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基于ANSYS软件的漏磁检测有限元仿真
章合滛;薛建彬;方灿娟
【期刊名称】《无损检测》
【年(卷),期】2015(037)003
【摘要】通过ANSYS二维电磁场仿真进行漏磁检测的原理验证.采用三维有限元方法分析漏磁场,建立了漏磁检测三维模型,基于ANSYS各种模型求解结果,得出试件无缺陷状态下磁感应分布规律和有缺陷状态下的漏磁场三维各分量的分布规律.同时研究了缺陷几何参数对漏磁场总磁感应强度和轴向分量的影响以及电流强度对漏磁场总磁感应强度的影响.根据ANSYS有限元分析结果,发现测试件端部存在检测盲区.提出了一种在端部添加试件引体的方法来解决端部的检测盲区问题,并用仿真方法验证了试件整体检测的效果.
【总页数】6页(P8-13)
【作者】章合滛;薛建彬;方灿娟
【作者单位】南京航空航天大学机电学院,南京 210016;南京航空航天大学机电学院,南京 210016;南京航空航天大学机电学院,南京 210016
【正文语种】中文
【中图分类】TG115.28
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一种评估环形电感绕组损耗的方法郑心城;陈为【摘要】磁性元件的绕组损耗是影响电源效率的重要因素.由于绕组损耗机理复杂,更多时候采用有限元软件来分析,但是,这需要大量的计算机资源,也不适合线规优化.本文以环形电感为研究对象,通过Dowell模型分析电感的绕组损耗.采用柱坐标系下的Dowell模型计算环形电感的内外层绕组损耗和两维Dowell模型计算上下层的绕组损耗.实验结果表明,计算精度较高,能够较好地用来评估环形电感的绕组损耗.【期刊名称】《电气开关》【年(卷),期】2017(055)006【总页数】6页(P57-61,64)【关键词】绕组损耗;Dowell模型;环形电感【作者】郑心城;陈为【作者单位】福州大学电气工程与自动化学院,福建福州 350108;福州大学电气工程与自动化学院,福建福州 350108【正文语种】中文【中图分类】TM551 引言在开关电源中，磁性元件扮演者重要的角色。
磁性元件的损耗是影响效率的重要因素。
随着开关频率提高，由于绕组的集肤效应和临近效应越显严重，评估绕组损耗也越显得重要。
目前评估绕组损耗主要有两种方法：一是采用有限元软件仿真，二是采用数学模型理论分析。
两者各有利弊：有限元仿真可以计算复杂模型，精度高，但是需要大量的计算机资源和时间为代价，而且，不适合优化设计；数学模型计算方便，易于绕组优化，但只能解决相对简单的结构，而且精度较低。
从上世纪60年代起，国外就有学者致力于绕组损耗的理论计算。
著名学者P.L.Dowell提出的绕组一维等效模型至今仍被广泛采用。
Dowell模型是把绕组等效成铜箔计算，其等效原则是：①磁力线必须平行于等效铜箔的长边；②等效前后保持直流电阻不变。
针对平面PCB绕组和E-E或E-I等磁芯结构的绕组损耗已有不少的研究成果，然而环形磁性元件的研究甚少。
基于此，本文从Dowell模型入手，分析环形电感的绕组损耗。
2 Dowell模型的表达形式2.1 直角坐标系下的Dowell模型针对PCB绕组，传统的变压器绕组等结构，均可以将绕组等效成铜箔，采用直角坐标系建立模型，如图1所示。
变压器磁芯饱和PSpice仿真具有磁芯的变压器在使用的时候有时候会进入饱和状态，从而导致电感量减小，电流突然增大，从而引起电路故障。
同时，如果磁芯饱和之后，其磁通密度B也会超过该磁芯的饱和磁通密度。
通过PSpice仿真我们可以通过查看系统电流、或者磁芯的磁通密度和磁滞回曲线，来判断磁芯是否进入饱和。
