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.
Tokozott gázszigetelésű kapcsolókészülék (GIS) mező
A tervezési folyamat során használt szimulációs módszerek Teljes körű 3D-s alkatrész és összeállítás 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 STEP=1 SUB =1 TIME=1 VOLT (AVG) RSYS= SMX =15 116.667 233.333 466.667 7 35 583.333 245kV Current transformer EF check 2D calc. - V1. MX FEB 5 24 13:38:55 PLOT NO. 3 MN 816.667 933.333 15 Sok változatot kell megvizsgálni Lehetőség szerint szükséges a modell egyszerűsítése a könnyebb kezelhetőség érdekében Hatékony a eszköz lehet a 2D-s közelítés: síkmodell henger-szimmetrikus 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 ELEMENTS JUN 8 25 13:9:18 PLOT NO. 2 1 VOLUMES MAT NUM JUN 8 25 13:14:3 PLOT NO. 3 8kV Gas Insulated Bus - Final V3.9 8kV Gas Insulated Bus - Final V3.9
Villamos térszámítás lépései IV. - peremfeltételek, megoldás 1 NODAL SOLUTION STEP=1 SUB =1 TIME=1 VOLT (AVG) RSYS= SMX =225 MX JUN 8 25 13:9:19 PLOT NO. 3 Szabványos lökőfeszültségpróba elrendezés Burkolat földelve Az aktív rész a lökőhullámra kapcsolva MN 5 25 75 8kV Gas Insulated Bus - Final V3.9 1 125 15 175 2 225
Villamos térszámítás lépései V. - eredmények Eredmények megjelenítése Korábbi tapasztalatok alapján kiértékelés Szükség esetén módosítások és újraszámolás 1 NODAL SOLUTION STEP=1 SUB =1 TIME=1 EFSUM (AVG) RSYS= SMN =.257E-9 SMX =18.199 MN MX JUN 8 25 13:9:19 PLOT NO. 4.257E-9 4.44 2.22 6.66 8kV Gas Insulated Bus - Final V3.9 8.89 1.111 12.133 14.155 16.177 18.199
Villamos térszámítás lépései VI. - további eredmények 1 POST1 STEP=1 SUB =1 TIME=1 PATH PLOT NOD1=16 NOD2=1615 ET 1.333 1 NODAL SOLUTION STEP=1 SUB =1 TIME=1 EFSUM RSYS= MN (AVG) SMN =.257E-9 SMX =18.199 JUN 8 25 13:22:53 PLOT NO. 7 JUN 8 25 13:1:37 PLOT NO. 1 9.422 8.56 7.59 6.674 5.758 MX 4.842 3.926 3.1 2.94 1.178 3.295 6.59 9.885 121.18 151.475 181.77 212.65 242.36 272.655 32.951 DIST 8kV Gas Insulated Bus - Final V3.9.257E-9 4.44 2.22 6.66 8kV Gas Insulated Bus - Final V3.9 8.89 1.111 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 DEC 8 23 11:29:26 PLOT NO. 7 245 kv DS/ES "Long" - Casting Bursting test V8.29, p=35 bar
Szilárdsági számítás eredmény 1 NODAL SOLUTION STEP=1 SUB =1 TIME=1 SEQV (AVG) DMX =1.382 SMN =.88827 SMX =199.597 MN MX DEC 8 23 11:24:1 PLOT NO. 2 Egy hosszú átfutással készülő, drága alkatrész roncsolásos vizsgálata szimulációval. Szükség szerint a modell módosítása. Az analízisek sikeres lezárása után kezdődhet a műhelyrajz készítése.88827 45.4 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
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: gáz alumínium vezető Gerjesztés: 3 fázisú szimmetrikus áramrendszer pillanatértékei ciklusba szervezve 15 fokos léptetéssel, futtatás a teljes 36 fokos periódusra 1 ELEMENTS MAT NUM NOV 12 27 14:34:3 PLOT NO. 1 17 kv CB Force Calculation, 2D model
Zárlati erőhatások számítási eredmény 1 Amps [A] 5-5 -1 771,7 3 6 9 12 15 18 Phase A - Pole: Force [N] 21 24 5 4 3 2 1-1 -2-3 27 3 33 36 3 6 9 12 Phase A Phase B Phase C 337,24 15 18 21 24 27 Az eredmények összegyűjtve, grafikonon ábrázolva. 3 33 36 Fx Fy Fsum -4-5
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: analitikus módszerrel mérésekkel BØ CØ
A szimulációk megbízhatósága
Köszönöm a megtisztelő figyelmüket!