Трансформатордың симуляциялық талдауы: Сызықты элементтер арқылы негізгі процесстер тағайындар және ең жақсы іс-әрекеттер

1 Кіріспе

Трансформаторды симуляциялық талдау үшін (COMSOL, Infolytica, Ansys сияқты) қандай да бір конечті элементтер талдау бағдарламасын пайдаланып, электр және магниттік аймақтардан, әсіресе де ағыс, механикалық немесе инфразвук аймақтарына дейін, негізгі процесс тереңінен бірдей. Аралықдағы маңызды нұктелерді толық түсіну - бұл симуляциялық талдаудың және соңғы нәтиженің еңбектерінің қадиетінің негізі.

2 Негізгі Симуляция Процессі

Илимді және толық трансформатор симуляциялық процессі жеті негізгі кадамды қамтиды:

3 Қиындықтарды Түсіну

Трансформатор - статикалық электр құрылғысы, ол денсаулықтан өзімен байланысты симуляциялық еңбектері таңбалы болады, себебі айналу компоненттерінің қажеттілігі көптеген симуляциялардың қиындығын кеңейтеді. Бірақ, кешірім, трансформатор өзінің өзгеріп отыратын, уақытқа және физикалық аймақтардың күшті байланысының арқылы теңізденген электромеханикалық құрылғы болып табылады, бұл оның симуляциясын қиындатып, әдетте шешілетін емес етеді.

Мысалы, су ағысына негізделген трансформатор температурасының симуляциясы зертханалық және итоговық нәтижелер беруге жетіспейді. Бірінші, су ағысы теориясы өзі өте тым қиын және біріктірілген, тұрақты теория құрастырылған жоқ. Екінші, трансформатор температурасын симуляциялау үшін үш аймақтың ("магниттік аймақ - жылу аймақ - су ағысы") күшті байланысы қажет. Осындай үлкен трансформатор модельінде, бір ғана су ағысын шешу өте қиын, үш аймақтың күшті байланысын шешу қиындығын кеңейтеді.

Трансформатор симуляциясының маңызды аймақтарында өту үшін, симуляция инжендері бір жағынан трансформатордың қатынасындағы теориялары, дизайны, өндіру және тексеру білімдерін терең түсінуі, екінші жағынан симуляция бағдарламаларын өте жақсы қолдану және оның ішкі қызметін түсінуі қажет.

4 Процессінің Маңызды Нұктелері
4.1 Есепті Талдау

Геометриялық модельдеу алдында, симуляция есебін бастапқы түрде талдау қажет, дұрыс геометриялық модельді және туындатылатын физикалық аймақты таңдау үшін. Мысалы, симуляция есебі бір ғана физикалық аймаққа же күшті байланысты аймақтарға басқарылған ма?

4.2 Геометриялық Модельдеу

Геометриялық модельдеудің толығылығы симуляцияның өнімділігі мен өсуін анықтайды. Көп жағдайларда, қысқартылған геометриялық модель құрастырылуы қажет. Бірақ, әгер геометриялық модель өте қысқартылса, симуляция нәтижелері дұрыс болмайды және дизайн еңбектерін басқаруға қолданылмайды. Айрым ғана, қалай қысқартылған геометриялық модельді анықтау үшін, шешілетін есепке терең түсіну қажет. Мысалы, 2D геометриялық модель жеткілікті бола ма? 3D геометриялық модель құрастыру қажет бола ма? Әрине, 3D модель құрастыру кезінде, қай әрекеттерді қалпына келтіру қажет, қай әрекеттерді сақтау қажет?

4.3 Материалды Бөлу

Материалда ондаған физикалық параметрлер болуы мүмкін, бірақ белгілі бір есепті шешу үшін көбінесе бірнеше параметрлер ғана қажет.

Белгілі бір материалдық параметрлерді бөлу кезінде, олардың мәндері дұрыс болуы қажет; басқа туралы, симуляция нәтижелеріне қабылдана алмайтын қателер енгізіледі.

Бірнеше материалдық қасиеттердің мәндері басқа параметрлерге байланысты өзгереді. Мысалы, трансформатор су-жылу симуляциясында, трансформатор масының тығыздығы, атоқтық ығызықтық және жылу айналуы температуралық түрде өзгереді, және бұл қатынастар өте дәл функциялармен сипатталуы қажет.

4.4 Физикалық Аймақты Бекіту

Таңдалған физикалық аймақ үшін, проблеманың физикалық теңдеулері, жылуындардың өрнектері, бастапқы шарттар, чек аралықтары және шектеу шарттары сияқты маңызды шешу шарттарын анықтау қажет.

4.5 Торды Жасау

Торды жасау геометриялық модельдеуден кейінгі әділетті реттеу. Теориялық түрде, жуық торлар дәл нәтижелер береді. Бірақ, өте жуық торлар практикалық емес, себебі олар шешу уақытын өттік арттырады.

Торды жасау негізгі принципі - толық және жуық торларды дұрыс байланыстыру: қажет болғанда жуықталтыру, мүмкін болғанда жуықталтыру.

Көз каранды торды жасау өте қиын және симуляция инжендері шешілетін проблемаға терең түсінуі қажет.

Соңғы, бірнеше бағдарламалар физикалық негізде автоматты торды жасау функциясын ұсынады, бұл торды жасау процесін қысқартады. Мысалы, COMSOL электр аймақ симуляция модулдерінің автоматты торды жасау функциясы өте қазіргі, үлкен трансформатор негізгі изоляция модельдерін басқа бағдарламалардан 40 есе аз уақытта жасайды.

Айтқанша, бағдарламаның ішкі автоматты торды жасау функциялары белгілі бір проблемаларды шешу үшін жеткіліксіз, себебі жалпы бағдарламалар қай аймақтарда торды жуықталтыру қажет екендігін анықтай алмайды - мысалы, су ағысы симуляцияларында.

4.6 Модельді Шешу

Симуляциялық шешу өзінің өсуі - үлкен дискретті теңдеулер жүйесін шешу. Бұл симуляция инжендерінің математикалық білімі, мысалы, матрица теориясы және Ньютон итерация әдістерін қолдануын талап етеді.

Бағыттаушы бірнеше бағдарламалар проблемаға қарай автоматты құрылған, инженерлерге қосымша қатысу қажет емес. Бірақ, торды жасау сияқты, бұл барлық жағдайларда қолданылмайды. Жоғары деңгейдегі және тым қиын проблемаларды шешу үшін инженерлер бір-бірінше құрылымды қалыптастыру қажет, бұл ынтымактау және дәл нәтиже алуға қолдау көрсетеді.

4.7 Нәтижені Пост-Обработка

Симуляция нәтижелерін көрсету үшін, алынған деректерге қажетті пост-обработка қолданылуы қажет, мысалы, электр аймақ контурлары, температура аймақ контурлары немесе су ағысы контурларын жасау.

Сонымен қатар, бірнеше пост-обработка кадамдары инженерлерге өзінің білімін қолдануы қажет. Мысалы, көптеген электр аймақ симуляция бағдарламалары әр нүктедегі электр аймақтың күштілігін көрсету үшін қолданылады, бірақ изоляция маржанының ықтималдығын анықтау үшін бұл деректерді статистикалық талдау қажет, бұл ықтималдылықтың қатарына негізделген изоляция маржаны графигін жасау үшін.