Ansoft EM专题讨论（五）——电励磁凸极同步电机设计

forlink

前言：之前曾主持过相关的讨论，后来由于事情较多，加上软件版本更新较快缘故，特此基于最新版本Ansoft 14重新主持本专题讨论。

由于永磁材料价格攀升等缘故，在风电领域，电励磁凸极同步发电机获得了青睐。在水电领域，电励磁凸极同步发电机目前仍是唯一选择。在某些拖动场合如轧钢机，矿山磨机等，由于容量及功率因数的考虑，电励磁凸极同步电机也有着广泛应用。

下图为某电励磁凸极同步发电机模型，额定功率480kW，额定电压400V，频率为50赫兹，额定转速为1500转。电机为48槽4极，定子冲片内外径分别为420mm和610mm，铁心长度为445mm。详细参数请见模型源文件。

rm模型

maxwell2D模型

maxwell3D模型

sg_hgz.zip (292.78 KB, 下载次数: 593)

2011-7-25 16:39 上传

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有限元模型

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拟讨论内容提纲：
1、铜耗和经典铁耗计算；
2、实心磁极涡流损耗计算；
3、交轴和直轴稳态电感计算；http://bbs.34hr.com/thread-76650-1-1.html
4、交轴和直轴瞬态电感和超瞬态电感计算；http://bbs.34hr.com/thread-76651-1-1.html
5、额定励磁电流的计算；
6、主极和电枢磁场的波形系数计算。
7、 过载倍数的计算
8、 电压调整率的计算
9、 短路电流的计算
10、 励磁机与主发的联合仿真



大家可就上述相关问题展开讨论，若还需讨论其他方面问题，也请跟帖。
其中3和4也可到相关帖子讨论。其他方面内容，可以在本贴讨论。

wayne

回复 2# forlink


    此贴必火！

请CIO从叠片磁极和实心磁极两方面的焦点问题入手，详细介绍一下相关参数的计算方法，感激不尽！本人正在从事凸极同步电机方面的设计工作，可惜都是路算，正好在此向队长学习有限元分析在同步电机计算中的应用，还请队长不吝赐教

forlink

回复 3# wayne


1、实心磁极和叠片磁极，在材料设置上，分别是硅钢片和结构钢材。
2、对于硅钢片，铁耗主要是定子部分产生的，转子的基本可以忽略，对于定子铁耗可以直接采用赋铁损曲线的办法计算。
3、对于实心磁极，铁耗除了定子部分，还要包括转子磁极表面的涡流损耗。转子可以通过设置set eddy effect来实现，然后在网格剖分时，采用skin depth based length剖分。
4、交直轴稳态电感参数二者是一样的。瞬态运行时，由于实心磁极转子表面会感应涡流，因此瞬态电感参数会有差别，软件同样可以模拟，还是通过给实心磁极set eddy effect的办法。

forlink

另外，再补充一点，实心磁极同步电机设计时，需要控制bs/delta，一般不要超过1.5。其中，bs为定子槽口宽，delta为气隙长度。
因为bs/delta的大小，决定了转子磁极表面涡流损耗的大小

wayne

回复  wayne


1、实心磁极和叠片磁极，在材料设置上，分别是硅钢片和结构钢材。
2、对于硅钢片，铁耗 ...
forlink 发表于 2011-7-25 20:56

                               
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    果然专业，问题就先提这么多，下面就期待实例讲解了除了大家都关心的电抗计算，我想关注一下实心磁极同步电机表面附加损耗的计算

luoyingbinfen

受益很深呀  好好学习一下

旋转de风车

膜拜，学习

Actuator77

好帖。如果能用FEA精确校核路算的参数和公式，再好不过

ttlk112

其实很多人都想有一个真机的案例来学习.不知道是否有那位可以来一个???
我想大家都会感激不尽的.哪怕是已经过时的产品也好了.

Actuator77

请教lz一个问题：在瞬态场分析时，Excitations>Setup Y connection...         此时添加Y连接与不添加Y连接有何区别。

forlink

回复 10# ttlk112

只要把方法学会，就达到了来论坛的目的。
真机参数由于保密原因，不方便透露的

forlink

回复 9# Actuator77

路算的话，很多参数算不准，比如额定励磁电流，主极和电枢磁场的波形系数。采用场的方法，就可以完美解决

forlink

回复 11# Actuator77


    set y connection只针对电压源激励，电流源激励不需要设置。
另外，添加Y连接与不添加Y连接，没有区别。你可以测试一下
软件默认Y连接，若需要设置三角形连接，则需要采用外电路的方法

Actuator77

回复 14# forlink


    试了一个例子，差别很小。对比两个电压源激励，设与不设Y连接，空载反电势波形几乎相同，只有波峰和波谷处，一个光滑一些，一个有小凸起

Actuator77

再请教一个问题。进行3D分析时，由于要画定子绕组，有两个设置EndExt和SpanExt，这两个参数是不是不用自己设定，而由系统自身调整呢？

Actuator77

在使用RMxprt时，参考《Ansoft12在工程电磁场中的应用》P340，“Base Inner Radius、Tip Inner Diameter和End Clearance均为端部绕组限定尺寸，软件会自动计算”
曾经试过自己设定值，但计算出来的data sheet中会提示平均半匝长不可信。
那么，是不是说所有电机的端部，在RMxprt中，完全不用管，由软件自动设置？

y1949b

很感谢娄博的大作  
希望
【
1、铜耗和经典铁耗计算；
2、实心磁极涡流损耗计算；
3、交轴和直轴稳态电感计算；
4、交轴和直轴瞬态电感和超瞬态电感计算；
5、额定励磁电流的计算；
6、主极和电枢磁场的波形系数计算。

】


都能结合具体的实例来讲解

还希望有
一 过载倍数的计算
二 电压调整率的计算
三 短路电流的计算
四 励磁机与主发的联合仿真

也希望娄博能结合着这个例子讲讲

呵呵  前段时间，我也手里有个  无刷励磁的同步发电机的项目 ， 有点心得，要想和大家多多讨论了

jaokim

本人虽然不是做电机的，不过看到forlink队长的模型，forlink队长太牛了。

forlink

回复 17# Actuator77
如果你指定半匝平均长度以后，那么base inner radius，tip inner diameter ，end clearance等可以空着，软件会根据你所指定的半匝平均长度自动调整。