§ 8-3. Расчетные исследования с помощью эвм

В процессе проектирования электрических машин возникает необходимость проведения ряда расчетных исследований с помощью ЭВМ. Так, например, весьма полезно знать влияние коэффициентов целевой функции на геометрию оптимальной машины. Коэффициентами целевой функции будем называть множители, с помощью которых при известных массоэнергетических показателях электрической машины определяют стоимости ее изготовления и эксплуатации. К коэффициентам целевой функции относятся цены на материалы и электроэнергию, нормативный срок окупаемости, показатели интенсивности использования.

Было исследовано влияние нормативного срока окупаемости, расчетного коэффициента загрузки и расчетного числа часов нагружения в году на технико-экономические показатели асинхронных двигателей. Было установлено, что при изменении срока окупаемости в интервале четыре — восемь лет он не оказывает существенного влияния на расход материалов и электроэнергии.

Коэффициент загрузки и расчетное количество часов нагружения в году входят только в слагаемое целевой функции, характеризующее эксплуатационные затраты. При изменении стоимости потерь энергии по любой причине алгоритм оптимального проектирования будет стремиться так изменить геометрию, а следовательно, и стоимость двигателяС_Д , чтобы изменение обобщенных затрат было оптимальным. Так, при увеличении количества часов нагрузки в году увеличится , поэтому начнется движение оптимальной точки в сторону уменьшения , т. е. начнет увеличиваться КПД за счет увеличений расхода материалов. Такое же влияние на целевую функцию оказывает коэффициент загрузки, поэтому для оптимального проектирования важно точно знать количество часов работы в году и коэффициент загрузки двигателя. Оказалось, что среднее для промышленности число часов работы , хорошо коррелировано с начальной мощностью:

(8-3)

Интересно также исследование зависимости технико-экономических показателей асинхронных двигателей от коэффициентов влияния ряда исходных данных для проектирования. Ими являются магнитная проницаемость и удельные потери электротехнической стали, коэффициент заполнения паза, допустимая температура обмотки статора. Коэффициентом влияния входного параметра на функцию называется приращение функции в процентах, вызванное изменением параметра на один процент. В результате проведенного исследования получена система уравнений, которая при любом изменения исходных данные позволяет наметить комплекс мероприятий для максимального отрицательного приращения обобщенной стоимости двигателя. В частности, могут быть рассчитаны лимитные цены на новые материалы, т е. такие цены, которые в сочетании с новыми свойствами материалов дают нулевое приращение целевой функции — обобщенной стоимости двигателя.

Высоты оси вращения электрических машин нормализованы (см. гл. 9). Поэтому может оказаться необходимым скорректировать выбранные по расчету оптимальные значения наружного диаметра сердечника D_Н1 . Представляет интерес расчетное исследование на ЭВМ влияние отклонений от оптимальных значений наружных диаметров сердечника статора (на ±20%) на обобщенную стоимость С. В результатё оказалось, что имеется следующая зависимость:

(8-4)

Проведено расчетное исследование (с помощью ЭВМ) влияния класса нагревостойкости примененной изоляции на энергетические характеристики и суммарные затраты. Это исследование проводилось на асинхронных двигателях с h = 180 ÷ 225 мм и степенью защиты IР23. Были выполнены поисковые расчеты оптимальных двигателей с изоляцией классов нагревостойкости E и F. Было учтено, что провода класса F дороже проводов класса Е примерно на 16%. Расчеты показали, что переход с изоляции класса нагревостойкости Е на изоляцию класса F позволяет в среднем уменьшить расход меди на 15 %, электротехнической стали - на 18%, стоимость двигателей снижается на 12%, суммарные затраты на 2,8%. При этом КПД при коэффициенте загрузки 0,6 уменьшается на 0,6%, а коэффициент мощности практически не меняется.

Приведенные примеры показывают высокую эффективность применения ЭВМ для проведения расчетных исследований в процессе проектирования электрических машин.