Y801-2感应电动机理想二维空载磁场有有限元计算开题报告修改版.doc

本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。毕业设计开题报告题 目：Y801-2感应电动机理想二维空载磁场 的有限元计算 学生姓名： 马颖川 学 号： 090801313 专 业：电气工程及其自动化 指导教师：郭立炜（教授） 2013年3月15日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年2月26日”或“2004-02-26”。本文档系作者精心整理编辑，如有需要，可查看作者文库其他文档。本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。1文献综述： 三相异步电动机原理：当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。在三相异步电动机的设计中，磁场计算特别重要。在传统电机设计中，磁场计算主要采用磁路计算法，计算公式中的一些修正系数不可避免的依赖于计算着的个人经验。有些局部效应如磁路的饱和效应，转子启动时的集肤效应，一直是设计者感到困难的问题。今年来随着计算机计算能力的迅速提高和数值计算方法的不断成熟，用有限元法计算电机内部的电磁场已变得可行。有限元法的基本思想是将问题的求解区域划分为一系列的单元，单元之间仅靠节点连接。单元内部点的待求量可由单元节点量通过选定的函数关系插值求的，然后将各个单元的方程组合在一起形成总体代数方程组，计入边值条件后即可对方程组求解。【1】在感应电机的有限元分析中要经过电机的模型构建和仿真机动态分析。 Autocad 软件可以构建电动机的模型。用二维电磁场分析模型，其矢量场位近似认为只有轴向分量。一般电流是被认为是已知的且恒定不变，无感应的涡流。且在求解中注意的是为了求解的精确性，区域的划分需要更加细致。然后就是电磁场的瞬态仿真。电磁场由定子转子电流共同产生，其分布大致为：转子内的磁场，铁心中的磁场，极间漏磁场和槽间漏磁场，绕组端部漏磁场以及间隙磁场。进行二维动态分析时，在原来的电动机的仿真模型中添加动子进行二维动态仿真，主要对电机的启动时的电磁转矩和速度进行性能分析。然后可以观察电机的转矩图进行必要的分析，可以分析出电机的响应速度，空载稳定性。这及其重要。【2】在这里我们可以简单的介绍一下大型水轮发电机转子偏心下电感参数的有限元计算。在实际工业生产中，大型水轮发电机的转子存在不同程度的偏心现象，这会影响电机的正常运行性能。在这个有限元分析中，为简化计算我们提出了以下假设：（1）忽略位移电流；（2）忽略定子叠片铁心和有源电流区的电流；（3）不考虑阻尼绕组的作用。然后是建立数学模型，再进行磁场分布计算。在分布计算中采用6节点三角形单元的自适应部分，在气隙中心仿照气隙运动带的思想，引入了气隙运动线，通过对气隙运动线上剖分节点的处理，可以计算水轮发电机在转子不同偏心量、不同旋转位置处的磁场分布。然后是电感参数的计算，他的计算方法是分别以发电机定子绕组的单条支路和转子励磁绕组为基本研究支路，采用磁场分析法求取定子绕组支路和定转子绕组之间的自感、互感参数。值得一提的是在分析计算中会用到离散Fourier（DFT）方法，而且，为使DFT分解精度较高，需要DFT采样点足够多，否则会产生一定的计算误差。最后的就是对电感参数的谐波的讨论，对定子绕组支路电感、定转子绕组互感进行必要的分析，在分析时注意他的2周期波和周期波。【3】现在我们常用到的一种使用的有限元分析的方法是感应电机磁场有限元仿真模拟。要应用者中方法，首先，我们得知道感应电机是一种多变量系统，而电压，磁通，转速，频率又相互影响，所以是强耦合的多变量系统。其一般方法是建立电机模型，然后进行样机的静态磁场分析。有限元的最终目的还是要还原一个工程系统的数学行为特征。在maxwell中，有强大的网格划分工具，能自动对网格进行划分，系统进行迭代求解，生成准确的解。我们可以使用这个进行建模。在静态磁场分析时通过一系列的设置、迭代和换算可以得到一组非常精确的解，在期间经过了8次自适应的求解过程完成了静态磁场的求解。【4】在这里我们要介绍一下计算有限元的软件包，是通用二维磁场有限元分析计算软件包，有限元的计算精度提高需要对求解区域进行足够多的剖分网格单元，对于这一点，这个软件是比较适合的。在这里边会涉及到网格单元的剖分方式，畸变点的概念和如何做好畸变点，几何图形的投影和复制。在实际的操作中可能会涉及到的是网格线的划分，确定基本剖分区域，完成一次对称投影，对定子的对称网格进行复制5次。所有这些组合起来达到我们的要求。近年来在计算机技术和数值分析方法支持下发展起来的有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）方法则为解决这些复杂的工程分析计算问题提供了有效的途径。我国在九五计划期间大力推广CAD技术，机械行业大中型企业CAD的普及率从八五末的20%提高到目前的70%。随着企业CAD应用的普及，工程技术人员已逐步甩掉图板，而将主要精力投身如何优化设计，提高工程和产品质量，计算机辅助工程分析（CAE，Computer Aided Engineering）方法和软件将成为关键的技术要素。在工程实践中，有限元分析软件与CAD系统的集成应用使设计水平发生了质的飞跃，主要表现在以下几个方面：增加设计功能，减少设计成本；缩短设计和分析的循环周期；增加产品和工程的可靠性；采用优化设计，降低材料的消耗或成本；在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题；模拟各种试验方案，减少试验时间和经费。参考文献【1】贺建忠，三相感应电动机动态有限元分析 ，电机技术2009年16期【2】袁星，三相感应电动机的有限元分析，2011年【3】诸嘉惠，邱阿瑞，孙宇光，大型水轮发电机转子偏心下电感参数的有限元计算，清华大学学报 2006年第46卷 第1期【4】郭海峰，感应电机磁场有限元仿真模拟探究，机电信息2010年第24期【5】陈谷红，2dfe-通用二维磁场有限元分析计算软件包【6】程晓玲，基于有限元方法的DSPM电机电磁场分析，2008年【7】屠关镇，电机磁场有限元新技术，电机技术，2007年第2期【8】N. Bianchi S. Bolognani G. Comelato ，“finite element analysis of three-phase induction motors: comparision of two different Aapproache”，IEEE Transactions on Energy Conversion Vol. 14, No. 4, December 1999【9】Nicoleta Roxana BUZATU, Alexandru LAZAR, Dimitrie ALEXA “Static Frequency Converter with RNSIC Converter and Double Branch Inverter for Supplying Three-Phase Asynchronous Motors”，Advances in Electrical and Computer Engineering ，Volume 10, Number 3, 2010【10】V.A.Vasilchenko，A.V.Vershinin，A.M.Zaitsev，“special three-phase asynchronous motors for frequency-controlled drives”Russian electrical engineering，2005本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段及途径：2.1 课题要求完成本课题，我们需要深入掌握相应电机的结构、运行特性；学习并运用有限元方法进行具体模型计算，掌握数值分析手段；提高计算机应用能力及编程水平；在电气工程及其自动化学科的培养方向上，提高针对具体问题的资料收集、自主学习、分析及处理能力。同时提高我们的严谨的思维，和对待事物的态度。2.2 拟采用的研究手段及途径首先，写出关于电机恒定磁场计算的有限元原理，确定所计算电机的计算场域