Синтез и оптимизация электромагнитного ядра на ПК

Параметрическая оптимизация проводится на основе результатов аналитического ручного расчета, приведенного в главе 2. Процесс оптимизации имеет пошаговый характер и осуществляется при помощи программы “OPTCD”. На каждом шаге производится корректировка по одному или нескольким параметрам.

Данная глава содержит описание процесса направленного перебора значений с целью корректировки основных показателей двигателя. Основными этапами параметризации являются:

1. Поиск приемлемого варианта;
2. Оптимизация по минимуму приведенной стоимости (метод деформируемого многогранника);
3. Оптимизация по минимуму резервов (метод ЛП/tau);

Номинальные данные:

Номинальная мощность P_н=5000кВт

Номинальное линейное напряжение U_н=10кВ

Номинальный коэффициент мощности cosφ_н=0.9

Номинальная частота напряжения сети f_н=50Гц

Число пар полюсов p=9

Номинальный ток возбудителя I_вн=650А

Исходные значения конструктивных параметров:

Внутренний диаметр статора D_i=2.8м

Число пазов статора Z=189

Число эффективных проводников в пазу U_п=14

Длина сердечника статора l_t=0.44м

Величина воздушного зазора δ=0.017м

Ширина паза статора b_п=0.019м

Высота паза статора h_п=0.11м

Ширина сердечника полюса b_m=0.264м

Высота сердечника полюса h_m=0.264м

Ширина полюсного наконечника b_pm=0.348м

Высота проводника обмотки возбуждения a_em=5 мм

Ширина проводника обмотки возбуждения b_em=35мм

Число стержней демпферной обмотки n_c=9

Поиск приемлемого варианта

Оптимизация параметров двигателя производится с помощью программы поисковой оптимизации двигателя «OPTCD». В таблице 1 приведены результаты ручного расчета двигателя по исходным данным. В первых двух колонках приводятся исходные значения, другие две – рассчитанные значения основных показателей двигателя. При выполнении всех ограничений целевая функция CF должна быть равна приведенной стоимости двигателя C_Д.

Таблица 1 - Экспресс – информация по данным, полученным при ручном расчете.

Из расчета видно, что двигатель с такими параметрами не удовлетворяет условиям, заданным в начале работы:

1. Как видим отношение Ms/Mн = 1.2 слишком мало.

2. Как видим отношение Mп/Mн = 1.2 слишком велико.

3. Как видим отношение Iп/Iн = 1.2 слишком велико.

4. Целевая функция CF больше приведенной стоимости двигателя, что говорит о наложении штрафов за несоблюдение ограничений.

Если мы увеличим высоту проводника обмотки возбуждения a_em, уменьшим число стержней демпферной обмотки n_с, и уменьшим внутренний диаметр статора, то получим следующие результаты (таблица 2):

Таблица 2 - Экспресс – информация по скорректированным данным.

Как мы можем видеть, программа не налагает штрафов на двигатель с данными параметрами, но в этом случае получены не наилучшие значения удельных расходов меди и железа, КПД и относительно высокой для заданной номинальной мощности двигателя приведенной стоимостью.

Дата добавления: 2015-07-20