Maxwell與Simplorer聯(lián)合仿真方法及注意問題

1、三相鼠籠式異步電動機的協(xié)同仿真模型實驗分析本文所采用的電機是參照 ?Ansoft 12在工程電磁場中的應用?一書所給的使 用RMxprt輸入機械參數所生成的三相鼠籠式異步電動機，并且由 RMxprt的電 機模型直接導出2D模型。由于個人需要，對電機的參數有一定的修改，但是使 用Y160M-4的電機并不影響聯(lián)合仿真的過程與結果。1.1 Maxwell與Simplorer聯(lián)合仿真的設置端的設置在Maxwell 2D模型中進行一下幾步設置：第一步，設置Maxwell和Simplorer端口連接功能。右鍵單擊 Model項，選 擇Set Symmetry Multiplier項，如圖1.1所示，單擊后

2、彈出圖1.2的對話框。I oU r A - lABlQWlrXi? 1 I tvr I* F 71 i F |玨t |*I U £ » I - SJi ©曰匹 .II S4>«>LID r_anbanL ui at flrm1,£1 Ih W1-&- JA.-卷 £11-H«-Ifiiigr Mrifarid _.art JsiiiHF 曲爐L血 SAoite-Jjxhr!l.« !=Wdtfl卽 Imi ,J|圖1.1查找過程示意圖圖1.2設計設置對話框在對話框中，選擇 Advaneed Pr

3、oduct Coupling項，勾選其下的 Enable tr-tr link with Sim。至此，完成第一步操作。第二步，2D模型的鼓勵源設置。單擊 Excitation項的加號，顯示Phase APhase B Phase C各項。雙擊Phase A項，彈出如圖1.3所示的對話框。圖1.3A相鼓勵源設置在上圖的對話框中，將鼓勵源的Type項設置為External，并勾選其后的Strander,并且設置初始電流 Initial Current 項為 0。Number of parallel branch項 按照電機的設置要求，其值為1。參數設置完成后，點擊確定退出。需要說明的一點是，建議

4、在設置Maxwell與Simplorer連接功能即第一步之前，記錄電壓鼓勵源下的電阻和電感。事實上，這里的電組和電感就是Maxwell2D計算出的電機的定子電阻與定子電感。這兩個數據在外電路的連接中會使用 到，在后面會詳細說明。至此，Maxwell端的設置完畢。1.1.2 Simplorer 端的設置Simplorer端的設置，主要是對電機外電路的設置，具體的電路會在空載實驗和額定負載實驗中詳細給出，這里不再贅述聯(lián)合仿真時間的設置聯(lián)合仿真時，Maxwell和Simplorer同時運行，程序按照各自設定的時間和步長運行。其中Simplorer是主動者，Maxwell是被動者，當 Maxwell運

5、行完畢但Simplorer尚在運行時，Maxwell將重新運行，與 Simplorer進行數據交換。在實踐中，發(fā)現(xiàn)仿真時間的設置對結果有一定的影響。例如，將二者仿真時間和步長設置相同的話，仿真的結果就不正確。 在反復試驗的前提下，得到如下經驗：將 Simplorer的時間和步長設置長一些，將 Maxwell的時間和步長設置短一些，這 樣實驗的結果就接近正確值。1.1.4 2D模型的導入2D模型的導入Simplorer中的步驟，如圖1.4所示。圖1.4導入步驟lAI點擊以后，會彈出圖1.5所示的對話框Ma xweII Traniient-Ti anii ent couplin gL.1 nk D

6、er i ji t i on |o-n, |-IhIxTf onTr anB t a.Sal adi on.Sanrc eFil* |確癥 |輒詁 |圖1.52D導入對話框其中File項是指待添加Maxwell 2D模型的位置，下面的選項是選擇2D模型 還是3D模型，Solution項是選擇對應的TR。1.2空載實驗協(xié)同仿真分析1.2.1 Simplorer 電路設置空載實驗的電路圖如圖1.6所示。圖1.6空載實驗電路設置圖外電路確實定主要是通過以下幾個步驟：電源電壓不能直接與電機的三相輸入端口直接相連，通過查閱資料得知， 需要在線路上添加電阻或電感器件。實驗初始，參加小電阻，相當于電源的內阻

