ANSYS在高电压绝缘技术中的应用

JohnSwanson博士1970总部位于Canonsburg,PA-USA(匹兹堡南部)CAE行业最大公司之一中国战略相继收购了ICEM、CFX、CENTURYDTNAMICS、AAVIDTHERMAL、FLUENT、ANSOFT等世界产品广泛应用于航空、航天、电子、车辆、船舶、交通、通信、建筑、电子、医疗、国防、石油、化工等众多行业。ANSYS介绍ANSYS软件

ANSYS软件是融结构、流体、温度场、电场、磁场、声场、多物理场耦合分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD(ComputerAidedDesign)软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer，Solidworks，AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAE(ComputerAidedEngineering)工具之一。ANSYS多物理场耦合分析电机多物理场计算意义电机多物理场耦合仿真计算是“电机虚拟计算机辅助设计技术”中的关键技术，已成为目前电机电器制造企业和学术界的关注热点。它通过对电机内电磁场、温度场、流体场、应力场的耦合分析计算，有效利用材料的力学、热学等特性优化电机结构，提高电机的整体性能，大大缩短研发周期，减少材料消耗。除此之外，有关应力和温升的故障点很难用检测的方法定位，多物理场耦合分析也有利于发现电机运行中的故障诊断分析。总体算法框架ANSYS多物理场耦合分析电机定子端部绕组分析ANSYS介绍有限元基本思想：将物体（即连续的求解域）离散成有限个且按一定方式相互联结在一起的单元的组合，来模拟或逼近原来的物体，从而将一个连续的无限自由度问题简化为离散的有限自由度问题求解的一种数值方法。物体被离散后，通过对其中各个单元进行单元分析，最终得到对整个物体的分析。网格划分中每一个的块体称为单元。确定单元形状、单元之间相互联结的点称为节点。ANSYS基本操作1.选择ANSYS软件产品2.选择工作目录、设置工作文件名3.设置ANSYS工作空间和数据库的大小4.运行ANSYSANSYS基本操作ANSYS基本操作ANSYS基本操作ANSYS12.0用户界面1.应用菜单2.主菜单3.输入窗口4.工具条5.图形窗口6.快捷菜单7.信息输出窗口8.退出ANSYSANSYS12.0分析过程创建有限元模型包括制定工作文件名和工作标题创建或读入几何模型定义单元类型定义单元实常数定义材料属性及有限元网格划分ANSYS12.0分析过程加载求解定义分析类型和分析选项加载指定载荷步选项求解初始化ANSYS12.0分析过程查看求解结果通用后处理器POST1和时间历程后处理器POST26查看结果POST1：用于查看整个模型或部分模型在某一时间步的计算结果POST26：用于查看模型的特定点在所有时间步内的计算结果ANSYS两种编程语言1GUI（graphicuserinterface）2APLD两者关系高压中常见的静电场

工频交流电气设备中，不同电位导体间的电位差随时间的变化比较缓慢，导体间距离远小于相应电磁场的波长，所以在任一瞬间公平交流电气设备中的电场可近似作静电场。

当作为绝缘材料的电介质承受的电场强度超过一定限制是就会失去绝缘能力而损坏。若强场区局限于较小范围，则电介质可能只是局部损坏，发生局部放电。若强场区范围很大，则电介质将全部失去绝缘性能，造成电极间短路，即电介质击穿。临界场强：空气（25～30kv/cm）

变压器油（50～250kv/cm）ANSYS算例1——平板电容器ANSYS算例2——直流分压器ANSYS算例3——高压套管图：500kV油纸电容式变压器套管模型从图中可以看出电容芯子整体的电场强度最大值为5.625kV/mm，出现在接地极板的边缘处。上均压球的最大电场强度为3.378kV/mm，下均压球的最大电场强度为3.642kV/mm。三种典型均压球三维模型图(a)均压球1三维模型图(b)均压球2三维模型图(c)均压球3三维模型图(a)均压球1分布图

(b)均压球2分布图(c)均压球3分布图三种不同均压球表面电场强度分布图28ANSYS学习教材书籍:ANSYS

10.0电磁学有限元分析实例指导教程作者：孙明礼等编著出版社：机械工业出版社ANSYS操作命令与参数化编程

龚曙光，谢桂兰编著出版社：

机械工业出版社网站:中国仿真互动：/百思论坛：/中国CAE联盟：/有限元技术论坛：/Google、baidu作业r=0.1mR=0.7md=0.02m节点（node）nsel,s,,,2,4,1关键点（keypoint）ksel,s,,,2,4,2