Розробка імітаційної моделі електромеханічного перетворювача енергії з масивним ротором в Ansys RMxprt, Maxwell і Twin Builder
DOI:
https://doi.org/10.33042/2079-424X.2022.61.1.03Ключові слова:
асинхронна машина, масивний ротор, зовнішній ротор, сумісне моделювання, Ansys Maxwell, Ansys Twin BuilderАнотація
У статті представлено розробку платформи сумісного моделювання електромеханічного перетворювача енергії з використанням Ansys Maxwell та Ansys Twin Builder. Електромеханічний перетворювач енергії, який досліджується, за принципом дії є асинхронним двигуном із зовнішнім порожнистим масивним ротором. В статті розкрита специфіка моделювання такого типу спеціальної електричної машини. В роботі виконано поетапне моделювання машини в Ansys RMxprt, експорт моделі в Ansys Maxwell 2D та 3D. Показано, яким чином виконати налаштування проєкту для імпорту ою’єкту, розрахованому методом скінченних елементів в Ansys Maxwell у поле Twin Builder. Виконано сумісне моделювання електромеханічного перетворювача енергії при живленні від стабільного трифазного джерела. В імітаційній моделі врахована наявність ступінчастого механічного навантаження під час розбігу до номінальної швидкості. Така структура сумісного проєкту дає більш якісні результати моделювання у порівнянні з використанням імітаційних моделей з зосередженими параметрами, заснованих на імплементації диференційних рівнянь електромагнітних перехідних процесів з використанням функціональних блоків. Одержані характеристики показали високий збіг очікуваних результатів за показниками фазних струмів обмотки статора, обертального моменту та швидкості. Дана робота буде корисна для проведення моделювання електричних машин спеціального виконання, які відсутні у бібліотеці готових модулів Ansys Twin Builder.
Посилання
Vandelook, S., Elsacker, E., Van Wylick, A., De Laet, L., & Peeters, E. (2021). Current state and future prospects of pure mycelium materials. Fungal Biology and Biotechnology, 8(1), 20. https://doi.org/10.1186/s40694-021-00128-1
Fang, X.L., Zhang, W.F., & Wang, H.X. (2014). The research process and application prospect of the smart piezoelectric materials. Advanced Materials Research, 983, 16–19. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.983.16
Matyushenko, I., Moiseienko, Y., & Khanova, O. (2015). Prospects for creating material grounds for information economics on the basis of micro-electronic technologies and sensor enginery utilizing NBIC-technologies in Ukraine. British Journal of Economics, Management & Trade, 9(3), 1–16. https://doi.org/10.9734/BJEMT/2015/19532
Obodovych, O., & Sydorenko, V. (2020). Realities and prospects of future complex processing of plant raw materials into biothetanol and by-products. Biotechnologia Acta, 13(6), 13–23. https://doi.org/10.15407/biotech13.06.013
Mijał, W., & Tora, B. (2018). Development of dry coal gravity separation techniques. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 427, 012003. https://doi.org/10.1088/1757-899X/427/1/012003
Ermolenko, D., Iuferev, L., & Roshchin, O. (2021). The resonant induction heating method. Transportation Research Procedia, 54, 236-242. https://doi.org/10.1016/j.trpro.2021.02.069
Zhang, H., Mohamed, A., Breikin, T., & Howarth, M. (2021). Modelling and simulation of an ohmic heating process. Open Journal of Modelling and Simulation, 9(1), 26–42. https://doi.org/10.4236/ojmsi.2021.91002
Wang, L., Wu, H., & Wang, F. (2017). Design of nano screw pump for water transport and its mechanisms. Scientific Reports, 7(1), 41717. https://doi.org/10.1038/srep41717
Messadi, M., Hadjout, L., Ouazir, Y., Bensaidane, H., Lubin, T., Mezani, S., ... & Takorabet, N. (2015). Eddy current computation in translational motion conductive plate of an induction heater with consideration of finite length extremity effects. IEEE Transactions on Magnetics, 52(3), 6300304. https://doi.org/10.1109/TMAG.2015.2498762
Zou, J.F., Ma, L.F., Zhang, G.H., Huang, Z.Q., Lin, J.B., & Liu, P.T. (2018). Controlling roll temperature by
fluid-solid coupled heat transfer. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 31, 93. https://doi.org/10.1186/s10033-018-0293-7
Höpner, V.N., & Wilhelm, V.E. (2021). Insulation life span of low-voltage electric motors – A survey. Energies, 14(6), 1738. https://doi.org/10.3390/en14061738
Silwal, B., Mohamed, A.., Nonneman, J., De Paepe, M., & Sergeant, P. (2019). Assessment of different cooling techniques for reduced mechanical stress in the windings of electrical machines. Energies, 12(10), 1967. https://doi.org/10.3390/en12101967
Lei, G., Zhu, J., & Guo, Y. (2016). Multidisciplinary design optimization methods for electrical machines and drive systems. POWSYS, vol. 691. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-662-49271-0
Pliuhin, V., Zablodskiy, M., Sukhonos, M., Tsegelnyk, Y., Piddubna, L. (2023). Determination of massive rotary electric machines parameters in ANSYS RMxprt and ANSYS Maxwell. In: Arsenyeva, O. et al. (eds) Smart Technologies in Urban Engineering. LNNS, vol. 536, pp. 189–201. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-031-20141-7_18
Zablodskiy, N., Pliugin, V., & Gritsyuk, V. (2014). Submersible electromechanical transformers for energy efficient technologies of oil extraction. Progressive Technologies of Coal, Coaled Methane, and Ores Mining, 223–227.
