ANSYS RMxprt

Общая информация

Отправной точкой в проектировании электрических машин в комплексе ANSYS является специализированный расчётный модуль ANSYS RMxprt. Использование ANSYS RMxprt значительно упрощает и ускоряет процесс создания, расчёта и оптимизации магнитных систем электрических машин. Применение ANSYS RMxprt особенно полезно, когда нужно спроектировать электрическую машину стандартного типа, для которой известны методики расчета. Данное средство дает возможность проанализировать множество вариантов электрических машин за считанные минуты и позволяет получить желаемые характеристики электрических машин с использованием параметрического ввода начальных данных.

  • Шаблоны электрических машин
    • Ротор
    • Статор
    • Пазы
    • Стратегия управления
    • Схемы управления
  • Автоматический подбор параметров
    • Пазы
    • Количество витков и размеры проводников
    • Пусковые ёмкости
    • Электрическая нагрузка генераторов
    • Распределение обмоток
  • Построение кривых производительности
    • Вращающий момент
    • Мощность
    • Эффективность
  • Формы выходных временных диаграмм
    • Токи
    • Паразитный момент
    • Поток в воздушном зазоре
  • Графический редактор обмоток
  • Библиотека проводников стандартов ANSI и IEC
  • Редактор поперечного сечения
  • Настраиваемая таблица проектных данных
  • Оценка стоимости
  • Интегрированный модуль оптимизации и параметризации
  • Извлечение нелинейных эквивалентных цепей электрических машин для симулятора ANSYS Simplorer.
  • Создание полностью настроенной конечноэлементной модели в ANSYS Maxwell 2D/3D для детального электромагнитного расчёта.

ANSYS RMxprt содержит автоматизированные расчётные шаблоны большинства известных электрических машин:

  • Three-phase induction motors (трехфазные асинхронные двигатели).
  • Single-phase induction motors (однофазные асинхронные двигатели).
  • Wound-rotor motors and generators (индукционные машины с фазным ротором).
  • Three-phase synchronous motors and generators (трехфазные синхронные двигатели и генераторы).
  • Brushless permanent-magnet DC motors (бесщеточные двигатели постоянного тока с постоянными магнитами).
  • DC motors and generators (двигатели и генераторы постоянного тока).
  • Adjust-speed synchronous motors and generators (частотно-регулируемые синхронные двигатели и генераторы).
  • Permanent-magnet DC motors (двигатели постоянного тока с постоянными магнитами).
  • Switched reluctance motors (вентильно-индукторные двигатели).
  • Line-start permanent-magnet synchronous motors (синхронные двигатели с улучшенными пусковыми свойствами).
  • Universal motors (универсальные электрические машины).
  • Claw-pole alternators (генераторы переменного тока с когтеобразными полюсами).
  • Salient-pole motors and generators (явнополюсные синхронные двигатели и генераторы).
  • Non-salient synchronous motors and generators (неявнополюсные синхронные двигатели и генераторы).
  • Brush commutated mashines (электрические машины с щёточной коммутацией).
  • Axial-flux mashine (двигатели аксиального типа).

Некоторые типы электрических машин. Схематичное представление.

ANSYS RMxprt использует классическую аналитическую теорию электрических машин и метод эквивалентной магнитной цепи для вычисления рабочих характеристик машин с учётом таких эффектов, как нелинейности электротехнической стали, несинусоидальность магнитного потока в зазоре, вытеснение тока в массивных проводниках.

ANSYS RMxprt основан на таблично ориентированном интерфейсе и содержит параметризированные модели электрических машин. Пользователю необходимо только корректно ввести необходимые данные, например, для индукционной машины:

  • Исходные номинальные данные.
  • Основные геометрические размеры ротора, статора.
  • Геометрические размеры пазов ротора, статора.
  • Линейные и нелинейные свойства материалов.
  • Настройка обмотки, лобовых частей обмотки, пазовой изоляции.
  • Геометрические размеры короткозамыкающего кольца.
  • Данные по вентиляционным каналам ротора и статора.
  • Данные по частоте питающего напряжения, схеме включения обмоток.

Ввод пользовательских данных для расчёта индукционной машины.

