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

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- 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

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(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

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- 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

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(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)

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(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

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● 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

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(6)方法

● 方法一:常規(guī)瞬態(tài)仿真,單核計算單任務(wù)

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- 仿真40個電周期后轉(zhuǎn)矩趨于穩(wěn)定,計算時間:3min48sec

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● 方法二:使用周期TDM

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- 只需仿真一個電周期,直接達(dá)到穩(wěn)態(tài),計算時間:0min57sec

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● 方法三:使用半周期TDM

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- 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

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(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。

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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

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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

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● 轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速曲線

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