Ansoft 感應電機設計算例

1、11kW、380V、3相感應電機（未標注長度單位：mm）1、電機數(shù)據1.1 額定數(shù)據額定功率PN=11kW；額定電壓UN=380V；相數(shù)m=3相；頻率f=50Hz；極對數(shù)p=2；額定轉速：1460r/min定子繞組接法：D接；B級絕緣；封閉型自扇冷卻，主要技術指標按技術條件JB3074-82的規(guī)定1.2 主要尺寸定子外徑D1=260；定子內徑Di1=170；轉子外徑D2=169；轉子內徑Di2=60；鐵心長度lt=155；定子槽數(shù)Z1=36；轉子槽數(shù)Z2=26。1.3 定子數(shù)據定子槽數(shù)數(shù)據：見圖1圖1 定子槽型數(shù)據槽絕緣厚度：0.3定子繞組數(shù)據：單層交叉時，節(jié)距：19、210、1118每線圈匝

2、數(shù)：29；線規(guī)：2´1.3，漆層厚度：0.08（雙邊）并聯(lián)支路數(shù)：1每相串聯(lián)匝數(shù)：174繞組端部直線部分長度：1575°C時銅線電阻率：0.0217´10-6W.m硅鋼片密度：7.8´103kg/m3銅材密度：8.9 ´103kg/m31.4 轉子數(shù)據轉子槽型及端環(huán)數(shù)據：見圖2轉子內徑：60 a) b)圖2 轉子槽型及端環(huán)數(shù)據 75°C時鋁材電阻率：0.0434´10-6W.m1.5 其他數(shù)據雜耗系數(shù)：0.02機械損耗：102.8W鐵心材料：D232、RmxPrt計算（Ansoft12）2.1 計算過程注意槽形尺寸標注同課本

3、不同： 圖3 繞組排列（可以得到端部連接）鋁材的編輯結果需要看最后的計算結果（Solution Data），在Solution Data中給出的是鋁材75°C時的電阻率（單位：W.mm2/m）,但鋁材輸入編輯時給定的是75°C時的電導率（單位：Siemens/m）:1Siemens/m=1/Wm。正常鋁在75°C時的電阻率為0.0434W.mm2/m=0.0434´10-6Wm，化為電導率為23041475 Siemens/m，因此在編輯鋁材時需要賦23041475 Siemens/m時的電阻率。2.2 計算結果2.2.1 Performance 2.2

4、.2 Design Sheet2.2.3 Curve2.2.4課本計算與RmxPrt計算結果比較課本手算結果RmxPrtMaxwell一般計算定子線圈平均半匝長340322.7槽滿率（%）7674.16基波繞組系數(shù)0.95980.9598銅消耗(kg)8.807.96鐵消耗（kg）80.6679.64鋁消耗（kg）2.44參數(shù)計算定子電阻（75°C, W）0.96740.918轉子電阻（75°C, W）0.861952定子漏抗（W）2.63482.285轉子漏抗（W）4.499空載計算氣隙磁密（T）0.7218定子齒磁密（T）1.524定子軛磁密（T）1.337轉子齒磁密（

5、T）1.384轉子軛磁密（T）1.296定子電流（A）4.394.372負載計算氣隙磁密（T）0.68840.71定子齒磁密（T）1.4531.486定子軛磁密（T）1.2751.29轉子齒磁密（T）1.3201.283轉子軛磁密（T）1.2361.251額定轉速（r/min）14601460定子電流（A）12.6312.2612.12電機轉矩(Nm)71.9171.9171.77=72.45(電磁轉矩)-0.673(機械轉矩，根據RmxPrt)效率（%）89.0789.7功率因數(shù)0.8580.862定子銅耗（W）463414 轉子銅耗（W）323299 鐵耗（W）233227.0機械耗（W）

6、102.8102.8雜耗（W）220220定子電流密度(A/mm2)4.764.618線負荷(A/mm)24.6923.96熱負荷(A/mm3)117.52110.67轉子導條電流密度(A/mm2)3.263.135轉子端環(huán)電流密度(A/mm2)2.222.03起動性能計算起動電流倍數(shù)5.876.18 起動轉矩倍數(shù)2.071.829 最大轉矩倍數(shù)2.2752.8532D-FEM計算（由RmxPrt導入）3.1 計算過程運行完RmxPrt項目后，執(zhí)行RMxprt/Analysis Setup/Create Maxwell Design Ansoft12版本可以采用一鍵式將RmxPrt模型直接導入

7、到2D截面中，自動完成幾何模型的繪制、材料定義、激勵源添加、邊界條件給定、網絡剖分和求解參數(shù)設置等前處理項，用戶只需進行簡單進行求解和后處理即可。注意這一一鍵式導入方式僅限于2D的瞬態(tài)場，若進行其他場分析需要用戶自己設置。這一軟件自動生成的瞬態(tài)計算模型，對應的計算為轉子在額定轉速（1460r/min）時的恒速運行，所模擬的是額定速度下三相繞組電流和轉子上的電磁轉矩。 經過較長的時間得到結果：3.2 輸出結果3.2.1 電流波形和轉矩波形和大小雙擊Results中的Winding Currents 和Torque，得到圖4和圖5所示的三相電流和轉矩波形。注意：軟件自動給的工況是轉子在0時刻已經被拖至額定轉速，然后在0時刻突然加電，因此電流和轉矩在開始時都有一個明顯的沖擊，所以只觀察電流轉矩穩(wěn)定時的值即可。，圖