电气设备结构/电磁/温升问题仿真解决方案

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

某动作器，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

 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

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

电弧采用等值面的方式显示

采用的动网格显示效果如图所示

获取电压的变化云图，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。

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。

电磁感应加热类分析案例：

感应加热优化分析

电气设备温度场分析

 1.电气设备的热电耦合分析，考察关键点的温升情况，为后续的产品降温提供改进方向。

2.采用ANSYS软件或CFD流体分析方法模拟设备的温升情况，电磁仿真获取功率损耗，CFD方法获取电气柜内部的流场温度分布。
3.主要面前电气设备，包括PCB板子类、接线端子类、变压器类、电气柜类、断路器、接触器、充电桩、UPS电气柜等设备温升仿真
4.主要软件使用为ANSYS的温度传导类分析，Icepak应用于PCB板子或箱体类温升仿真，fluent/CFX应用于电气柜类的温升仿真

1. 3D模型文件（step格式即可），或者要模拟的部件图片，如涉及保密项，我司可以先签订保密协议；

2.  模拟工况，要模拟的条件说明，输入条件，包含边界条件、仿真要求、交付物输出形式、以及实现效果等；

3. 软件要求，工期，技术说明等；