低頻電氣設備仿真的案例
Maxwell仿真的疑難問題解答（上）
作者：安萬強，安世亞太電磁仿真工程師
來源：本文為安世亞太原創作品，上海安世亞太授權轉載
聯系我們：021-58403100-816
Maxwell目前被越來越多的低頻電氣設備仿真計算所使用，在越來越多的應用計算中，難免遇到各種各樣的問題，本文集錦了Maxwell在使用中出現頻率較多的問題，希望可以幫助用戶解決仿真中的疑惑。
1. Maxwell 如何實現多方向充磁?
問題描述：圖中為電勵磁同步電機轉子沖片示意圖，紅線代表充磁方向，其中額部沿圓周方向充磁，磁極部分為圖示方向充磁。
解決方法：要統一定義充磁方向有難度，在邏輯上把轉子沖片分為8 個部分（以類似的例子示例），不同部分賦予的材料名稱相同，但是充磁方向定義不同（以兩個不同的充磁方向為例）。
最終得到需要的充磁結果。
2. 如何設置 Halbach 充磁方式？
打開永磁體材料編輯創建窗口：
1）修改坐標系為 Cylindrical,如1所示
2）修改材料屬性，如2所示，此處 p 為極對數
Unit Vector R: COS(p*PHI)
Unit Vector Phi: -SIN(p*PHI)
3. 如何對磁滯材料建模？
步驟一：輸入材料的起始磁化曲線
步驟二：設置材料磁化屬性
步驟三：添加材料的磁化曲線
4. 如何實現磁鋼梯形充磁？
第一步：正常定義剩磁和矯頑力
第二步：用一個 pwl 函數，改變方向定義
函數為：-837999.999999998*pwl_periodic($aaa,3*phi/pi*180)
改變方向定義，其中，dataset 的定義為：
第三步，充磁設置完成，正常計算。計算結果如下：
5.
展開 電氣設備散熱仿真實例分享
大功率電氣設備的一個主要問題是熱管理。借助 COMSOL Multiphysics 仿真軟件，我們與
BLOCK Transformoren- Elektronik
公司共同開發了一個包含了所有重要細節的模型，用于模擬大功率電氣設備傳熱。為了運行此仿真模型，我們不得不利用包含
混合建模
的高性能計算。這篇文章，我們將討論如何使用 COMSOL 軟件來完成這個真實的建模任務。
熱管理仿真:測試裝置
我們的測試裝置包括一個周圍纏繞著銅線圈的疊片鐵芯，一些用于保持穩定性的塑料和鋁部件。在距離鐵芯 1m 遠的地方放置了一個傳統的計算機風扇。我們必須計算發生的電磁損耗以及設備周圍的湍流非等溫流體流動。我們為鐵芯特意設計了一個氣隙，用于分析它對線圈和鋁部件內部電流的影響。
電感器裝置
測試模型示意圖。
首要工作
工程師，特別是那些有項目期限的工程師一直在尋找計算（和建模）的工作量和準確性之間的合理平衡。因此，最好在仿真開始時就考慮對模型進行適當的簡化，因為這類模型在幾何結構上的長寬比對計算相當具有挑戰性。
風扇和設備之間的距離大約是 1m，而銅線圈之間的內部間隙大約是 0.1mm，故長寬比為 10000。為了使計算時間盡可能短，我們選擇了開發子模型的方法我們開發的第一個模型對變壓器幾何結構進行了簡化，用來計算設備周圍的大尺度流場。由于模型具有對稱性，我們只開發了模型的一半幾何結構。我們將該模型的模擬結果導出后，作為下一個計算步驟的入口條件。
速度場的流線圖。速度場被用作詳細模型（在切片圖的位置）的入口邊界條件。
展開 Maxwell仿真的疑難問題解答（下）
作者：安萬強，安世亞太電磁仿真工程師
來源：本文為安世亞太原創作品，上海安世亞太授權轉載
Maxwell目前被越來越多的低頻電氣設備仿真計算所使用，在越來越多的應用計算中，難免遇到各種各樣的問題，本文集錦了Maxwell在使用中出現頻率較多的問題，希望可以幫助用戶解決仿真中的疑惑。
Maxwell仿真的疑難問題解答（上）
6. 如何定義全局變量？
Maxwell 變量有全局變量和局部變量之分，前者可應用于當前 Project下所有模型，后者只能用于當前模型。如何定義全局變量？
以下就建模案例介紹解決辦法：
建立一個矩形，修改其參數，在 Xsize中輸入“$xsize”。變量前加上“$”，即為全局變量。
在 Project 屬性窗口中，可以看到定義的全局變量。
7. 如何將外電路模塊中的變量傳遞到 Maxwell？
1）外電路中定義變量：
2）導出 sph 網表文件：
3）在 Maxwell 中導入外電路 sph 網表文件：
4）在 Maxwell 中重新定義變量：
8. 如何在 Maxwellcurrent 激勵下設置電流突變（=0）設置?
