Maxwell与Simplorer联合仿真方法及注意问题.docx
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Maxwell与Simplorer联合仿真方法及注意问题
三相鼠笼式异步电动机的协同仿真模型实验分析
本文所采用的电机是参照《Ansoft12在工程电磁场中的应用》一书所给的使用RMxprt输入机械参数所生成的三相鼠笼式异步电动机,并且由RMxprt的电机模型直接导出2D模型。
由于个人需要,对电机的参数有一定的修改,但是使用Y160M-4的电机并不影响联合仿真的过程与结果。
1.1Maxwell与Simplorer联合仿真的设置
1.1.IMaxwell端的设置
在Maxwell2D模型中进行一下几步设置:
第一步,设置Maxwel1和Simplorer端口连接功能。
右键单击Model项,选
择SetSymmetryMultiplier项,如图1.1所示,单击后弹出图1・2的对话框。
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图1.1查找过程示意图
图1.2设计设置对话框
在对话框中,选择AdvancedProductCoupling项,勾选其下的Enabletr~trlinkwithSim。
至此,完成第一步操作。
第二步,2D模型的激励源设置。
单击Excitation项的加号,显示PhaseA.PhaseB、PhaseC各项。
双击PhaseA项,弹出如图1.3所示的对话框。
Winding
Genial|Ile£a-ults|
Mane!
(PhaseA~
I确定I取消I
图1.3A相激励源设置
在上图的对话框中,将激励源的Type项设置为External,并勾选其后的Strander,并且设置初始电流InitialCurrent项为0。
Numberofparallelbranch项按照电机的设置要求,其值为1。
参数设置完成后,点击确定退出。
需要说明的一点是,建议在设置Maxwell与Simplorer连接功能即第一步之前,记录电压激励源下的电阻和电感。
事实上,这里的电组和电感就是Maxwell2D计算出的电机的定子电阻与定子电感。
这两个数据在外电路的连接中会使用到,在后面会详细说明。
至此,Maxwell端的设置完毕。
1.1.2Simplorer端的设置
Simplorer端的设置,主要是对电机外电路的设置,具体的电路会在空载实
验和额定负载实验中详细给出,这里不再赘述。
1.1.3联合仿真时间的设置
联合仿真时,Maxwel1和Simplorer同时运行,程序按照各自设定的时间和步长运行。
其中Simplorer是主动者,Maxwell是被动者,当Maxwell运行完毕但Simplorer尚在运行时,Maxwell将重新运行,与Simplorer进行数据交换。
在实践中,发现仿真时间的设置对结果有一定的影响。
例如,将二者仿真时间和步长设置相同的话,仿真的结果就不正确。
在反复试验的前提下,得到如下经验:
将Simplorer的时间和步长设置长一些,将Maxwell的时间和步长设置短一些,这样实验的结果就接近正确值。
1.1.42D模型的导入
2D模型的导入Simplorer中的步骤,如图1.4所示。
▲Amolt哥rvBopr.6*^.r$-l»npter«rl.% 1.1«•edtFro>aS kv>pkr.rCi-cakjTocteMMswNap |OerX-|・Dc;a,Rf・ |)o\G坯巫! SiL a如Iwy IE D•—r»・・ □Ur pGimmuan H : f bnu・ OS^»l D»«^n£rcp«nU«.. 4* * -2£dt DiafftCtMlMQ••“ (■partloVKX-AMS. &Model・*dCo*npofwehenGrrwrtSc^wnete. I®C : Ce*vpcn«r< AddQM5OpmM<230 *ddPCcpnPwscCtxrc<3r«rvL.AddMetier;SrpbE.. Add AddSmmS«>»c«Ccanparwrc. AddMP$$(o«ip■: AddRD9dnpce"6CTA-. 4Of'iwIcHdj3 4M・: fMM. EAdJ纽KbEQ *Add AddMa<>CadConpcmni- Vuri・r 图1.4导入步骤 点击以后,会弹出图1.5所示的对话框。 