В примере 4.1 описаны способы построения геометрии электрической машины на примере асинхронного двигателя – 4А132S4У3.

В примере 4.2 приведены примеры расчёта асинхронного двигателя при двух постановках задачи: Eddy Current и Transient.

В этом примере будет рассмотрен процесс расчёта асинхронного двигателя 4А132S4У3 с помощью программы RMxprt, входящей в пакет Ansys Electromagnetic Suite. В этой программе реализован расчёт электрических машин на основании классической аналитической теории электрических машин, а также метода эквивалентной магнитной цепи. При этом учитываются такие эффекты, как нелинейность электротехнической стали, несинусоидальность магнитного потока в зазоре, вытеснение тока в массивных проводниках.

Расчёт в этой программе начинается с создания нового проекта (пункт меню Project – Insert RMxprt Design). В открывшемся окне Machine Type необходимо указать, какой тип электрической машины планируется рассчитывать – Three-Phase Induction Motor (трёхфазный асинхронный двигатель).

Рисунок П.4.1 – Создание нового проекта (а), выбор типа электрической машины (б)

Создаётся новый проект. В менеджере проекта появляются 4 категории в созданном проекте:

• Machine – задание параметров модели,
• Analysis - задание расчёта модели,
• Optimetrics – задание параметров оптимизации модели,
• Results – вывод результатов анализа.

Введём в проект данные двигателя 4А132S4, взятые из справочника [1].

Раздел Machine (Общие параметры)
Machine Type	Тип электрической машины	Three-P…	Заблокирован
Number of Poles	Количество полюсов	4
Stray Loss Factor	Коэффициент добавочных потерь	0,01
Frictional Loss	Потери на трение в подшипниках	50	Вт
Windage Loss	Вентиляционные потери	50	Вт
Reference Speed	Синхронная частота вращения	1500	Об/мин

Раздел Stator (Статор)
Outer Diameter	Внешний диаметр	235	мм
Inner Diameter	Внутренний диаметр	145	мм
Length	Длина статора	115	мм
Stacking Factor	Коэффициент заполнения пакета магнитопровода сталью	0,95
Steel Type	Тип стали	Сталь 2013
Number of Slots	Число пазов на статоре	36
Slot type	Форма паза статора	3
Lamination Sectors	Количество секторов	0
Press Board Thickness	Толщина нажимного листа	0	мм
Skew Width	Скос пазов. Измеряется в числе пазов	0

Рисунок П.4.2 – Лист магнитопровода статора

Раздел Slot (Паз статора)
Auto Design	Автоматический расчёт конфигурации паза	нет	false
Parallel Tooth	Параллельные стенки у зубца паза	нет	false
Hs0		0,9	мм
Hs1		1,3	мм
Hs2		16,5	мм
Bs0		3,5	мм
Bs1		6,1	мм
Bs2		9,5	мм
Rs		0	мм

Раздел Winding (Обмотка статора) (вкладка Winding)
Winding Layers	Количество слоёв обмотки в пазу	1
Winding Type	Тип обмотки: Whole Coiled (концентрическая “вразвалку”) Half-Coiled (шаблонная) Editor (ручной режим раскладки обмотки)	Half-Coiled
Parallel Branches	Количество параллельных ветвей	1
Conductor per Slot	Количество проводников в пазу	22
Coil Pich	Шаг обмотки (только для двухслойных)	-
Number of Strands	Число жил в одном проводнике (элементарных проводников)	0
Wire Wrap	Изоляция провода	0	мм
Wire Size	Диаметр провода	0	мм

Рисунок П.4.3 – Торцевые соединения обмотки статора

Раздел Winding (Обмотка статора) (вкладка End/Insulation)
Input Half-turn Length	Ввод длины полувитка	нет
End Extension	Односторонняя длина прямолинейного участка вылета лобовых	0	мм
Base Inner Radius	Базовый внутренний радиус	0	мм
Tip Inner Diameter	Внутренний диаметр изгиба лобовых частей обмотки	0	мм
End Clearance	Зазор между двумя соседними вылетами лобовых	0	мм
Slot Liner	Толщина пазовой изоляции	0	мм
Wedge Thickness	Толщина пазового клина	0	мм
Layer Insulation	Толщина прокладки между слоями обмотки	0	мм
Limited Fill Factor	Коэффициент заполнения паза	0,75

Рисунок П.4.4 – Сечение паза статора

Раздел Rotor (Ротор)
Stacking Factor	Коэффициент заполнения пакета магнитопровода сталью	0,95
Number of Slots	Число пазов на роторе	34
Slot Type	Форма пазов ротора	1
Outer Diameter	Внешний диаметр ротора	144,3	мм
Inner Diameter	Внутренний диаметр ротора	50	мм
Length	Длина магнитопровода ротора	115	мм
Steel Type	Материал листов магнитопровода ротора	Сталь 2013
Skew Width	Скос пазов. Измеряется в числе пазов	0
Cast Rotor	Короткозамкнутый ротор	да	true
Half Slot	Половина паза	нет	false
Double Cape	Двойная «беличья клетка»	нет	false

Рисунок П.4.5 – Лист магнитопровода ротора

Раздел Slot (Размеры паза ротора)
Hs0		0,75	мм
Hs01		0	мм
Hs2		18,75	мм
Bs0		1,5	мм
Bs1		6	мм
Bs2		2,2	мм

Раздел Winding (Обмотка ротора)
Bar Conductor Type	Материал стержней КЗ обмотки	алюминий
End Length	Расстояние между пакетом ротора и КЗ кольцом	0	мм
End Ring Width	Толщина КЗ кольца	10,5	мм
End Ring Height	Высота КЗ кольца	29	мм
End Ring Conductor Type	Материал короткозамыкающего кольца	алюминий

Shaft
Magnetic Shaft	Изготовлен ли вал из магнитного материала	нет

В результате заполнения форм RMxprt проект будет готов к выполнению расчёта.

Создадим новый профиль решения: ПКМ на Analysis в дереве проекта – Add Solution Setup.

В открывшемся окне (рисунок П.4.6) требуется ввести параметры решения:

Вкладка General
Load Type	Тип нагрузки: Const Speed – постоянная скорость Const Power – постоянная мощность Const Torque – постоянный момент Linear Torque – линейный момент Load Fan – вентиляторная нагрузка	Const Power
Rated Output Power	Номинальная выходная мощность (мощность на валу)	7500	Вт
Rated Voltage	Номинальное линейное напряжение	380	В
Rated Speed	Номинальная частота вращения	1495	Об/мин
Operating Temperature	Рабочая температура двигателя	75	градусов
Вкладка Three-Phase Induction Motor
Frequency	Частота питающего напряжения	50	Гн
Winding Connection	Соединение обмоток: Wye - звезда Delta - треугольник	Wye

Рисунок П.4.6 – Окно профиля решения

Выполним проверку (Validate) и расчёт проекта (Analyze All).

Наверх

Список литературы

1. Кравчик А.Э. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник. М.:Энергоатомиздат, 1982. - с.504

Автор материалов: Drakon (С) 2016. Редактор: Админ