1）定義一個變量 zerotime。
2）定義電流源帶變量：5*1.414*sin(2*pi*180*time+53.7*pi/180)*pwl(zerotime,time)
輸出/輸入電流波形，在 0.0055s 時電流變為0。
9. 如何設置直線電機的主從邊界條件？
1）設置方式：設置主邊界條件。
2）設置從邊界條件。
展開 丨標準丨電氣設備電氣圖、圖解和表的繪制
標準
電氣設備電氣圖、圖解和表的繪制
編輯丨鉆石海
出品丨電氣CAD吧
今天給大家分享的是GB/T 24341-2009 電氣設備電氣圖、圖解和表的繪制標準，主要規定了工業機械電氣設備的電氣圖、圖解和表的繪制方法。是套非常具有參考價值的繪圖標準，并且圖中還附有詳細的一套示例圖紙，很多對自己制圖標準有質疑小伙伴，建議你可以對照此標準進行修改。可以登陸電氣CAD吧下載本套標準。
電氣一次設備與二次設備的區別
一次設備是指直接用于生產、輸送和分配電能的生產過程的高壓電氣設備。它包括發電機、變壓器、斷路器、隔離開關、自動開關、接觸器、刀開關、母線、輸電線路、電力電纜、電抗器、電動機等。
由一次設備相互連接，構成發電、輸電、配電或進行其他生產過程的電氣設備稱為一次設備。
二次設備是指對一次設備的工作進行監測、控制、調節、保護以及為運行、維護人員提供運行工況或生產指揮信號所需的低壓電氣設備。如熔斷器、控制開關、繼電器、控制電纜等。
由二次設備相互連接，構成對一次設備進行監測、控制、調節和保護的電氣設備稱為二次設備。
二、電氣一次的分類
電氣一次設備根據其在生產中的作用可以分為六大類：
（1）生產和轉換電能的設備。如發電機將機械能轉換為電能、電動機將電能轉換成機械能、變壓器將電壓升高或降低等，以滿足輸配電需要。
（2）接通或斷開電路的開關電器。如斷路器、隔離開關、熔斷器、接觸器等。它們用于電力系統正常或事故狀態時，將電路閉合或斷開。
（3）限制故障電流和防御過電壓的電器。如限制短路電流的電抗器和防御過電壓的避雷器等。
（4）接地裝置。它是埋入地中直接與大地接觸的金屬導體及與電氣設備相連的金屬線。
展開 老電工實戰總結：常見的電氣故障以及檢修電氣設備故障的方法
一、常見的電氣故障
1、環境引起的電氣故障
溫度、濕度、空氣污染等都可能對電氣設備產生影響。特別是溫度，在電氣設備運行過程中，溫度如果過高或過低，超過允許極限值時，都會造成電氣故障。主要影響以下兩方面：①導體材料。溫度過高，有機絕緣材料會變脆、軟化，絕緣性降低，甚至擊穿；②電接觸不良。溫度過高，由彈簧壓緊的觸頭彈簧壓力降低，電接觸的穩定性變差，容易造成電氣故障。
2、設備運行引起的電氣故障
其中由于電流過大引起的電動力、電網運行工況變化（三相電源不對稱、三相負載不對稱、中性點偏移等）是引起電氣故障的主要原因。
①由于電流過大引起的電動力。電動力和電流大小密切相關。小電流電動力對電氣設備的正常運行是沒有影響的；大電流電動力，尤其是在短路電流作用下，產生的電動力是非常大的，會直接損壞電氣設備。
②電網運行工況變化。三相電源不對稱、三相負載不對稱以及中性點偏移等運行工況變化都是由于電源或負載沒有按規定運行或配置引起的系統電能偏離正常狀況，當偏離值較小時對電氣設備的影響比較小，當偏離值較大時，就可能引起電氣故障，如部分電氣設備電壓過高導致燒毀等。
3、變壓器故障
如果長時間使用變壓器會出現絕緣、過熱等現象。
常見的變壓器故障有：
變壓器漏滲油、接頭過熱、鐵芯多點接觸、變壓器受潮等。
二、檢修電氣設備故障的方法
1、常規檢查
觀察電氣設備故障的外部表現來進行初步判斷：沒有電觀察，絕緣是否燒焦、連線是否松動或斷線、零件是否損壞、觸點是否灼燒、熔體是否燒斷等；通電后再觀察，是否出現大面積的火花、是否散出異味等，來判斷故障點；
2、利用萬用表檢測
利用萬用表檢測可以分為電壓檢測法、電阻檢測法、電流檢測法。
①電壓檢測法。
展開 Maxwell仿真的問與答
安萬強
安世亞太電磁仿真工程師
Maxwell目前被越來越多的低頻電氣設備仿真計算所使用，在越來越多的應用計算中，難免遇到各種各樣的問題，本文集錦了Maxwell在使用中出現頻率較多的問題，希望可以幫助用戶解決仿真中的疑惑。