◆上海库源电气科技有限公司◆PSpice技术支持中心: ◆技术支持热线：4006-535-525◆Mail: support@◆Web：2011-10-12变压器磁芯饱和PSpice 仿真具有磁芯的变压器在使用的时候有时候会进入饱和状态，从而导致电感量减小，电流突然增大，从而引起电路故障。
同时，如果磁芯饱和之后，其磁通密度B 也会超过该磁芯的饱和磁通密度。
通过PSpice 仿真我们可以通过查看系统电流、或者磁芯的磁通密度和磁滞回曲线，来判断磁芯是否进入饱和。
下面举例来说明。
以一个理想变压器和一个实际磁芯变压器为例，如下图所示：图中上面的电路采用了一个3C90的真实磁芯做耦合，下面的电路是一个理想变压器。
在使用实际磁芯做耦合的情况下，两个耦合电感的Value 参数的含义指的是匝数，而理想变压器耦合指的是实际电感值。
对于ER28L_3C90磁芯，其电感系数A L 为2500nH/N 2，所以按照匝数的设置，其电感比值和下面的理想变压器相同，便于比较。
对于上面的电路，我们加入了一个直流电源，这样便于观察磁芯饱和。
进行1ms 的时域仿真，分别观察流过R1和R3的电流，如下图所示：0.50.5R1R210K K4COUPLING = 1K_LinearR3R410K LING=K51ER28L_3C90从上图中可以看出，流经实际磁芯的电流在0.76ms左右突然变大，说明此处磁芯已经进入饱和。
而理想变压器则是一直线性上升，没有进入饱和。
再观察3C90的磁通密度B（Bsat=4700G），如下所示：从图中可以看出，时间在0.76ms左右的时候B达到饱和值，与上面电流的分析相同。
2019.12 EPEM 103专业论文Professional papers因为二维场在现在计算中已不能很好地用于分析变压器的漏磁场性能，所以选用三维条件进行计算很有必要。
限于现在计算资源的限制，必须先对三维模型进行简化模拟，即在三维场下对单项变压器、三项变压器的短路情况进行计算，再进行漏磁场的分布计算，获得变压器的电感、电抗参数，才能分析结构件参数值的结果的正确性[1]。
本文主要研究分析150MVA 电力变压器和240MVA 电力变压器的主要阻抗参数，即电抗参数的计算方法。
1 三维漏磁场仿真模型下变压器的性能分析1.1 实验条件分析不同绕组间变压器的短路情况，结果显示，借助传统分析方法不能很好的达到变压器的设计要求，同时不同的绕阻短路情况也会影响漏磁场的分布变化。
本文选择的是数值分析中的有限元场路耦合方法进行电抗参数计算和漏磁场分析[2]，研究对象为一台双绕组变压器、一台三绕组变压器，分析两种不同变压器的复杂结构，并做简洁处理。
研究使用的是ANSYS/Maxwell 模拟仿真软件，只要利用该电磁软件建立三维漏磁场变压模型，根据仿真模型显示对变压器单元格进行分析，然后根据分析结果，分别计算得出不同绕组短路状态时的电磁能量值和绕组电压值，进而求得所对应的电抗值，并将所的结果与实验仿真数据进行对照[3]。
1.2 实验内容为实现电力变压器繁杂结构的优化和计算，需做如下假设：依照电力变压器中心对称结构的特性大型变压器漏磁场仿真计算研究南方电网楚雄供电局 康 勇 李起荣 沈 燚 张弄韬 雷雨田摘要：在ANSYS/Maxwll软件中对电力变压器建立三维仿真模型和耦合外电路激励，对变压器绕组进行短路电抗参数和电感参数设计计算分析，并验证了本文所提模型的有效性。
关键词：变压器、漏磁场、仿真计算和漏电磁场特性，求解漏电磁场和电力变压器阻抗参数间的相关性，进行的假设条件和简化步骤为：变压器结构上下对称，3D 计算模型取1/4变压器结构，箱体结构与单项双绕组中心左右相互对称，上下相互对称；不考虑变压器内不同因素使漏磁场发生变化的影响，如铁心内涡流因素、位移电流因素、绕组内环流因素、以及金属构件材料的磁滞特性因素；在忽略高次谐波的情况下，电磁场量的运作变化均呈现正弦关系，电磁场量的正弦关系影响绕组各安匝分区内的电力密度分布均匀分布；规定变压器中金属导线的电导率为常数值，规定变压器铁心、油箱都是非线性材料。
