电磁场及高压电器综合实验报告.docx

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电磁场及高压电器综合实验报告

电磁场及高压电器综合实验报告

7根平行输电线周围的电位和电场分布

电气工程学院2010级二班

7根平行输电线周围的电位和电场分布

模型描述：

对于无限长载流导线实体模型的电位和电场，我们只需建立二维模型、采用能量法进

行求解。

求无限长载流导线附近的电场分布，无限长载流导线截面为圆柱形，周围为空气介质，

平面位置和尺寸如下图（b）所示，R0=1cm，h=10m，H=75m,L=5m。

由于L

R0,因此两导线间的电容可以忽略不计。

边界和激励设置：

将大地和无限远处作为求解边界。

求解区域外围空气（5倍的模

型尺寸）设置为截断边界，边界上的电位为0V。

导线截面内所有的电位均相等，导线

为一等势体，电位设置为7V，图8（b）为模型总体示意图。

图8（a）无限长导线模型尺寸图8（b）无限长导线电场计算模型示意图

图（a）

边界U=0

图（b）

静电场‐‐7根平行输电导线周围电位及电场分布

具体步骤

1、确定文件名，选择研究范围

点击UtilityMenu>File>ChangeTitle，输入你的文件名，例如：

代中余2010302540047。

点击MainMenu>Preferences，选择Electric。

（command:

/BATCH,LIST

/PREP7

/TITLE）

2、定义参数

点击UtilityMenu>Parameters>ScalarParameters，在下面空白区域填入参数：

h=10

R0=0.01

U=7

L=5

参数输入完毕，点击“close”关闭对话框。

（command:

h=5

R0=0.01

U=7

L=5

）

3、定义单元类型

点击MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete，出现单元类型

对话框，点击Add，选择Electrostatic和2DQuad121（二维四边形单元plane121）。

（command:

ET,1,PLANE121）

4、定义材料属性

点击MaterialProps>MaterialModels，点击对话框的右栏

Electromagnetics>RelativePermittivity>Constant，在弹出的对话框PREX一栏写入

1，点击OK。

（command:

MP,PERX,1,1）

5、创建几何模型

1）点击主菜单栏中的PlotCtrls>Numbering，在弹出的对话框中，勾选Keypoint

numbers为on，Linenumbers为on，Areanumbers为on，点击OK。

（command:

/PNUM,KP,1

/PNUM,LINE,1

/PNUM,AREA,1）

2）点击MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>InActiveCS，在弹

出的对话框中，输入Keypointnumber为1，LocationinactiveCS中分别填入000。

（command:

K,1,0,0；）

3）点击MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Arcs>ByCent&

Radius，弹出对话框后，在图形显示界面中选择关键点4，并在弹出的对话框中

输入5*6*L，点OK，再在新弹出的对话框的第一栏Arclengthindegrees中输入180，

第二栏Numberoflinesinarc中输入2，之后点击OK。

（command:

circle,4,5*6*L,,,180）

4）点击MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines>StraightLine，

在图形显示界面中，选择关键点1，2并点击OK。

重复上述操作，选择关键点2，

1，4并点击OK。

（command:

l,1,,2

l,1,,4）

5）点击MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>ByLines，

在图形显示界面中，选择L1，L2，L3，L4，然后点击OK。

（command:

al,all）

6）点击MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>SolidCircle，在

WPX栏中输入0，在WPY栏中输入h，在Radius栏中输入R0,重复上述步骤，在WPX栏中分别输入5；10；15；-15；-10；-5，在WPY栏中输入h，在Radius栏中输入R0.

