性
(1)设置导线材料属性
在属性栏中同时选中circle1-6,右键选择AssignMaterial,将material设置为copper,如图4-1所示。
图4-1设置导线材料为copper
(2)设置求解区域材料属性
circle7材料默认为vacuum,可不必再设定。
5.设置激励
(1)设置导线激励
在状态栏中选中circle1,右键选择AssignExcitation/Voltage,弹出静电场电压激励设置窗口,Value栏内输入电压值6V。
同理设置circle2-6的电压值也为6V,如图5-1所示。
图5-1设置导线电压为6V
(2)设置零电位
在绘图区右键SelectEdges,选中半圆与x轴重合的底边以及半圆的圆周,右键AssignExcitation/Voltage,设置Value值为0,如图5-2所示。
图5-2设置零电位
6.求解设置
(1)添加求解步骤:
选中Analysis,右键选择AddSolutionSetup,均沿用默认设置,点击确定,如图6-1所示。
图6-1添加求解步骤
(2)分析自检
执行菜单命令Maxwell2D/Validationcheck或单击快捷键
,弹出自检对话框,确认所有设置均正确,如图6-2所示。
图6-2检查所有设置均正确
7.求解及结果查看
(1)求解
选择Maxwell2D/AnalyzeAll,或者直接点击图标
进行求解,求解完成后得到图7-1。
图7-1求解成功
(2)查看求解结果
(a)查看整个求解区域的电压分布:
选中circle7,右键选择Fields/Voltage,出现如下对话框,如图7-2所示,InVolume选择AllObjects。
图7-2查看整个求解区域的电压分布
单击确定就可以看到整个求解区域的电压分布如图7-3所示。
图7-3整个求解区域的电压分布
(b)查看整个求解区域的电场强度分布:
选中circle7,右键选择Fields/E/Mag_E,出现如下对话框,如图7-4所示,InVolume选择AllObjects。
图7-4查看整个求解区域的电场强度分布
单击确定就可以看到整个求解区域的电场强度分布如图7-5所示。
图7-5整个求解区域的电场强度分布
放大后可以看到导线附近的电场强度分布如图7-6所示。
图7-6导线1附近的电场强度分布
如果得到更加规律、详细的电场强度分布,在导线1的圆心再建一个圆,圆心坐标为(-2.5,10,0),半径为(0,0.1,0),得到circle8,选中circle8,右键选择Properties,勾上Model,如图7-7所示。
图7-7将circle8选成Model
再查看circle8中的电场强度分布:
选中circle8,右键选择Fields/E/Mag_E,InVolume选择AllObjects,单击确定就可以看到circle8(导线1附近)较为规律的电场强度分布如图7-8所示。
图7-8导线1附近较为详细的电场强度分布
(c)导线间的电容计算:
在项目管理器右击Parameters,执行弹出菜单命令Assign/Matrix,弹出电容矩阵参数对话框,进行如图7-9所示的勾选。
图7-9电容矩阵设置
再次执行模型检查
和模型计算
,完成后在项目管理器栏右击Results,执行右键菜单命令SolutionDate,选择Matrix项目,或单击工具栏上的
,可以看到电容计算结果如图7-10所示。
图7-10电容计算结果
修改导线的参数,再次计算电容,并做比较。
1.改变导线的半径。
增大导线的半径,由原来的0.01m增大为0.02m。
全选Circle1-6中的CreatCircle,右键点击CreatCircle,选择Properties,将Radius修改成0.02m,如图7-11所示。
图7-11增大导线半径至0.02m
再次按照上述计算电容的步骤,算出分布电容如图7-12所示:
图7-12导线半径为0.02m时的部分电容
同理,减小导线的半径为0.005m。
按照上述步骤,计算分布电容如图7-13所示。
图7-13导线半径为0.005m时的部分电容
由上可以看出,增大导线半径,导线的单相对地电容增大,互部分电容也增大,但是增大得有限;减小导线半径,导线的单相对地电容减小,互部分电容也减小,但是减小得有限。
2.改变导线的对地高度。
增大导线的对地高度,由原来的10m增大为15m。
依次右击Circle1-6中的CreatCircle,选择Properties,圆心纵坐标改成15m,如图7-14所示。
图6-14修改导线的对地高度为15m
按照上述计算电容的步骤,算出分布电容如图7-15所示:
图7-15导线对地高度为15m时的部分电容
同理,减小导线的对地高度为5m。
按照上述步骤,计算分布电容如图7-16所示。
图7-16导线对地高度为5m时的部分电容
由上可以看出,增大导线对地高度,导线的单相对地减小,互部分电容反而增大;减小导线的对地高度,导线的单相对地电容增大,互部分电容反而减小。
(d)查看路径上的电压和电场强度分布:
路径的两个端点坐标为P1(-5,1.5,0)、P2(5,1.5,0);选择Draw/Line或者单击工具栏上的
,设置路径的坐标,在坐标栏输入(-5,1.5,0)回车后再输入(5,1.5,0),再回车。
在工程管理器中右击Result后,选择CreateFieldsReport/RectanglePlot,弹出图7-17所示的对话框,在其中可以查看相应的各种结果曲线。
图7-17查看控制线上的电压分布
查看路径上的电压分布:
在图7-17的对话框中,点击Geometry下拉菜单,选择Ployline1,在Quantity下选择Voltage,然后单击NewReport,可绘出控制线上的电压曲线。
如图7-18所示。
图7-18控制线上的电压分布
查看路径上的电压分布:
在图7-17的对话框中,点击Geometry下拉菜单,选择Ployline1,在Quantity下选择Mag_E,然后单击NewReport,如图7-19所示,可绘出控制线上的电场强度曲线。
如图7-20所示。
图7-19查看控制线上的电场强度分布
图7-20控制线上的电场强度分布
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