Электростатический анализ изолятора втулки трансформатора

В этом примере показано, как вычислить интенсивность электрического поля в густо разрастающемся изоляторе трансформатора. Втулка изоляторов должна противостоять большим электрическим полям из-за разности потенциалов между землей и высоковольтным проводником. Этот пример использует 3-D электростатическую модель, чтобы вычислить распределение напряжения и интенсивность электрического поля во втулке.

Создайте электромагнитную модель для электростатического анализа.

model = createpde('electromagnetic','electrostatic');

Импортируйте и постройте густо разрастающуюся геометрию.

gmBushing = importGeometry('TransformerBushing.stl');
pdegplot(gmBushing)

Смоделируйте окружающий воздух как кубоид и расположите кубоид, чтобы содержать втулку в ее центре.

gmAir = multicuboid(1,0.4,0.4);
gmAir.translate([0.25,0.125,-0.07]);
gmModel = addCell(gmAir,gmBushing);

Постройте получившуюся геометрию с метками ячейки.

pdegplot(gmModel,'CellLabels','on','FaceAlpha',0.25)

Включайте геометрию в модель.

model.Geometry = gmModel;

Задайте вакуумное значение проницаемости в системе СИ модулей.

model.VacuumPermittivity = 8.8541878128E-12;

Задайте относительную проницаемость воздуха.

electromagneticProperties(model,'Cell',1,'RelativePermittivity',1);

Задайте относительную проницаемость густо разрастающегося изолятора.

electromagneticProperties(model,'Cell',2,'RelativePermittivity',5);

Прежде, чем задать граничные условия, идентифицируйте идентификаторы поверхности путем графического вывода геометрии с метками поверхности. Чтобы видеть идентификаторы более ясно, вращайте геометрию.

pdegplot(gmModel,'FaceLabels','on','FaceAlpha',0.2)
view([55 5])

Задайте граничное условие напряжения на внутренних стенах втулки, отсоединенной проводнику.

electromagneticBC(model,'Face',12,'Voltage',10E3);

Задайте основывающееся граничное условие на поверхности в контакте с нефтяной цистерной.

electromagneticBC(model,'Face',9,'Voltage',0);

Сгенерируйте mesh и решите модель.

generateMesh(model);
R = solve(model)

R = 
  ElectrostaticResults with properties:

      ElectricPotential: [40956x1 double]
          ElectricField: [1x1 FEStruct]
    ElectricFluxDensity: [1x1 FEStruct]
                   Mesh: [1x1 FEMesh]

Постройте распределение напряжения во втулке.

elemsBushing = findElements(model.Mesh,'Region','Cell',2);
pdeplot3D(model.Mesh.Nodes, ...
          model.Mesh.Elements(:,elemsBushing), ...
          'ColorMapData',R.ElectricPotential);

Постройте величину интенсивности электрического поля во втулке.

Emag = sqrt(R.ElectricField.Ex.^2 + ...
            R.ElectricField.Ey.^2 + ...
            R.ElectricField.Ez.^2);
pdeplot3D(model.Mesh.Nodes, ...
          model.Mesh.Elements(:,elemsBushing), ...
          'ColorMapData',Emag);