计及非线性时感应电机动态过程计算和研究

摘要

本文运用场路耦合时步有限元分析方法对感应电机的起动动态过程进行了分析,建立了瞬态磁场分析模型,该模型能够有效计及铁磁材料的非线性、转子导条的集肤效应、和转子运动过程中的齿槽效应等影响,使分析结果更接近电机的实际运行情况.首先,通过磁场分析、计算,获得了电机在整个起动过程中电流、转矩、转速随时间的变化情况.然后,针对电机的几个典型运行状态(满载、空载、堵转),进行了进一步计算、仿真,并将计算结果与实测数据进行对比,结果表明,运用该计算程序对感应电机磁场进行分析,能够保证计算结果的可靠性,为电机的设计提供了依据.最后,在程序的编写过程中,还将通用有限元分析软件ANSYS与自己编写的FORTRAN程序有效地结合在一起,既简化了编程,又提高了效率.

目录

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第一章绪论

1.1对感应电机动态过程进行研究的必要性和重要意义

1.2国内外感应电机动态过程计算和研究的现状

1.2.1直接测量法

1.2.2解析方法

1.2.3基于集中电路参数的状态变量数值仿真法

1.2.4似稳态电磁场数值分析法

1.2.5场路耦合时步有限元磁场数值分析法

1.3论文的研究内容以及主要工作

第二章感应电机磁场分析中的模型以及分析方法简介

2.1电机二维场数学模型简介

2.1.1静态场模型

2.1.2线性正弦涡流场模型

2.1.3瞬态分析模型

2.2电机电磁场数值分析方法

2.2.1有限差分法

2.2.2边界元法

2.2.3有限元法

2.3定子电流作为未知量时的处理方法

第三章感应电机动态过程的时步有限元分析方法

3.1引言

3.2动态网格的形成以及转子运动问题的处理

3.2.1动态网格的形成

3.2.2转子运动问题的处理

3.3场路耦合方程的建立

3.3.1时步有限元法瞬态分析模型

3.3.2定子电路及有限元模型

3.3.3鼠笼转子电路及有限元模型

3.3.4系统总体方程的形成及其离散形式

3.4非线性场路耦合时步有限元方程的求解

3.4.1线性化迭代法

3.4.2牛顿-拉夫逊法

3.5转子运动方程以及在系统方程中的离散形式

第四章电磁转矩的精确数值计算方法

4.1虚位移法求电磁转矩

4.1.1由磁储能确定电磁转矩

4.1.2由磁共能确定电磁转矩

4.2麦克斯韦应力法求电磁转矩

第五章程序设计流程及仿真结果分析

5.1程序设计总体流程

5.2感应电机启动过程动态仿真

5.3感应电机运行性能仿真

5.3.1满载运行状态仿真

5.3.2堵转和空载运行状态仿真

5.4不同气隙层上的转矩计算结果分析

第六章结论与展望

参考文献

致谢

在学期间发表的学术论文和参加科研情况