1. Maxwell 如何實現多方向充磁?
問題描述：圖中為電勵磁同步電機轉子沖片示意圖，紅線代表充磁方向，其中額部沿圓周方向充磁，磁極部分為圖示方向充磁。
解決方法：
要統一定義充磁方向有難度，在邏輯上把轉子沖片分為8 個部分（以類似的例子示例），不同部分賦予的材料名稱相同，但是充磁方向定義不同（以兩個不同的充磁方向為例）。
最終得到需要的充磁結果。
2. 如何設置 Halbach 充磁方式？
打開永磁體材料編輯創建窗口：
1）修改坐標系為 Cylindrical,如1所示
2）修改材料屬性，如2所示，此處 p 為極對數
Unit Vector R: COS(p*PHI)
Unit Vector Phi: -SIN(p*PHI)
3. 如何對磁滯材料建模？
步驟一：輸入材料的起始磁化曲線
步驟二：設置材料磁化屬性
步驟三：添加材料的磁化曲線
4. 如何實現磁鋼梯形充磁？
展開 【電氣知識】電氣設備老出故障怎么辦？六診、九法、三先后、六先后診斷法機電人得知道
03
先外部調試，后內部處理
外部是指暴露在電氣設備外殼或密封件外部的各種開關、按鈕、插口以及指示燈；內部是指在電氣設備外殼或密封件內部的印刷電路板、元器件及各種連接導線。先外部調試，后內部處理，就是在不拆卸電氣設備的情況下利用電氣設備面板上的開關、按鈕、旋鈕、插口等調試檢查，壓縮故障范圍。首先排除電氣設備外部部件所引起的故障．再檢修設備內部的故障，盡量避免不必要拆卸。
04
先靜態側試，后動態側量
靜態是指發生故障后，在不通電的情況下，對電氣設備進行檢修；動態是指電氣設備通電后對電氣設備的檢修。大多數電氣設備發生故障后檢修時，不能立即通電，如果通電的話，可能會人為地擴大故障范圍，損毀更多的元器件，造成不應該的損失。因此，在故障電氣設備通電前先進行電阻的測量，采取必要的預防措施后，方可通電檢修。
05
先公用電路，后專用電路
任何電氣設備的公用電路出故障，其能量、信息就無法傳送，分配到各具體電路、專用電路的功能、性能就不起作用。如果一個電氣設備的電源部分出了故障，整個系統就無法正常運行，向各種專用電路傳遞的能量、信息就不可能實現。
展開 電氣設備經常出故障？六診、九法、三先后、六先后診斷法，這些方法會用了，你也是電氣老師傅！
先外部調試，后內部處理，就是在不拆卸電氣設備的情況下利用電氣設備面板上的開關、按鈕、旋鈕、插口等調試檢查，壓縮故障范圍。首先排除電氣設備外部部件所引起的故障．再檢修設備內部的故障，盡量避免不必要拆卸。
04
先靜態側試，后動態側量
靜態是指發生故障后，在不通電的情況下，對電氣設備進行檢修；動態是指電氣設備通電后對電氣設備的檢修。大多數電氣設備發生故障后檢修時，不能立即通電，如果通電的話，可能會人為地擴大故障范圍，損毀更多的元器件，造成不應該的損失。因此，在故障電氣設備通電前先進行電阻的測量，采取必要的預防措施后，方可通電檢修。
05
先公用電路，后專用電路
任何電氣設備的公用電路出故障，其能量、信息就無法傳送，分配到各具體電路、專用電路的功能、性能就不起作用。如果一個電氣設備的電源部分出了故障，整個系統就無法正常運行，向各種專用電路傳遞的能量、信息就不可能實現。因此只有遵循先公用電路，后專用電路的順序，才能快速，準確無誤地排除電氣設備的故障。
06
先檢修通病，后攻疑難雜癥
電氣設備經常容易產生相同類型的故障，這就是通病。
展開 低頻電磁仿真|新能源汽車性能提升的利器
