ANSYS在高電壓絕緣技術中的應用

1、姓名：黃姓名：黃 濤濤聯(lián)系方式聯(lián)系方式：作室：電氣工程學院電工所工作室：電氣工程學院電工所3 3教教407407室室ANSYSANSYS在高電壓絕緣技術中的應用在高電壓絕緣技術中的應用ANSYSANSYS軟件的入門介紹軟件的入門介紹ANSYSANSYS在高電壓工程中的運用在高電壓工程中的運用12ANSYS公司公司 pJohn Swanson博士博士 1970p總部位于總部位于 Canonsburg, PA - USA (匹茲堡南部匹茲堡南部)pCAE行業(yè)最大公司之一行業(yè)最大公司之一p中國戰(zhàn)略中國戰(zhàn)略相繼收購了ICEM、CFX、CENTURY DTNAMICS、AAVI

2、D THERMAL、FLUENT、ANSOFT等世界產品廣泛應用于航空、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軟件軟件 ANSYS軟件是融結構、流體、溫度場、軟件是融結構、流體、溫度場、電場、磁場電場、磁場、聲場、多物理、聲場、多物理場耦合分析于一體的大型通用場耦合分析于一體的大型通用有限元有限元分析軟件。由世界上最大的有限元分析分析軟件。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國軟件公司之一的美國ANSYS開發(fā)，它能與多數開發(fā)，它能與多數CAD(Computer Aided Design)軟件接口，實現(xiàn)數據的共享和交換，如軟件接口，實現(xiàn)數

3、據的共享和交換，如Pro/Engineer，Solidworks， AutoCAD等，等， 是現(xiàn)代產品設計中的高級是現(xiàn)代產品設計中的高級CAE (Computer Aided Engineering)工具之一。工具之一。ANSYS多物理場耦合分析 電機多物理場耦合仿真計算是“電機虛擬計算機輔助設計技術”中的關鍵技術，已成為目前電機電器制造企業(yè)和學術界的關注熱點。它通過對電機內電磁場、溫度場、流體場、應力場的耦合分析計算，有效利用材料的力學、熱學等特性優(yōu)化電機結構，提高電機的整體性能，大大縮短研發(fā)周期，減少材料消耗。除此之外，有關應力和溫升的故障點很難用檢測的方法定位，多物理場耦合分析也有利于發(fā)

4、現(xiàn)電機運行中的故障診斷分析。ANSYS多物理場耦合分析p電機定子端部繞組分析電機定子端部繞組分析 有限元基本思想有限元基本思想：將物體（即連續(xù)的求解域）離散成有限個且按一定：將物體（即連續(xù)的求解域）離散成有限個且按一定方式相互聯(lián)結在一起的單元的組合，來模擬或逼近原來的物體，從而方式相互聯(lián)結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將一個連續(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值方法。物體被離散后，通過對其中各個單元進行單元分析，最種數值方法。物體被離散后，通過對其中各個單元進行單元分析，最終得到對整個物體的分析

5、。網格劃分中每一個的塊體稱為單元。確定終得到對整個物體的分析。網格劃分中每一個的塊體稱為單元。確定單元形狀、單元之間相互聯(lián)結的點稱為節(jié)點。單元形狀、單元之間相互聯(lián)結的點稱為節(jié)點。1. 選擇選擇ANSYS軟件產品軟件產品2. 選擇工作目錄、設置工作文件名選擇工作目錄、設置工作文件名3. 設置設置ANSYS工作空間和數據庫的大小工作空間和數據庫的大小4. 運行運行ANSYS1. 應用菜單應用菜單2. 主菜單主菜單3. 輸入窗口輸入窗口4. 工具條工具條5. 圖形窗口圖形窗口6. 快捷菜單快捷菜單7. 信息輸出窗口信息輸出窗口8. 退出退出ANSYSu 創(chuàng)建有限元模型創(chuàng)建有限元模型p 包括制定工作文

6、件名和工作標題包括制定工作文件名和工作標題p 創(chuàng)建或讀入幾何模型創(chuàng)建或讀入幾何模型p 定義單元類型定義單元類型p 定義單元實常數定義單元實常數p 定義材料屬性及有限元網格劃分定義材料屬性及有限元網格劃分u 加載求解加載求解p 定義分析類型和分析選項定義分析類型和分析選項p 加載加載p 指定載荷步選項指定載荷步選項p 求解初始化求解初始化u 查看求解結果查看求解結果p 通用后處理器通用后處理器POST1和時間歷程后處理器和時間歷程后處理器POST26查看結查看結果果p POST1：用于查看整個模型或部分模型在某一時間步的計：用于查看整個模型或部分模型在某一時間步的計算結果算結果p POST26：

7、用于查看模型的特定點在所有時間步內的計算：用于查看模型的特定點在所有時間步內的計算結果結果p 1 GUI （graphic user interface ）p 2 APLDp 兩者關系兩者關系 工頻交流電氣設備中，不同電位導體間的電位差隨時間工頻交流電氣設備中，不同電位導體間的電位差隨時間的變化比較緩慢，導體的變化比較緩慢，導體 間距離遠小于相應電磁場的波長，所間距離遠小于相應電磁場的波長，所以在任一瞬間公平交流電氣設備中的電場可近似作靜電場。以在任一瞬間公平交流電氣設備中的電場可近似作靜電場。 當作為絕緣材料的電介質承受的電場強度超過一定限制當作為絕緣材料的電介質承受的電場強度超過一定限制是

8、就會失去絕緣能力而損壞。若強場區(qū)局限于較小范圍，則是就會失去絕緣能力而損壞。若強場區(qū)局限于較小范圍，則電介質可能只是局部損壞，發(fā)生電介質可能只是局部損壞，發(fā)生局部放電局部放電。若強場區(qū)范圍很。若強場區(qū)范圍很大，則電介質將全部失去絕緣性能，造成電極間短路，即大，則電介質將全部失去絕緣性能，造成電極間短路，即電電介質擊穿介質擊穿。臨界場強：空氣（臨界場強：空氣（25 30kv/cm） 變壓器油（變壓器油（50 250kv/cm）圖：圖：500kV油紙電容式變壓器套管模型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度最大值為5.625 kV /mm，出現(xiàn)在接地極板的邊緣處。上均壓球的最大電場強度為3.378 kV/mm，下均壓球的最大電場強度為3.642kV/mm。三種典型均壓球三維模型圖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)均壓球均壓球1分布分布圖圖 (b)均壓球均壓球2 分布圖分布圖(c)均壓球均壓球3 分布圖分布圖三種不同均壓球表面電場強度分布圖三種不同均壓球表面電場強度分布圖2828書籍書籍:ANSYS 10.0電磁學有限元分析實例指導教程 作者：孫明禮 等編著 出版社：機械工業(yè)出版社ANSYS操作命令與參數化編程 龔曙光，謝桂蘭編著 出版社： 機械工業(yè)出版社網站網