Maxwell电磁阀、断路器、电气柜等电气设备的电场和电磁运动受力仿真:结构仿真、电磁仿真、电场强度分析和电磁-结构-温升多物理场耦合分析

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    电磁基础电磁力电磁-结构耦合电磁-流体耦合电场
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简介
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服务描述:

1.提供电磁阀、电磁铁、继电器、断路器、接触器、动作器、变压器等电磁产品的电磁力和运动的电磁仿真
2.提供低压电器、高压电器、包括空气断路器、真空断路器和电气柜中的触头电动斥力分析,优化产品结构
3.提供中压设备环网柜、充气柜、等电气柜的电场仿真和高压设备绝缘子和连接器等设备的电场仿真
4.提供温升仿真分析,包括电气设备中电气柜、断路器、熔断器、PCB箱体等结构的温度场仿真分析
5.提供结构强度仿真分析,ANSYS基础内容,包括材料非线性、接触设置、拓扑优化、焊接等
6.耦合场分析,电磁-结构的耦合分析,应用于短路电流导致的电气设备的弯曲变形应力分析
7.电磁-温升等高频导致的涡流发热物理场耦合仿真分析
8.温升-结构导致的热膨胀变形类分析


擅长领域:

1.Maxwell外部电路和运动部分的耦合分析,瞬态分析考虑运动电磁力作用下的运动速度,优化线圈、结构等参数

2.精通断路器电动斥力分析中的触头简化原理,考虑洛伦兹力和霍姆力导致的电动斥力的不同,优化产品结构

3.掌握温升仿真中电子设备的触点的温升考虑因素,包括接触电阻、接触压力、材料特性等影响温升的因素

3.提供电磁铁、继电器、断路器、接触器、动作器、电气柜等电磁产品的电磁力和运动计算仿真

4.simplorer和Maxwell的耦合场仿真

5.电场强度仿真,针对于中压和高压设备


成功案例:

1. 基于Maxwell的接触器吸合力动态仿真过程分析

分析条件:线圈通交流电压,考虑分磁环的情况下,考虑动铁芯弹簧等因素下的移动过程

a.磁场强度随时间的变化过程

b.接触器的输入电压和接触器线圈电流随时间变化过程

分析结果显示输入电压为正弦变化过程,而线圈中的电流值为电压/电阻,后期由于电感的效果,其相位有滞后效果,而动铁芯在闭合后,由于其电磁场强度增大,电感增强,其电流值显著下降。如上图所示

C.接触器动铁芯受磁场力随时间的变化过程

动铁芯的受力随着电流的变化而相应的变化,但是随着动铁芯的闭合,磁场强度增大之后,电流值虽然下降,但是磁场力显著增大,如图中红线所示

d.分磁环感应电压和电流随线圈电流变化曲线

图中红色线为线圈的电流,相应的蓝色线为分磁环中的感应电压,而棕色线为分磁环中的感应电流,图中可以看到电压和电流是几乎是同步的

e.动铁芯位移过程

 图中可以看到铁芯在大约5ms时刻开始移动,在17ms时刻达到闭合位置,相应的会有一些震动,位移曲线出现一些抖动,之后则保持闭合状态不再分开,分磁环起到作用。

2. 电磁铁运动和温升耦合仿真---Maxwell的静态、瞬态和Icepak耦合仿真

动作器,完成了衔铁在电磁力的作用下的运动过程,获取其���动过程查看闭合时间,获取电磁力随时间变化的曲线。然后计算稳态闭合状态下的电磁铁功耗,后面使用Maxwell中的Icepak功能完成动作器的温升,获取相应的温度分布和流场分布。

模型如图所示

1.瞬态运动分析

动作器在线圈通电状态下,其周围产生磁场,将上方的衔铁吸合,其设在采用瞬态方法,计算在短时间时间内的运动状态,本例计算了1ms的时间,电流采用1000*4A,衔铁考虑了其重量和转动惯量的影响,转动惯量可以将模型导入到ansys结构分析中,查看在对应坐标系下的转动惯量,分析结果如图所示

分析结果显示衔铁在0.95ms左右闭合,速度逐渐增大,另外衔铁受到的扭矩可以看到随着闭合其受力显著增大

2.静态磁场分析

取值闭合状态进行静态磁场分析,获取其磁场分布和功率损耗

3.温升分析

在Maxwell中插入Icepak模块,将磁场分析模块的模型**进来,设置网格划分的水平,设置空气域的边界条件,然后设置相应的发热功率EMloss,读取本次磁场分析的模型,软件自动读取功耗,设置setup,设置相应的流体分析收敛数值

3. MCCB触头电动斥力的分析与优化 

将MCCB的触头分开,那么触头之间产生电弧,在ANSYS分析中能够更好的获取电弧的运动趋势,观察电弧将进入栅片的过程,进而为灭弧室的设计提供重要的理论依据

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温度变化过程如图所示,温度显示高温电弧在触头打开后,电弧在触头之间产生,电弧在电动力的作用下进入栅片,电弧在栅片的作用下分割,导致电弧电压升高,当供电电压过零点的时候,电弧可以很好的熄灭。

电流变化过程如图所示,电流密度变化可以很好的显示电流的变化过程,通过红色的深浅方式来显示,可以达到较好的效果,能够更好的展示栅片切割电弧的作用

电压出现下降趋势,结果如图

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电弧采用等值面的方式显示

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采用的动网格显示效果如图所示

获取电压的变化���程云图,电弧进入栅片,动静触头打开,电弧电压上升,该过程能够很好的变化电流运动过程,查看其效果观察栅片的布局合理性,观察电压变化过程,为灭弧室设计提共很好的支撑,在实际产品中,电弧电压升高,那么电流会强制减少,达到限流的目的,当供给电压过0点的时候,其电弧会熄灭。

4. workbench中橡胶压缩变形仿真

5. Workbench中金属冲压成型仿真

采用二维轴对称方式选择片体结构进行分析,动模在上,向下移动,工件受到挤压变形,中间过程产生重画网格,最终工件达到所需要的形状

通过结果可以查看零件受到挤压之后的形状和中间变形过程,本实例可以看到模型受到挤压,向外侧流动,填充满侧面腔体结构,中间过程如图所示

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电气柜的接地开关部分的电场优化分析 

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