电磁场课设报告

成绩评定表学生姓名班级学号专业电气工程及其自动化课程设计题目三相交流电缆的电场仿真评语组长签字：成绩日期20年月曰

课程设计任务书学院信息科学与工程学院专业电气工程及其自动化学生姓名班级学号课程设计题目二相交流电缆的电场仿真实践教学要求与任务：了解并熟练使用电磁场仿真软件maxwell。利用电磁场仿真软件maxwell完成典型电磁产品仿真设计。完成几何建模、材料选择、边界条件设置、加载激励及场的求解等。在maxwell环境下进行仿真设计，并给最后的场图及对应的参数。工作计划与进度安排：第1天：1. 布置课程设计题目及任务。2. 查找文献、资料，确立设计方案。第2-3天：1.安装maxwell软件，熟悉maxwell软件仿真环境。2.在maxwell环境下建立几何模型，学会材料选择、边界条件设置及加载激励。第4天：1.在maxwell环境下完成典型电磁产品仿真设计，并给出最后的场图及对应的参数。第5天：课程设计结果验收。针对课程设计题目进行答辩。完成课程设计报告。指导教师：201年月日专业负责人：201年月曰学院教学副院长：201年月曰目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1、 课程设计的目的和作用 4\o"CurrentDocument"1.1设计目的 4\o"CurrentDocument"1.2设计作用 4\o"CurrentDocument"2、 maxwell软件介绍 4\o"CurrentDocument"3、 课程设计任务 4\o"CurrentDocument"4、 电磁模型的建立 5\o"CurrentDocument"4.1建模 5\o"CurrentDocument"4.2设置激励 7\o"CurrentDocument"5、 电磁模型的计算及仿真结果总结分析 8\o"CurrentDocument"5.1设置自适应计算参数： 8\o"CurrentDocument"5.2检查并运行 9\o"CurrentDocument"5.3软件仿真结果 105.3.1Voltage,E,D及 Energy的分布 105・3・2双导线中心连线的电场分布 105・3・3计算单位长电容 12\o"CurrentDocument"6、设计总结和体会 13\o"CurrentDocument"7、参考文献: 131、课程设计的目的和作用1.1设计目的电磁场与电磁波课程理论抽象、数学计算繁杂，将Maxwell软件引入教学中，通过对典型电磁产品的仿真设计,并模拟电磁场的特性，将理论与实践有效结合，强化学生对电磁场与电磁波的理解和应用，提高教学质量。1・2设计作用电磁场与电磁波主要介绍电磁场与电磁波的发展历史、基本理论、基本概念、基本方法以及在现实生活中的应用，内容包括电磁场与电磁波理论建立的历史意义、静电场与恒流电场、电磁场的边值问题、静磁场、时变场和麦克斯韦方程组、准静态场、平面电磁波的传播、导行电磁波以及谐振器原理等。全书沿着电磁场与电磁波理论和实践发展的历史脉络，将历史发展的趣味性与理论叙述和推导有机结合，同时介绍了电磁场与电磁波在日常生活、经济社会以及科学研究中的广泛应用。1、maxwell软件介绍Maxwell是低频电磁场有限元仿真软件，在工程电磁领域有广泛的应用。它基于麦克斯韦微分方程，采用有限元离散形式，将工程中的电磁场计算转变为庞大的矩阵求解，使用领域遍及电器、机械、石油化工、汽车、冶金、水利水电、航空航天、船舶、电子、核工业、兵器等众多行业，为各领域的科学研究和工程应用作出了巨大的贡献。3、课程设计任务如图所示的三相交流电缆截面，内导体材料为铜（copper），介质为空气（air），三相内导体分别加三相对称电压，相序为A、B、C。在A相位达到最大值380V时，B相和C相电位为-190V。此时进行分析和计算。

4、电磁模型的建立4.1建模Project>InsertMaxwell2DDesignFile>Saveas>1203110128（工程命名为“1203110128”）选择求解器类型：Maxwell>SolutionType〉Electric>ElectrostaticSolutionType:Project2-Maxwell2DDesignlGeometrvMode:|Cartesian,X/Magnetic:rMagnetostaticrEddyCurrentrTransientElectric:^ElectrostaticrACConductionrDCConductionOK.| CancelI创建场域Draw>circle圆心位置：(X,Y,Z)=(0,0,0)坐标偏置：(dX,dY,dZ)=(500,0,0)Draw>regularpolygon圆心位置：(X,Y,Z)=(0,0,0)坐标偏置：(dX,dY,dZ)=(300,0,0)Numberofsegment设置为3在三角形三个顶点处分别Draw>circle即三相内导体，选中三角形点delete键删除。

