|
Результаты оценки функционального баланса
№
п/п
Без аппарата
ПТС "Профи
-
М"
Опытный образец
165 см
135 см
105 см
165 см
135 см
105 см
165 см
135 см
105 см
1
10,1
9,02
9,09
16,09
30,98
32,04
11,32
23,57
47,46
2
9,95
10,78
9,84
13,34
21,85
24,22
24,55
37,19
47,54
3
9,5
10,35
10,08
19,38
25,58
32,86
28,27
44,01
42,58
4
10,7
11,69
11,28
15,74
17,44
30,38
18,61
31,83
-
5
11,15
11,03
12,35
15,02
37,3
36,1
18,27
41,06
-
6
12,2
12,98
13,21
15,2
18,89
35,93
21,78
36,69
-
7
10,5
11,32
13,14
11,55
11,95
18,06
12,13
32,86
-
8
13,23
13,35
14,1
14,09
19,83
11,21
11,21
24,23
-
9
13,25
12,32
13,13
13,45
15,92
27,29
17,39
22,28
-
10
14,45
12,25
14,3
11,85
21,4
26,1
18,61
31,83
-
11
14,2
13,52
15,28
10
11,5
18,38
13,31
22,83
30,45
12
14,1
14,65
15,98
11,54
13,34
18,4
12,75
23,38
-
13
15,3
15,98
15,56
15,92
18,72
32,03
16
27,9
-
14
15,9
16,12
16,89
14,98
17,21
20,11
19,21
27,59
-
15
17,4
16,78
15,84
13,34
19,85
20,19
26,55
36,19
-
16
18,1
17,1
17,1
13,1
19,7
21,1
27,1
36,25
-
сред
13,126
13,077
13,573
14,036
20,091
25,275
18,566
31,230
42,007
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Гомонай М. В., Топоров А. В., Смирнов М. В. Применение сжатого газа в каче-
стве источника энергии для привода гидравлического аварийно-спасательного инструмента //
Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. 2016. № 3 (30). С. 39–42.
2.
Смирнов М.В., Топоров А.В., Покровский А.А. Использование сжатого возду-
ха для привода гидравлического аварийно-спасательного инструмента // Фундаментальные и
прикладные исследования в современном мире. 2015. № 12-1. С. 110—112
3.
Bakri et al., 2012I. Bakri, J.Y. Lee, K. Nakao, H. Wakabayashi, Y. TochiharaEffects
of firefighters' self-contained breathing apparatus' weight and its harness design on the physiologi-
cal and subjective responses Ergonomics, 55 (7) (2012), pp. 782-791
Актуальные проблемы расчета и конструирования машин и механизмов. Моделирование,
управление, автоматизация проектирования механических систем
________________________________________________________________________________
307
УДК 621.313
К. В. Семенова
1
, А. И. Тихонов
2
, И. С. Снитько
2
, А. В. Подобный
2
,
А. А. Каржевин
2
84
1
ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России
2
ФГБОУВО Ивановский государственный энергетический университет
РАЗРАБОТКА ЦИФРОВЫХ ДВОЙНИКОВ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Ключевые слова:
Цифровые двойники, численное моделирование, силовые транс-
форматоры.
Аннотация:
Рассмотрена методика создания цифровых двойников силовых транс-
форматоров с использованием цепных и полевых моделей электромагнитных процессов.
Разработана имитационная модель трехфазного трансформатора с использованием совре-
менных математических пакетов.
K.V. Semenova, A.I. Tikhonov, I.S. Snitko, A.V. Podobny, A.A. Karzhevin
DEVELOPMENT OF DIGITAL TWINS OF POWER TRANSFORMERS
Keywords:
Digital twins, numerical simulation, power transformers.
Abstract:
The technique of creating digital twins of power transformers using chain and
field models of electromagnetic processes is considered. A simulation model of a three-phase trans-
former using modern mathematical packages has been developed.
Одним из ключевых направлений развития в рамках новой концепции про-
мышленности Industry 4.0 является направление, связанное с созданием цифровых
двойников технических устройств и система, под которыми понимаются виртуальные
прототипы реально функционирующих устройств, позволяющие имитировать их ра-
боту с точностью 95% и выше, избавляя производителей и эксплуатирующие органи-
зации от необходимости осуществлять натурные эксперименты. Для этого обычно
используются модели физических полей в 3D-постановке с использованием мощных
CAE-пакетов, таких как ANSYS [1], COMSOL Multiphysics [2], и др.
Как показано, в частности в [3, 4, 5, 6, 7], при моделировании динамических
режимов электрических машин и аппаратов, в частности трансформаторов, достаточ-
ная для инженерных расчетов точность может быть достигнута при использовании
2D-моделей магнитного поля и электрических схем замещения физических процес-
сов. Это позволяет существенно увеличить скорость расчетов. При этом исследование
моделей устройств может осуществляться практически в реальном времени, то есть в
режиме имитации эксперимента. Так как достигаемая точность соответствует требо-
ваниям, предъявляем к цифровым двойникам, то это данный подход можно считать
перспективным направлением развития технологии цифровых двойников электриче-
ских машин и аппаратов. В данном докладе представлены результаты разработки мо-
делей динамических режимов работы силовых трансформаторов, которые положены
в основу технологии создания цифровых двойников данных устройств.
84
© Семенова К. В., Тихонов А. И., Снитько И. С., Подобный А. В.,. Каржевин А. А, 2020
НАДЕЖНОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ
________________________________________________________________________________
308
Так как принцип работы трансформатора определяется, главным образом, кар-
тиной магнитного поля, то именно расчет магнитного поля в 2D-постановке является
ядром данной технологии. Основой для этого является результаты исследования,
приведенные в [3], которые свидетельствуют о том, что расчет основного поля в 2D- и
3D-постановеке (рис. 1) различаются всего на 2 – 3 %.
а)
б)
Рис. 3.
3D-модель (а) и 2D-модель трансформатора ТМГ-1000-10/0,4
Однако расчет полей рассеяния дает существенное расхождение, что говорит о
невозможности использовать для расчета индуктивностей рассеяния обмоток транс-
форматора результаты расчета 2D-поля, полученные на модели, представленной на
рис. 1,б. В то же время и модель, представленная на рис. 1,б, также не может быть ис-
пользована для расчета поля рассеяния, которое на 3 – 4 порядка слабее основного
поля, так как при совместном расчете обоих полей на 3D-модели результаты и расче-
та поля рассеяния попадают в зону погрешности.
Кроме того, ввиду специфики магнит-
ной системы трансформатора (стержневая
система, выполненная из анизотропной ста-
ли, равномерное распределение магнитной
индукции в сечении стержня, наличие тех-
нологических зазоров в углах магнитной си-
стемы, пренебрежительно малые поля рассе-
яния и т.п.) оказывается, что достаточную
для цифрового двойника точность расчета
основного магнитного потока обеспечивает
даже упрощенная модель, построенная на
основе теории магнитных цепей (рис. 2), ко-
торая по скорости расчета существенно
предпочтительней 2D-модели магнитного поля и, тем более, 3D-модели.
Рис. 2.
Магнитная цепь трансформатора
Do'stlaringiz bilan baham: |
