Содержание к диссертации
Введение
1. МОДУЛЬНАЯ СТРУКТУРА МПТ И СИНТЕЗ РЯДОВ ТИПО-ГАЕАРИТОВ ПРОКАТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 30
1.1. Физическая сущность модуля. Модульная конструкция главной электрической цепи МПТ 30
1.2. Сущность модульного метода синтеза.рядов тило-габаритов МПТ возрастающей мощности 39
1.3. Задачи работы 49
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ПРИНЦИПОВ АНАЛИЗА И
ПРОЕКТИРОВАНИЯ 50
2.1. Модуль как элементарный преобразователь электрической энергии в механическую 50
2.2. Типовой строительный элемент синтеза машин 63
2.3. Модуль как типовой носитель информации 73
2.4. Выводы 75
3. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МОДУЛЬНЫХ ПРОКАТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПРЕДЕЛЬНОЙ МОЩНОСТИ 76
3.1. Проектирование МПТ как многокритериальная задача оптимизации типовых модулей 76
3.1.1. Критерии диагностики основных видов напряженности МПТ предельной мощности 79
3.1.2. Оптимальность модуля 92
3.1.3. Взаимное влияние электромагнитных нагрузок и размеров 106
3.1.4. Оптимизированное проектирование подсистемы предельной МОЩНОСТИ 114
3.2. 0 выборе величины воздушного зазора под серединой главного полюса 124
3.3, Выводы 125
4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ МОДУЛЬНЫХ МЕТОДОВ. УРОВЕНЬ КАЧЕСТВА МАШИН МОДУЛЬНЫХ СЕРИЙ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ 127
4.1. Методика проектирования модулей 127
4.2. Серии и ряды модульных прокатных двигателей 133
4.3. Уровень качества машин модульных серий 152
4.4. Экономическая эффективность внедрения модульных оптимизированных прокатных двигателей, регулируемых полем 155
4.5. Выводы 158
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 159
ЛИТЕРАТУРА 162
ПРИЛОЖЕНИЕ 174
- Физическая сущность модуля. Модульная конструкция главной электрической цепи МПТ
- Модуль как элементарный преобразователь электрической энергии в механическую
- Проектирование МПТ как многокритериальная задача оптимизации типовых модулей
- Методика проектирования модулей
Физическая сущность модуля. Модульная конструкция главной электрической цепи МПТ
Основные направления экономического развития СССР на 1981 1985 годы и на период до 1990 года в области машиностроения предусматривают дальнейшее повышение единичной мощности машин и оборудования при одновременном уменьшении их габаритов, металлоемкости, энергопотребления. При создании новых машин, оборудования, аппаратуры и приборов рекомендуется широко применять модульные принципы и ускорить внедрение автоматизированных методов и средств контроля качества и испытания продукций как составной части технологических процессов.
Этот комплекс задач в полном объеме относится к одному из ведущих производств электротехнической промышленности -крупному электромашиностроению, в частности, к производству прокатных электродвигателей постоянного тока, предмету диссертационной работы.
В электротехнической промышленности СССР давно сложилась практика изготовления электрических машин едиными сериями, которая принята за основу технической политики [_ 12 . Изготовление электрических машин сериями при соответствующих принципах построения и методах проектирования может полностью удовлетворить требованиям народного хозяйства. Однако основным препятствием на пути к этому выступают методы индивидуального проектирования крупных электрических машин, не обеспечивающие требуемой общности и совершенства проектов каждого типо-габарита. Следовательно, поиск современных принципов проектирования и синтеза единых серий машин является одной из актуальных проблем электромашиностроения.
Машины, входящие в серию, проектируются с общим сортаментом применяемых материалов и технологией изготовления, с заранее установленной конструкцией, размерами основных деталей и установочяо-присоедйНйтельнымй [2,з] .
Первая серия прокатных электродвигателей постоянного тока была разработана отечественной электропромышленностью в конце 30-х годов. Машины этой серии выполнялись с одяоходовой обмоткой якоря и достигали в одноякорноад- исполнении мощности 5000 квт при номинальном напряжении 750 в[ 4]. Переход к использованию двухходовых обмоток якоря, осуществленный в начале 50-х годов, позволил повысить единичную мощность одноякорных машин до их сегодняшнего предела 10 12,5 тыс.квт. Номинальное напряжение повысилось до 930 В при одновременном снижении межламельного напряжения до 13,3 13,8 В. На основе учета опыта эксплуатации этих машин в 1968 + 1971 годах электропромышленностью разработана единая серия машин П2, внедряющаяся в настоящее время [_ 5J.
class2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ПРИНЦИПОВ АНАЛИЗА И
ПРОЕКТИРОВАНИЯ class2
Модуль как элементарный преобразователь электрической энергии в механическую
Модульные принципы структуры и синтеза электрических машин делают осуществимым замену анализа машины как целого более простым анализом ее функционально автономной части - модуля. Для этого необходимо выполнить математическое описание модуля, основываясь на математическом описании машины.