</p><p><span style="color: rgb(68, 66, 65);">云道智造</span><strong style="color: rgb(0, 128, 255);">通用多物理場仿真PaaS平臺Simdroid（伏圖）</strong><span style="color: rgb(68, 66, 65);">具備自主可控的</span><span style="color: rgb(0, 128, 255);">低頻電磁求解器</span><span style="color: rgb(68, 66, 65);">，支持多物理場耦合仿真，在統一友好的環境中為仿真工作者提供前處理、求解分析和后處理工具。其內置APP開發器，支持用戶以無代碼化的方式便捷封裝參數化仿真模型及仿真流程。</span></p><p>正確的建模、網格劃分、材料參數的選擇和邊界條件的設定等都會影響仿真結果的準確性。<span style="color: rgb(8, 8, 35);">下面我們就來看下如何使用</span><span style="color: rgb(0, 0, 0);">Simdroid（伏圖）低頻電磁模塊對表面永磁同步電機 (SPMSM)進行</span><span style="color: rgb(8, 8, 35);">仿真分析，并封裝為仿真APP。</span></p><p class="ql-align-center"><img src="https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_gif/ibpDE5Ufq6Tz2QZN6D1YdGRYPbWLJzj9iaK3wO8hHBe8h9536j15YZbibXI0CnPydkiaibd4v4togLaEtwGtT5UuW9w/640?
展開 新能源汽車電機低頻電磁場仿真應用
內置式永磁同步電機仿真APP能夠通過更改幾何參數、驅動參數，計算多種拓撲結構的電磁性能。輸出結果包括磁力線圖、磁感應強度云圖、繞組電壓、三相磁鏈、輸出轉矩等。
內置式永磁同步電機仿真APP
3、表貼式永磁同步電機仿真APP
表貼式永磁同步電機是一種將永磁體直接粘貼在轉子外表面的電動機。這種設計使得電機的磁場分布更加均勻，且制造工藝相對簡單。此類電機具備高效率、高功率密度、響應速度快、噪音小等特點。表貼式永磁同步電機的應用范圍比較廣泛，包括電動汽車、軌道交通、工業設備等領域。
表貼式永磁同步電機仿真APP可實現48槽8極表貼式永磁同步電機的仿真計算，能夠得到電機的磁力線圖、磁密云圖、磁密矢量圖、磁鏈、反電動勢、扭矩等結果。
表貼式永磁同步電機仿真APP
4、永磁同步直線電機仿真APP
永磁同步直線電機通過將永磁體和電磁線圈組合在一起，利用兩者之間的相互作用產生直線運動。該類電機具有高效率、高功率密度、高精度控制、寬調速范圍、結構簡單等特點。永磁同步直線電機廣泛應用于多個領域，包括工業自動化、汽車、家電和辦公設備、醫療設備等方面。
永磁同步直線電機仿真APP通過更改模型尺寸、材料參數、驅動設置等選項，可計算得到磁感應強度云圖、反電動勢曲線、推力等結果。
永磁同步直線電機仿真APP
5、三相感應電機仿真APP
三相感應電機是一種基于電磁感應原理工作的交流電動機，具有結構簡單、運行可靠、維護方便、效率高、成本低等優點，因此被廣泛應用于各種領域，如工業機械、農業設備、能源、汽車、軌道交通等。
展開 
低頻電磁仿真 | 新能源汽車性能提升的利器
電機性能優化 低頻電磁仿真
作為新能源汽車的動力源，永磁同步電機的性能直接影響著汽車的續航里程及行駛狀況。通過低頻電磁仿真可以分析得出永磁同步電機的磁場分布、電磁力、轉矩、功率等性能指標，從而優化電機的設計方案，如調整電機的磁環設計、轉子和定子的結構設計、增加永磁體數量等，從而提升電機性能。不僅如此，仿真分析還可實現在電機打樣前多次調整設計參數，能夠有效降低電機廠家打樣成本，提高研發生產效率和樣機出廠質量，逐漸成為電機設計制造過程中的重要環節。
