Распределение электромагнитного поля по сечению прямоугольного проводника

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 02 Февраля 2013 в 10:32, дипломная работа

Описание

Целью работы было исследование зависимости изменения коэффициентов поверхностного эффекта проводника прямоугольного сечения от его геометрических размеров и частоты протекающего тока.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………..5
1 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПОВЕРХНОСТНЫЙ ЭФФЕКТ НА ПРИМЕРЕ ПРОВОДНИКА ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ……………………………….7
1.1 Одномерная аналитическая модель…………………………………………….7
1.1.1 Расчет комплексного сопротивления прямоугольного проводника………15
1.2 Влияние конечных размеров плоского проводника прямоугольного
сечения на величину его активного сопротивления……………………………..17
2 МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ параметров
Электромагнитного поля ПО СЕЧЕНИЮ ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ПРОВОДНИКА ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ……………………………...20
2.1 Алгоритм расчета активного и индуктивного сопротивления прямолинейного одиночного проводника прямоугольного сечения в 2D постановке в среде ANSYS v 11.0…………………………………………………20
2.2 Электромагнитные процессы в прямолинейном проводнике
прямоугольного поперечного сечения ………………..………………………….55
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ АКТИВНОГО И
ИНДУКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКА
ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ………………………………………………...57
Заключение……………………………………………………………………..73
список использованных источников………………………………74

Скачать (2.37 Мб) Сколько стоит заказать работу?
Работа состоит из  1 файл

Распределение электромагнитного поля по сечению прямоугольного проводника.doc

— 3.08 Мб (Скачать документ)

Рисунок 2.36 Рабочее окно ANSYS Multiphysics Utility Menu

 

В строке меню выбираем команду  Select – Everything, затем в строке меню выбираем команду Plot – Elements и получаем вид (Рисунок 2.37).

Рисунок 2.37 Рабочее окно ANSYS Multiphysics Utility Menu

 

Во вкладке ANSYS Main Menu выбираем параметр Solutions - Solve – Current LS и в диалоговом окне Solve Current Load Step нажимаем Ok (Рисунок 2.38).

Рисунок 2.38 Диалоговое окно Solve Current Load Step

 

В появившемся диалоговом окне Verify нажимаем Yes (Рисунок 2.39).

Рисунок 2.39 Диалоговое окно Verify

 

В появившемся диалоговом окне Note нажимаем Close (Рисунок 2.40).

Рисунок 2.40 Диалоговое окно Note

 

Во вкладке ANSYS Main Menu выбираем параметр Geneal Postproc – Read Results – By Time/Freq и в диалоговом окне Read Results by Time of Frequency нажимаем Ok (Рисунок 2.41).

Рисунок 2.41 Диалоговое окно Read Results by Time of Frequency

 

Во вкладке ANSYS Main Menu выбираем параметр Geneal Postproc – Plot Results – Contour Plot – Nodal Solu и в диалоговом окне Contour Nodal Solution Data  выбираем Z-Component of magnetic vector potential (Рисунок 2.42) и нажимаем Ok.

Рисунок 2.42 Диалоговое окно Contour Nodal Solution Data

 

Получаем следующий вид:

Рисунок 2.43 Рабочее окно ANSYS Multiphysics Utility Menu

 

Во вкладке ANSYS Main Menu выбираем параметр Geneal Postproc – Elec&Mag Calc – Element Based – Energy и в диалоговом окне senergy. out видим полученный результат (Рисунок 2.44).

Рисунок 2.44 Диалоговое окно senergy. out

С помощью этого результата найдем коэффициент поверхностного эффекта  Кпх:

Во вкладке ANSYS Main Menu выбираем параметр Geneal Postproc – Elec&Mag Calc – Element Based – Power Loss и в диалоговом окне power. out видим полученный результат (Рисунок 2.45).

Рисунок 2.45 Диалоговое окно power. Out

 

С помощью этого результата найдем коэффициент поверхностного эффекта Кпr:

Во вкладке ANSYS Main Menu выбираем параметр Geneal Postproc – Plot Results – Vector Plot – Predefined и в диалоговом окне Vector Plot of Predefined Vectors  нажимаем Ok (Рисунок 2.46).

Рисунок 2.46 Диалоговое окно Vector Plot of Predefined Vectors

 

Получаем вид (Рисунок 2.47):

Рисунок 2.47 Рабочее окно ANSYS Multiphysics Utility Menu

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2. Электромагнитные процессы в  прямолинейном проводнике прямоугольного  поперечного сечения

 

 

Рисунок 2.48 Распределение плотности  тока в квадратном проводнике при           f = 500 Гц, a = 0.01 м, b = 0.01 м

 

Рисунок 2.49 Распределение напряженности  магнитного поля в квадратном проводнике при f = 500 Гц, a = 0.01 м, b = 0.01 м

 

Рисунок 2.50 Распределение плотности тока в квадратном проводнике при           f = 10000 Гц, a = 0.01 м, b = 0.01 м

 

