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有限元分析用于电机参数的仿真

发布于:2016-09-23 20:13
有限元分析

      电机仿真中所采用的有限元模型参数是仿真准确性的重要因素,异步电动机的矢量控制是需要定、转子的电阻,互感和漏感等各种参数,其对电机带负载能力的影响都较大,在无转速传感器系统中这些参数还直接影响转速精度。电机的仿真参数又很难获得准确的值,目前主要可以通过根据电机铭牌或样本数据估算,通过空载和短路试验测取参数,利用变频器测取参数等方法获取。通过电机铭牌上的数据进行参数估算是非常粗糙的,只能作为参考;通过电机的空载和短路实验测取的参数是在试验室及电机出厂试验常用方法;现场调试时可以采用变频器测取参数的方法,不过仍需要通过空载和带载来检验及修改参数。通过空载堵转实验测取电机仿真参数的方法适用性最好,但是实际应用中由于电机系统符合种类和数量较多而受限提出基于电机有限元分析计算得到电机仿真参数,不仅可以获得较准确的电机仿真模型需要的电阻、电感等参数,还可以获得包括能量损耗、电磁转矩、机械特性曲线等信息。
      采用在工程电磁场领域有广泛应用的电磁场分析Appmaxwell对异步电机进行建模。一般电机模型可以在maxwell环境下建立,或者借助其他三维App建立电机模型,然后导入maxwellApp用于电机设计,能实时反映电机性能,在这里可以利用它计算电机的性能,而且目前电机已广泛应用于各行各业,典型的电机已成为标准件,已有国家标准。为此,针对几类标准的电机maxwell已有成熟的电机设计专家系统maxwell模块,只需要用户输入标准的结构尺寸和材料参数即可形成电机的二维有限元模型和三维有限元模型,还可以与旗下的maxwell进行电气控制和电磁特性联合仿真,目标电机为标准普通型三相异步电机,故采用maxwell电机模块快速实现该异步电机的模型。通过maxwell模块建立三相异步电机模型的过程为:首先新建电机模型,插入maxwell电机模型,在选择电机类型时选择三相异步电机;然后进行国标参数和线规配置,定义材料库;完成准备工作后,在电机设计界面,根据电机模型工程树提示,参考电机设计手册,逐个完成电机定子槽参数,定子绕线参数,转子槽参数,转子绕线参数,旋转轴参数的设置和材料的定义,完成电机模型。
      用RMX模块建立的电 机 模 型 可 以 直 接 将RMX模型导入到有限元分析计算中。在将电机模型导人到瞬态场过程中,App会自动加几何模型,并自动定义各部分材料,同时能够定义电机的边界条件、激励源、电机网格剖分和仿真分析设置等,采用电磁转矩和电流在时间上的变化规律分析数据,电机二维网格剖分结果如图所示。导入瞬态场后,需要对电机的有限元分析不同工况进行参数设置,一般将电机工作的额定状态设为要分析的工况,用户也可以根据需要分析特定状态下的电机特性。这里将额定状态作为分析的工况,设定工况后要进行模型检查,看边界和激励等条件是否定义完整,然后运行模型计算,模型计算结束可以通过图表查看分析计算结果。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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