（command:

cyl4,0,h,R0；

cyl4,5,h,R0；

cyl4,10,h,R0；

cyl4,15,h,R0；

cyl4,-15,h,R0；

cyl4,-10,h,R0；

cyl4,-5,h,R0）

7）在主菜单栏中选择Select>Everything

（command:

alls）

8）点击MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Overlap>Areas，

在弹出的对话框中点击PickAll。

（command:

aovlap,all）

6、准备剖分模型

点击MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshTool，在SizeControls下的Lines栏中点击Set，在弹出的对话框中，输入1，2，点击OK，再在新弹出的对话框的NDIV一栏中输入50，点击OK。

重复上述操作，点击Set之后，在弹出的对话框中，输入3，4，点击OK，再在新弹出的对话框的NDIV一栏中输入50，SPACE一栏中输入3，点击OK。

重复上述操作，点击Set之后，在弹出的对话框中，输入5,6,7,8，点击OK，再在新弹出的对话框的NDIV一栏中输入，点击OK。

重复上述操作，点击Set之后，在弹出的对话框中，分别输入9,10,11,12；13,14,15,16；17,18,19,20；21,22,23,24；25,26,27,28；29,30,31,32，点击OK，再在新弹出的对话框的NDIV一栏中输入1，点击OK。

（command:

lsel,s,,,5,32,1

lesize,all,,,1

lsel,s,,,3,4,1

lesize,all,,,50,3

lsel,s,,,1,2,1

lesize,all,,,50）

7、剖分模型

在主菜单栏中选择Select>Everything

（command:

alls）

点击MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshTool，在弹出的窗口中，Mesh栏中选择Areas，并在Shape栏中选择Tri，以及Free，然后点击Mesh，在新弹出的对话框中，点击PickAll。

（command:

mshape,1,2d

amesh,all）

8、施加边界条件及载荷

点击MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Electric>Boundary>Voltage>OnLines，在弹出的窗口中，输入5,6,7,8，点击OK，在新弹出的对话框的VALUE一栏中，输入U。

重复上述操作，在弹出的窗口中，分别输入9,10,11,12；13,14,15,16；17,18,19,20；21,22,23,24；25,26,27,28；29,30,31,32，点击OK，在新弹出的对话框的VALUE一栏中，输入U，点击OK。

再重复上述操作，在弹出的窗口中，输入1,2,3,4，点击OK，在新弹出的对话框的VALUE一栏中，输入0，点击OK。

（command:

lsel,s,,,5,32,1

dl,all,,volt,U

lsel,s,,,1,4,1

dl,all,,volt,0）

9、求解

点击MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS，点击OK，在弹出Solutionisdone!

后点击Close，计算结束。

（command:

alls

/solu

solve）

10、后处理显示

1）点击MainMenu>GeneralPostproc>PlotResult>ContourPlot>NodalSolu，在弹出的对话框中，选择DOFSolution>Electricpotential，点击OK，即可得到空间电位分布云图。

输电线从左向右依次编号为1-7

7根输电线整体电位分布图

1,2号输电线图

3，4，5号输电线电位图

5,6,7号输电线电位图

2）点击MainMenu>GeneralPostproc>PlotResult>ContourPlot>NodalSolu，在弹出的对话框中，选择ElectricField>Electricfieldvectorsum，点击OK，即可得到空间电场强度分布云图。

7根输电线整体电场强度分布

单根输电线整体电场强度分布

3）点击MainMenu>GeneralPostproc>PathOperations>DefinePath>ByLocation，弹出对话框，在Name栏目中填入路径名称path1，在Numberofpoints栏中填入2，在Numberofdatasets中填入20，在Numberofdivisions中填入1000，点击OK，弹出新的对话框，在NPT栏中填入1，在X,Y,Z栏中填入0,0,0，点击OK，弹出新的对话框，在NPT栏中填入2，在X,Y,Z栏中填入10*h,0,0，点击OK，弹出新的对话框，点击Cancel。

4）点击MainMenu>GeneralPostproc>PathOperations>MapontoPath，在弹出的对话框中选择Flux&gradient，再在右边栏目中选择EFY，点击OK。

5）点击MainMenu>GeneralPostproc>PathOperations>PlotPathItem>OnGraph，在弹出的对话框中，选择EFY，点击OK，图形显示界面中会输入路径上（即地表）电场强度的y分量。

备注：

1、由于L

R0，故输电线间的相互场强影响可以忽略不计，各根输电线的周围电场强度分布一样。

2、由于本人的电脑处理能力有限，故输电线作为一份，未剖分。