A hatékony mérnöki tervezés eszközei és módszerei a ... · • Mechanikai szilárdság vizsgálatok: roncsolásos vizsgálatok, üzemi terhelések • Zárlati áramú próbák

Hyundai Technology Center Hungary Kft

A hatékony mérnöki tervezés eszközei és módszerei a

gyakorlatbanKorszerű mérnöki technológiák (CAD, szimuláció, stb.)

alkalmazásának bemutatása a készülékfejlesztés kapcsán

Előadó: Szarka ZsoltH-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

MN

MX

245kV Current transformer EF check 2D calc. - V1.00

116.667233.333

350466.667

583.333700

816.667933.333

1050

FEB 5 200413:38:55

PLOT NO. 3

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

• Sok változatot kell megvizsgálni

• Lehetőség szerint szükséges a modell egyszerűsítése a könnyebb kezelhetőség érdekében

• Hatékony a eszköz lehet a 2D-s közelítés:

– 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

800kV Gas Insulated Bus - Final V3.9

JUN 8 200513:09:18

PLOT NO. 2

ELEMENTS

1


JUN 8 200513:14:03

PLOT NO. 3

VOLUMESMAT NUM


Villamos térszámítás lépései IV. - peremfeltételek, megoldás

1

MN

MX


0250

500750

10001250

15001750

20002250

JUN 8 200513:09:19

PLOT NO. 3

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

• Szabványos lökőfeszültség-próba elrendezés

• Burkolat földelve• Az aktív rész a

lökőhullámra kapcsolva


Villamos térszámítás lépései V. - eredmények

1

MN

MX

800kV Gas Insulated Bus - Final V3.9.257E-09

2.0224.044

6.0668.089

10.11112.133

14.15516.177

18.199

JUN 8 200513:09:19

PLOT NO. 4

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

• Eredmények megjelenítése

• Korábbi tapasztalatok alapján kiértékelés

• Szükség esetén módosítások és újraszámolás


Villamos térszámítás lépései VI. - további eredmények

1

MN

MX

800kV Gas Insulated Bus - Final V3.9.257E-09

2.0224.044

6.0668.089

10.11112.133

14.15516.177

18.199

JUN 8 200513:10:37

PLOT NO. 1

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

1

1.178

2.094

3.010

3.926

4.842

5.758

6.674

7.590

8.506

9.422

10.333

030.295

60.5990.885

121.18151.475

181.77212.065

242.36272.655

302.951

DIST


JUN 8 200513:22:53

PLOT NO. 7

POST1STEP=1SUB =1TIME=1PATH PLOTNOD1=16NOD2=1615ET


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

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

DEC 8 200311:29:26

PLOT NO. 7

ELEMENTSMAT NUM


Szilárdsági számítás – eredmény

1

MN

MX

245 kV DS/ES "Long" - Casting Bursting test V8.29, p=35 bar.880827

22.9645.04

67.1289.199

111.279133.358

155.438177.518

199.597

DEC 8 200311:24:01

PLOT NO. 2

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

• 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:– gáz– alumínium vezető

• Gerjesztés: – 3 fázisú szimmetrikus

áramrendszer pillanatértékei

– ciklusba szervezve 15 fokos léptetéssel,

– futtatás a teljes 360 fokos periódusra

1

170 kV CB Force Calculation, 2D model

NOV 12 200714:34:03

PLOT NO. 1

ELEMENTSMAT NUM


Zárlati erőhatások – számítási eredmény

• Az eredmények összegyűjtve, grafikonon ábrázolva.

70710,7

-100000

-50000

0

50000

100000

0 30 60 90 120

150

180

210

240

270

300

330

360

Am

ps [A

]

Phase APhase BPhase C

3037,24

-5000

-4000

-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

3000

4000

5000

0° 30° 60° 90° 120°

150°

180°

210°

240°

270°

300°

330°

360°

Phas

e A

- Po

le: F

orce

[N]

FxFyFsum


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

CØ

BØ


A szimulációk megbízhatósága


Köszönöm a megtisztelő figyelmüket!

Documents

A hatékony mérnöki tervezés eszközei és módszerei a ... · • Mechanikai szilárdság vizsgálatok: roncsolásos vizsgálatok, üzemi terhelések • Zárlati áramú próbák