Трансформатор симуляция тahlili: Chek-Element vositalaridan foydalanib asosiy jarayonlar muammolari va eng yaxshi tavsiyalar

1 Kirish

Kompaniyalar (masalan, COMSOL, Infolytica yoki Ansys) tomonidan transformatorlarni simulatsiya qilish uchun ishlatiladigan har qanday sonli element tahlil dasturi bilan, ya'ni elektr maydon, magnet maydon, oqim maydon, mexanik maydon yoki akustik maydon ustida e'tibor qaratilsa ham, asosiy jarayon bir xil. Har bir jarayondagi muhim nuqtalarni haqiqiy tushunish - bu simulatsiya tahlilning muvaffaqiyatli amalga oshirilishi va nihoyatdagi natijalarning etarli darajada ishonchli bo'lishi uchun asosdir.

2 Asosiy simulatsiya jarayoni

Ilmiy va to'liq transformator simulatsiya jarayoni yetti asosiy bosqichdan iborat:

3 Qiyinchiliklar tushunchasi

Transformator statik elektr tashkiloti hisoblanadi, va bu jihatdan, unga oid simulatsiya ishlari nisbatan oddiy, chunki aylanuvchi komponentlar mavjud bo'lgan holatda keng ko'lamli simulatsiyalar juda murakkablashtiriladi. Afsuski, transformator ham nonlineer, vaqt oralig'iga o'zgaruvchan elektromexanik qurilma hisoblanadi, ko'plab fizik maydonlarning kuchli bog'liqligi orqali, bu esa transformator simulatsiyasini juda qiyin va yechimi yo'q qilib qo'yadi.

Masalan, suyuqlik tahlil asosida transformator temperaturasi maydonlarini simulatsiya qilish odatda aniq va ishonchli natijalarga erishmaydi. Bunda bir sababi - suyuqlik dinamikasining asosiy nazariyasi o'z holiicha juda murakkab bo'lib, bitta yagona va barqaror nazariya shakllantirilmagan. Boshqa tomondan, transformator temperaturasi maydonlarini simulatsiya qilish uchun "magnet maydon-issiqtasodifiy maydon-suyuqlik maydon" uch maydonning ikki tomonlama kuchli bog'liqligi talab etiladi. Shunday qattiq transformator modellari uchun, bir necha maydonlarning kuchli bog'liqligini hal qilish, faqat bir suyuqlik maydonini hal qilishdan juda murakkabroq masala bo'lib qoladi.

Transformator simulatsiyasidagi muhim sohalarda oldinga sarailish uchun, simulatsiya inzhenerlari, bir tomondan, transformatorlar bilan bog'liq nazariyalar, dizayn, ishlab chiqarish va sinov bilimlariga samarali tushunishga ega bo'lishi kerak, ikkinchi tomondan, simulatsiya dasturlarini samarali ishlatish va ularning ichki ishlash prinsiplarini tushunish talab etiladi.

4 Jarayonning muhim nuqtalari
4.1 Masala tahlili

Geometrik model tuzishdan oldin, simulatsiya masalasi haqida oldindan tahlil qilish zarur, moslashgan geometrik modelni tuzish va to'g'ri fizik maydonni tanlash uchun. Masalan, simulatsiya masalasi bitta fizik maydonga e'tibor qaratilayotganmi yoki kuchli bog'liq fizik maydonlarga?

4.2 Geometrik model tuzish

Geometrik modelning to'liqligi simulatsiya effektivligi va tezligini aniqlaydi. Ko'pincha, geometrik modelni soddalashtirish talab etiladi. Agar geometrik model juda soddalashtirilsa, simulatsiya natijalari aniq bo'lmaydi va dizayn ishlarini yo'naltirishda foydasi bo'lmaydi. Ayrim masalalarda, geometrik modelni qanday soddalashtirish kerakligini tushunish uchun, masalani yaxshi tushunish talab etiladi. Masalan, 2D geometrik model yetarlimi? 3D geometrik model tuzish zarurmi? 3D model tuzilayotganda, qaysi batafsillarni o'chirish mumkin va qaysi batafsillarni saqlash kerak?

4.3 Materiallar berish

Materialda do'stlar soni miqdordagi fizik parametrlari bo'lishi mumkin, ammo aniq masalani hal qilish uchun faqat qisqacha kerak bo'lishi mumkin.

