В журнале «Вестник ИГЭУ» № 3 за 2020 год опубликована статья «Разработка 2D-моделей магнитного поля для реализации технологии цифровых двойников и порождающего проектирования силовых трансформаторов».
Авторы: А.И. Тихонов, А.В. Стулов, И.С. Снитько, А.В. Подобный (Ивановский Государственный энергетический университет имени В.И. Ленина).
Стр.: 32-43.
Полный текст.
Состояние вопроса. Актуальной является задача разработки технологий порождающего проектирования, решающего задачи структурной оптимизации и цифровых двойников, представляющих собой имитационные модели устройств с точностью не ниже 95 %. Данные технологии реализуются, как правило, на основе 3D-моделей физических полей, например, с использованием пакетов ANSYS Maxwell, COMSOL Multiphysics, требовательных к компьютерным ресурсам и к квалификации проектировщиков. Однако достаточная для цифровых двойников трансформаторов точность может быть достигнута при использовании цепных и 2D-полевых моделей. В связи с этим актуальной является разработка моделей, используемых для расчета трансформатора с точностью и способностью к учету особенностей конструкции конкретного устройства, характерной для цифровых двойников, что может найти применение в порождающем проектировании трансформаторов и при исследовании режимов их работы при эксплуатации.
Материалы и методы. Использован метод конечных элементов, реализованный средствами библиотеки EMLib (авторская разработка), позволяющей рассчитывать магнитные поля в 2D-постановке, а также методы имитационного моделирования с использованием пакета MatLab Simulink SymPowerSystem.
Результаты. Оценены допущения, принимаемые при имитационном моделировании силового трансформатора, – возможность использования цепных и 2D-полевых моделей без учета анизотропии стали с граничными условиями Дирихле при расчете потоков рассеяния. Разработаны 2D-полевые модели для расчета основного потока и потоков рассеяния, которые могут быть положены в основу технологии цифровых двойников и порождающего проектирования трансформаторов. Приведена имитационная модель трансформатора, реализованная в MatLab Simulink. Показана возможность использования приведенных моделей для диагностирования неисправностей трансформатора. Приведены результаты моделирования трансформатора с дефектом.
Выводы. Результаты работы могут быть использованы при проектировании трансформаторов для поиска оптимальных исполнений и исследования результатов проектных решений без создания опытных образцов, а также при эксплуатации трансформаторов для оценки их повреждений по результатам испытаний без демонтажа.