工程電磁場報告——maxwell

1、MAXWELL有果元分析Maxwell仿真分析疊鋼片渦流損耗分析任課老師：陳勁操班級：08087902學(xué)號：0808190246姓名：吳鵬2070/5/8疊鋼片渦流損耗分析MaxwelI仿真分析二柒觸的磁場周依今折源的處理在學(xué)習(xí)了Ansoft公司開發(fā)的軟件Maxwell后，對工程電磁場有了進一步的了解，這一軟件的應(yīng)用之廣非我們所想象。本次實驗只是利用了其中很小的一部分功能，渦流損耗分析。通過軟件仿真、作圖，并與理論值相比較，得出我們需要的實驗結(jié)果。在交流變壓器和驅(qū)動器中，相片鋼的功率損耗非常重。大多數(shù)扼流線圈通常使用疊片，以減少渦流損耗，但這種損耗仍然很大。特別是在高頻情況卜，產(chǎn)生了熱，進一步

2、影響了整體性能。因此做這方面的分析十分有必要。一、實驗?zāi)康?）認(rèn)識鋼的渦流效應(yīng)的損耗，以及減少渦流的方法：2）學(xué)習(xí)渦流損耗的計算方法；3）學(xué)習(xí)用MAXWELL2D計算疊片鋼的渦流。二、實驗建型第一個實驗是分析單個鋼片的渦流損耗值，所以其模型就是一個鋼片，設(shè)置其厚度為0.356mm,長度為20mm»0.356mm,外加磁場為IT。實驗?zāi)Ｐ褪?片疊鋼片組成，每一篇截面的長和寬分別是12.7mm和0.356mm,兩片中間的距離為8.12uA,疊片鋼的電導(dǎo)率為2.08e6S/m,相對磁導(dǎo)率為2000,作用在磁鋼表面的外磁場Hz=397.77A/m,即Bz=lT?？紤]到模型對X,Y軸具有對稱性

3、，可以只計算第一象限內(nèi)的模型。三、實驗步理一.單個鋼片的渦流損耗分析1、建立模型，因為是單個鋼片的渦流分析，故位置無所謂，就放在中間，然后設(shè)置邊界為397.77A/m,然后設(shè)置頻率，進行求解。2、進行數(shù)據(jù)處理，算出理論值，并進行比較。疊鋼片渦流損耗分析二、疊鋼片渦流損耗分析1、依照模型建立起第一象限內(nèi)的模型，將模型的原點與坐標(biāo)軸的原點重合，這樣做起來比較方便。設(shè)置鋼片的材質(zhì)，使之符合實際要求。然后設(shè)置邊界條件和源，本實驗的源為一恒定磁場，分別制定在上界和右邊界，然后考慮到對偶性，將左邊界和下界設(shè)置為對偶。然后設(shè)置求解參數(shù)，因為本實驗是要進行不同的頻率下，渦流損耗的分析,所以設(shè)定好Frequen

4、cy后，進行求解。2、將Frequency分別設(shè)置為1Hz、60Hz>360Hz、lKHz、2KHz、5KHz、lOKHz,進行求解，注意每次求解時，要將StartingMesh設(shè)定為InitiaL表小重新開始計算求解。記錄卜不同頻率卜的偶流損耗值和最低磁通密度Bmin.3、進行數(shù)據(jù)處理，把實驗所得數(shù)據(jù)和理論值進行比較。得出實驗結(jié)論。皿、防真留樣一、單個鋼片的渦流分析1)當(dāng)F二50Hz時，P=6.32054E-002(W)Hmin=3.9575E+002(A/m)Bmin=/rHmin=4*PI*(10e-7)*1000*Hmin=0.4973(T)仿真計算過程如下：23193816.3

5、1927E-0021.460624251946.31929E-0021.098525327526.31933E-0020.838226425766.31935E-0020.632827553486.32054E-0020.4656疊鋼片渦流損耗分析3.9777e+0023.9757e+0023.9737e+0023.9716e+0023.96960023.9676e+0023.9656e+0023.96360023.9615e+0023.9595e+0023.9575e+0022)當(dāng)F=200HZ時,P=8.83642E-001(W)Hmin=3.6825E+002(A/m)Bmin=/zrH

6、min=4*PI*(1Oe-7)*1000*Hmin=0.4628(T)仿真計算過程如下:553488.83642E-0010.4789HA/m3.9777e+0023.9482e+0023.9187e+0023.8892e+0023.8596/0023.830ie+0023.8006e+0023.7711e+0023.7416e+0023.7121e+0023.6825e+0023)當(dāng)F=5000HZ時，P=l.11579E+001(W)Hmin=2.3055E+001(A/m)Bmin=/rHmin=4*PI*(10e-")*1000*Hmin=0.0290(T)仿真計算過程如下

7、：疊鋼片渦流損耗分析51226101.11575E+0010.979361495841.11583E+0010.780771824921.11578E+0010.631682226401.11574E+0010.503292716201.11579E+0010.4007HA/m3.9777e+0023.6030e+0023.2283e+0022.8536e+0022.4788e+0022.1041e+0021.7294e+0021.3547e+0029.7998e+0016.0527e+001P=1.99214e-6(W)Hmin=3.9777e2(A/m)1、f=lHZ時第4頁共8頁疊鋼片渦

8、流分析Bmm=l/397.77*3.9777e2=0.9997(T)15.83291.99214E-0062.3055e+001疊鋼片渦流損耗分析2、 f=60HZ時P=7.16701e-3(W)Hmin=3.9761e2(A/m)Bmin=l/397.11*2.9761e2=0.9993(T)1015.59657.16701E-003HVa3.9777*0022.9775，0023.9774e40023.977270023.9771e*0023.9769e*0023.9768etOO23.9766c40023.9764e*0023.97630023.9761«40023、 f=36

