Teljesítmény transzformátor aktívrész gyűrűinek végeselemes vizsgálata

Abstract

A szakdolgozat célja egy ötoszlopos, háromfázisú teljesítménytranszformátor aktív részéhez tartozó szorító- és alátétgyűrűk mechanikai viselkedésének vizsgálata és méretezése volt végeselemes módszer alkalmazásával. A feladatot ipari környezetben, egy transzformátorgyártással foglalkozó vállalatnál végeztem, ahol a cél egy statikailag megfelelő és üzembiztos állványkonstrukció kialakítása volt. A dolgozat első részében bemutatásra kerül a teljesítménytranszformátorok felépítése és gyártástechnológiája, különös tekintettel az aktív rész szerkezeti elemeire és azok mechanikai igénybevételeire. Ezt követően ismertetésre kerülnek a végeselemes módszer alapjai, valamint a modellezés során alkalmazott h- és p-típusú hálófinomítási stratégiák. A vizsgálati folyamat három egymásra épülő lépésből állt: a préselési folyamat szimulációjából, valamint a felső szorítógyűrű és az alsó alátétgyűrű zárlati igénybevétel melletti ellenőrzéséből. A számítások elsősorban Creo Simulate környezetben készültek, különböző finomságú hálózás alkalmazásával, majd az eredmények validálása céljából a vizsgálatok ANSYS Mechanical szoftverrel is elvégzésre kerültek. A két különböző szoftverkörnyezet összehasonlítása rámutat a keresztvalidáció jelentőségére a mérnöki szimulációk során. Az eredmények kiértékelése során megállapítható volt, hogy az elmozdulások tekintetében a különböző hálózások és szoftverek között elfogadható egyezés mutatkozik, míg a feszültségek esetében jelentős eltérések jelentkezhetnek. Ezek az eltérések elsősorban a lokális feszültségcsúcsokból, a hálózási stratégiák különbségeiből és a kontaktmodellezés sajátosságaiból adódnak. A kapott különbségek rávilágítanak arra, hogy a lokális feszültségeredmények értelmezése fokozott körültekintést igényel végeselemes vizsgálatok esetén. A vizsgálatok rámutattak arra is, hogy a háló további finomítása nem minden esetben eredményez pontosabb megoldást. A dolgozat eredményeként egy statikailag megfelelő állványkonstrukció került kialakításra, amely kielégíti a vizsgált üzemi és zárlati terhelési eseteket. Összességében a vizsgálat igazolja, hogy a végeselemes szimulációk hatékonyan alkalmazhatók ipari tervezési feladatok támogatására. A bemutatott vizsgálati megközelítés a gyakorlatban is alkalmazható, és hozzájárul a hasonló szerkezetek megbízható tervezéséhez. A kapott eredmények egyben alapot szolgáltatnak további részletesebb vizsgálatokhoz és modellezési pontosításokhoz.