電抗器品牌電磁場的求解主要包括圖解、模擬、分析和數值計算。
圖形方法有著悠久的應用歷史。由于其方法的局限性,只能用于二維領域拉普拉斯方程的解決。對于現代工程設計的要求,其精度遠遠不夠。但由于圖像法的結果相對直觀,特別是對于研究場地部件的人員,通過這種直接的方法,可以獲得較強的設計能力。
模擬方法是通過測量相同場域方程、相同邊界條件和邊界條件下的模擬量來解決電抗器的電磁場分布規律。該方法只能用于二維和三維場上拉普拉斯方程的解決方案,不能用于各種異性介質場的解決方案,特別是對于三維場問題,由于成本高、工作量大,適用范圍小。
分析方法相對成熟和完善。一些分析方法及其結果在工程設計中得到了廣泛的應用,如分離變量法、保角變換法、積分方程法、變分法和針對各種具體實際問題的特殊解決方案,如鏡像法。雖然這些方法的推導過程非常復雜和困難,但分析方法的開發和應用仍然非常廣泛,包括各種普遍或特殊的算法。
分析方法的缺點是缺乏通用性,其應用主要局限于穩態二維場的解決方案,通常需要更多的算法來獲得結果。對于不規則或非線性問題,分析方法只能解決簡單的特殊情況,其推導過程需要更高的技能。
在數值計算方法出現之前,許多學者在電抗器電磁場計算方面做了很多工作,但從他們的工作結果來看,電抗器電磁場計算問題的解決方案只在一定范圍內進行,應用范圍非常有限,數值計算方法只是彌補了這一不足。數值計算方法基本上可以解決幾乎所有的電抗器電磁場問題,特別是一些物理現象的耦合問題,如熱傳導、應力分布和其他困難的特殊應用問題,如天線、電磁物體發射等,在引入數值計算方法后可以理解。
此外,在使用數值算法后,人們處理實際工程問題的思維方法也發生了顯著的變化。過去,我們試圖簡化物理和數學模型來回答,但現在我們正在建立一個更合理的模型來確保解決方案的準確性。
數值計算方法包括四種基本類型:有限差分法、有限元法、積分方程法和邊界元法,以及有限元法和邊界元法相結合的混合法。其中,有限元法占主導地位,應用范圍廣。有限元法早產生于機械計算中。如果將微分方程表示的連續函數所在的封閉區域劃分為有限的小區域,每個小區域被選定的近似函數所取代,則整個區域的函數將被離散,從而獲得一組近似的代數方程,將其連接起來并求解,則可以獲得該區域函數的近似值解。根據這種方法編制的軟件對各種電抗器電磁場計算問題也有很強的適應性。
有限元方法的預處理過程可以有效地形成方程并求解,可以方便地處理鐵磁飽和等非線性介質特性:同時,其代數方程具有系數矩陣對稱正定和稀疏的特點,易于求解,收斂性好。有限元法的主要缺點是形狀和分布復雜的三維問題,由于計算機內存的變量和分割要求,特別是包括開放自由空間的電磁計算問題,其建模難以求解。
從目前電磁計算的發展來看,有限元法仍被認為是有效、常用的數值計算方法。它不僅具有巨大的應用潛力,而且結合其他理論和方法,如自適應網格分割、耦合問題、開放問題、高磁性材料和磁滯和飽和非線性特性介質的處理。