计算方法和步骤详解

2023-06-15 百科知识版权反馈

【摘要】：电流密度J的分布情况通过求解公式（6-1）来获得。在本节中，动静导电杆的材料采用铜，动静触头的材料采用银，电弧的电导率为银的10-4。在ANSYS有限元软件中进行静态传导电流分析，需要经过单元类型选择、定义材质属性、分配材质属性、几何模型剖分、定义边界条件、加载激励和结果处理这几个步骤。将上一步所得电流密度分布情况作为激励加载至模型上，通过有限元分析计算，可以得到灭弧室内的空间磁场分布。

对电弧燃烧时的灭弧室的磁场进行有限元仿真和分析，要先进行静态电流传导分析，得到电流密度的分布，然后以此为磁场分析的激励源，求解灭弧室内磁通密度的分布。

由于灭弧室载流导体和电弧的形状不均匀，当电流通过动静导电杆、动静触头以及电弧时，在各个横截面的电流分布并不处处相等，即电流密度不均匀，所以有必要进行静态电流传导分析。电流密度J的分布情况通过求解公式（6-1）来获得。

式中 T——矢量电位；

σ——导体的电导率。在本节中，动静导电杆的材料采用铜，动静触头的材料采用银，电弧的电导率为银的10^-4。而稳恒电流满足电流连续性方程，如下所示：

divJ=div（rotT）=0 （6-2）

由于电流的流动范围限制在导体和电弧中，所以矢量电位T满足如下的边界条件：

式中I为流过导体跟电弧总的电流。在ANSYS有限元软件中进行静态传导电流分析，需要经过单元类型选择、定义材质属性、分配材质属性、几何模型剖分、定义边界条件、加载激励和结果处理这几个步骤。

将上一步所得电流密度分布情况作为激励加载至模型上，通过有限元分析计算，可以得到灭弧室内的空间磁场分布。磁感应强度B由电流密度J激励产生，两者之间的关系为如

公式（6-4）所示，其中μ为磁导率，A为矢量磁位。

在整个模型的周围还包围着空气，所以在分析过程中还需添加足够大范围的空气区域，并在空气的边界Γ上添加Dirichlet边界条件：

A（x，y，z）|_Γ=0 （6-5）