Рисунок 2.51 Распределение вектора  напряженности Н в квадратном проводнике при f = 10000 Гц, a = 0.01 м, b = 0.01 м

 

 

 

 

 

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ АКТИВНОГО И ИНДУКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКА ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ

 

Рисунок 3.1 График семейств зависимости от при

Рисунок 3.2 График семейств зависимости от при

Рисунок 3.3 График семейств зависимости от при

Рисунок 3.4 График семейств зависимости от при

 

Рисунок 3.5 График семейств зависимости от при

Рисунок 3.6 График семейств зависимости от при

 

Рисунок 3.7 График семейств зависимости  от при

 

 

Рисунок 3.8 График семейств зависимости  от при

 

Рисунок 3.9 График семейств зависимости  от при

 

Рисунок 3.10 График семейств зависимости  от при

 

Рисунок 3.11 График семейств зависимости  от при

 

Рисунок 3.12 График семейств зависимости  от при

 

 

 

 

Таблица 3.1 - Полученные параметры при b = 0,01 м, a = 0,01 м, a/b = 1

 

Частота,

Гц

 

Коэффициент

поверхностного

эффекта, Кпr

Коэффициент

поверхностного

эффекта, Кпx

Эквивалентный

радиус Rэкв, Ом

 

Глубина

прон-ия

δ, м

 

 

 

 

Активное

сопр-ие

R, Ом

Реактивное

сопр-ие

X, Ом

50

1,0024

0,9802

0,0056

0,0101

0,7933

50,0000

2,00E-04

1,96E-04

500

1,2031

9,6808

0,0056

0,0032

2,5097

158,1139

2,41E-04

1,94E-03

1000

1,5714

19,0811

0,0056

0,0023

3,5471

223,6068

3,14E-04

3,82E-03

2400

2,3345

44,7521

0,0056

0,0015

5,5040

346,4102

4,67E-04

8,95E-03

4000

2,9371

73,8268

0,0056

0,0011

7,1258

447,2136

5,87E-04

1,48E-02

8000

4,0569

146,1008

0,0056

0,0008

9,9761

632,4555

8,11E-04

2,92E-02

10000

4,5100

182,1257

0,0056

0,0007

11,2407

707,1068

9,02E-04

3,64E-02


 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.2 - Полученные параметры при b = 0,01414 м, a = 0,00707 м, a/b = 0,5

 

Частота,

Гц

 

Коэффициент

поверхностного

эффекта, Кпr

Коэффициент

поверхностного

эффекта, Кпx

Эквивалентный

радиус Rэкв, Ом

 

Глубина

прон-ия

δ, м

 

 

 

 

Активное

сопр-ие

R, Ом

Реактивное

сопр-ие

X, Ом

50

1,0026

1,0732

0,0056

0,0101

0,7933

50,0000

2,01E-04

2,15E-04

500

1,1982

10,5636

0,0056

0,0032

2,5097

158,1139

2,40E-04

2,11E-03

1000

1,5133

20,8689

0,0056

0,0023

3,5471

223,6068

3,03E-04

4,18E-03

2400

2,2361

49,1934

0,0056

0,0015

5,5040

346,4102

4,47E-04

9,84E-03

4000

2,8346

81,2477

0,0056

0,0011

7,1258

447,2136

5,67E-04

1,63E-02

8000

3,9137

160,9856

0,0056

0,0008

9,9761

632,4555

7,83E-04

3,22E-02

10000

4,3512

200,7495

0,0056

0,0007

11,2407

707,1068

8,70E-04

4,02E-02


 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.3 - Полученные параметры при b = 0,01581 м, a = 0,00632 м, a/b=0,4

 

Частота,

Гц

 

Коэффициент

поверхностного

эффекта, Кпr

Коэффициент

поверхностного

эффекта, Кпx

Эквивалентный

радиус Rэкв, Ом

 

Глубина

прон-ия

δ, м

 

 

 

 

Активное

сопр-ие

R, Ом

Реактивное

сопр-ие

X, Ом

50

1,0027

1,0953

0,0056

0,0101

0,7933

50,0000

2,01E-04

2,19E-04

500

1,1948

10,7717

0,0056

0,0032

2,5097

158,1139

2,39E-04

2,15E-03

1000

1,4812

21,2982

0,0056

0,0023

3,5471

223,6068

2,96E-04

4,26E-03

2400

2,1636

50,3111

0,0056

0,0015

5,5041

346,4102

4,33E-04

1,01E-02

4000

2,7575

83,1423

0,0056

0,0011

7,1258

447,2136

5,52E-04

1,66E-02

8000

3,8135

164,7985

0,0056

0,0008

9,9761

632,4555

7,63E-04

3,30E-02

10000

4,2391

205,5262

0,0056

0,0007

11,2407

707,1068

8,48E-04

4,11E-02


 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.4 - Полученные параметры при b = 0,02236 м, a = 0,00447 м, a/b=0,2

 

Частота,

Гц

 

Коэффициент

поверхностного

эффекта, Кпr

Коэффициент

поверхностного

эффекта, Кпx

Эквивалентный

радиус Rэкв, Ом

 