9、0HZ時P=2.52253e-1(W)Hmin=3.9223e2(A/m)Bmm=0.9857(T)104、 f=lkHZ時疊鋼片渦流損耗分析P=1.68902(W)Hrnjn=3.5960e2(A/m)Bmin=0.9038(T)105、f=2kHZ時P=4.64186(W)Hmin=2.8517e2Bmin=0.7167(T)10IHA/n16.439117.66513.9777c+0023.£6510323.7525e+0023.639910023.5273>40023.147e+OD23.3021e*0023.189540023.0769e+0022.9643et002

10、2.fi517e+0026、f=5kHZ時P=9.47030(W)1.68902E+0004.64186E+000疊鋼片渦流損耗分析Hmm=l.2766e2(A/m)Bmin=03208(T)1024.88889.47030E+000B(A/n3.9777e*0023.7076e+0023.4375e*0023.1674c+0022.8973e+0022.6271e*0022.3570e*0022.0569e+002:二二1.547e40021.2766e+0027、f=10kHZ時P=1.24161el(W)Hmin=2.6483el(A/m)Bmin=0.0666(T)10I43.9823

11、1.24161E+0013.9777c10023.6064et0023.2351e*OM2.B3£e*0022.492e*0022.1213«H)021.7500e*0021.3787c*0021.0074e*0026.3612«H)0126(M五、實驗數(shù)據(jù)一、對于單鋼片的位置與磁場平行的情況:1）實驗值表格疊鋼片渦流損耗分析F(Hz)Bmin(T)P(W)500.49736.32054E-0022000.46288.83642E-00150000.02901.11579E+0012）理論值計算與結(jié)果低頻公式理論表格F(Hz)Bmin(T)P(W)500.4975

12、6.325e-0022000.46208.825e-00150000.02882.125e001高頻公式理論表格F(Hz)Bmin(T)P(W)50000.02881.13868e0013）誤差分析誤差表格F(Hz)BminP500.03%0.07%2000.04%0.13%50000.11%47.5%(低)2.0%(高)經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)在50HZ和200HZ時，仿真結(jié)果與低頻損耗計算結(jié)果吻合較好：在5000HZ時,仿真結(jié)果與高頻損耗計算結(jié)果吻合也較好。而對于Bmin來說，3個頻率時候吻合得都非常好。二、疊鋼片的渦流分析不同頻率下的反1n和PF(Hz)Bm.n(T)P(W)10.99971.992

13、14e-6600.99937.16701e-3第8頁共8頁疊鋼片渦流損耗分析3600.98572.52253e-l1k0.90381.689022k0.71674.641865k0.32089.4703010k0.06661.24261el上表是實驗所得數(shù)據(jù)。由工程電磁場的理論知識，易知在低頻和高頻下，渦流損耗的理論計算公式是不一樣的所以下面分別討論:1、實驗數(shù)據(jù)與低頻下?lián)p耗的理論計算公式的比較低頻渦流損耗的計算公式為:t2a)2B2a24V,式中，V為，登片體積：t為直片厚度：B為峰值磁通密度：。為桎片電導(dǎo)率:3為外加磁場角頻率。V=12.7xIO-3X0.356X10-3X1=4.5212

14、X10-6m3o經(jīng)計算，可得到頻率小于2KHZ的各個頻率的渦流損耗：低頻數(shù)值計算結(jié)果與實驗值的比較F(Hz)Bmin(T).P(W)理論P(W)實驗10.99971.9593e-61.99214e-6600.99937.0535e-37.16701e-33600.98572.5408e-32.52253e-llk0.90381.96051.689022k0.71677.84204.641865k032084.9012el9.4703010k0.06661.9604e21.24261el經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，在頻率小于2K時，實驗結(jié)果和理論值比較吻合，而當(dāng)頻率大于2KHZ時，誤差就很大了，說明原來的理論計

15、算公式已不再適用，應(yīng)當(dāng)另謀他法。2、實驗結(jié)果和高頻損耗計算公式的比較當(dāng)頻率較高時，計算渦流損耗就應(yīng)該另外尋求公式，查閱資料可得，高頻時疊鋼片渦流損耗分析的渦流損耗計算公式為P=；H/RsS式中，S為育片表而積；4為磁場強度切向分量：o為疊片電導(dǎo)率；p為梯片相對磁導(dǎo)率：3為外加磁場角頻率：Rs為單位表面積疊片的阻抗：5為趨膚深度。此公式適用于頻率大于10KHZ的情況，為了進行對比，也利用此公式計算2KHz和5KHz的情況。高頻數(shù)值計算結(jié)果與實驗值的比較F（Hz）Bmin（T）P（W）理論P（W）實驗2k0.71675.69184.641865k0.32089.00009.4703010k0.066612.7271.24261el3誤差分析誤差表格F（Hz）P10.004%3.3%600.097%3.3%3608.11%5.5%IK、）16.4%17%2K18.8%42%（低）20%（高）5K/7.91%80%（低）6.6%（高）10K0.27%34%（低）1.9%（高）經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn),在1kHz以下頻率,仿真結(jié)果與低頻損耗計算結(jié)果吻合較好；在頻率（大于）等于5kHz時,仿真結(jié)果與高頻損耗計算結(jié)果吻合也較好。而對于Bmin來說，一開始吻合的非常好，中間誤差相對很大，而最后乂吻合的很好。實驗證明，渦流在現(xiàn)實生活中的存在。而且，其影