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感应电机效率MAP的计算

6月前浏览2521


1. 电机效率MAP计算基本原理


▫ 感应电机效率MAP计算即计算感应电机在给定电压范围、电流范围、转速范围和控制算法下的所有转速-转矩运行点的效率


▫ 转速、同步频率、滑差率(或者滑差频率)三者只有两个独立变量


▫ 因此,给定滑差率、转速、电压幅值三个量就可以决定感应电机的工作状态


▫ 在电机效率MAP的计算过程中,只需要对[滑差率、转速、电压幅值]进行参数扫描,计算感应电机的转矩输出、转速、铜损、铁损等性能,就可以进一步计算效率等电机性能


2. 感应电机模型


▫ 以一款6极的三相感应电机为例,一个工作点的瞬态仿真模型已经设置完好,检查模型、线圈设置、网格等等。

 - 6 极,36槽

 - Y型联接

 - 额定线电压有效值:350 V

 - 额定相电流有效值:500 A

 - 绕组相电阻:0.015Ω

     


3. 感应电机设计的效率Maps结果


(1) 为了提高仿真速度,我们将使用周期TDM算法,但这需要锁死转子的运行

对于感应电机,使用周期TDM或者半周期TDM,要求包括感应涡流在内的所有源都处于相同频率,这意味着周期TDM或半周期TDM只有在转子零转速时可以使用。


(2) 转子堵转下的额定运行工况(感应电机)

▫ 额定运行工况: 由于大的激励电感和小的转子电阻,转子时间常数较大,在核定转速情况转子电流需要非常长的仿真时间去达到稳定状况


▫ 参考频率: 同等效电路理论类似,在有限元分析中,转子电阻除以转差率,或者转子电导率乘以转差率


▫ 小的转子时间常数: 由于大的转子电阻


▫ 周期TDM: 定子和转子同频率可以调用周期或半周期TDM算法

   

   

4. 周期TDM的转子锁定设置参考


▫ 我们引入对应堵转的等效电导率。去近似在原实际转速下的性能(lip)


▫ 对于这种等效处理方式,基本性能参数都能够准确建模,除转子损耗需要根据转差率进行缩放外,像转矩、电流、电压等性能参数都非常准确


▫ 在Toolkit中使用周期TDM算法前必须先完成以下步骤:

a. 添加一个名为$slip的工程变量

b. 由于参数扫描会重置这个变量数值,所以Value和Evaluated Value可以任意给定

c. 在工程名上右键,然后选择Project Variables → Add


   


▫ 修改转子导条材料,将电导率从X改成X*$slip


▫ 将端部联接导体电阻从X改成X/$slip

 (Exitations→Endconnectionl→Endresistance)


     
     


5. 周期TDM算法的HPC设置


在HPC设置方面,激活两个层级选项:Setup1>HPC and Analysis Options


   


6. Machine Toolkit



   


7. 电机Toolkit


(1) 用户输入1

▫ 从ACT Extensions中启动电机Toolkit工具


▫ 选择需要进行电机效率图计算的感应电机模型


▫ 检查参数设置情况


▫ 仿真的电机运行模式:Motor

     


(2) 用户输入2

▫ DOE设置

电压幅值点数 10个;转差率点数为0.001-0.2 10个,0.2-0.8 10个;转速点数为12个;总DOE点为10*(10+10)*12=2400个


▫ 转矩限制:675Nm

▫ 最大转速:7200rpm

▫ 最小转差率: 0.001

▫ 最大转差率: 0.8

     


(3)  用户输入3

▫ A相电阻 =0.015 0hm


▫ 线圈端部电感=0mH


▫ 机械损耗:摩擦损耗 87.5W,风损 87.5W,参考转速 4000 rpm

     


(4)  用户输入4

▫ 在最后一个页面检查并根据需要更改设置


▫ 点击 Finish


▫ Toolkit将会自动创建新的仿真设计分析文件,求解参数列表方案,创建图示结果

     


8.  参数列表


▫ 参数列表包含有2400个仿真设计点方案


▫ 线性扫描三个变量参数

$slip: 0.001-0.8

Speed TSC: 0-7200rpm

Vmax TSC:285.77V【极限的线电压有效值: 350V,单相峰值电压=350V*sqrt(2/3)=285.77V】


   


9. Maps结果输出


   
   



来源:笛佼科技
ACTHPC电路理论电机材料控制
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-05-19
最近编辑:6月前
笛佼科技
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Ansys压力容器行业的经典应用案例

压力容器,是指盛装气体或者液体,是各工业行业均涉及的通用性产品。从易拉罐、高压锅到万吨巨轮、深水潜艇、喷气飞机、导弹,甚至 “神州飞船”返回舱等航天设备,都属于压力容器。压力容器在承压状态下工作,并且所处理的介质多为高温或易燃易爆,危险性极高,因此世界各国均将压力容器作为特种设备予以强制性管理。压力容器的类型和功能也随应用场合的不同而随之变化,其整个设计,制造和使用过程涉及冶金、结构设计、机加工、焊接、热处理、无损检测,自动化等专业技术门类。因此,压力容器的技术发展建立在各专业技术综合发展的基础之上。目录压力容器行业概述仿真场景与内容压力容器行业中ANSYS的典型应用案例压力容器强度及安全性分析压力容器稳定性分析压力容器耦合场分析压力容器疲劳分析压力容器优化设计压力容器振动性能分析压力容器的流体动力学分析总结..................1压力容器强度及安全性分析1.1 补强圈与筒体接触特性分析(1)输入条件:几何参数、筒体轴向平均荷载、内压、间隙距接触类型:摩擦接触(摩擦系数0.2)(2)仿真流程: 考虑补强圈与筒体、筒体与接管、补强圈与接管焊缝(3)结果与效果: 考察补强圈与筒体在存在间隙(0.2、0.3、0.5)的情况下接触应力分布,其沿边缘向中心呈逐次递增的梯度分布。1.2 基于子模型的带局部夹套卧式容器的应力分析(1)输入条件:几何模型、夹套内压、容器内压、容器轴向拉力。(2)仿真流程: (3)结果与效果:最大应力发生在夹套堵板与筒体连接位置靠上的部分,粗模型最大应力强度为198MPa,子模型最大应力强度为208MPa,变形基本一致;该部位的应力中含有二次应力,只要总应力不超过材料许用应力的3倍,仍未发生破坏;粗模型与子模型计算结果误差仅有5%,但时间上节省了40%。 ..................2压力容器稳定性分析2.1 外压容器稳定性分析(1)输入条件:几何模型、外压(2)仿真流程: (3)结果与效果:全模型与1/2模型计算所得临界压力均为1.24MPa,这是由于在侧向外压作用下,圆筒仅沿圆周方向失稳,轴向对称面不会影响失稳时非对称突变;采用特征值法可以有效计算其失稳模态。 2.2 大型压力容器非线性屈曲分析(1)输入条件:压力容器的3D分析模型,材料力学属性,外部载荷条件及边界约束条件。(2)仿真流程: (3)结果与效果:计算得出压力容器的屈曲因子,临界屈曲载荷以及屈曲振型;经过仿真分析计算,采用优化设计方案,提升产品竞争力;缩短产品投向市场的时间;模拟试验方案,减少试验次数,从而减少试验经费。 来源:笛佼科技

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