Перепроектирование тормозных резисторов

"Как вычислительная гидродинамика позволяет инженерам-проектировщикам переосмыслить тормозной резистор"

История создания тормозного резистора восходит приблизительно к 1940-м годам и элегантно выдержал испытание временем. Инженеры сказали бы вам, что существует несколько поколений, каждое из которых отличается от остальных.

Однако если бы вы спросили среднего человека на улице, он, вероятно, изо всех сил пытался бы увидеть различия между некоторыми поколениями. Это показывает, что редизайн продукта может остаться незамеченным, несмотря на значительное улучшение и обновление преимуществ продукта. Аналогичный принцип применим и к электротехническим изделиям. Здесь мы обсуждаем, как вычислительная гидродинамика (CFD) вступает в игру для улучшения дизайна продуктов, которые оставались почти неизменными в течение десятилетий. CFD объединяет принципы механики жидкости с численными алгоритмами для анализа поведения жидкости и сил, которые она оказывает на тела. Как и структурные и электромагнитные пакеты, CFD является одной из технологий автоматизированного проектирования (CAE), которые процветали в последнее десятилетие.

CAE постепенно становится инструментом огромной важности, учитывая его гибкость, позволяющую производителям лучше понимать свою продукцию и повышать производительность продукта быстрее и с меньшими ресурсами. CAE используется в заводских условиях в широком диапазоне этапов: от первого проектирования и проверки концепции до разработки и верификации продукта. Предоставляя надежное и точное цифровое моделирование того, как резистор будет работать в данной ситуации, производитель может выявить потенциальные недостатки и улучшения на ранних стадиях процесса проектирования. Кроме того, инструменты CAE позволяют инженерам выполнять моделирование существующих продуктов без необходимости проектирования, настройки и обслуживания очень сложной испытательной установки. Наконец, CAE позволяет инженерам-проектировщикам экспериментировать с изменением различных параметров (так называемый анализ "что-если") и-надеюсь – найти оптимальный дизайн. В свою очередь, это приводит к экономии времени и затрат для их клиентов.

Сила ветра / волны на корпусах

Одна из проблем, с которой постоянно сталкиваются тормозные резисторы, - это хрупкая природа керамических столбовых изоляторов. Помимо основной функции обеспечения электрической изоляции, пост-изоляторы играют фундаментальную роль в структуре корпуса. Эта проблема усугубляется хрупкостью фарфоровой керамики, из которой они изготовлены. Столбовые изоляторы должны выдерживать воздействие путешествия с завода на объект, установки и сильных ветров, с которыми они будут сталкиваться в течение всего срока службы, особенно для морских или прибрежных проектов, таких как ветряные электростанции. Используя CFD, инженеры-конструкторы могут оценить силу ветра, которой может подвергаться корпус, гарантируя, что продукт подходит для целей и для окружающей среды, в которой он будет работать.

Естественная конвекция воздуха

Силовые резисторы достигают высоких температур в процессе эксплуатации, что делает конструкцию механизма охлаждения важнейшей частью процесса проектирования. Основной метод охлаждения определяется точным применением тормозного резистора и местом, в котором он будет установлен. Используются три метода: естественная или принудительная конвекция воздуха или принудительное водяное охлаждение. Для всех типов CFD позволяет инженерам понять производительность системы охлаждения и внести коррективы для уточнения конструкции. Кроме того, экспериментируя с различными настройками, инженеры-конструкторы могут определить наилучшее решение и максимизировать номинальную мощность, которая может быть назначена резистору, – все это с помощью цифровых инструментов. Тормозной Резистор EV2 с водяным охлаждением имеет очень высокую плотность мощности, что позволяет предложить компактное решение, где предпочтительным вариантом является водяное охлаждение. Поэтому точная конструкция, направленная на оптимизацию и снижение всех возможных перепадов давления, имеет решающее значение для того, чтобы клиенты могли использовать меньшие насосы и экономить энергию в долгосрочной перспективе. Таким образом, CFD играет важную роль в проектировании резисторов с водяным охлаждением.

Недавно попросили уменьшить падение давления в одной из систем, где был установлен тормозной резистор с водяным охлаждением EV2. В частности, заказчик был ограничен количеством давления, доступного от насосной системы таким образом, что минимальный расход, необходимый для охлаждения модулей EV2, не мог быть достигнут. В этом случае смог точно воспроизвести узкое место в системе и быстро определить необходимые улучшения. Фирма разработала новую сборку в соответствии с этими требованиями заказчика. Конструкция пошла сразу в производство после простого испытательного испытания без трудоемких итерационных физических испытаний. Доработанный продукт был поставлен в соответствии с графиком технического обслуживания заказчика. Применение CFD практически бесконечно, но суть заключается в том, что программное обеспечение позволяет разработчикам с уверенностью определять конкретные характеристики новых продуктов и улучшения существующих конструкций. Это позволяет поставщикам удовлетворять индивидуальные требования клиентов, делая их продукцию более точной и надежной, а также минимизируя затраты на проектирование и испытания для клиентов. Доказательством хорошего дизайна является его способность выдерживать испытание временем. Использование CAE позволяет создавать индивидуальные, надежные продукты, совершенствуя классический дизайн электрического тормозного резистора и вводя его в эпоху интеллектуального производства.