В применяемых в настоящее время основных электромагнитных соотношениях ШТ равноправно используются ток якоря и линейная нагрузка L33J. Произведение линейной нагрузки на величину средней магнитной индукции в воздушном зазоре и на площадь поверхности якоря создает результирующую тангенциальную силу и электромагнитный момент. В L33J под линейной нагрузкой понимается общее значение тока, приходящееся на единицу длины окружности якоря.
Проектирование МПТ как многокритериальная задача оптимизации типовых модулей
Сущность проектирования МПТ как многокритериальной задачи оптимизации, излагаемой в работах [30,52] , полностью разделяется и в данной работе. Общие положения к подходу и ведению оптимизированного проектирования одиночных МПТ Q52 ] остаются совершенно справедливыми и для одиночных модульных машин, поэтому они дополнительно автором не рассматриваются. Групповое проектирование МПТ из оптимизированных типовых модулей не имеет аналогов ни в отечественной, ни в зарубежной практике и потому рассматривается подробно и комплексно. Ответственность группового проектирования рядов тйпо- габаритов высокоиспользованных прокатных двигателей очень высока и потому автор уделяет много внимания поиску и восполнению недостающих взаимосвязей параметров, средств диагностики влияющих факторов, недостающих величин предельных ограничений по межламель-ному напряжению, коммутации и теплу.
Причинами остальных отступлений от принятого стиля индивидуального проектирования крупных машин служат:
а) модульный метод синтеза МПТ из типовых модулей, иск лючивший проблему индивидуального выбора данных обмоток ДП и КО каждого типо-габарита машины данного ряда в отдельности и необходимость вмешательства расчетчика в этот процесс;
б) возможность достижения оптимизации всех тшо-габари тов МПТ путем их синтеза из однотипных оптимизированных модулей. В процессе синтеза модули не претерпевают никаких изменений, соединяются между собой параллельно, сохраняя в объекте синтеза неизменными все свойства, в том числе и свойства оптимизации.
Объект оптимизированного проектирования представляют: ряд типо-габаритов машин - большая система, базовая машина -система, типовой модуль - подсистема. Для оптимизации и разработки этих внешне различных объектов достаточно оптимизировать и спроектировать одну подсистему, система и большая система получаются автоматически, по законам модульного синтеза, сокращая объем и время проектирования. Итак, объект оптимального проектирования - одиночный модуль. Требования, которым он должен удовлетворять идентичны широко известным требованиям к прокатным двигателям различного назначения /.2,3,9,20,40j. Характерные черты - номинальные паспортные и основные данные параметров модуля (П.7.).
Методика проектирования модулей
В разработке методики оптимизированного проектирования типовых одиночных и смежных модулей использованы материалы 1,2,3 глав диссертации, методическая и периодическая литература по исследованию и проектированию МПТ [ 1,2,3,9 13,19, 24 - 29; ЗІ 34; 38 42; 46 53; 55, 60, 64, 71 73, 76, 78 81, 90, 108 113 J , математические методы линеаризации и программирования [82,83,84,85,76J, общие и специальные требования, предъявляемые к прокатным двигателям различного назначения [ 1 9, 14 18, 20,40,58,87,88,89].
В задачи синтеза ряда (серии) машин входит выполнение требований по рациональному сокращению числа используемых диаметров якоря, типоразмеров модулей, размеров листовой электротехнической стали, предназначенной для раскроя сегментов шихтованного магнито-провода якоря и ярма, а также по выбору участка диаметров, в котором располагаются машины каждого ряда и серии в целом. Характерные черты методики: I) Обеспечение технологич ности в изготовлении и монтаже, равной надежности в эксплуа тации для всех конструктивных элементов энергопреобразования, как главных, так и вспомогательных. Это достигается подроб ной проработкой модели модуля на подготовительном этапе при разработке исходных данных проектирования и использованием ограниченного числа только таких значений параметров,которые дают конструктивно рациональные решения. 2) Совмещение опе раций расчета, оптимизации параметров и проектирования. Это стало возможным благодаря выбору исходных данных по значениям параметров модели и упрощению расчетных операций в связи с использованием обобщенных уравнений параметров оптимизации (формулы (2.16), (2.18), (3.9.,), (3.14), (3.23),(3.30) и др. ), "банка" данных модулей (таблицы, кривые и сетки опти мальных значений КПД ) для выбора варианта исходных данных, а также замене в теории и практике расчетов прерывных функций непрерывными, вида , и выражений (2.12 ), (2.28 ), а нелинейных функций - линеаризованными (П.15.).
