Independientemente del software de análisis de elementos finitos (como COMSOL, Infolytica, ANSYS) utilizado para realizartransformadorEl análisis de simulación, ya sea el análisis de simulación del campo eléctrico, el campo magnético, el campo de flujo, el campo mecánico o el campo acústico, el proceso básico es aproximadamente el mismo. El punto clave para comprender verdaderamente cada proceso es la base de si el proceso de análisis de simulación es exitoso o si el resultado final de la simulación es confiable. Proceso de simulación básica Un proceso de simulación de transformador científico y completo debe incluir siete partes: análisis de problemas, modelado geométrico, asignación de materiales, configuración de campo físico, malla, resolución de modelos y postprocesamiento de resultados. Reconocimiento de dificultad El transformador es un dispositivo eléctrico estático. Desde esta perspectiva, su trabajo de simulación relacionado es relativamente simple, porque la existencia de partes rotativas aumentará la dificultad de la mayoría del trabajo de simulación; Pero desafortunadamente, el transformador es un dispositivo electromecánico de campo multifísico no lineal, variable en el tiempo, que es muy acoplado, que aumentará la dificultad de la simulación del transformador en muchos casos e incluso hará que sea imposible resolver. Por ejemplo, la simulación de campo de temperatura del transformador basada en el análisis de fluidos no puede obtener resultados correctos y confiables la mayor parte del tiempo. Por un lado, la teoría básica del fluido es muy compleja y aún no se ha formado una teoría estable unificada; Por otro lado, la simulación de campo de temperatura del transformador requiere un acoplamiento sólido bidireccional de los tres campos de "campo de fluido de campo de transferencia de calor de campo magnético". For the super-large model of the transformer, it is difficult to solve a single flow field, not to mention the super-strong coupling conditions from the three fields.To achieve simulation breakthroughs in key areas of transformers, on the one hand, simulation engineers need to have a deep understanding of transformer-related theories, design, manufacturing, testing and other knowledge, and on the other hand, simulation engineers need to be very proficient in operating simulation software and understand the naturaleza inherente de su operación.
Puntos clave del proceso
4.1 Análisis de problemas
Antes del modelado geométrico, es necesario realizar un análisis preliminar del problema de simulación para establecer un modelo geométrico adecuado y seleccionar el campo físico correcto. Por ejemplo, ¿el problema de simulación es un solo campo físico o un campo físico fuertemente acoplado?
4.2 Modelado geométrico
La integridad del modelado geométrico determina la eficiencia y el progreso de la simulación. La mayoría de las veces, se debe establecer un modelo geométrico simplificado. Sin embargo, si el modelo geométrico está demasiado simplificado, los resultados de la simulación son inexactos y no pueden guiar el trabajo de diseño. Obviamente, cómo simplificar el modelo geométrico requiere una comprensión muy profunda del problema a resolver. Por ejemplo, ¿es suficiente un modelo geométrico bidimensional? ¿Es necesario establecer un modelo geométrico tridimensional? Incluso si se establece un modelo geométrico tridimensional, ¿qué detalles se pueden omitir? ¿Cuáles no deben omitirse?
4.3 Asignación de material
Un material puede tener docenas de parámetros físicos, pero para que el problema se resuelva, a menudo solo es necesario determinar algunos parámetros de material. Al dar parámetros de material específicos, la corrección de sus valores debe garantizarse, de lo contrario, las desviaciones inaceptables pueden ser causadas a los resultados de la simulación. El tamaño de algunos parámetros característicos del material varía con otros parámetros. Por ejemplo, en la simulación de flujo y calor del transformador, la densidad, la capacidad de calor específica, la conductividad térmica, etc. del aceite del transformador varían con la temperatura, y esta relación debe caracterizarse por una función relativamente precisa.
4.4 Configuración de campo físico
Para el campo físico seleccionado, se deben dar algunas condiciones necesarias para resolver el problema, como las ecuaciones físicas seguidas de la resolución de problemas, la expresión de la excitación, las condiciones iniciales, las condiciones límite, las restricciones, etc.
4.5 malla
Se puede decir que el proceso de malla es el proceso más central además del modelado geométrico. Teóricamente, cuanto más fino sea la malla, más precisa es la solución. Sin embargo, no es realista encajar demasiado finamente, porque esto aumentará en gran medida el tiempo de solución. El principio básico de la malla es: una combinación razonable de grueso y fino, donde debe refinarse, debe refinarse y donde debe engranarse, debe engrosarse. La malla manual es una tarea muy desafiante, que requiere que los ingenieros de simulación tengan una comprensión profunda del problema que se resuelva. Afortunadamente, algunos software proporcionan maletas automáticas basadas en campos físicos, lo que puede facilitar el funcionamiento de la mezcla en muchos casos. Por ejemplo, la función de malla automática de COMSOL basada en el módulo de simulación de campo eléctrico es extremadamente potente, lo que puede combinar rápidamente el modelo de aislamiento principal de los transformadores súper grandes, y la velocidad de malla es casi 40 veces más rápida que otro software. Desafortunadamente, la función de malla automática del software no es suficiente para resolver algunos problemas, porque el software es general y no puede identificar dónde debe encriptarse la malla, como al resolver el campo de flujo. 4.6 Solución modelo La esencia de la solución de simulación es resolver grandes ecuaciones discretas. Esto requiere que los ingenieros de simulación comprendan algunos conocimientos matemáticos necesarios, como el conocimiento de la matriz, el método de iteración de Newton, etc. Algunos solucionadores de software se establecen automáticamente de acuerdo con el problema que se está resolviendo, y los ingenieros de simulación no necesitan intervenir adicionalmente. Pero al igual que la malla, esto no es una panacea. La solución de algunos problemas avanzados y complejos requiere que los ingenieros de simulación los establezcan por separado y razonablemente para que la simulación converja rápidamente y la precisión de los resultados de la simulación esté garantizada.
4.7 Postprocesamiento de resultados
Para mostrar intuitivamente los resultados de la simulación, los datos obtenidos de la simulación deben ser procesados adecuadamente. Por ejemplo, la generación de mapas de nubes de campo eléctrico, mapas de nubes de campo de temperatura, mapas de nubes de campo de flujo, etc. Además, algunos posprocesamiento requieren ingenieros de simulación para combinar el conocimiento profesional para el procesamiento. Por ejemplo, la mayoría del software de análisis de simulación de campo eléctrico solo puede mostrar intuitivamente la magnitud de la resistencia al campo eléctrico en cada punto, pero si el margen de aislamiento es factible requiere un análisis estadístico de estos datos para formar una curva de margen de aislamiento basada en la resistencia de campo acumulada.
