 |
 |
 |
 |
(ручной) методике ряд этапов расчета трансформаторов был не формализован или формализован недостаточно для автоматизированного расчета: предварительный конструкторский расчет, выбор проводов и их распределение по катушкам, компоновка выходной информации для инженерно-технического состава, занимающегося созданием, эксплуатацией и испытанием контактного электросварочного оборудования, расчет индуктивностей, тепловой расчет и т. д. Здесь многое зависело от опыта и интуиции разработчиков.
При автоматизированном расчете вмешательство человека на этапе расчета сведено к минимуму. Управление расчетом ведется с помощью нескольких параметров, рассматриваемых как исходные данные, и предусмотрена возможность незначительной корректировки результатов расчета. Диалог между разработчиком и ЭВМ здесь из-за неочевидности решения не оправдывает себя.
Все остальные этапы расчета так или иначе формализованы. Для предварительного конструктивного расчета, например, по эмпирическим данным построены аппроксимирующие зависимости. Задачи выбора проводов и распределения их по катушкам удалось решить путем совместного использования методов нелинейного и динамического программирования и методов случайного поиска и т. п. В МОМ по сравнению с традиционной методикой уточнены расчет индуктивных сопротивлений и тепловой расчет, которые ведутся многовариантно по более сложным и точным формулам, что невозможно при ручном расчете.
В МОМ предусматривается возможность оптимизации конструкции трансформаторов по ряду критериев, например по минимуму расхода активных материалов или по максимуму КПД. При ручном проектировании оптимальность конструкции определяется квалификацией разработчика.
Модульный принцип построения методики и программного обеспечения позволяет поэтапно решить задачу создания системы автоматизированного расчета всех существующих типов трансформаторов, которая за счет использования при расчете различных методов оптимизации и возможности просмотра многих вариантов проектируемых трансформаторов ведет в конечном счете к сокращению сроков и снижению стоимости разработки контактного электросварочного оборудования, например, за счет исключения излишнего макетирования трансформаторов, к снижению материалоемкости за счет обоснованного расчета параметров и т. п.
Результаты разработки первого варианта МОМ и программного обеспечения, а также проведенных расчетов в целом подтверждают правильность выбора структуры и способов фор- малнзации отдельных пунктов методики.
5.6. Описание процесса проектирования
Методика автоматизированного расчета трансформаторов машин контактной сварки основывается на методике ручного !расчета, изложенной в работе [12]. Основные положения базового варианта методики автоматизированного расчета (МОМ) изложены в § 5.3 и 5.4. Ниже дается общее описание процесса автоматизированного расчета трансформаторов, включающего в себя несколько этапов, и последовательность действий на каждом из них.
Первый этап:
1. Подготовка исходных данных в соответствии с техническим заданием (ТЗ) на расчет и ввод их в ЭВМ.
2. Определение суммарного числа витков первичной обмотки и распределение их по секциям и ступеням. Допустимых ре-щений получается несколько. Все они выводятся на алфавитно-цифровое печатающее устройство (АЦПУ) и записываются в промежуточный набор данных.
3. Анализ разработчиком результатов расчета и выбор одного или нескольких решений для последующего расчета.
Второй этап - это расчет основных электрических, геометрических, механических и эксплуатационных характеристик трансформатора с оптимизацией их по заданному критерию. Исходными данными этого этапа расчета являются выходные данные первого этапа и часть данных, уже введенных на первом этапе согласно ТЗ.
Последовательность расчета на этом этапе:
1. Предварительный расчет размеров окна магнитопровода. Определение по заданным плотностям токов минимально допустимых сечений проводов секций первичной обмотки и дисков вторичной обмотки.
2. Определение по опытным данным в зависимости от суммарного сечения витков обеих обмоток числа дисков, катушек и их размеров с возможностью варьирования перечисленных параметров в заданных пределах.
3. Выбор проводов из базы данных. Провода выбираются так, чтобы число их типоразмеров не превосходило заданного и чтобы минимизировать суммарное сечение меди. При выборе проводов для каждой секции учитывается, что их сечения должны быть не меньше расчетных минимально допустимых и что эти провода должны разместиться в заданном числе катушек с близкими радиальными размерами.
4. Определение материала и геометрических размеров выводов и выбор подходящих из базы данных. Окончательный конструктивный расчет магнитопровода, дисков, катушек и выбор из базы данных унифицированного магнитопровода.
5. Расчет активных и индуктивных сопротивлений, потерь, КПД, массы отдельных элементов и узлов трансформатора.
6. Тепловой расчет с определением расхода воды.
Эта последовательность расчетов повторяется многократно. Число циклов повторения задается. Многократные расчеты преследуют цель получения конструкции, близкой к оптимальной.
Варьируемые параметры - предварительно выбираемое отношение высоты окна магнитопровода к его ширине, коэффициент вытянутости стержня магнитопровода, предварительно выбираемое из базы данных множество проводов, среди которых осуществляется окончательный выбор.
Критерием оптимизации может быть либо минимум массы активных материалов, либо максимум КПД. Вывод промежуточных результатов расчета на печать в каждом цикле позволяет отобрать тот или иной вариант.
Третий этап расчета не является обязательным. На этом этапе можно провести в режиме диалога корректировку полученных результатов. По желанию разработчика можно откорректировать практически любой требуемый параметр с сохранением его соотношения с другими параметрами.
Последний этап - этап вывода полученных результатов в виде специально составленных выходных форм.
5.7. Описание состава системы автоматизированного проектирования
Этапы проектирования (см. § 5.6) определили и состав системы автоматизированного проектирования. Она включает в себя три подсистемы: подсистему секционирования первичной обмотки трансформатора; подсистему расчета электрических, конструктивных и эксплуатационных характеристик трансформатора и подсистему сервисных модулей.
Подсистема секционирования первичной обмотки трансформатора решает задачи определения суммарного числа витков первичной обмотки и распределения их по секциям. Предусмотрена возможность корректировки полученных результатов в режиме диалога или изменением исходных данных. Выходная информация подсистемы записывается в рабочий файл и выводится на АЦПУ.
Подсистема расчета электрических, конструктивных и эксплуатационных характеристик трансформатора выполняет функции, отраженные в ее названии. В качестве исходной используется информация во входном потоке и выходная информация подсистемы секционирования первичной обмотки трансформатора. В процессе работы подсистема получает информацию из базы данных. В подсистеме предусмотрена кор-
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 [ 79 ] 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139