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Elektromagnetik
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Simulation elektrischer Maschinen mit Ansys Maxwell

Übersicht

Seminar Aufbau

In diesem Seminar lernen Sie die Feldsimulation mit Ansys Maxwell zur präzisen Bewertung typischer Kenngrößen von E-Maschinen. Diese Schulung wird als 2-tägiges Seminar angeboten.

Dauer
2 Tage

Voraussetzungen
Kenntnisse zu elektrischen Maschinen, Grundwissen in Ansys Maxwell

Verwendete Software
Ansys Maxwell

Nutzen
  • Verschaltungen der Wicklungen und Fehlerfälle
  • Verknüpfung elektrischer Maschinen mit leistungselektronischen Schaltungen
  • Solver-Technologien HPC/TDM zur schnelleren Ergebnisauswertung
  • Spezielle Maschineneigenschaften und Betriebszustände abbilden

Beschreibung

Ob Motoren oder Generatoren - elektrische Maschinen begleiten uns täglich in zunehmendem Maße. In der Entwicklung elektrischer Maschinen sind vielfältige Kundenspezifikationen möglichst optimal zu erfüllen. Ohne Simulationsunterstützung ist dieser Entwicklungsprozess heutzutage nicht mehr vorstellbar. Ansys Maxwell und Motor-CAD stellen hierzu den Industriestandard und die Plattform zur Verfügung, um die erforderlichen Analysen sicher und effizient durchzuführen. Technische Simulationen unterstützen Sie verlässlich dabei, in der Konzeptphase prognosefähige Aussagen zu möglichen Designvarianten elektrischer Maschinen abzugeben oder im Falle eines auftretenden Problems im Betrieb per Simulationstechnik die Diagnose und Verbesserungsvorschläge gezielt anzugehen.

Im Seminar lernen Sie, verlässliche Aussagen zur Funktion einer elektrischen Maschine gestützt auf FE-Simulationen zu treffen. Das umfasst Aufgaben von der Ermittlung zentraler Kenngrößen wie Drehmomentverlauf und Verluste bis hin zu Detailuntersuchungen wie der Entmagnetisierung von Permanentmagneten. Die gängigsten Maschinenarten wie Induktionsmaschinen und Synchronmaschine werden behandelt. Als Entwickler oder Antriebstechniker erwerben Sie das nötige Wissen zur numerischen Simulation elektrischer Maschinen. Das Wissen ist vielfältig einsetzbar in den Bereichen Maschinendesign, Maschinenauslegung, Maschinendiagnose und Maschinenwartung.

Detaillierte Agenda für diese 2-tägige Schulung

Tag 1

01 Von der analytischen Vorauslegung zum fertigen FE-Modell

  • Kurzeinführung in Ansys Maxwell
  • Typische Aufgabenstellungen und Simulationsworkflows
  • Erster Erfolg: Erstellung und Simulation eines FE-Modells aus dem RMxprt
  • Workshop: Erzeugen eines Maxwell Modells als Export aus RMxprt

02 Motordesigns schnell überprüfen und Entscheidungen treffen

  • Analytische Berechnung des elektromagnetischen Kreises mit Ansys RMxprt
  • Durchführung von Modellvariationen
  • Anbindung an die Leistungselektronik
  • Workshop: Analytische Berechnung einer PSM (permanentmagneterregte Synchronmaschine)

03 Modellaufbau einer elektrischen Maschine in Ansys Maxwell

  • Geometrie-Import, CAD-Anbindung
  • Materialeigenschaften inkl. Entmagnetisierung und Temperaturabhängigkeit
  • Modellierung von Verlusten in Wicklungen und im Eisenkreis
  • Vernetzungsstrategien & Randbedingungen
  • Kurzschlusskäfig einer Induktionsmaschine berücksichtigen
  • Workshop: Aufbau einer PSM

04 Solver-Setup und Postprocessing

  • Zeitschrittsteuerung und Ergebnisqualität
  • Auswertungsmöglichkeiten
  • Darstellung typischer Ergebnisgrößen
  • Ausgabe von Ergebnissen als dq-Komponenten
  • Vernetzungsmöglichkeiten von Axialflussmaschinen und Linearantrieben
  • Workshop: Vernetzung einer Axialflussmaschine

Tag 2

05 Beschleunigung der Simulation

  • Geschickte Nutzung von HPC (High Performance Computing)
  • Time Decomposition Method (TDM)
  • Schnelle Modellvariationen mit HPC
  • Harmonischer Solver: Berechnung eines Ausgangszustands für die transiente Simulation
  • Workshop: Einstellungen für die Nutzung von HPC/TDM und Vergleich der Rechenzeiten

06 Spezielle Betriebszustände und Fehlerfälle

  • Anlaufverhalten von elektrischen Maschinen
  • Exzentrizität und resultierende Kräfte auf den Rotor
  • Störfall Kurzschluss und Entmagnetisierung
  • Stern- und Dreieckschaltung im Circuit Editor
  • Workshop: Entmagnetisierung infolge eines Kurzschlusses

07 Aspekte räumlicher Modellierung

  • Geschrägter Motor: 3D- vs. 2.5D-Multislice
  • Wirbelströme in Permanentmagneten
  • Blechmodellierung: Laminierung, Anisotropie
  • Workshop: Einfluss der Schrägung auf den Arbeitspunkt einer elektrischen Maschine
  • Workshop: Ermittlung der Wirbelstromverluste in den Permanentmagneten einer PSM

08 Ableitung von Verhaltensmodellen

  • Verhaltensmodelle für elektrische Maschinen: ECE (Equivalent Circuit Extraction)
  • ECE-Modell vs. Co-Simulation
  • Validierung des ECE-Modells
  • Berechnung von Drehmoment-Drehzahl-Kennfeldern mit dem Machine Design Toolkit (ACT-Extension) und Motor-CAD
  • Workshop: Erstellung und Validierung eines ECE-Modells

Ihre Referenten

Peter Dück
Berechnungsingenieur, CADFEM Germany GmbH, Hannover
Lester Pena Gomez
Business Development Manager, CADFEM Germany GmbH, Stuttgart

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Leiter Technik Österreich