Proposals for the multiparametric design application in electrical mechanical engineering

Abstract

The aim of the work is to obtain practical results for the electrical machines multiparametric design application, to conduct a comparative analysis of the parametric and multiparametric design results of a turbogenerator and its elements when the load changes; to confirm the prospects the multiparametric design application. Currently, it is possible to use mathematical models when designing, and use parametric synthesis to optimize one specific parameter, which in certain cases turns out to be sufficient. The peculiarity of electric machines calculation and design is the necessity of simultaneous checking of all interrelated parameters (mechanical, electromagnetic, thermal) with any changes. The structure design with simultaneous control of several variables cannot be performed using one stage of parametric design; additional calculations are necessary. In this case, multi-parameter design is necessary, but it requires longer preparation for design work and higher qualifications of personnel. Therefore, it is necessary to understand in which cases it is advisable to switch from parametric to multiparametric design. The work goal set is achieved by comparing the results of a turbogenerator, stator core and busbar designing using parametric and multiparametric design. The most important is to obtain the results of comparison of a complex electromechanical system parametric and multiparametric design (turbogenerator, its individual unit and element), including when the parameters of various physical processes change, performing a comparison of the obtained results, confirming the feasibility of carrying out multiparametric design. The significance of the obtained results is that practical examples of the multiparameter modeling use are shown. Using multiparametric design, not only a busbar refined form with increased repair and operational reliability was obtained, but the proposed solution economic advantages were also indicated.

Scopul lucrării este de a obține rezultate practice ale utilizării proiectării multiparametrice pentru mașini electrice, de a efectua o analiză comparativă a rezultatelor proiectării parametrice și multiparametrice ale unui turbogenerator și ale elementelor sale individuale atunci când sarcina se modifică, care este însoțită de o modificare. în factori electromagnetici, termici și mecanici; pentru a confirma perspectivele și a determina limitele recomandării de utilizare a proiectării multiparametrice pentru mașini electrice. Prin urmare, este necesar să înțelegem în ce cazuri este recomandabil să treceți de la proiectarea parametrică la proiectarea multiparametrică. Scopul stabilit în lucrare este atins prin crearea de modele pentru sarcini de complexitate diferită (proiectarea unui turbogenerator, a unui miez de stator și a barei colectoare) folosind capabilitățile de proiectare parametrică și multiparametrică cu compararea ulterioară a rezultatelor obținute. Cel mai important lucru este obținerea rezultatelor comparației dintre proiectarea parametrică și multiparametrică compararea unui sistem electromecanic complex (turbogenerator, unitatea și elementul său individual), compararea rezultatelor obținute, confirmarea fezabilității realizării proiectării multiparametrice. Semnificația rezultatelor obținute este că sunt prezentate exemple practice de creare a unor modele multi-parametrice ale unui turbogenerator, miez de stator și un element separat (bară transportoare de curent). Folosind proiectarea multiparametrică, s-a obținut nu numai o formă rafinată a barei colectoare cu reparații și fiabilitate operațională sporite, ci au fost indicate și avantajele economice ale soluției propuse.

Целью работы является получение практических результатов использования мультипараметрического проектирования для электрических машин, проведение сравнительного анализа результатов параметрического и мультипараметрического проектирования турбогенератора и его отдельных элементов при изменении нагрузки, что сопровождается изменением электромагнитных, тепловых и механических факторов; подтверждение перспективности и определение границ рекомендации использования мультипараметрического проектирования для электрических машин. Современное компьютерное обеспечение и разработанные программы сделали возможным на этапе проектирования создавать и использовать существующие математические модели, параметрический синтез для оптимизации одного конкретного параметра, что, в определённых случаях, является достаточным. Но особенностью расчета и проектирования электрических машин является необходимость одновременной проверки всех взаимосвязанных показателей (механических, электромагнитных и тепловых) при любых конструктивных изменениях. Проектирование будущей конструкции с изменениями и одновременным контролем нескольких переменных (регулируемых или нерегулируемых) не удается выполнить, используя один этап параметрического проектирования; необходимы дополнительные расчеты. В таком случае можно рекомендовать мультипараметрическое проектирование, что требует более длительной подготовки к проведению проектных работ, более мощного компьютерного обеспечения и более высокого уровня персонала. Поэтому необходимо понимать в каких случаях целесообразен переход от параметрического к мультипараметрическому проектированию. Поставленная в работе цель достигается созданием моделей для задач разной сложности (проектирование турбогенератора, сердечника статора и токопроводящей шины) с использованием возможностей параметрического и мультипараметрического проектирования с последующим сравнением полученных результатов. Наиболее важным является получение результатов сравнения параметрического и мультипараметрического проектирования сложной электромеханической системы (турбогенератора, его отдельного узла и элемента) в том числе, когда изменяются параметры различных физических процессов, выполнение сравнения полученных результатов, подтверждение целесообразности проведения именно мультипараметрического проектирования. Значимость полученных результатов состоит в том, что показаны практические примеры создания мультипараметрических моделей турбогенератора, сердечника статора и отдельного элемента (токопроводящей шины). С использованием мультипараметрического проектирования получена не только уточненная форма токоведущей шины с повышенной ремонтно-эксплуатационной надежностью, но указаны экономические преимущества предлагаемого решения.