Rauser, F. (2013). IEC affiliate country program. IEC. http://www.iec.ch/affiliates.htm
IEC collaboration tools suite. TISS. http://www.collaboration.iec.ch/quikplace/tc72.htm
ANSYS Mawell. (2020). Low Frequency Electromagnetic Field Simulation. https://www.ansys.com/Products/Electronics/ANSYS-Maxwell
Zablodskiy, M., Gritsyuk, V., Pliuhin, V., & Biletskyi, I. (2021). The surface characteristics features of the electromagnetic field of the rotor of a polyfunctional electromechanical converter. In 2021 International Conference on Electrical, Computer, Communications and Mechatronics Engineering (ICECCME) (pp. 1–5). IEEE. https://doi.org/10.1109/ICECCME52200.2021.9590872
Zablodskiy, N., & Pliugin, V. (2015). 3D magnetic filed distribution in a screw double-stator induction motor. In 2015 16th International Conference on Computational Problems of Electrical Engineering (CPEE), 239–241. https://doi.org/10.1109/CPEE.2015.7333386
Nikolaj, Z., Vladyslav, P., Stanislav, F., & Jiri, L. (2013). Dynamic simulation of the double-stator induction electromechanical converter with ferromagnetic rotor. In 4th International Conference on Power Engineering, Energy and Electrical Drives (pp. 1448–1453). IEEE. https://doi.org/10.1109/PowerEng.2013.6635828
Pliuhin, V., Aksonov, O., Tsegelnyk, Y., Plankovskyy, S., Kombarov, V., & Piddubna, L. (2021). Design and simulation of a servo-drive motor using ANSYS Electromagnetics. Lighting Engineering & Power Engineering, 60(3), 112–123.https://doi.org/10.33042/2079-424X.2021.60.3.04
Özüpak, Y. (2022). Design and analysis of a three phase induction motor with co-simulation. EJONS International Journal, 6(23), 642–651. https://doi.org/10.5281/zenodo.7501522
Priya, B.H., Karthick, R., Lokprakash, B., Vasanth, S., & Praveen, N.K. (2020). Static eccentricity fault analysis in inverter fed induction motor using finite element method. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 872, 012049. https://doi.org/10.1088/1757-899X/872/1/012049
Bensalem, Y., & Abdelkrim, M.N. (2016). Modeling and simulation of induction motor based on finite element analysis. International Journal of Power Electronics and Drive Systems, 7(4), 1100–1109.
Mersha, T.K., & Du, C. (2021). Co-simulation and modeling of PMSM based on Ansys software and simulink for EVs. World Electric Vehicle Journal, 13(1), 4. https://doi.org/10.3390/wevj13010004
Jaber, K., Fakhfakh, A., & Neji, R. (2011). Modeling and simulation of high performance electrical vehicle powertrains in VHDL-AMS. In Electric Vehicles-Modelling and Simulations. IntechOpen. https://doi.org/10.5772/16650
Singh, A.K., Kumar, P., Reddy, C.U., & Prabhakar, K. (2015). Simulation of direct torque control of induction motor using simulink, simplorer and maxwell software. In 2015 IEEE International Transportation Electrification Conference (ITEC) (pp. 1–6). IEEE. https://doi.org/10.1109/ITEC-India.2015.7386920
Gobikha, G.S., & Allirani, S. (2017). Space vector modulation based direct torque control of induction motor using Matlab Simulink, Maxwell Simplorer. International Journal of Scientific Research in Science, Engineering and Technology, (3), 191–195.
Ferkova, Z. (2014). Comparison of two-phase induction motor modeling in ANSYS Maxwell 2D and 3D program. In 2014 ELEKTRO (pp. 279–284). IEEE. https://doi.org/10.1109/ELEKTRO.2014.6848902
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Світлотехніка та Електроенергетика
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
@LepeJournal