7、， 在外電路設置的根底上可以運行。三相輸出連接在一起，接地與不接地不影響實驗的結果，這個是通過比照 驗證得出的結論。MotionSetup1端口，是在2D模型中Model項的修飾局部，在生成2D模 型時系統(tǒng)自動設定。經過比照實驗，得出如下結論： 如果MotionSetup1輸入端 口接入轉速源，改變轉速源的參數值不影響電機的輸出變化； 如果MotionSetup1 輸入端口接地，電機的輸出結果與參加轉速源的輸出結果是一致的，因此，Motio nSetup1輸入端口不管接什么類型的源，均不影響電機的輸出結果。但是在2D模型中改變MotionSetup1的話，輸出將隨著輸入的不同轉速發(fā)生改變，于是

8、 就知道MotionSetup1輸入端口取決于2D模型中的設定，跟 Simplorer中的連接 方式沒有任何關系。在此根底上，選定Simplorer中MotionSetup1輸入端口接地。對于MotionSetup1.out的設定也是通過比照實驗來確定：在其他外電路連接完全相同的條件下，輸出端口接地和接轉動慣量的電機定子電流如圖1.7和1.8所示：圖1.7 輸出端口接地的定子電流圖QjMlrrtoifflfT1FEAI.JT2TB-1 TV圖1.8輸出端口接轉動慣量的定子電流圖3" FlPrmaFEAllTlEj Wl1= FWIT2 TnTR2通過比照可以看出，接地的定子電流穩(wěn)定的

9、要快，而接轉動慣量的定子電流 穩(wěn)定的要慢，但是和原來的導入 RMxprt模型實驗和自帶電機模型試驗的定子電 流圖保持一致。也就是說，參加轉動慣量以后，電時機仿真起動過程，這就是先 前的實驗中為什么要參加轉動慣量 MASS_ROT的原因了。本實驗最關鍵的一點就是對電阻和電感數值的選取。a先前在線路中只參加一小電阻，考慮作為電源內阻的功能，但是出來的m&tor curnmCw* wt1e>71pi mA,Vi I-ICQ KVTime J*rei|MX1 ME3QD 1961 |MM? 祁軸陰圖1.9單純參加小電阻的定子電流圖從上圖看出，雖然三相電流最終到達穩(wěn)定，但是明顯不符合要求：

10、A相電流太大，B、C相電流相對較小，而且還是負值，這與理想中的空載電流相差很大。b、如果參加小電阻和小電感，電流的波形與圖 1.9相差不大。c、在前兩組實驗中，得到的結論是線路的電阻和電感不能隨意設定，必須 設置適宜的參數才能得到正確的結果， 在此根底上，考慮將電阻值設定為電機的 定子電阻值，將電感值設定為定子的漏感。執(zhí)行新的實驗方案，得到了正確的波 形?？偨Y以上幾點的分析，并結合一定數量的實驗，得出圖1.6電機的空載實驗原理圖:A、B、C為三相電壓，有效值為 220V，相位依次相差120 ； R1、R2、R3 為電機的定子電阻，值為0.921989Q; L1、L2、L3為定子側的漏電感，值為

11、0.00777424H;電機的三相輸入接電源，三相輸出連接在一起，MotionSetup1輸入端口接地，輸出端口接電機的轉動慣量，值為0.0968218 kg卅。至此，線路連接完畢。實驗結果及分析40R2O.iK«-20 HO4Q»Q motor current60 W =|MX2 2 WW0175-1治ibo Tinwi圖1.10空載實驗定子相電流波形從圖中可以看出，電機在0.8s左右完成起動過程，此后穩(wěn)定在空載狀態(tài)，空載電流的有效值為2.43A。與RMxprt的空載電流2.40252A相比，差距不大。2、電機轉速圖如圖1.11所示mptrarspaed二oo 01211

12、3：1300*00 K1M.0Q 止 S&DOO 300.00 伽.Tim* 肉JLIwtTTow圖1.11電機的轉速圖電機開始啟動，轉速逐漸上升，最終穩(wěn)定在1500rpm。1.3突加突卸負載的協(xié)同仿真實驗原理圖圖1.12突加突卸負載實驗原理圖實驗中，01s時電機完成起動并穩(wěn)定在空載狀態(tài)；在 2s時參加負載，負載 轉矩為24 N m，12s電機處于負載狀態(tài)；在3s時卸去負載，電機處于空載狀 態(tài)，仿真時間為4s。圖1.13 突加突卸實驗定子相電流圖從圖中可以看出，在02s時電機完成起動并穩(wěn)定在空載狀態(tài)； 在2s時參加 負載時，定子電流開始上升，最終在穩(wěn)定的負載狀態(tài)；在 3s時卸去負載，電流 開始下降，最終回到空載狀態(tài)。2、電機轉速如圖1.14所示motorspesdiujuai* 土圖1.14突加突卸實驗電機轉速圖從圖中可以看出，在02s時電機完成起動并