Aniq material parametrlarini belgilashda, ularning qiymatlari aniq bo'lishi lozim; aks holda, simulatsiya natijalariga qabul qilinmas bo'lgan farqlar kiritilishi mumkin.

Ba'zi material xususiyat parametrlari boshqa parametrlar bilan o'zgaradi. Masalan, transformator suyuqlik-issiqtasodifiy simulatsiyalarda, transformator yog'ining sur'ati, issiqtasodifiy kapasiteti va issiqtasodifiy o'tkazgichlik harorat bilan o'zgaradi, va bu munosabatlarni aniq funksiyalar orqali tasvir qilish talab etiladi.

4.4 Fizik maydon tuzilishi

Tanlangan fizik maydon uchun, masalani boshqaradigan fizik tenglamalar, vozbudalar ifodalari, boshlang'ich shartlar, chegaraviy shartlar va cheklash shartlarini aniqlash zarur.

4.5 Tarmoq tuzilishi

Tarmoq tuzilishi, geometrik model tuzilishidan keyin, asosiy qadam deb hisoblanadi. Nazariy jihatdan, yopiq tarmoqlar aniqroq natijalarni beradi. Ammo, juda yopiq tarmoqlar amaliy jihatdan imkoniyatsiz, chunki ular hal qilish vaqtini o'zgartiradi.

Tarmoq tuzilishining asosiy prinsipi - yan va yopiq tarmoqlarni moslash: zarur bo'lgan joylarda yopiq tarmoqlarni, mumkin bo'lgan joylarda yan tarmoqlarni tuzish.

Qo'l bilan tarmoq tuzish juda qiyin va simulatsiya inzhenerlari masalani yaxshi tushunish talab etiladi.

Bundan tashqari, ba'zi dasturlar fizikaga asoslangan avtomatik tarmoq tuzish funktsiyalarini taklif etadi, bu tarmoq tuzish jarayonini osonlashtiradi. Masalan, COMSOLning elektr maydon simulatsiya modullari uchun avtomatik tarmoq tuzish funktsiyasi juda kuchli, katta transformator asosiy izolyatsiya modellarini boshqalariga nisbatan 40 marta tez tarmoq tuzish imkoniyatini beradi.

Afsuski, dasturning ichki avtomatik tarmoq tuzish funktsiyalari ba'zi masalalarni hal qilish uchun yetarli emas, chunki umumiy maqsaddagi dasturlar tarmoqni yan tuzish uchun talab qilinadigan sohalarini aniqlay olmaydi - masalan, suyuqlik maydon simulatsiyalari.

4.6 Modelni hal qilish

Simulatsiya hal qilishning asosi - katta diskret tenglama sistemalarini hal qilish. Bu simulatsiya inzhenerlarining matematika bilan bog'liq bilimlarga, masalan, matritsa nazariyasi va Newton iteratsiya usullari bilan ega bo'lishini talab etadi.

Ba'zi dasturlar solvers masala asosida avtomatik ravishda konfiguratsiya qilinadi, inzhenerlardan qo'shimcha intervensiya talab etilmaydi. Ammo, tarmoq tuzish kabi, bu umumiy taqsimotga qo'yilishi mumkin emas. Samarali va aniq natijalar uchun, inzhenerlar individual konfiguratsiya qilish talab etiladi.

4.7 Natijalarni post-protsessing qilish

Simulatsiya natijalarini ko'rsatish uchun, olingan ma'lumotlarni mos post-protsessing qilish kerak, masalan, elektr maydon kontur chizmalari, temperatura maydon kontur chizmalari yoki suyuqlik maydon kontur chizmalari tuzish.

Shuningdek, ba'zi post-protsessing qadamlari inzhenerlardan mahoratli bilimlarni talab qiladi. Masalan, ko'pincha elektr maydon simulatsiya dasturlari har bir nuqtadagi elektr maydon intensivligining o'lchamini ko'rsatish uchun ishlatiladi, lekin izolyatsiya chegarasining ijtimoiy qobiliyatini aniqlash uchun, bu ma'lumotlarni statistik analiz qilish va yig'ilgan maydon intensivligi asosida izolyatsiya chegarasi chizmalari tuzish talab etiladi.