電機(jī)仿真中所采用的有限元模型參數(shù)是仿真準(zhǔn)確性的重要因素,異步電動(dòng)機(jī)的矢量控制是需要定、轉(zhuǎn)子的電阻,互感和漏感等各種參數(shù),其對(duì)電機(jī)帶負(fù)載能力的影響都較大,在無(wú)轉(zhuǎn)速傳感器系統(tǒng)中這些參數(shù)還直接影響轉(zhuǎn)速精度。電機(jī)的仿真參數(shù)又很難獲得準(zhǔn)確的值,目前主要可以通過(guò)根據(jù)電機(jī)銘牌或樣本數(shù)據(jù)估算,通過(guò)空載和短路試驗(yàn)測(cè)取參數(shù),利用變頻器測(cè)取參數(shù)等方法獲取。通過(guò)電機(jī)銘牌上的數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)估算是非常粗糙的,只能作為參考;通過(guò)電機(jī)的空載和短路實(shí)驗(yàn)測(cè)取的參數(shù)是在試驗(yàn)室及電機(jī)出廠試驗(yàn)常用方法;現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)可以采用變頻器測(cè)取參數(shù)的方法,不過(guò)仍需要通過(guò)空載和帶載來(lái)檢驗(yàn)及修改參數(shù)。通過(guò)空載堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)測(cè)取電機(jī)仿真參數(shù)的方法適用性最好,但是實(shí)際應(yīng)用中由于電機(jī)系統(tǒng)符合種類和數(shù)量較多而受限提出基于電機(jī)有限元分析計(jì)算得到電機(jī)仿真參數(shù),不僅可以獲得較準(zhǔn)確的電機(jī)仿真模型需要的電阻、電感等參數(shù),還可以獲得包括能量損耗、電磁轉(zhuǎn)矩、機(jī)械特性曲線等信息。
采用在工程電磁場(chǎng)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用的電磁場(chǎng)分析軟件maxwell對(duì)異步電機(jī)進(jìn)行建模。一般電機(jī)模型可以在maxwell環(huán)境下建立,或者借助其他三維軟件建立電機(jī)模型,然后導(dǎo)入maxwell軟件用于電機(jī)設(shè)計(jì),能實(shí)時(shí)反映電機(jī)性能,在這里可以利用它計(jì)算電機(jī)的性能,而且目前電機(jī)已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè),典型的電機(jī)已成為標(biāo)準(zhǔn)件,已有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。為此,針對(duì)幾類標(biāo)準(zhǔn)的電機(jī)maxwell已有成熟的電機(jī)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)maxwell模塊,只需要用戶輸入標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)尺寸和材料參數(shù)即可形成電機(jī)的二維有限元模型和三維有限元模型,還可以與旗下的maxwell進(jìn)行電氣控制和電磁特性聯(lián)合仿真,目標(biāo)電機(jī)為標(biāo)準(zhǔn)普通型三相異步電機(jī),故采用maxwell電機(jī)模塊快速實(shí)現(xiàn)該異步電機(jī)的模型。通過(guò)maxwell模塊建立三相異步電機(jī)模型的過(guò)程為:首先新建電機(jī)模型,插入maxwell電機(jī)模型,在選擇電機(jī)類型時(shí)選擇三相異步電機(jī);然后進(jìn)行國(guó)標(biāo)參數(shù)和線規(guī)配置,定義材料庫(kù);完成準(zhǔn)備工作后,在電機(jī)設(shè)計(jì)界面,根據(jù)電機(jī)模型工程樹提示,參考電機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè),逐個(gè)完成電機(jī)定子槽參數(shù),定子繞線參數(shù),轉(zhuǎn)子槽參數(shù),轉(zhuǎn)子繞線參數(shù),旋轉(zhuǎn)軸參數(shù)的設(shè)置和材料的定義,完成電機(jī)模型。
用RMX模塊建立的電 機(jī) 模 型 可 以 直 接 將RMX模型導(dǎo)入到有限元分析計(jì)算中。在將電機(jī)模型導(dǎo)人到瞬態(tài)場(chǎng)過(guò)程中,軟件會(huì)自動(dòng)加幾何模型,并自動(dòng)定義各部分材料,同時(shí)能夠定義電機(jī)的邊界條件、激勵(lì)源、電機(jī)網(wǎng)格剖分和仿真分析設(shè)置等,采用電磁轉(zhuǎn)矩和電流在時(shí)間上的變化規(guī)律分析數(shù)據(jù),電機(jī)二維網(wǎng)格剖分結(jié)果如圖所示。導(dǎo)入瞬態(tài)場(chǎng)后,需要對(duì)電機(jī)的有限元分析不同工況進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,一般將電機(jī)工作的額定狀態(tài)設(shè)為要分析的工況,用戶也可以根據(jù)需要分析特定狀態(tài)下的電機(jī)特性。這里將額定狀態(tài)作為分析的工況,設(shè)定工況后要進(jìn)行模型檢查,看邊界和激勵(lì)等條件是否定義完整,然后運(yùn)行模型計(jì)算,模型計(jì)算結(jié)束可以通過(guò)圖表查看分析計(jì)算結(jié)果。
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