再发求助兼讨论_空心螺线管电感的公式计算值远大于仿真结果

caitoc · 发表于 2011-7-18 20:19

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本帖最后由 caitoc 于 2011-7-18 20:43 编辑

LZ因为用ANSOFT MAXWELL V12计算的电感结果始终与实验值不相符，发了两个帖子求助。后来LZ又决定用空心螺线管的计算公式来验证ANSOFT MAXWELL V12静磁求解器求电感的设置方法。

空心螺线管电感的计算公式为：

L=K*μ0*N^2*pi*D^2/4l

式中， μ0为空气的磁导率，N为螺线管匝数，D为螺线管直径，l为螺线管长度，K为形状系数，其值见于表1.1。

表1.1 螺线管形状系数

D/l	0.1	0.2	0.3	0.4	0.6	0.8	1.0
K	0.96	0.92	0.88	0.85	0.79	0.74	0.69
D/l	1.5	2.0	3	4	5	10	20
K	0.6	0.52	0.43	0.37	0.32	0.2	0.12

上式的正确性，已在大量工程实践中被证实。

现分别采用ANSOFT MAXWELL V12和上述公式实现2个空心螺线管电感的计算。具体模型见于附件1,2。

螺线管1

inductance_no_core.rar (5.62 KB, 下载次数: 33)

这个例子是一个较为粗短的螺线管

主要参数：线圈外径150mm,内径72，长90mm。共845匝，电流大小3A。

激励为电流，设定安匝数2585A；

边界条件不设定，也就是气球边界。

主要步骤类似于该帖

https://bbs.simol.cn/thread-29178-1-1.html

软件计算结果为单环2.9565E-5mH，后处理线圈总电感为21.11mH

而用上述公式的理论计算结果为66.5mH，相差较大。

因此，软件中模型的设置和求解过程可能是不合理的，不知道哪个地方可以解决，希望有高手解答一下。

螺线管2

inductance_no_core_long.rar (4.49 KB, 下载次数: 21)

这个例子是1个较为细长的螺线管

主要参数：线圈外径62mm,内径58，长150mm。共100匝，电流大小1A。

激励为电流，设定安匝数100A；

边界条件不设定，也就是气球边界。

仿真计算结果0.09214mH

公式计算结果0.2013mH

仍然是理论计算结果远大于仿真结果

我觉得问题可能是1个铜环的电感与1个相等尺寸的铜线圈的电感是有差距的，不知道有没有高人能够解答，谢谢！

caitoc · 发表于 2011-7-21 16:47

自己顶起来

forlink · 发表于 2011-7-22 09:36

才看到此帖，让楼主等了那么久，抱歉
你的问题，主要出在求解域太小，另外就是用圆柱体模拟螺旋管也有一定误差。为你改好了模型，你求解一下。
误差比你的小了一些。

inductance_no_core.zip (6.19 KB, 下载次数: 70)

caitoc · 发表于 2011-7-26 16:07

回复 3# forlink

谢谢forlink热心帮助

caitoc · 发表于 2011-7-26 16:07

经forlink的建议，将求解域大大增大（padding percentage取800,800,1500）
结果：
螺线管1
软件计算结果为单环6.2344E-5mH，后处理线圈总电感为44.515mH
与公式计算结果66.5mH相比，误差为33%，有所减小

螺线管2
电流1A，匝数100时。
仿真计算结果单环1.9439E-5mH，总电感0.19439mH
公式计算结果0.2013mH
误差3.4%

电流3A，匝数3000时
仿真计算结果单环1.9458E-5mH，总电感175.12mH
公式计算结果182.17mmH
误差3.8%。

另外，对于磁路闭合的情况，加大求解域对求得的电感影响相对较小。

从上述结果可见：
1加大求解域可使空心螺线管电感求解变得准确，而对闭合磁路影响较小；
2圆柱体模拟螺旋管有一定误差，且在螺线管内外径差别较大时误差较大，当螺线管内外径差别很小时，误差极小。

chan_gong · 发表于 2011-11-15 20:48

刚好遇到这个问题，我是圆盘形的线圈求电感，用的14，结果差的有点多...

gina · 发表于 2012-1-5 05:40

谢谢lz，学习很多

caitoc · 发表于 2012-1-5 14:42

回复 7# gina

突然又看到了这个帖子浮上来了，其实是LZ要谢谢论坛里达人们的指点

sians · 发表于 2012-2-12 22:09

正好需要感謝大大分享我也還學習一下

hxmotor · 发表于 2012-2-12 22:14

好问题，好回复，好总结。学习了。

Powerboy · 发表于 2012-3-26 19:53

回复 5# caitoc

我很想问一点，没有气隙的铁心电抗器，在理论计算中，单独计算某一绕组的电感时，能利用上述空心螺线管的公式吗？

show398 · 发表于 2012-11-11 23:13

您好caitoc大我現在也在仿真類似螺線管的往復式泵浦,我利用高斯計量測實際上之線圈的磁場強度,所量測到的高斯為65高斯左右,但經由仿真我的高斯值為300高斯,想請教可能哪裏會有問題??

kanjie · 发表于 2012-11-12 08:39

学习一下

jiajizhe · 发表于 2016-3-28 15:53

谢谢楼主分享！~~~~~~~~~~~~~~

jiajizhe · 发表于 2016-3-28 20:53

下载还需要金币.0.0

jiajizhe · 发表于 2016-3-28 21:34

您好请问您个问题~~~~~~~~~模拟螺线管电感，得出来的数据需要进行后处理乘上线圈的匝数的平方，但是我用您的模型直接可以得出来后处理的电感，软件怎么知道匝数多少？因为输入的时候只输入的匝数*电流的值

jiajizhe · 发表于 2016-3-29 09:54

小白我终于找到了设置匝数的地方

zhh81 · 发表于 2016-7-28 18:56

知识小白学习了！

超人123 · 发表于 2016-10-6 15:05

为啥不用真实的螺线管线圈呢？

syz13 · 发表于 2016-10-11 15:27

solution data中的电感矩阵为内外每个线圈的单线圈自感和互感，怎么得到总电感值呢？

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[Maxwell] 再发求助兼讨论_空心螺线管电感的公式计算值远大于仿真结果

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