电磁铁的动态特性的仿真与分析电磁铁是一种通过电流在线圈中产生磁场以吸引物体的装置。
它在工业、科研、医疗等领域有广泛的应用。
为了更好地了解电磁铁的动态特性，我们可以使用仿真与分析的方法进行研究。
首先，我们可以使用电磁场有限元仿真软件，如COMSOLMultiphysics或ANSYS等，对电磁铁的动态特性进行仿真。
这些软件可以采用数值计算方法，求解电磁场的分布和力的变化，从而帮助我们理解电磁铁的工作原理和性能。
在仿真过程中，我们需要建立一个三维模型来代表电磁铁。
模型可以包括电磁铁的线圈、铁芯和工作空间等部分。
在模型中，我们可以定义线圈的电流和电压输入，以及材料的物理特性，如导电率、磁导率等。
通过设置适当的边界条件和初始条件，我们可以模拟电磁铁在不同工作状态下的响应。
通过仿真，我们可以研究电磁铁的一些重要特性，如磁场强度、磁通量密度、磁场分布、力的大小和方向等。
这些特性可以帮助我们评估电磁铁的性能，优化其设计，并预测其在不同工况下的工作情况。
然而，仿真只是理论上的预测，为了验证仿真结果的准确性，我们还需要进行实验。
在实验中，我们可以制作一个真实的电磁铁样品，并使用磁力计、电流表等仪器来测量其磁场和力的变化。
通过将实验结果与仿真结果进行对比，我们可以验证仿真模型的有效性，并进一步改进模型的准确性。
除了仿真和实验，我们还可以使用数学分析的方法来研究电磁铁的动态特性。
通过建立电磁铁的物理模型和基本原理的数学方程，我们可以通过解析方法求解磁场分布和力的变化。
这种方法可以为我们提供更深入的理解和洞察力，但通常需要较高的数学和物理背景知识。
总之，电磁铁的动态特性的仿真与分析是一个复杂且多方面的研究课题。
通过综合利用仿真、实验和数学分析等方法，我们可以更好地了解电磁铁的工作原理、优化其设计，并预测其在不同工况下的性能。
这些研究对于电磁铁的应用和改进具有重要意义。
电子元器件中电磁场的仿真研究的开题报告一、选题背景与意义随着现代电子技术的迅速发展和应用，各种射频电路、微波电路、天线等电子元器件的设计和制造已成为当今电子科技研究者的一个重要领域。
而电磁场在电子元器件中的作用十分重要，其波动和传输特性决定了电子元器件的运作效能。
因此，电磁场的仿真研究是电子元器件设计和制造的基石之一。
本课题旨在通过电磁场仿真，研究电子元器件中电磁场的波动、传输和反射特性，深入探究磁性材料、微波电路、天线及其它电磁学系统等领域中的电磁现象，为电子元器件的设计和制造提供科学依据。
二、研究内容本课题将针对电子元器件中电磁场的仿真方法进行研究，重点关注以下内容：1. 电磁场的数值计算方法。
通过数值计算方法，对电磁场分布进行分析，探究其波动、传输和反射特性，并将仿真结果与理论计算进行比对和确认。
2. 磁性材料中的电磁现象。
研究磁性材料中的电磁现象并进行仿真模拟，如磁通密度、磁场分布和磁性能的计算和分析。
3. 微波电路中的电磁现象。
通过仿真模拟微波电路中的电磁现象，探究其波导模式和管道模式，并研究其中的电磁波特性。
4. 天线设计中的电磁现象。
通过仿真模拟天线中的电磁现象，如天线的辐射、接收和发射特性，以及阻抗匹配等问题进行深入研究。
三、研究方法1. 理论分析。
结合电磁学基础理论，对电磁场仿真分析方法进行理论研究和总结。
2. 数值计算及仿真。
利用软件工具如MATLAB、Comsol等进行电磁场的数值计算和仿真模拟，并结合实验进行验证。
3. 数据分析与比对。
对仿真结果和理论计算进行数据分析和比对，根据仿真结果进行电子元器件的设计和制造。
四、论文结构和进度安排本论文将分为以下几个部分：1. 绪论：对电磁场的基本知识和仿真研究进行综述，介绍电磁场仿真研究的背景和意义。
2. 电磁场的数值计算方法：对电磁场的数值计算方法进行研究和总结。
3. 磁性材料中的电磁现象：对磁性材料中的电磁现象进行仿真模拟，并进行数据分析和比对。
