[Maxwell] 基于ansoft maxwell的同步電機(jī)瞬變電抗和超瞬變電抗計(jì)算【轉(zhuǎn)發(fā)】

2017-05-10 by:CAE仿真在線(xiàn) 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

目前有兩種方法計(jì)算同步電機(jī)瞬變電抗和超瞬變電抗,即突然短路法和超導(dǎo)回路模擬法,各有優(yōu)缺點(diǎn)。本帖重點(diǎn)介紹后者,并基于ansoft maxwell 14,講解如何用軟件的方式實(shí)現(xiàn)。

一、突然短路法:
利用瞬態(tài)場(chǎng),建立電機(jī)模型,進(jìn)行突然短路的動(dòng)態(tài)模擬仿真,得到短路電流的衰減波形,然后再對(duì)其包絡(luò)線(xiàn)進(jìn)行后出理,得出xd" ,xd' 。此種方法優(yōu)點(diǎn)是可考慮實(shí)際工況飽和程度,缺點(diǎn)是后處理比較麻煩,并且只能得到直軸方面瞬態(tài)參數(shù)。

二、超導(dǎo)回路模擬法:
1、直軸瞬變電抗計(jì)算:
采用二維瞬態(tài)場(chǎng),轉(zhuǎn)子保持靜止,且轉(zhuǎn)子d軸線(xiàn)與定子某相(如A相)軸線(xiàn)重合。定子可加單相或三相交流電流源,使之產(chǎn)生直軸脈振磁勢(shì)。
勵(lì)磁繞組短接,可采用零電壓源或外電路方法。定子頻率為高頻(如頻率為1e5)時(shí),勵(lì)磁材料為銅,給出勵(lì)磁電阻和勵(lì)磁端部電感?；蚨ㄗ宇l率為工頻時(shí),勵(lì)磁材料為超導(dǎo)材料(如電導(dǎo)率為1e12),賦零電阻和勵(lì)磁端部電感。阻尼條材料設(shè)置為空氣。
后處理時(shí),可采用磁鏈法,也可采用電壓法。并且對(duì)計(jì)算出的電抗,還要加上定子繞組端部漏抗,才是實(shí)際的直軸瞬變電抗。

2、直軸超瞬變電抗計(jì)算:
仍采用二維瞬態(tài)場(chǎng),將阻尼條材料設(shè)置為銅材料(高頻時(shí))或超導(dǎo)材料(低頻時(shí)),其他設(shè)置均與計(jì)算瞬變電抗時(shí)相同。
同樣,計(jì)算出來(lái)的電抗,還要加上定子繞組端部漏抗和折算到定子后的阻尼端環(huán)漏抗,才是實(shí)際的直軸超瞬變電抗。

3、有關(guān)說(shuō)明:
⑴ 若采用高頻或超導(dǎo),則頻率和電導(dǎo)率不應(yīng)過(guò)大,以免造成不收斂。

⑵ 若轉(zhuǎn)子d軸線(xiàn)與A相重合,并且施加三相電流源,則三相電流源表達(dá)式應(yīng)為,iA=Im*cos(ωt),iB=iC=-0.5*Im*cos(ωt),若轉(zhuǎn)子d軸線(xiàn)與B或C相軸線(xiàn)重合,同理可賦相應(yīng)電流。

⑶后處理時(shí),若采用磁鏈法,則電抗表達(dá)式為X=2*pi*f*Ψm/Im。若采用電壓法,則電抗表達(dá)式為
X=EN/IN。兩種方法誤差很小,可任意選用。其中Im和IN分別為施加相電流的峰值和有效值,Ψm
為相繞組磁鏈峰值。

⑷若施加單相電流源,如只給A相施加iA=Im*cos(ωt)則⑶中計(jì)算出來(lái)的電抗還需要乘以3/2的系數(shù)。

⑸為了使電樞反應(yīng)場(chǎng)經(jīng)轉(zhuǎn)子漏磁路閉合,實(shí)際仿真時(shí)還需要將定子電流初始值設(shè)置0,然后再施加三相電流源?？赏ㄟ^(guò)if函數(shù)實(shí)現(xiàn),例如,A相電流源表達(dá)式為if(time<0.001s,0A,iA=Im*cos(ωt)),其他兩相可仿此賦相應(yīng)電流。

⑹對(duì)于交軸超瞬變電抗的計(jì)算,定子電流仍施加直軸脈振磁勢(shì),且將轉(zhuǎn)子d軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)90度,即與直軸脈振磁勢(shì)軸線(xiàn)垂直的位置。

⑺仿真時(shí),若勵(lì)磁繞組和阻尼繞組材料均設(shè)置為空氣,則可計(jì)算相應(yīng)的直軸電抗和交軸電抗。

⑻建議采用3D求解器,可省略端部漏抗的折算,計(jì)算出來(lái)的電抗直接為相應(yīng)的瞬變和超瞬變電抗。

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