ANSYS在高電壓絕緣技術(shù)中的應(yīng)用

JohnSwanson博士1970總部位于Canonsburg,PA-USA(匹茲堡南部)CAE行業(yè)最大公司之一中國戰(zhàn)略相繼收購了ICEM、CFX、CENTURYDTNAMICS、AAVIDTHERMAL、FLUENT、ANSOFT等世界產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空、航天、電子、車輛、船舶、交通、通信、建筑、電子、醫(yī)療、國防、石油、化工等眾多行業(yè)。ANSYS介紹ANSYS軟件

ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、溫度場、電場、磁場、聲場、多物理場耦合分析于一體的大型通用有限元分析軟件。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國ANSYS開發(fā)，它能與多數(shù)CAD(ComputerAidedDesign)軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如Pro/Engineer，Solidworks，AutoCAD等，是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級(jí)CAE(ComputerAidedEngineering)工具之一。ANSYS多物理場耦合分析電機(jī)多物理場計(jì)算意義電機(jī)多物理場耦合仿真計(jì)算是“電機(jī)虛擬計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)”中的關(guān)鍵技術(shù)，已成為目前電機(jī)電器制造企業(yè)和學(xué)術(shù)界的關(guān)注熱點(diǎn)。它通過對(duì)電機(jī)內(nèi)電磁場、溫度場、流體場、應(yīng)力場的耦合分析計(jì)算，有效利用材料的力學(xué)、熱學(xué)等特性優(yōu)化電機(jī)結(jié)構(gòu)，提高電機(jī)的整體性能，大大縮短研發(fā)周期，減少材料消耗。除此之外，有關(guān)應(yīng)力和溫升的故障點(diǎn)很難用檢測的方法定位，多物理場耦合分析也有利于發(fā)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行中的故障診斷分析。總體算法框架ANSYS多物理場耦合分析電機(jī)定子端部繞組分析ANSYS介紹有限元基本思想：將物體（即連續(xù)的求解域）離散成有限個(gè)且按一定方式相互聯(lián)結(jié)在一起的單元的組合，來模擬或逼近原來的物體，從而將一個(gè)連續(xù)的無限自由度問題簡化為離散的有限自由度問題求解的一種數(shù)值方法。物體被離散后，通過對(duì)其中各個(gè)單元進(jìn)行單元分析，最終得到對(duì)整個(gè)物體的分析。網(wǎng)格劃分中每一個(gè)的塊體稱為單元。確定單元形狀、單元之間相互聯(lián)結(jié)的點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。ANSYS基本操作1.選擇ANSYS軟件產(chǎn)品2.選擇工作目錄、設(shè)置工作文件名3.設(shè)置ANSYS工作空間和數(shù)據(jù)庫的大小4.運(yùn)行ANSYSANSYS基本操作ANSYS基本操作ANSYS基本操作ANSYS12.0用戶界面1.應(yīng)用菜單2.主菜單3.輸入窗口4.工具條5.圖形窗口6.快捷菜單7.信息輸出窗口8.退出ANSYSANSYS12.0分析過程創(chuàng)建有限元模型包括制定工作文件名和工作標(biāo)題創(chuàng)建或讀入幾何模型定義單元類型定義單元實(shí)常數(shù)定義材料屬性及有限元網(wǎng)格劃分ANSYS12.0分析過程加載求解定義分析類型和分析選項(xiàng)加載指定載荷步選項(xiàng)求解初始化ANSYS12.0分析過程查看求解結(jié)果通用后處理器POST1和時(shí)間歷程后處理器POST26查看結(jié)果POST1：用于查看整個(gè)模型或部分模型在某一時(shí)間步的計(jì)算結(jié)果POST26：用于查看模型的特定點(diǎn)在所有時(shí)間步內(nèi)的計(jì)算結(jié)果ANSYS兩種編程語言1GUI（graphicuserinterface）2APLD兩者關(guān)系高壓中常見的靜電場

工頻交流電氣設(shè)備中，不同電位導(dǎo)體間的電位差隨時(shí)間的變化比較緩慢，導(dǎo)體間距離遠(yuǎn)小于相應(yīng)電磁場的波長，所以在任一瞬間公平交流電氣設(shè)備中的電場可近似作靜電場。

當(dāng)作為絕緣材料的電介質(zhì)承受的電場強(qiáng)度超過一定限制是就會(huì)失去絕緣能力而損壞。若強(qiáng)場區(qū)局限于較小范圍，則電介質(zhì)可能只是局部損壞，發(fā)生局部放電。若強(qiáng)場區(qū)范圍很大，則電介質(zhì)將全部失去絕緣性能，造成電極間短路，即電介質(zhì)擊穿。臨界場強(qiáng)：空氣（25～30kv/cm）

變壓器油（50～250kv/cm）ANSYS算例1——平板電容器ANSYS算例2——直流分壓器ANSYS算例3——高壓套管圖：500kV油紙電容式變壓器套管模型從圖中可以看出電容芯子整體的電場強(qiáng)度最大值為5.625kV/mm，出現(xiàn)在接地極板的邊緣處。上均壓球的最大電場強(qiáng)度為3.378kV/mm，下均壓球的最大電場強(qiáng)度為3.642kV/mm。三種典型均壓球三維模型圖(a)均壓球1三維模型圖(b)均壓球2三維模型圖(c)均壓球3三維模型圖(a)均壓球1分布圖

(b)均壓球2分布圖(c)均壓球3分布圖三種不同均壓球表面電場強(qiáng)度分布圖28ANSYS學(xué)習(xí)教材書籍:ANSYS

10.0電磁學(xué)有限元分析實(shí)例指導(dǎo)教程作者：孫明禮等編著出版社：機(jī)械工業(yè)出版社ANSYS操作命令與參數(shù)化編程

龔曙光，謝桂蘭編著出版社：

機(jī)械工業(yè)出版社網(wǎng)站:中國仿真互動(dòng)：/百思論壇：/中國CAE聯(lián)盟：/有限元技術(shù)論壇：/Google、baidu作業(yè)r=0.1mR=0.7md=0.02m節(jié)點(diǎn)（node）nsel,s,,,2,4,1關(guān)鍵點(diǎn)（keypoint）ksel,s,,,2,4,2