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1、E字铁芯电磁搅拌器的内部磁场分析岳阳中科电气有限公司湖南大学电气工程学院 本文运用Ansoft有限元分析软件的Maxwell2D对E字铁芯电磁搅拌器进行静态及瞬态磁场分析，着重分析了装置在空载状态和负载状态下内部磁场大小和分布情况。1、E字铁芯电磁搅拌器的Maxwell2D几何模型E字铁芯电磁搅拌器采用集中式绕组，铁心有6个齿槽、6个线包套在齿槽里，如图1所示。在本例中，取钢水的半径为Rsteel=127mm，Band处半径为Rband=157mm，定子铁心内半径为RD1=177mm。旋电磁力磁场的磁感应强度一般分为径向Br、角向B和轴向Bz三个分量，其中对电磁搅拌起作用的是Br，故对磁感应强
2、度的分析以Br为主。 图1 Maxwell2D几何模型2、静态磁场分析静态磁场分析就是考虑某一瞬间时的磁场分布，在本例中，取的是在A相取得最大值的那一时刻的状态。在这一时刻，A、B、C三相的电流幅值应该满足phA=phB+phC。静态磁场分布情况见图2，中心磁感应强度径向分量随电流I的变化见图3，电磁力幅值F随电流I的变化见图4，电磁力矩T随电流I的变化见图5，图2 静态磁场分布 图3 中心磁感应强度径向分量随电流I的变化图4 电磁力幅值F随电流I的变化 图5 电磁力矩T随电流I的变化分析：从上面的结果可以看出，搅拌器的中心磁感应强度的径向分量、电磁力和电磁力矩都随电流的增大而增大，三者几乎都
3、与电流成线性关系。3、瞬态磁场的分析3.1、施加相同电压源激励，分析不同频率下，磁感应强度B，电磁力矩T的变化情况（1）f=3Hz时，Ua=300*cos(360*3*t)V，Ub=300*cos(360*3*t-120)V，Uc=300*cos(360*3*t-240)V，（a）在Band处（r=157mm），磁感应强度径向分量Br随的变化情况。（b）电磁力矩T随时间t的变化波形（c）t1.5s时，磁力线的分布情况（2）f=5Hz时，Ua=300*cos(360*5*t)V， Ub=300*cos(360*5*t-120)V，Uc=300*cos(360*5*t-240)V，（a）在Band
4、处（r=157mm），磁感应强度径向分量Br随的变化情况。（b）电磁力矩T随时间t的变化波形（d）t1.5s时，磁力线的分布情况（3）f=10Hz时，Ua=300*cos(360*10*t)V，Ub=300*cos(360*10*t-120)V，Uc=300*cos(360*10*t-240)V，（a）在Band处（r=157mm），磁感应强度径向分量Br随的变化情况。（c）电磁力矩T随时间t的变化波形（d）t1.5s时，磁力线的分布情况分析：从上面的结果可以看出，随着激励源频率的提高，感应器内产生的磁场强度略有减小，而电磁力矩却大幅提高。这与理论规律相吻合。3.2、在相同的频率（f=5Hz）
5、下，分析不同幅值电压下，磁感应强度B，电磁力矩T的变化情况（1）Ua=300*cos(360*5*t)V，Ub=300*cos(360*5*t-120)V，Uc=300*cos(360*5*t-240)V，分析结果见上3.1（2）。（2）Ua=400*cos(360*5*t)V，Ub=400*cos(360*5*t-120)V，Uc=400*cos(360*5*t-240)V，（a）在Band处（r=157mm），磁感应强度径向分量Br随的变化情况。（b）电磁力矩T随时间t的变化波形（3）Ua=500*cos(360*5*t)V，Ub=500*cos(360*5*t-120)V，Uc=500*cos(360*5*t-240)V，（a）在Band处（r=157mm），磁感应强度径向分量Br随的变化情况。（b）电磁力矩T随时间t的变化波形分析：从以上分析数据可以看出，随着激励源幅值的增大，感应器内产生的磁场强度增大，电磁力矩提高。这与理论规律相吻合。8
E字铁芯电磁搅拌的磁场分析