添加材料分别选中三个圆AssignMaterial＞铜（copper）SelectDefinitionMaterialsMaterialFiltersMaterialsMaterialFilters同理设置其它区域为空气（air）同理设置其它区域为空气（air）取消I帮助IN:EUTlHLucationOriginRelativeFermeabilityBulkCurLdu'ztivitycast_ironSyELibr：±i_yM注teri：±1e601500000eiemens/mCer:iiTiic5SysLibr：di_yM注teri：ilsEHCrn-ve...U.0001siemerLS/1mCer:iniicuLSysLibr：u_yM：mteri：±1eEHCui've...U.0001siem&tls/mctn-omiurnSysLibr：u_yM：mteri：±1e17600000siemens/mcob：±ltSysLibr：u_yM：mteri：±1e25010000000eiemens/mcopperSysLibraryM独terials0.99999158000000siemens./mcorning_glaseSysLibr^'yM:mteri：al三10cy：dna tmrSyELibr：ii_yM:mteri：ils10di:aniondSyELibr：ii_yM:mteri：ils10di:ini _praeSyELibr：ii_yMaterial2104Hl□卜ew/EditMaterials.AddMaterial...CloneMaterial(5)RemoveMaterial(e)ZxporttoLibr：iiy...4.2设置激励选中A内导体Maxwell2D>Excitations>Assign>Voltage>380V5、电磁模型的计算及仿真结果总结分析5.1设置自适应计算参数：Maxwell2D>AnalysisSetup>AddSolutionSetup最大迭代次数： Maximumnumberofpasses>10误差要求： PercentError>1%每次迭代加密剖分单元比例：RefinementperPass>30%fSolv已SetupljerLerJ|CorLvergeneeExpressionCacheSolverDefaultsILdiTie: pEnabledI10FAdaptiI10FMaximumITiuriberofF：=leeePer匚EntErru]一F：=Lf：=1ITiH厂SolveFieldsOiSolveMatrinf*Afterlastp[Inly:ELft^rcurLvergUshHefault确定取消LJ5・2检查并运行Maxwell2D>AnalyzeAll，后计算机就开始进行计算|X|M-axwellZDDesignlonLocalMachine-RUNNINGIIIletotheedit.▲|I.(9:03:51下牛VoltageEV]E[V_per_meter]3.80006+0023.44386+0023.0875e+0022.73136+0022.3750e+0022.0188e+0021.662-5e+0021.3063e+0029.50006+0015.93756+0012.37506+001-1.1875e+001-4.75006+001-8.312.5E+酗1-1.187.5E+0VoltageEV]E[V_per_meter]3.80006+0023.44386+0023.0875e+0022.73136+0022.3750e+0022.0188e+0021.662-5e+0021.3063e+0029.50006+0015.93756+0012.37506+001-1.1875e+001-4.75006+001-8.312.5E+酗1-1.187.5E+0眈-1.54386+002-1.90006+0023.193-5e+S032.99392.79432.5947e+0032.3951e+0032.19.556+0031.99.59e+0031.79646+0031.5968e+0031.3972e+0031.1976e+0039.9797e+0027.9838e+0025.9878e+0023.9919e+0021.99-59e+0020.0000E+0000500D[C_per_m2]2.8293e-0082.6525e-0082.4756e-0082.2988e-0082.12208-0081.94.516-0081.7683e-0081..5915e-0081.41466-008复2：订E沱：-0圧；1.06106-0088.84156-0091&+003(mm)Energy[J_per_m34.52156-0054.2389e-0053.9563e-0053.67378-00.53.39118-00.53.108.5e-00.52.8260e-00.52.54346-0052.2608B-005LME；乱：-西.51.6956B-00.51.41306-0055・3软件仿真结果5.3.1Voltage,E,D及Energy的分布检查完毕后,Maxwell2D>Fields>Fields,分别选择Voltage,E,D,还有Other>Energy.5・3・2双导线中心连线的电场分布绘制双导线中心连线，Draw>Line,以A内导体的中心为起点，C内导体中心为中点绘制中心连线。Maxwell2D>Results>CreateFieldsReport>Rectangular

Plot,Geometry>Polyine1,再分别选择Voltage，E，D，Energy。XYPlot1 Maxwell2DDesign1图一由图一电压变化曲线图可知：从左边导线中心到100mm时候，由于是等电势体，电压保持在380V，没有发生改变；从420mm处到520mm之间，电压保持在0V不变;而在100mm到420mm之间，电压随距离的变化呈线性递减。Di:t：图二ni«：1ai'in<i>II图二ni«：1ai'in<i>IIhimilCME—」①dlo£Qlbew图三

00000350.000030ConnieInib00000100000005o.bo'00000350.000030ConnieInib00000100000005o.bo'loo'.oo' 20CD0 '：：icrf.!：：（：'' '■JICD'jX;' ' ' .00Distance[mm]图四图二、图三、图四分别为场强，电位移密度，能量变化图。有以上图可以明显的看出：在从左边导线中心到100mm之间，由于是等电势体，以上三值均为0；从420mm处到520mm之间，以上三值也均为0；而从100mm到420mm之间，三条曲线均保持同一个变化规律：先递减，中间有一段平衡距离，随后递增。5.3.3计算单位长电容Maxwell2D>Fields>Calcalator,Input>Quantity> Energy,Geoemtry>AllOblects.Scalar的积分号，0utput>Eval.FieldsCalculatorNameVoltageSmooth|VOLTAGE三MagLEMag(Smooth(<ExJMagLDFieldsCalculatorNameVoltageSmooth|VOLTAGE三MagLEMag(Smooth(<ExJMagLDMag(Smooth(<D>:rE_VectorSmooth(<Ex