使用Ansys Maxwell對感應(yīng)電機(jī)堵轉(zhuǎn)和起動過程仿真
堵轉(zhuǎn)仿真
(1)感應(yīng)電機(jī)堵轉(zhuǎn)仿真
● 感應(yīng)電機(jī)的堵轉(zhuǎn)仿真用于計算其堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和堵轉(zhuǎn)電流,校核電機(jī)起動性能
● 堵轉(zhuǎn)仿真設(shè)置
- 轉(zhuǎn)速設(shè)置為0
- 設(shè)置三相電壓源
● 堵轉(zhuǎn)仿真目的和方法
- 目的1:計算起動瞬間最大電流
- 方法:常規(guī)瞬態(tài)仿真1個同步周期
- 目的2:計算穩(wěn)態(tài)堵轉(zhuǎn)電流、短路阻抗(短路試驗)
- 方法1:開啟Fast Reach和Auto Detect功能,常規(guī)瞬態(tài)仿真直到接近收斂,一般需要幾十個同步周期(支持鐵損對場的影響)
- 方法2:采用周期性TDM自動收斂,只需一個或半個同步周期直接達(dá)到穩(wěn)態(tài)(不支持鐵損對場的影響)
(2)TDM設(shè)置
● 使用TDM需要進(jìn)行兩處設(shè)置
- HPC設(shè)置
- TDM設(shè)置
(3) HPC設(shè)置
● 設(shè)置方法
- 勾選Use Automatic Settings
- Num variations distribute → 設(shè)置TDM并行掃參數(shù)
- Cores→ 設(shè)置調(diào)用的核心數(shù),最大可設(shè)置為邏輯處理器核心數(shù)
● 推薦設(shè)置
- 協(xié)調(diào)Timesteps和Cores
- 使Timesteps /(Cores-1)=整數(shù)
- 注意:由于Periodic TDM同時對所有時間步進(jìn)行求解,因此必須確??捎脙?nèi)存大于每個時間步消耗內(nèi)存*時間步數(shù),并留20%左右余量
(4)TDM的兩個選項
● GeneralTransient常規(guī)瞬態(tài)求解
- 支持任意的瞬態(tài)模型
- 這是最靈活的方法,支持渦流效應(yīng)
- 可以同時使用快速達(dá)到穩(wěn)定設(shè)置“fast reach steady state”
● Periodic周期性模型
- 直接達(dá)到瞬態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)
- 如果求解是周期性的,可以使用分布式任務(wù)求解一個完整的周期(而且只需要求解一個)
(5)周期/半周期TDM
● 周期TDM
設(shè)置仿真時間為一個或多個周期,軟件只需計算一個周期,直接輸出所有周期結(jié)果,并直接達(dá)到瞬態(tài)穩(wěn)態(tài),典型應(yīng)用是同步電機(jī)的短路分析,感應(yīng)電機(jī)堵轉(zhuǎn)分析
● 半周期TDM
設(shè)置仿真時間為半個周期,軟件只需計算半個周期,直接輸出一個完整周期結(jié)果,典型應(yīng)用是快速計算同步電機(jī)的穩(wěn)態(tài)工況
(6)方法
● 方法一:常規(guī)瞬態(tài)仿真,單核計算單任務(wù)
- 仿真40個電周期后轉(zhuǎn)矩趨于穩(wěn)定,計算時間:3min48sec
● 方法二:使用周期TDM
- 只需仿真一個電周期,直接達(dá)到穩(wěn)態(tài),計算時間:0min57sec
● 方法三:使用半周期TDM
- 只需仿真半個電周期,軟件自動給出穩(wěn)定后一個完整電周期的結(jié)果,計算時間:0min21sec
(7)結(jié)論
利用周期性TDM功能可大幅降低感應(yīng)電機(jī)堵轉(zhuǎn)工況仿真時間,且精度可靠。
2. 起動過程仿真
(1)起動仿真設(shè)置
● 激活考慮機(jī)械瞬態(tài)功能
- 初始速度:從0rpm開始起動
- 轉(zhuǎn)動慣量:RMxprt根據(jù)轉(zhuǎn)子質(zhì)量和直徑自動計算
- 阻尼系數(shù):(機(jī)械損耗+鐵損)/角速度的平方,RMxprt
- 可自動計算
- 負(fù)載轉(zhuǎn)矩
if(speed<121.453,-0.482522*speed,-7117.64/speed)
Speed:轉(zhuǎn)速,弧度/秒
解釋:當(dāng)轉(zhuǎn)速小于121.453時,負(fù)載轉(zhuǎn)矩等于0.482522*speed(與轉(zhuǎn)速成正比);當(dāng)轉(zhuǎn)速大于等于121.453時,負(fù)載轉(zhuǎn)矩等于-7117.64/speed(恒功率負(fù)載,功率為7117.64W)
(2)求解并查看結(jié)果
● 轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速
● 轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速曲線
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