涡流场与静磁场仿真比较/

eternal

对涡流场下与静磁场下的电抗器模型进行仿真,对比如下:
网格剖分:静磁场比较均匀,涡流场主要集中在铁芯或者气隙边沿；
收敛：静磁场可以快速收敛；
磁密分布:静磁场磁密分布如图,相对均匀。涡流场磁密主要分布在铁芯及气隙边沿；
电感：涡流场下电感值比静磁场下小15%左右；
铁损：solution下面的loss=线包损耗+铁损；铁损值不算很大，200多瓦。

问题：这样仿真出来的磁密分布是否合理？

zh505230008

Maxwell13的涡流场计算还是比较准确的，但是在计算时要注意，铁心是实体，就是solid模型，所以要设置考虑其涡流损耗，但是线圈由于是多砸形成的，所以不要设置考虑线圈的涡流影响。考虑涡流后，由于肌肤效应的影响，磁场进入铁心的就少了，而且由此引发的涡流损耗会增大，所以电场的值下降是对的。同时频率越高，损耗越大，电感值会越小。

eternal

zh505230008 发表于 2012-11-20 11:02
Maxwell13的涡流场计算还是比较准确的，但是在计算时要注意，铁心是实体，就是solid模型，所以要设置考虑其 ...

谢谢,大我还是不理解为什么涡流损耗会影响到电感值的变化。除非平均磁密发生了变化。

zh505230008

eternal 发表于 2012-11-20 12:07
谢谢,大我还是不理解为什么涡流损耗会影响到电感值的变化。除非平均磁密发生了变化。

从本质上讲，电感是反映这个设备存储磁场能量大小的一个值。在《电路课》课本中，电感的定义是线圈铰链的磁链对电流进行求导。在Maxwell内部，计算电感矩阵时采用的是能量法。而涡流损耗会是的线圈铰链的能量减小，而源又没发生变化。所以，电感值就小了。涡流损耗以发热的形式将这部分能量损耗掉。

Edwin_Sun

你说的网格剖分我非常感兴趣的，但是我一直没发现你说的现象。你有没有加认为的剖分，还是只是让软件自适应剖分？可否分享你的文件？如果不可以的话，可否上传一下剖分的截图和剖分设置的截图？网格数量分别是多少？

eternal

Edwin_Sun 发表于 2012-11-20 23:02
你说的网格剖分我非常感兴趣的，但是我一直没发现你说的现象。你有没有加认为的剖分，还是只是让软件自适应 ...

认为剖分的部分加了，length of elements 设置为10mm。总网格数110000个，关于具体数据和网格分布见图片。关于loss数据，
我认为包含了铜耗与铁耗。铜耗我是自行计算的，根据导体阻抗和电流直接算得，这样根据loss数据和铜耗推得铁耗大概200多瓦（换算到实际电抗器深度尺寸后的数据），但该铁耗应该只有涡流损耗部分，因为磁滞回线我没设置目前也不知道怎么设置？
涡流场磁密分布如果像图片中的那样，边沿部分发热岂不是非常严重？感觉与实际是否出入很大？

Edwin_Sun

eternal 发表于 2012-11-21 20:03
认为剖分的部分加了，length of elements 设置为10mm。总网格数110000个，关于具体数据和网格分布见图片。 ...

你的网格设置的有问题呀，应该选择in selection,而不是on，on就多分布在表面了；如果你要考虑集肤效应的话，再单独你线或者面做一个skin depth的剖分，所以我觉得你11W的网格都没有利用好，看这个模型两三万的网格就应该足够了，当然我没看到你具体的模型，只是从你11W的上面进行猜测的

Edwin_Sun

eternal 发表于 2012-11-21 20:03
认为剖分的部分加了，length of elements 设置为10mm。总网格数110000个，关于具体数据和网格分布见图片。 ...

你的网格设置的有问题呀，应该选择in selection,而不是on，on就多分布在表面了；如果你要考虑集肤效应的话，再单独你线或者面做一个skin depth的剖分，所以我觉得你11W的网格都没有利用好，看这个模型两三万的网格就应该足够了，当然我没看到你具体的模型，只是从你11W的上面进行猜测的

Edwin_Sun

eternal 发表于 2012-11-21 20:03
认为剖分的部分加了，length of elements 设置为10mm。总网格数110000个，关于具体数据和网格分布见图片。 ...

你的网格设置的有问题呀，应该选择in selection,而不是on，on就多分布在表面了；如果你要考虑集肤效应的话，再单独你线或者面做一个skin depth的剖分，所以我觉得你11W的网格都没有利用好，看这个模型两三万的网格就应该足够了，当然我没看到你具体的模型，只是从你11W的上面进行猜测的

eternal

Edwin_Sun 发表于 2012-11-21 21:42
你的网格设置的有问题呀，应该选择in selection,而不是on，on就多分布在表面了；如果你要考虑集肤效应的话 ...

in selection方式设置了网格最大10mm，划分出来比之前均匀些，不过主要还是集中在边沿和气息处。收敛时的网格数量还是需要11万左右。
另外问下，2D涡流场下，铁心叠片系数设置与不设置仿真出来的loss数据一致，是不是该设置在2D下不起作用呢？

eternal

在进行涡流场仿真时还遇到一个问题: loss数据理论上是否包含线损+铁损？我把铁心的eddy effect设置取消，只考虑线损，然后根据仿真出来的线包上的阻抗数据和施加的电流激励去核算损耗，发现核算值大于solution data中的loss数据1000多瓦，见下图。不知道为什么存在这样一个差值？
我的计算方法如下：
Raa        6.8213E-05
Rab        9.1681E-07
Rac        1.5126E-06
Rba        9.1681E-07
Rbb        6.7676E-05
Rbc        9.1647E-07
Rca        1.5126E-06
Rcb        9.1647E-07
Rcc        6.8212E-05
线损=(Raa+Rbb+Rcc+(Rab+Rac+Rba+Rbc+Rca+Rcb)/2)*Ipeak^2/2=33126W

而图片上的仿真结果为：loss=32058w

Edwin_Sun

eternal 发表于 2012-11-22 08:10
in selection方式设置了网格最大10mm，划分出来比之前均匀些，不过主要还是集中在边沿和气息处。收敛时的 ...

不加人为剖分，直接采用自适应剖分呢？网格数量大体是多少？按照我的经验，如果都是inselection的话，肯定都是均匀分布的，不知道你那里怎么设置的

设置与不设置有一点点差别，很小的，其他人也有反应过说设置了不起作用，好像2D就是不起作用，要么是D版的问题

eternal

zh505230008 发表于 2012-11-20 15:22
从本质上讲，电感是反映这个设备存储磁场能量大小的一个值。在《电路课》课本中，电感的定义是线圈铰链的 ...

我觉得涡流效应是这样作用的: 线圈电流产生的交变磁场穿过铁芯，就会在磁力线周围产生涡流，该感生涡流会进一步阻碍磁场强度的变化，如果涡流足够大，就会使得磁场强度稳定不发生变化，自然此时电感也就消失了。所以涡流效应的强弱直接影响到电感值的大小。
例如探雷器和金属探测器就是利用了涡流效应的原理，如果检测到金属物体，就会使得探测线圈中的励磁电流突然增强/