云道智造通用多物理場仿真PaaS平臺伏圖（Simdroid）具備自主可控的低頻電磁求解器，支持多物理場耦合仿真，在統一友好的環境中為仿真工作者提供前處理、求解分析和后處理工具。其內置APP開發器，支持用戶以無代碼化的方式便捷封裝參數化仿真模型及仿真流程。下面我們就來看下如何使用伏圖低頻電磁模塊對表面永磁同步電機 (SPMSM)進行仿真分析，并封裝為仿真APP
結語
通過低頻電磁仿真分析可以得出永磁同步電機的空載工況，包括反電動勢、磁鏈、磁感應強度分布、齒槽轉矩等參數，也可以得到負載工況關注的電磁轉矩和功率密度分布等重要參數，工程師可根據這些參數，優化電機設計。
隨著新能源汽車行業的快速發展，永磁同步電機的應用將越來越廣泛，對電機的性能也提出更高的要求。通過使用云道智造通用多物理場仿真PaaS平臺伏圖（Simdroid）進行低頻電磁仿真分析，可為永磁同步電機的設計優化提供科學的指導，進而提升電機性能，有助于電機廠家滿足日益增長的市場需求，獲得有力的市場競爭優勢。申請試用伏圖多物理場仿真平臺：https://www.simapps.com/v2/tool/simdroid
伏圖具有完備的低頻電磁求解功能。
展開 低頻水力脈沖延時先導閥設計計算及仿真
為產生低頻脈沖采油技術中的低頻脈沖波,設計了一種延時先導閥。闡述了延時先導閥的工
作原理,并根據延時先導閥的工作過程,建立了其開啟階段的特性方程。分析了影響先導閥工作頻
率的相關因素。以控制流量輸入進行了實例仿真,并對仿真結果進行了分析。
018-低頻水力脈沖延時先導閥設計計算及仿真.rar
018-低頻水力脈沖延時先導閥設計計算及仿真.rar
電氣設備的狀態說明
電氣設備的狀態分為運行、熱備用、冷備用、檢修四種狀態。
運行狀態：是指電氣設備的隔離開關及斷路器都在合閘狀態且帶有電壓。
熱備用狀態：是指電氣設備具備送電條件和起動條件，斷路器一經合閘就轉變為運行狀態。電氣設備處于熱備用狀態下，隨時有來電的可能性，應視為帶電設備。聯動備用。
冷備用狀態：電氣設備除斷路器在斷開位置，隔離開關也在分閘位置。此狀態下，未履行工作許可手續及未布置安全措施，不允許進行電氣檢修工作，但可以進行機械作業。
檢修狀態：是指電氣設備的所有斷路器、隔離開關均斷開，電氣值班員按照《電業安全工作規程》及工作票要求布置好安全措施。
電氣設備的倒閘操作規律就是基于上述四個階段進行，但檢修設備拆除接地線后，應測量絕緣電阻合格，才能轉換為另一狀態。
一、手車式配電裝置各種位置的定義
工作位置：主回路隔離觸頭及二次插頭可靠接觸；
試驗位置：主回路隔離觸頭脫離接觸，但二次插頭在可靠接觸狀態；
檢修位置：主回路隔離觸頭和二次插頭均脫離接觸。
二、手車式配電裝置四種狀態的定義
A、開關
運行狀態：手車在工作位置，開關合上，保護裝置啟用（重合閘裝置按調度要求停用或啟用）
熱備用狀態：手車在工作位置，開關斷開，保護裝置啟用（重合閘裝置按調度要求停用）；
冷備用狀態：手車在試驗位置，開關斷開，保護裝置停用（重合閘裝置按調度要求停用）；
檢修狀態：手車在檢修位置，開關斷開，開關操作回路和合閘回路熔絲取下，按檢修工作票要求布置好安全措施。
B、電壓互感器、避雷器
運行狀態：手車在工作位置。
熱備用狀態：（無此狀態）。
冷備用狀態：電壓互感器手車在試驗位置，避雷器手車在檢修位置。
檢修狀態：手車在檢修位置，按檢修工作票的要求布置好安全措施。
展開 求低頻磁場仿真軟件及方案對比材料
如題
