高壓絕緣體的靜電場(chǎng)vs準(zhǔn)靜電場(chǎng)仿真實(shí)例

來(lái)源：CST仿真專(zhuān)家之路更新時(shí)間：2024-06-23 閱讀：

本期我們一起看一個(gè)Component Library里自帶案例，高壓絕緣體。我們將比較一下Es靜電場(chǎng)和EQS準(zhǔn)靜電場(chǎng)仿真的不同，還有如何用VBA畫(huà)出隨機(jī)的一些球體。

Step 1. 查看模型

上下圓柱為PEC，半徑為參數(shù)rcap，高為參數(shù)hcap；中間圓柱為epoxy-resin環(huán)氧樹(shù)脂，半徑為rresin，高為hresin。

另外還有一些其他參數(shù)，line相關(guān)的三個(gè)參數(shù)定義了Z軸上的一條線叫curve1，離絕緣體很近但沒(méi)有貼上（line_x=rresin+0.1, 就是給了0.1的距離），因?yàn)槲覀円催@條線上的電場(chǎng)值。這條線穿過(guò)幾個(gè)半球形的水滴，線周?chē)残纬闪艘粋€(gè)空氣柱，和水滴、PEC、環(huán)氧樹(shù)脂都沒(méi)有重疊。空氣柱的目的是為例對(duì)線附近加密網(wǎng)格，得到更準(zhǔn)確的結(jié)果。

參數(shù)rdrop決定了水滴的半徑，水滴都是附著在絕緣體圓柱的壁上，材料為庫(kù)里的water，有一定的電導(dǎo)率。這些球體都是用VBA畫(huà)的，位置和個(gè)數(shù)由用戶VBA中定義，也可隨機(jī)，我們一會(huì)再介紹。

邊界全部為磁邊界：

網(wǎng)格只對(duì)空氣柱本地加密：

還有兩個(gè)PEC極板，一個(gè)0V，一個(gè)15000V。

Step 2. 查看仿真區(qū)別

準(zhǔn)靜電場(chǎng)是低頻，所以有頻率，這里是50赫茲，所以上一步中的極板電壓不是直流電壓，而是交流電。

場(chǎng)結(jié)果里比靜電場(chǎng)多了位移電流和損耗：

后處理提取在curve1上面的電場(chǎng)：

而靜電場(chǎng)是頻率為零，穩(wěn)穩(wěn)的不變的場(chǎng)，所以沒(méi)有頻率設(shè)定。

結(jié)果里面沒(méi)有位移電流和損耗，但多了電荷數(shù)。

同樣用后處理提取curve1上面的電場(chǎng)值。

放在一起比較，下圖的26-56mm區(qū)域便是絕緣體高度。可以看到有水滴內(nèi)部（40mm和50mm位置附近的兩個(gè)平滑區(qū)域），Es靜電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度不是零，這是因?yàn)殪o電場(chǎng)不考慮導(dǎo)體有限的電導(dǎo)率，把水直接當(dāng)介質(zhì)，所以介質(zhì)內(nèi)部有一些壓降；而準(zhǔn)靜電場(chǎng)EQS考慮電導(dǎo)率，內(nèi)部便沒(méi)有電勢(shì)差，電場(chǎng)作為壓降梯度自然就為零了。其他空氣位置的電場(chǎng)值比較來(lái)看，EQS是絕對(duì)值更大，因?yàn)殡妱?shì)差15000V一定，水滴內(nèi)部沒(méi)有壓降自然就靠外面空氣壓降，梯度便更大嘍。