电磁场及高压电器综合实验报告.docx

1、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

2、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Utility MenuFileChange Title，输入你的文件名，例如：代中余 2010302540047。点击Main MenuPreferences，选择Electric。(command:/BATCH,LIST/PREP7/TITLE)2、定义参数点击Utility MenuParametersScalar Parameters，在下面空白区域填入参

3、数：h = 10R0 = 0.01U = 7L=5参数输入完毕，点击“close”关闭对话框。(command: h = 5R0 = 0.01U = 7L=5)3、定义单元类型点击Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete，出现单元类型对话框，点击Add，选择Electrostatic 和2D Quad 121（二维四边形单元plane121）。(command: ET,1,PLANE121)4、定义材料属性点击Material PropsMaterial Models ， 点击对话框的右栏ElectromagneticsRelative

4、PermittivityConstant，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PlotCtrlsNumbering，在弹出的对话框中，勾选Keypointnumbers 为on，Line numbers 为on，Area numbers 为on，点击OK。(command: /PNUM,KP,1/PNUM,LINE,1/PNUM,AREA,1)2) 点击Main MenuPreprocessorModelingCreateKeypointsIn Active CS，在弹出的对话框中，输入Keypoin

5、t number 为1，Location in active CS 中分别填入0 0 0。(command: K,1,0,0；)3) 点击Main MenuPreprocessorModelingCreateLinesArcsBy Cent &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Arc length in degrees 中输入180，第二栏Number of lines in arc 中输入2，之后点击OK。(command: circle,4, 5*6*L,180)4) 点击Main MenuPrep

6、rocessorModelingCreateLinesLines Straight Line，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,1,2l,1,4)5) 点击Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasArbitrary By Lines，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Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasCircle Solid Circle，在WP X 栏中输入

7、0，在WP Y 栏中输入h，在Radius 栏中输入R0,重复上述步骤，在WP X 栏中分别输入5；10；15；-15；-10；-5，在WP Y 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SelectEverything(command:alls)8) 点击Main MenuPreprocessorModelingOperateBooleans OverlapAreas，在

8、弹出的对话框中点击Pick All。(command: aovlap,all)6、准备剖分模型点击Main MenuPreprocessorMeshingMeshTool，在Size Controls 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

9、，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,5,32,1lesize,all,1lsel,s,3,4,1lesize,all,50,3lsel,s,1,2,1lesize,all,50)7、剖分模型在主菜单栏中选择SelectEverything(command: alls)点击Main MenuPreprocessorMeshin

10、gMeshTool，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Pick All。(command: mshape,1,2damesh,all)8、施加边界条件及载荷点击Main MenuSolutionDefine LoadsApplyElectricBoundary VoltageOnLines，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

11、,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,5,32,1dl,all,volt,Ulsel,s,1,4,1dl,all,volt,0)9、求解点击Main MenuSolutionSolveCurrent LS，点击OK，在弹出Solution is done!后点击Close，计算结束。(command: alls/solusolve)10、后处理显示1) 点

12、击Main MenuGeneral PostprocPlot ResultContour Plot Nodal Solu，在弹出的对话框中，选择DOF Solution Electric potential，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1-77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Main MenuGeneral PostprocPlot ResultContour Plot Nodal Solu，在弹出的对话框中，选择Electric Field Electric field vector sum，点击

13、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Main MenuGeneral PostprocPath OperationsDefine PathBy Location，弹出对话框，在Name 栏目中填入路径名称path1，在Number of points 栏中填入2，在Number of data sets 中填入20，在Number of divisions 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,

14、0,0，点击OK，弹出新的对话框，点击Cancel。4) 点击Main MenuGeneral PostprocPath OperationsMap onto Path，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Main MenuGeneral PostprocPath OperationsPlot Path Item 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LR0，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。