ANSYS RMxprt рассчитывает все важнейшие параметры электрической машины и предоставляет их в табличном расширенном, табличном по разделам и графическом виде, например, для индукционной машины:

  • Для номинального режима:
    • Потребляемая мощность.
    • Мощность потерь.
    • КПД и cos(phi) двигателя.
    • Номинальные скольжение, вращающий момент, скорость.
    • Данные по активным и реактивным сопротивлениям обмоток.
    • Данные по состоянию магнитной системы.
    • Электрические данные состояния обмоток ротора и статора.
  • Для режима короткого замыкания:
    • Кратность пускового тока и момента.
    • Пусковой момент и ток статора.
    • Данные по активным и реактивным сопротивлениям обмоток.
  • Для критического скольжения:
    • Критическое скольжение.
    • Критический момент.
    • Кратность критического момента.
    • Ток в обмотке статора.
  • Для идеального холостого хода:
    • Ток в обмотке статора.
    • Потери мощности на холостом ходу.
    • Данные по активным и реактивным сопротивлениям обмоток.

Виды отчётов по результатам решения задачи индукционной машины в ANSYS RMxprt. Табличный расширенный, табличный по разделам и графический вид.

Все расчётные модули ANSYS интегрированы в расчётную платформу ANSYS Workbench для более простого обмена данными для решения совместных задач, дополняют и расширяют возможности друг друга.

ANSYS RMxprt имеет общий пользовательский интерфейс с ANSYS Maxwell. В случае, когда необходимо перейти от аналитического решения к более точному,  численному (методом конечных элементов), для детального рассмотрения процессов, происходящих внутри машины, ANSYS RMxprt позволяет перейти от виртуальной аналитической модели к двумерной или трехмерной конечноэлементной в ANSYS Maxwell 2D/3D. Посредством, заложенных разработчиками, примитивов элементов электрических машин, ANSYS RMxprt создаёт геометрическую модель, назначает свойства материалов, формирует обмоточные группы , при необходимости подключает электрическую схему управления. Таким образом, пользователь получает готовую для полевого расчета или для редактирования и внесения корректив модель машины в ANSYS Maxwell 2D/3D.

ANSYS RMxprt автоматически создаёт электромагнитную модель для ANSYS Maxwell 3D.

Нелинейные схемы замещения, созданные в ANSYS RMxprt на основе описания физической модели двигателя (геометрия, характеристики обмоток, нелинейные свойства материалов и т.д.), возможно интегрировать в симулятор ANSYS Simplorer. Данный подход позволяет быстро исследовать динамические характеристики двигателя в составе цифровых и аналоговых цепей, датчиков, электромагнитных устройств, механических, гидравлических и других типов нагрузок, таким образом, максимально приблизить анализируемую модель к реальным условиям эксплуатации или отладить систему управления.

ANSYS RMxprt, как отправная точка в решении задач электрических машин. Нелинейные схемы замещения могут быть использованы в быстром моделировании динамики электропривода. ANSYS RMxprt создаёт модель для ANSYS Maxwell 2D/3D для детального электромагнитного анализа.

ANSYS Optimetrics — универсальная дополнительная программа, которая добавляет к проекту параметрический, оптимизационный, статистический анализ и анализ чувствительности, что автоматизирует процесс нахождения желаемой комбинации параметров для ускорения процесса разработки и оптимизации электрических машин. Optimetrics доступен в интерфейсе ANSYS RMxprt, как дополнительная опция в дереве проекта. Продукты для численного электромагнитного моделирования ANSYS HFSS, ANSYS Q3D Extractor и ANSYS Maxwell, а также модуль ANSYS RMxprt позволяют вводить в расчётные модели параметры, описывающие геометрические размеры, свойства материалов, возбуждение и граничные условия. ANSYS Optimetrics работает с перебором этих параметров, изменяя расчётную модель в рамках допустимых значений параметров и стремится к достижению требуемых целевых функций или других заданных величин: скалярные, векторные, интегральные и т.д.

Использовании этого дополнительного приложения совместно с ANSYS HFSS, ANSYS Maxwell, ANSYS RMxprt и ANSYS Q3D Extractor предоставляет весьма удобную, автоматизированную, надежную платформу проектирования, позволяющую инженеру лучше понять пространство проектных параметров и сделать обоснованный выбор параметров конструкции.

ANSYS Distribute Solve Option – опция распределённого решения ANSYS Distribute Solve Option (DSO) значительно ускоряет процесс решения параметрических и оптимизационных задач и является аналогом опции ANSYS HPC Parametric Pack. Увеличение производительности достигается за счёт одновременного решения множества комбинаций параметров взамен обычного последовательного перебора. ANSYS DSO поддерживается всеми программными модулями ANSYS Electromagnetics Suite.