永磁同步電機之永磁電機電磁計算CAD

    l概述

傳統(tǒng)的電機設(shè)計是設(shè)計人員在耗費大量時間和精力于簡單重復(fù)的手工演算中進行的。由于電機內(nèi)在電磁關(guān)系復(fù)雜和電磁計算步驟繁雜，以及限于人工手算，從數(shù)學(xué)模型到計算公式只能基于簡化的、經(jīng)驗或半經(jīng)驗性質(zhì)的。這樣，傳統(tǒng)的設(shè)計方法不但設(shè)計精度不高、設(shè)計面窄，而且沒有將設(shè)計人員從繁重、單調(diào)的手算中解脫出來，因此，人們在不斷地尋求新的、更好的設(shè)計方法。隨著計算機及其應(yīng)用技術(shù)的迅猛發(fā)展，電機設(shè)計進人了嶄新的現(xiàn)代設(shè)計階段―電機的計算機輔助設(shè)計（C AD）階段。電機cAD充分發(fā)揮計算機計算功能強、運算速度決及擁有邏輯判斷功能等優(yōu)勢，使電機設(shè)計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，計算結(jié)果更準(zhǔn)確、更全面，并能實現(xiàn)設(shè)計方案的優(yōu)化，同時也使設(shè)計周期縮短，設(shè)計費用減小，使設(shè)計人員能更輕松自信地參與設(shè)計．

計算機應(yīng)用于電機設(shè)計始于50年代，在至今不到50年的時間里，電機cAD有了迅速發(fā)展：電磁設(shè)計程序從分析校核計算、綜合設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計到設(shè)計專家系統(tǒng)；計算內(nèi)容除電磁計算外，還能進行通風(fēng)、溫升、振動、噪聲、諧波分析、電磁場分析等與電機設(shè)計密切相關(guān)的分析與計算；從簡單的計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)。在如此豐富而生動的電機CAD中，應(yīng)用得最普遍、也是最基本的是計算機輔助電磁分析程序，它也是其他綜合設(shè)計程序所調(diào)用的子程序，因為電磁設(shè)計是電機設(shè)計的基礎(chǔ)和主要內(nèi)容，而電磁分析校核計算又是電磁設(shè)計的基礎(chǔ)，它的準(zhǔn)確性是電機設(shè)計的核心，是綜合設(shè)計和優(yōu)化設(shè)計獲得正確結(jié)果的保證。因此，本章主要介紹電機電磁分析校核計算的計算機程序的編制，并給出永磁直流電動機和永磁同步電動機電磁計算的計算機源程序及其說明。

2.永磁同步電動機牽人同步能力的測試

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

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

3.永磁直流電動機電磁計算源程序及說明

3.1源程序說明

3.1.1總體結(jié)構(gòu)

本程序是根據(jù)‘，水磁直流電動機電磁計算程序”（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)，即額定點性能計算與不同負(fù)載率的工作特性計算，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和所有變量的單位與手算程序中的相應(yīng)變量一致。對于一些無法取得一致或本程序另外增加的符號說明于表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；對于其他數(shù)據(jù)（即每次計算都可能變動的電磁計算所需已知參數(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）計算結(jié)果的輸出本程序通過WRITE語句將計算結(jié)果輸出于輸出數(shù)據(jù)文件中。本程序的計算輸出結(jié)果有三類，它們是電機額定運行時的性能和主要的中間變量計算結(jié)果、電機的空載特性以及不同負(fù)載率時的工作特性。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。