MaxwellTransient-Transientcoupling Name: (M^TranTranDAta LinkDescription|Options|Ln£ormation| Source Fil ObtainDurianInformation DesignIrtfo Dftsi^n2DC3D Desien Solutioj 2d I确走I取消I 图1・5 2D导入对话框 其中File项是指待添加Maxwell2D模型的位置,下面的选项是选择2D模 型还是3D模型,Solution项是选择对应的TR。 1.2空载实验协同仿真分析 1.2.1Simplorer电路设置 空载实验的电路图如图1.6所示。 图1.6空载实验电路设置图 外电路的确定主要是通过以下几个步骤: 1电源电压不能直接与电机的三相输入端口直接相连,通过查阅资料得知,需要在线路上添加电阻或电感器件。 实验初始,加入小电阻,相当于电源的阻,在外电路设置的基础上可以运行。 2三相输出连接在一起,接地与不接地不影响实验的结果,这个是通过对比验证得出的结论。 3MotionSetupl端口,是在2D模型中Model项的修饰部分,在生成2D模型时系统自动设定。 经过对比实验,得出如下结论: 如果MotionSetupl输入端口接入转速源,改变转速源的参数值不影响电机的输出变化;如果MotionSetupl输入端口接地,电机的输出结果与加入转速源的输出结果是一致的,因此,MotionSetupl输入端口不管接什么类型的源,均不影响电机的输出结果。 但是在2D模型中改变MotionSetupl的话,输出将随着输入的不同转速发生改变,于是就知道MotionSetupl输入端口取决于2D模型中的设定,跟Simplorer中的连接方式没有任何关系。 在此基础上,选定Simplorer中MotionSetupl输入端口接地。 4对于MotionSetupl.out的设定也是通过对比实验来确定: 在其他外电路连接完全相同的条件下,输出端口接地和接转动惯量的电机定 子电流如图1・7和1.8所示: 通过对比可以看出,接地的定子电流稳定的要快,而接转动惯量的定子电流稳定的要慢,但是和原来的导入RMxprt模型实验和自带电机模型试验的定子电流图保持一致。 也就是说,加入转动惯量以后,电机会仿真起动过程,这就是先前的实验中为什么要加入转动惯量MASS_ROT的原因了。 5本实验最关键的一点就是对电阻和电感数值的选取。 a.先前在线路中只加入一小电阻,考虑作为电源阻的功能,但是出来的定 子电流相当不理想,如图1・9所示。 图1.9单纯加入小电阻的定子电流图 从上图看出,虽然三相电流最终达到稳定,但是明显不符合要求: A相电流太大,B、C相电流相对较小,而且还是负值,这与理想中的空载电流相差很大。 b、如果加入小电阻和小电感,电流的波形与图1.9相差不大。 c、在前两组实验中,得到的结论是线路的电阻和电感不能随意设定,必须设置合适的参数才能得到正确的结果,在此基础上,考虑将电阻值设定为电机的定子电阻值,将电感值设定为定子的漏感。 执行新的实验方案,得到了正确的波形。 总结以上几点的分析,并结合一定数量的实验,得出图1.6电机的空载实验原理图: A、B、C为三相电压,有效值为220V,相位依次相差120°;Rl、R2、R3为电机的定子电阻,值为0.921989Q;LI、L2、L3为定子侧的漏电感,值为0.00777424H;电机的三相输入接电源,三相输出连接在一起,MotionSetupl输入端口接地,输出端口接电机的转动惯量,值为0.0968218kgm%至此,线路连接完毕。 6.2.2实验结果及分析 1、定子相电流波形如图1.10所示。 从图中可以看出,电机在0・8s左右完成起动过程,此后稳定在空载状态, 空载电流的有效值为2.43Ao与RMxprt的空载电流2.40252A相比,差距不大。 2、电机转速图如图1.11所示 motorspeedkongzai岛 电机开始启动,转速逐渐上升,最终稳定在1500rpmo 1.3突加突卸负载的协同仿真 1.3.1实验原理图 实验原理如图1.12所示。 图1.12突加突卸负载实验原理图 实验中,0〜Is时电机完成起动并稳定在空载状态;在2s时加入负载,负载转矩为24N・m,1〜2s电机处于负载状态;在3s时卸去负载,电机处于空载状态,仿真时间为4s。 6.3.2实验结果及分析 1、定子相电流图如图1・13所示 图1.14突加突卸实验电机转速图 从图中可以看出,在0〜2s时电机完成起动并稳定在空载状态,空载转速为1500rpm;在2s时加入负载时,电机转速开始下降,最终运行在某一确定转速;在3s时卸去负载,转速开始上升,最终稳定在空载状态。 3、电机的转矩图如图1.15所示 motortorquelujiatux怡岛 6250— 图1.15电机的转矩图 电机的转速图与先前的实验趋势相同。
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