Глубина

прон-ия

δ, м

 

 

 

 

Активное

сопр-ие

R, Ом

Реактивное

сопр-ие

X, Ом

50

1,0030

1,1410

0,0056

0,0101

0,7933

50,0000

2,01E-04

2,28E-04

500

1,1812

11,2389

0,0056

0,0032

2,5097

158,1139

2,36E-04

2,25E-03

1000

1,3907

22,2530

0,0056

0,0023

3,5471

223,6068

2,78E-04

4,45E-03

2400

1,8848

52,8414

0,0056

0,0015

5,5041

346,4102

3,77E-04

1,06E-02

4000

2,3908

87,5626

0,0056

0,0011

7,1258

447,2136

4,78E-04

1,75E-02

8000

3,3731

173,8536

0,0056

0,0008

9,9761

632,4555

6,75E-04

3,48E-02

10000

3,7565

216,8916

0,0056

0,0007

11,2407

707,1068

7,51E-04

4,34E-02


 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.5 - Полученные параметры при b = 0,03162 м, a = 0,00316 м, a/b=0,1

 

Частота,

Гц

 

Коэффициент

поверхностного

эффекта, Кпr

Коэффициент

поверхностного

эффекта, Кпx

Эквивалентный

радиус Rэкв, Ом

 

Глубина

прон-ия

δ, м

 

 

 

 

Активное

сопр-ие

R, Ом

Реактивное

сопр-ие

X, Ом

50

1,0032

1,1712

0,0056

0,0101

0,7933

50,0000

2,01E-04

2,34E-04

500

1,1681

11,5650

0,0056

0,0032

2,5097

158,1139

2,34E-04

2,31E-03

1000

1,3317

22,9383

0,0056

0,0023

3,5471

223,6068

2,66E-04

4,59E-03

2400

1,6678

54,2630

0,0056

0,0015

5,5040

346,4102

3,33E-04

1,09E-02

4000

2,0013

90,1089

0,0056

0,0011

7,1258

447,2136

4,00E-04

1,80E-02

8000

2,7723

179,3894

0,0056

0,0008

9,9761

632,4555

5,55E-04

3,59E-02

10000

3,1125

223,9107

0,0056

0,0007

11,2407

707,1068

6,23E-04

4,48E-02


 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.6 - Полученные параметры при b = 0,1 м, a = 0,1 м, a/b=1

 

Частота,

Гц

 

Коэффициент

поверхностного

эффекта, Кпr

Коэффициент

поверхностного

эффекта, Кпx

Эквивалентный

радиус Rэкв, Ом

 

Глубина

прон-ия

δ, м

 

 

 

 

Активное

сопр-ие

R, Ом

Реактивное

сопр-ие

X, Ом

50

3,2551

91,9360

0,0564

0,0101

7,9333

500,000

6,51E-06

1,84E-04

500

9,8534

898,7925

0,0564

0,0032

25,0971

1581,139

1,97E-05

1,80E-03

1000

13,8809

1791,9180

0,0564

0,0023

35,4705

2236,068

2,78E-05

3,58E-03

2400

21,4594

4288,9117

0,0564

0,0015

55,0405

3464,102

4,29E-05

8,58E-03

4000

27,6966

7140,1621

0,0564

0,0011

71,2578

4472,136

5,54E-05

1,43E-02

8000

39,1827

14264,1321

0,0564

0,0008

99,7609

6324,555

7,84E-05

2,85E-02

10000

43,8180

17824,9973

0,0564

0,0007

112,4066

7071,068

8,76E-05

3,56E-02


 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.7 - Полученные параметры при b = 0,14142 м, a = 0,07071 м, a/b=0,5

 

Частота,

Гц

 

Коэффициент

поверхностного

эффекта, Кпr

Коэффициент

поверхностного

эффекта, Кпx

Эквивалентный

радиус Rэкв, Ом

 

Глубина

прон-ия

δ, м

 

 

 

 

Активное

сопр-ие

R, Ом

Реактивное

сопр-ие

X, Ом

50

3,1424

101,2465

0,0564

0,0101

7,9332

500,000

6,28E-06

2,02E-04

500

9,5125

992,5958

0,0564

0,0032

25,0968

1581,139

1,90E-05

1,99E-03

1000

13,4023

1979,7283

0,0564

0,0023

35,4702

2236,068

2,68E-05

3,96E-03

2400

20,7219

4740,0565

0,0564

0,0015

55,0399

3464,102

4,14E-05

9,48E-03

4000

26,7461

7892,3381

0,0564

0,0011

71,2571

4472,136

5,35E-05

1,58E-02

8000

37,8399

15769,0302

0,0564

0,0008

99,7599

6324,555

7,57E-05

3,15E-02

10000

42,3170

19706,2743

0,0564

0,0007

112,4055

7071,068

8,46E-05

3,94E-02

Информация о работе Распределение электромагнитного поля по сечению прямоугольного проводника