A hatékony mérnöki tervezés eszközei és módszerei a gyakorlatban

A hatékony mérnöki tervezés eszközei és módszerei a gyakorlatban Korszerű mérnöki technológiák (CAD, szimuláció, stb.) alkalmazásának bemutatása a készülékfejlesztés kapcsán Előadó: Szarka Zsolt H-TEC KFT.

Hyundai Technology Center Hungary Kft

Tokozott gázszigetelésű kapcsolókészülék (GIS) mező


A tervezési folyamat során használt szimulációs módszerek

•

Teljes körű 3D-s alkatrész és össze állítás modellezés, műhelyrajz készítés

•

Dielektromos vizsgálatok modellezése: villamos térerősség számítás

•

Mechanikai szilárdság vizsgálatok: roncsolásos vizsgálatok, üzemi terhelések

•

Zárlati áramú próbák elektromágneses hatásai

•

Gázáramlás számítása a megszakítóban kikapcsoláskor

•

Megszakító hajtás működésének teljes modellezése a be és kikapcsolási alatt


Villamos térszámítás – alaptervezés I.

Dielektromos vizsgálatok modellezése: valamelyik szigetelési próba (pl. lökőfeszültségű próba) szimulációja Alaptervezés: • Kiindulási befoglaló méretek meghatározása • Fő szigetelési távolságok • Burkolat átmérő • Szigetelő tányér méretei


Villamos térszámítás – alaptervezés II.

1

•

NODAL SOLUTION

FEB 5 2004 13:38:55 PLOT NO. 3

STEP=1 SUB =1 TIME=1 VOLT (AVG) RSYS=0 SMX =1050

•

MN

•

– –

MX

• 0

233.333 466.667 700 116.667 350 583.333 245kV Current transformer EF check 2D calc. - V1.0

Sok változatot kell megvizsgálni Lehetőség szerint szükséges a modell egyszerűsítése a könnyebb kezelhetőség érdekében Hatékony a eszköz lehet a 2D-s közelítés:

816.667

933.333

1050


síkmodell henger-szimmet rikus modell

Cél: a határoló geometriák meghatározása

Villamos térszámítás lépései I. - CAD modell

Modell geometria • A 3D CAD programban készül • Modell a szigetelő anyag (gáz, epoxi) • Határoló elemek a fém alkatrészek • Elhanyagolások, egyszerűsítések a számítás céljának figyelembe vételével • Nyolcad térfogat vizsgálata


Villamos térszámítás lépései II. - a számítási modell

•

A számítási modellben csak a szigetelő anyagok: – –

•


szigetelő gáz epoxi támszigetelő

Határoló felületek a fém alkatrészek

Villamos térszámítás lépései III. - a végeselem program

•

A modell átvitele a végeselem programba Anyag jellemzők megadása Hálózás

• • 1

VOLUMES MAT

NUM

800kV Gas Insulated Bus - Final V3.9

1

ELEMENTS

JUN 8 2005 13:14:03 PLOT NO. 3



JUN 8 2005 13:09:18 PLOT NO. 2

Villamos térszámítás lépései IV. - peremfeltételek, megoldás

1

•

NODAL SOLUTION

JUN 8 2005 13:09:19 PLOT NO. 3

STEP=1 SUB =1 TIME=1 VOLT (AVG) RSYS=0 SMX =2250

• • MX

MN

0

500 250 750 800kV Gas Insulated Bus - Final V3.9

1000

1250

1500

1750

2000

2250


Szabványos lökőfeszültségpróba elrendezés Burkolat földelve Az aktív rész a lökőhullámra kapcsolva

Villamos térszámítás lépései V. - eredmények

• • •

Eredmények megjelenítése Korábbi tapasztalatok alapján kiértékelés Szükség esetén módosítások és újraszámolás

1

NODAL SOLUTION

JUN 8 2005 13:09:19 PLOT NO. 4

STEP=1 SUB =1 TIME=1 EFSUM (AVG) RSYS=0 SMN =.257E-09 SMX =18.199

MN

MX

.257E-09

2.022

4.044

6.066

8.089

10.111



12.133

14.155

16.177

18.199

Villamos térszámítás lépései VI. - további eredmények 1

1

JUN 8 2005 13:10:37 PLOT NO. 1

STEP=1 SUB =1 TIME=1 EFSUM (AVG) RSYS=0 MN SMN =.257E-09 JUN 8 2005 13:22:53 SMX =18.199

POST1 STEP=1 SUB =1 TIME=1 PATH PLOT NOD1=16 NOD2=1615 ET

NODAL SOLUTION

PLOT NO.

