Русская версия English version
Главная / 2024 г. выпуск 6 / Разработка системы проектирования электрических реакторов, дросселей и трансформаторов малой мощности

Разработка системы проектирования электрических реакторов, дросселей и трансформаторов малой мощности

А.И. Тихонов, В.Е. Розин, М.С. Фадеева, Е.Р. Соловьев, Н.В. Прохорова

Вестник ИГЭУ, 2024 г. выпуск 6, сс. 58—66

Скачать PDF

Аннотация на русском языке: 

Состояние вопроса. В современных САПР электротехнических устройств определяющую роль играет оптимизация, основанная на использовании поисковых методов решения нелинейных задач с дискретной или даже разрывной областью определения и областью решений. Растет также роль универсальных наукоемких моделей, позволяющих избавиться от необходимости проведения НИОКР и создания опытных образцов продукции, что положительно сказывается на конкуренции в условиях мелкосерийного и штучного производства. При этом на производстве снижается количество опытных специалистов, способных лично разрабатывать методики проектирования устройств нетипового исполнения. В то же время мощные САПР остаются недоступными для предприятий малого и среднего бизнеса в сфере трансформаторостроения. Целью настоящего исследования является разработка доступного программного продукта, способного адаптироваться к изменяющейся номенклатуре конкретного предприятия.

Материалы и методы. Использованы методы теории САПР трансформаторов, методы моделирования физических процессов в трансформаторах, дросселях и реакторах с использованием электрических схем замещения, поисковые методы решения нелинейных задач.

Результаты. Разработана САПР трансформаторов малой мощности, дросселей и реакторов с ферромагнитным сердечником. Для учебной версии САПР использованы пакеты MSExcel и MatLab, для коммерческой версии – MSExcel и математическая библиотека Python. Осуществлен поиск решения методом штрафных функций с использованием генетического алгоритма. Выполнены поверочные расчеты готового изделия с использованием единой научной базы, основанной на построении электрических схем замещения физических процессов произвольной природы. Построены цепные модели на основе авторской библиотеки моделирования электрических цепей.

Выводы. САПР реакторов, дросселей и трансформаторов малой мощности прошла апробацию на трех предприятиях РФ, специализирующихся на изготовлении трансформаторов малой мощности, а также дросселей и реакторов. Результаты исследования могут быть использованы при создании аналогичных систем проектирования электротехнических устройств.

Список литературы на русском языке: 
  1. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов: учеб. пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 528 с.
  2. Бородулин Ю.Б., Попов Г.В. Математические методы в САПР электрических машин: учеб. пособие / Иван. гос. ин-т; Иван. энерг. ин-т. – Иваново, 1986. – 80 с.
  3. Автоматизированное проектирование электрических машин: учеб. пособие / Ю.Б. Бородулин, В.С. Мостейкис, Г.В. Попов, В.П. Шишкин / под ред. Ю.Б. Бородулина. – М.: Высш. шк., 1989. – 280 с.
  4. Тихонов А.И. САПР силовых трансформаторов до 35 кВ // Актуальные проблемы науки и техники: материалы II Междунар. науч.-техн. конф., посвященной 70-летию ИМИ – ИжГТУ и 60-летию СПИ (филиал) ФГБОУ ВО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова», Сарапул, 19–21 мая 2022 г. – Ижевск: Изд-во УИР ИжГТУ имени М.Т. Калашникова, 2022. – С. 716–720.
  5. Ермолин Н.П. Расчет трансформаторов малой мощности. – Л.: Энергия, 1969. – 192 с.
  6. Стародубцев Ю.Н. Теория и расчет трансформаторов малой мощности. – М.: ИП РадиоСофт, 2005. – 320 с.
  7. Баранов Д.С., Никитин К.К. Простейшие рекомендации инженеру по расчету дросселей и трансформаторов // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». – 2018. – № 9. – С. 64–68.
  8. Maxwell J.C. A Treatise on Electricity and Magnetism // Art. 701. To find M by Elliptic Integrals. – 1954. – Vol. 2. – P. 338–340.
  9. Grover F.W. Inductance Calculations: Working Formulas and Tables, 1946 and 1973. Dover Phoenix Edition 2004. ISBN: 0 486 49577 9.2009 reprint ISBN13: 9780486474403 (https://coil32.net/ru/loop. html)
  10. Paul C.R. Inductance: Loop and Partial. – New-York: Wily, 2011. – 379 p. (https://cyberleninka.ru/article/n/induktivnost-pryamougolnyh-konturov/vi...)
  11. Стулов А.В., Тихонов А.И., Корнев И.А. Разработка многоуровневой подсистемы тепловых расчетов САПР активной части распределительных трансформаторов / ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». – Иваново, 2014. – 96 с.
  12. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в МАTLAB, SimPowerSystems и Simulink. – М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2008. – 288 c.
  13. Тихонов А.И., Стулов А.В., Дрязгов Д.Е. Разработка автономной библиотеки моделирования электрических цепей для создания виртуальных лабораторий численного исследования моделей электрических машин // Вестник ИГЭУ. – 2016. – Вып. 1. – С. 34–39.
  14. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. – Изд. 2-е, стереотип. – М.: Энергия, 1977. – 344 с.
  15. Бухмиров В.В. Расчет коэффициента конвективной теплоотдачи (основные критериальные уравнения). – Иваново, 2007. – 40 с.
  16. Spreadsheet Link (for Microsoft Excel) // MathWorks. – URL: https://www.mathworks. com/products/spreadsheet-link.html
  17.  Создание цифровых двойников силовых трансформаторов на основе имитационных моделей и их использование в САПР / А.И. Тихонов, А.В. Стулов, И.С. Снитько, А.В. Подобный. – Иваново, 2023. – 124 с.

 

Ключевые слова на русском языке: 
автоматизированное проектирование, трансформаторы малой мощности, электрический реактор, дроссели, цепные модели физических процессов, генетические алгоритмы
Ключевые слова на английском языке: 
computer-aided design, low-power transformers, electric reactor, chokes, chain models of physical processes, genetic algorithms
Индекс DOI: 
10.17588/2072-2672.2024.6.058-066
Количество скачиваний: 
12