永磁同步電機(jī)之永磁電機(jī)電磁計(jì)算CAD

    l概述

傳統(tǒng)的電機(jī)設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)人員在耗費(fèi)大量時(shí)間和精力于簡(jiǎn)單重復(fù)的手工演算中進(jìn)行的。由于電機(jī)內(nèi)在電磁關(guān)系復(fù)雜和電磁計(jì)算步驟繁雜，以及限于人工手算，從數(shù)學(xué)模型到計(jì)算公式只能基于簡(jiǎn)化的、經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)性質(zhì)的。這樣，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法不但設(shè)計(jì)精度不高、設(shè)計(jì)面窄，而且沒有將設(shè)計(jì)人員從繁重、單調(diào)的手算中解脫出來，因此，人們?cè)诓粩嗟貙で笮碌?、更好的設(shè)計(jì)方法。隨著計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用技術(shù)的迅猛發(fā)展，電機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)人了嶄新的現(xiàn)代設(shè)計(jì)階段―電機(jī)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（C AD）階段。電機(jī)cAD充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)計(jì)算功能強(qiáng)、運(yùn)算速度決及擁有邏輯判斷功能等優(yōu)勢(shì)，使電機(jī)設(shè)計(jì)能夠建立在更加完善的理論基礎(chǔ)和更為精確的數(shù)學(xué)模型之上，計(jì)算結(jié)果更準(zhǔn)確、更全面，并能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化，同時(shí)也使設(shè)計(jì)周期縮短，設(shè)計(jì)費(fèi)用減小，使設(shè)計(jì)人員能更輕松自信地參與設(shè)計(jì)．

計(jì)算機(jī)應(yīng)用于電機(jī)設(shè)計(jì)始于50年代，在至今不到50年的時(shí)間里，電機(jī)cAD有了迅速發(fā)展：電磁設(shè)計(jì)程序從分析校核計(jì)算、綜合設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)到設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)；計(jì)算內(nèi)容除電磁計(jì)算外，還能進(jìn)行通風(fēng)、溫升、振動(dòng)、噪聲、諧波分析、電磁場(chǎng)分析等與電機(jī)設(shè)計(jì)密切相關(guān)的分析與計(jì)算；從簡(jiǎn)單的計(jì)算程序到兼有豐富圖形處理和數(shù)據(jù)庫管理功能的完整的CAD軟件，直到具有多功能綜合的CAD系統(tǒng)。在如此豐富而生動(dòng)的電機(jī)CAD中，應(yīng)用得最普遍、也是最基本的是計(jì)算機(jī)輔助電磁分析程序，它也是其他綜合設(shè)計(jì)程序所調(diào)用的子程序，因?yàn)殡姶旁O(shè)計(jì)是電機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和主要內(nèi)容，而電磁分析校核計(jì)算又是電磁設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，它的準(zhǔn)確性是電機(jī)設(shè)計(jì)的核心，是綜合設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)獲得正確結(jié)果的保證。因此，本章主要介紹電機(jī)電磁分析校核計(jì)算的計(jì)算機(jī)程序的編制，并給出永磁直流電動(dòng)機(jī)和永磁同步電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算的計(jì)算機(jī)源程序及其說明。

2.永磁同步電動(dòng)機(jī)牽人同步能力的測(cè)試

某些專用（例如化纖工業(yè)用）的水磁同步電動(dòng)機(jī)所帶的負(fù)載是一個(gè)具有一定轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的滾桶。從第6章63節(jié)的分析已經(jīng)知道，永磁同步電動(dòng)機(jī)牽入轉(zhuǎn)矩的大小與負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有關(guān)。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越大則同一電動(dòng)機(jī)所能牽入同步的轉(zhuǎn)矩越小。因此，測(cè)定該類永磁同步電動(dòng)機(jī)的牽入同步能力必須是在帶有規(guī)定轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的負(fù)載情況下測(cè)取電動(dòng)機(jī)的牽入轉(zhuǎn)矩。測(cè)試前將被試電動(dòng)機(jī)與傳感器、慣量支架和負(fù)載用聯(lián)軸器連接。

測(cè)試時(shí)起動(dòng)被試電動(dòng)機(jī)，使在接近同步轉(zhuǎn)速的異步運(yùn)行狀態(tài)下運(yùn)行，在保持額定電壓不變的情況下逐漸減少被試電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，并隨時(shí)讀取轉(zhuǎn)矩值。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩減少至某一值時(shí)電動(dòng)機(jī)開始牽入同步，牽入同步前的轉(zhuǎn)矩最小值即為被試電動(dòng)機(jī)在規(guī)定轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)的牽入轉(zhuǎn)矩由于永磁同步電動(dòng)機(jī)在異步運(yùn)行時(shí)的電流很大，發(fā)熱很快．故整個(gè)測(cè)試過程必須要迅速而準(zhǔn)確地進(jìn)行。為使測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠，牽入轉(zhuǎn)矩的測(cè)試應(yīng)不少于兩次．當(dāng)電動(dòng)機(jī)溫度保持不變時(shí)，兩次結(jié)果應(yīng)相同。

3.永磁直流電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算源程序及說明

3.1源程序說明

3.1.1總體結(jié)構(gòu)

本程序是根據(jù)‘，水磁直流電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算程序”（見第5章第8節(jié)）用FORTRAN語言編制的。它包括兩大功能結(jié)構(gòu)，即額定點(diǎn)性能計(jì)算與不同負(fù)載率的工作特性計(jì)算，程序框圖如圖10-2所不。

3.1.2變量說明

為便于與手算程序?qū)φ?，本程序絕大部分變量的符號(hào)和所有變量的單位與手算程序中的相應(yīng)變量一致。對(duì)于一些無法取得一致或本程序另外增加的符號(hào)說明于表10-1中

3.l.3數(shù)據(jù)的輸入與輸出

1）已知數(shù)據(jù)的輸入本程序?qū)σ阎獢?shù)據(jù)的讀入形式分為兩種：對(duì)千固定不變的數(shù)據(jù)〔即曲線、圖表離散數(shù)據(jù)）采用DATA語句賦值，且都是以數(shù)組存貯這類數(shù)據(jù)的，具體說明見表10一2；對(duì)于其他數(shù)據(jù)（即每次計(jì)算都可能變動(dòng)的電磁計(jì)算所需已知參數(shù)）采用READ語句從輸入數(shù)據(jù)文件YCzl一IN · DAT中讀入，該數(shù)據(jù)文件的格式和內(nèi)容見3 3 . 1節(jié)算例的輸入數(shù)據(jù)。

2）計(jì)算結(jié)果的輸出本程序通過WRITE語句將計(jì)算結(jié)果輸出于輸出數(shù)據(jù)文件中。本程序的計(jì)算輸出結(jié)果有三類，它們是電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的性能和主要的中間變量計(jì)算結(jié)果、電機(jī)的空載特性以及不同負(fù)載率時(shí)的工作特性。它們分別存貯于數(shù)據(jù)文件EDDOUT . DAT 、 NOIOAD . DAT和TXOUT . DAT中。限于篇幅，書中只給出EDDOUT DAT和TXOUT . DAT這兩個(gè)輸出數(shù)據(jù)文件的格式和內(nèi)容，見3 . 3 . 2節(jié)算例的輸出結(jié)果。