ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСЧЕТ
Проектирование электрических машин представляет собой сложную творческую задачу. При решении этой задачи необходимо обеспечить заданный уровень характеристик, требования систем электропривода и ГОСТов, оговаривающих режимы работы, степень защиты, уровень вибрации и др. Наличие богатого опыта по электромагнитному расчету машин позволяет проектировать новые конструкции с необходимой корректировкой методики расчета. Применение компьютерных технологий позволило сократить время расчета и число возможных вариантов решений.
При проектировании были использованы следующие программные средства:
Mathcad
http://ru.wikipedia.org/wiki/Mathcad
FEMM
http://www.femm.info/wiki/HomePage
Чаще пользуются численными методами анализа. Под численным методом понимается такая интерпретация математической модели, которая доступна для реализации на ЭВМ. Построить численный метод – это значит построить «дискретную модель» изучаемого явления. В этом случае поиск решения исходной математической модели сводится к выполнению конечного числа арифметических действий над числами, а само решение может быть найдено в виде числа или таблицы чисел. Одной из программ, в которой используется численное решение задач, является FEMM. Первоначально этот пакет предполагалось использовать для моделирования полей электрических аппаратов, однако в последствие выяснилось, что программа может применяться и для расчета полей электрических машин. Так как численные методы являются более точными, было принято решение построить модель в программе FEMM, а затем воспроизвести для нее картину поля, по которой можно рассчитать некоторые параметры и сопоставить их с данными аналитического расчета.
Имея информацию о геометрии статора и ротора, материалах применяющихся при изготовлении электрических машин, была построена модель синхронного двигателя на 1500 об/мин, мощностью 4000 Вт, которая представлена в соответствии с рисунком 4.1
Обладая навыком работы с программой FEMM, можно получить данные о некоторых важных характеристиках. Для двигателей одним из основных параметров является момент на валу машины. Путем несложных построений удалось выяснить закон изменения момента в зависимости от угла положения ротора, представленный в соответствии с рисунком 4.2
Из характеристики приведенной выше следует: максимальное значение момента приходится на угол 36 градусов. Установив ротор в заданное положение, был проведен расчет, результаты которого представлены в соответствии с рисунком 4.3.
Из полученных результатов следует: та геометрия статора и ротора, объем магнитов, сечение и число проводников в пазах статора, что были приняты в аналитическом методе исследования, обеспечивают необходимый момент на валу машины.
Тепловой расчет
По результатам теплового расчета можно сделать заключение: перегрев отдельных частей машины не превышает допустимых значений, следовательно, двигатель будет иметь энергетические показатели не хуже расчетных, а его характеристики не претерпят изменений из-за повышенной температуры.