7

10.333 9.422 8.506 7.590 6.674

MX

5.758 4.842 3.926 3.010 2.094 1.178 0

60.59 121.18 181.77 242.36 302.951 30.295 90.885 151.475 212.065 272.655

DIST

.257E-09 800kV Gas Insulated Bus - Final V3.9

2.022

4.044

6.066

8.089



10.111

12.133

14.155

16.177

18.199

Szilárdsági számítás – burkolat repesztési vizsgálat

•

• • •

A térszámítás után kialakított burkolat öntvény roncsolásos vizsgálata Víz nyomáspróba vizsgálat szimulációja Alumínium öntvény nemlineáris anyagmodellel Lezárás acél lemezfedéllel

1

ELEMENTS MAT

NUM

245 kV DS/ES "Long" - Casting Bursting test V8.29, p=35 bar


DEC 8 2003 11:29:26 PLOT NO. 7

Szilárdsági számítás – eredmény 1

NODAL SOLUTION

DEC 8 2003 11:24:01 PLOT NO. 2

STEP=1 SUB =1 TIME=1 SEQV (AVG) DMX =1.382 SMN =.880827 SMX =199.597

•

MX

• •

MN

.880827

45.04 89.199 133.358 177.518 22.96 67.12 111.279 155.438 199.597 245 kV DS/ES "Long" - Casting Bursting test V8.29, p=35 bar


Egy hosszú átfutással készülő, drága alkatrész roncsolásos vizsgálata szimulációval. Szükség szerint a modell módosítása. Az analízisek sikeres lezárása után kezdődhet … a műhelyrajz készítése

Erőhatás számítása zárlati dinamikus áramú próba esetén

•

•


Megszakító pólus és gyűjtősín leágazások egy burkolaton belül Vezetők közelsége miatt szükséges az ellenőrzés

Elektromágneses számítás – számítási modell

• •

A számítási modell egy 2 dimenziós sík metszet Két -féle anyag: – –

•

1

ELEMENTS MAT

NUM

gáz alumínium vezető

Gerjesztés: –

– –

3 fázisú szimmetrikus áramrendszer pillanatértékei ciklusba szervezve 15 fokos léptetéssel, futtatás a teljes 360 fokos periódusra

170 kV CB Force Calculation, 2D model


NOV 12 2007 14:34:03 PLOT NO. 1

Zárlati erőhatások – számítási eredmény 100000

•

70710,7

0 0 -50000

-100000

30 60 90 12 15 18 21 24 27 30 33 36 5000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4000 Phase A - Pole: Force [N]

Amps [A]

50000

3000

Phase A Phase B Phase C

Az eredmények összegyűjtve, grafikonon ábrázolva.

3037,24

2000 1000 0 -1000 0° 30° 60° 90° 120 150 180 210 240 270 300 330 360 ° ° ° ° ° ° ° ° ° -2000 -3000 -4000 -5000


Fx Fy Fsum

Gáz áramlásának számítása a megszakító oltókamrában


Mozgás szimuláció – megszakító rugó-erő tárolós hajtással


Kapcsolt számítások – megszakító kapacitív áramú próba

•

•

• • •

•

Az alkatrészek modelljei CAD programban elkészültek A tömegek a terhelések figyelembevételével meghatározható a hajtás út-idő diagramm Az oltókamra mozgás meghatározható Gázáramlás számítása Az időben változó visszaszökő felszültséggel villamos térszámítás Ezek további kombinációja


A szimulációk megbízhatósága

•

•

A számítások pontosságának folyamatos ellenőrzése Ez lehetséges: – –

BØ

CØ


analitikus módszerrel mérésekkel

A szimulációk megbízhatósága


Köszönöm a megtisztelő figyelmüket!


A hatékony mérnöki tervezés eszközei és módszerei a gyakorlatban

Recommend Documents