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[讨論] 2MW直驅永磁發電機電磁初步計算

  [複制鍊接]

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[LV.5]常住居民II

發表于 2011-7-17 18:52 | 顯示全部樓層 |閱讀模式

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本帖最後由 wshf 于 2011-8-10 14:52 編輯

本文是去年投稿于論壇電子期刊的一篇文章,現在貼出來以便大家讨論學習并歡迎各位指正!

思路:根據文章An Engineering Design of 2MW Direct-drive permanent-magnet Wind-power Generation System提供的2MW永磁發電機數據,利用Speed軟件推算出其電磁方案,然後再用Flux進行電磁計算,最後對兩個電磁軟件計算的一些參數進行對比分析。


1.
文章《An Engineering Design of 2MW Direct-drive permanent-magnet Wind-power Generation System》提供的2MW永磁發電機的數據如下:

額定輸出功率2120Kw
額定電壓660V
額定電流1936A
額定功率因數0.98 
額定效率95.1%
額定轉速22.5RPM
額定頻率11.25Hz
極對數30 
槽數288 
定子外徑3800mm
定子内徑3480mm
鐵芯長度1300mm
氣隙長度5mm
槽深85mm
槽寬17.2mm
槽楔厚度5mm
磁鋼高度22mm
磁鋼寬度125mm
剩磁1.15T
矯頑力915kA/m
最大磁能密度263.1kJ/m3
相對磁導率1.03 

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參與人數 3西莫币 +24 貢獻 +3 收起 理由
titi27v + 6 精彩的文章
wayne + 3 原創内容
y1949b + 18 非常棒的原創!

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[LV.5]常住居民II

 樓主| 發表于 2011-7-17 18:55 | 顯示全部樓層
本帖最後由 wshf 于 2011-8-10 15:43 編輯

2.
根據SPEED推算電磁方案如下:

推算的主要是線圈匝數和并聯支路數。本例中電機的每極每相槽數為1 3/5,根據分數槽的繞組對稱條件可知此電機的最大并聯支路數為amax=12,實際支路數a可以小于amax,但amax必須是a的整數倍。因為在本例中鐵芯的長度已給定,所以在SPEED中主要是調整線圈匝數和并聯支路,以滿足反電勢的要求,若需微調的話,可以考慮提高或降低繞組因數。當線圈的匝數定了,根據相關的絕緣規範和電流密度可大緻的把線規确定下來。最後調節功角的大小來滿足功率的要求。在整個調節過程中必須先根據經驗給定功角的初始值。


電機結構模型:


1.png

繞組形式:

繞組節距:4;線圈匝數:8;線規:2(4 x 8);并聯支路數:12

2.png

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[LV.5]常住居民II

 樓主| 發表于 2011-7-17 18:57 | 顯示全部樓層
本帖最後由 wshf 于 2011-8-10 15:45 編輯

結果數據(不斜極):

3.jpg

電流、反電勢及轉矩波形:

4.png

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[LV.5]常住居民II

 樓主| 發表于 2011-7-17 19:00 | 顯示全部樓層

3.
利用Flux進行電磁計算:

由于時間的緣故,在此隻是進行了空載計算,有興趣的朋友可進行下三相短路及退磁檢驗、負載計算、齒槽轉矩和斜槽計算。


FLUX
中建模隻需建立單元電機即可,本例的單元電機為524槽。根據SPEED中推算出的繞組形式來設置線圈的Face region


電機模型及網格剖分:

5.png


空載磁場分布:


6.png

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 樓主| 發表于 2011-7-17 19:02 | 顯示全部樓層
本帖最後由 wshf 于 2011-8-10 15:46 編輯

空載磁密分布:

7.png


空載反電勢及FFT

8.png


基波相電壓有效值為369V,由于采用磁極削角電壓波形的正弦性很好且諧波很小

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 樓主| 發表于 2011-7-17 19:04 | 顯示全部樓層
本帖最後由 wshf 于 2011-8-10 15:48 編輯

空載氣隙磁密及FFT

9.png


氣隙磁密基波峰值為0.8954 T

4.
空載計算中一些參數的對比:

 SPEED計算值FLUX計算值
反電勢381V(不斜極)369V
375V(斜極)
氣隙磁密平均值0.5769T0.5525T
氣隙磁密峰值0.8393T0.8954T

通過以上數據可以看出SPEEDFLUX兩大電磁軟件的計算結果基本上差不太多,在本例中誤差的原因(排除兩軟件本身計算差别)主要是在FLUX建模中磁極削角的大小,另外在用這兩大電磁軟件計算時,定、轉子所用材料在性能上存在差異。

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[LV.5]常住居民II

 樓主| 發表于 2011-7-17 19:05 | 顯示全部樓層

5.
結論:

利用SPEED推算的2MW的電磁方案,經過FLUX計算驗證,此方案是可行的,但并非唯一。通過對SPEEDFLUX計算值的對比,可知兩者的計算結果基本一緻。由于SPEED的計算速度非常快,所以在做電機初步方案設計時,可以考慮用SPEED。當電磁方案确定後可以利用FLUX的強大後處理來做電磁計算報告。

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發表于 2011-7-18 05:59 | 顯示全部樓層
謝謝樓主分享,要是能一次性下載下來就更好了
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[LV.4]常住居民I

發表于 2011-7-21 10:17 | 顯示全部樓層
回複 7# wshf
對你用flux計算2MW電機很感興趣,能否交換下計算模型,我的是11KW盤式電機?
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發表于 2011-7-31 08:18 | 顯示全部樓層
請問樓主,如何确定定轉子材料的B-H曲線呢?畢竟文章不會給出這些數據,是Speed自身的設置麼?
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[LV.7]以壇為家I

發表于 2011-7-31 09:17 | 顯示全部樓層
謝謝樓主分享,正需要研究的例子.
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[LV.1]偶爾看看I

發表于 2011-8-8 00:07 | 顯示全部樓層
樓主,你好,請關注你的貼子,湘潭2MW電機的并聯支路數不是16,而是12,算法為a=2p/d=60/5=12.
即然你發了此貼,最好把更準确的數據公布出來,呵呵。
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[LV.1]偶爾看看I

發表于 2011-8-8 00:08 | 顯示全部樓層
如何可以免費使用speed軟件?
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[LV.5]常住居民II

 樓主| 發表于 2011-8-9 16:36 | 顯示全部樓層
還望知道湘潭2MW電機參數的能指導下,我也好重新計算下。
據說其鐵芯無通風溝,在此也求證下。
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發表于 2011-9-22 10:10 | 顯示全部樓層
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發表于 2011-10-24 15:52 | 顯示全部樓層
我可以幫大家找到數據   直驅的  雙饋的  高速永磁的         誰能教我flux的使用方法
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發表于 2011-10-31 11:03 | 顯示全部樓層
請教樓主兩個問題:1、樓主用的SPEED是哪個版本呢;2、SPEED中永磁體斜極怎麼設置
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發表于 2011-11-24 09:14 | 顯示全部樓層
感謝樓主分享
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[LV.3]偶爾看看III

發表于 2011-11-24 11:48 | 顯示全部樓層
學習了,感謝分享!
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[LV.4]常住居民I

發表于 2011-12-5 20:43 | 顯示全部樓層
标記學習 多謝樓主
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