이것은 후원 기사입니다 콤솔.
시뮬레이션 소프트웨어는 전력망 탄력성 향상, 효율적이고 신뢰할 수있는 전력 분배를 보장하며 핵 융합 및 재생 에너지와 같은 대체 에너지 원을 통합하는 구성 요소를 개발하기위한 새로운 설계 분석에 유용합니다. 통합 모델링 환경에서 다중 물리적 현상을 시뮬레이션하는 능력은 엔지니어가 그리드의 다른 구성 요소가 서로 상호 작용하고 영향을 미치는 방법에 대한 더 깊은 이해를 제공합니다.
예를 들어, 변압기 및 변속기 라인과 같은 그리드 인프라의 다양한 구성 요소를 설계 할 때, 다가학 전자기장 분석은 주변 개인 및 환경의 안전을 보장하기 위해 필수적입니다. 다중 물리학과 관련된 또 다른 현상 인 열 거동을 이해하는 것은 열 소산 및 열 응력이 성능과 수명에 크게 영향을 줄 수있는 그리드 구성 요소 설계에 동일하게 필요합니다. 한편 구조 및 음향 시뮬레이션은 변압기 진동 및 노이즈와 같은 문제를 예측하고 완화하는 데 사용됩니다. 이는 그리드 구성 요소의 수명과 신뢰성을 보장하는 중요한 관행입니다.
다상 시뮬레이션은 Power Grid 구성 요소 내에서 복잡한 상호 작용에 대한 중요한 통찰력을 제공하므로 엔지니어는 미래의 그리드 설계를 사실상 테스트하고 최적화 할 수 있습니다.
전기 파괴 및 코로나 방전 분석은 고전압 전송 라인에 특히 필수적이며, 이러한 현상은 단열 시스템의 성능을 손상시킬 수 있기 때문입니다. 시뮬레이션을 통해 개발 팀은 이러한 이벤트가 발생할 가능성이있는 위치를 예측하여 에너지 손실 및 재료 저하를 최소화하는 목표가있는 절연체 및 기타 구성 요소의 설계를 향상시킬 수 있습니다.
실제 예로서, 한 주요 제조업체가 사용합니다 Comsol Multiphysics® 시뮬레이션 소프트웨어 소프트웨어 자기 커플 링을 개발하기 위해, 지속적인 접촉의 고유 마찰 기반 제한없이 전력 전송을 가능하게하는 기계적 전송에 대한 비접촉 대안. 마찰이없는 전력 전송의 장점은 자기 커플 링이 해상 풍력 터빈을 포함한 광범위한 기술에서 응용 프로그램을 발견했음을 의미하지만, 이러한 시스템은 분해를 피하기 위해 신중하게 개발해야합니다. 비선형 히스테리시스 곡선을 사용하고 자기 하중에 대한 자체 재료 온도 의존성을 적용함으로써 제조업체의 개발 팀은 영구 자석이 임계 온도에 도달하는 것을 방지하기 위해 다중 물리학 시뮬레이션을 성공적으로 사용하여 돌이킬 수없는 탈마 넷 화를 유발하고 설계의 신뢰성을 손상시킬 수 있습니다. 또한, 자성 커플 링에 대한 사용 사례의 다양한 특성으로 인해 회사의 설계 엔지니어는 비용이 많이 들고 시간이 많이 걸리는 프로토 타입을 구축하지 않고 고객 요구 사항을 충족시키지 않고 자석 모양과 자석 재료를 교환 할 수 있어야합니다. 다중 시뮬레이션은 구성을 특성화하기위한 강력한 접근 방식을 렌더링하고, 고객의 설계에 대한 세부 사항을 제공하는 동안 고객의 세부 사항을 제공합니다.
이 예는 단일 모델 내에서 다중 상호 작용 물리를 결합하면 실제 현상을 성공적으로 시뮬레이션하여 현재 및 미래의 디자인에 대한 통찰력을 제공하는 몇 가지 방법을 보여줍니다.
번개는 타워의 차폐 된 와이어에 부딪칩니다. 3 상 도체기의 유도 전압은 전자기장 분석을 사용하여 계산됩니다.콤솔
디지털 트윈 및 시뮬레이션 앱의 안정성 향상
엔지니어링 팀은 또한 시뮬레이션 기술을 사용하여 디지털 쌍둥이를 만들어보다 효율적이고 효과적이며 지속 가능한 전력망을 만들 수 있습니다. 디지털 트윈에는 현미경에서 거시적 수준에 이르기까지 물리적 제품, 장치 또는 프로세스에 대한 고 충실도 설명이 포함되어 있습니다. 짝. 모든 애플리케이션에 대해 디지털 트윈은 지속적으로 정보를 수신하여 최신의 정확한 표현을 보장합니다.
이 기술을 통해 그리드 운영자와 장비 공급 업체는 실패 할 가능성이 가장 높은 구성 요소를 예측할 수 있으므로 유지 보수 및 교체를보다 효율적으로 예약하여 그리드 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다. 디지털 쌍둥이는 태양 전지 및 풍력 터빈을 포함한 전원에서 발전 시스템 및 배터리 에너지 저장에 이르기까지 다양한 장비를 위해 만들 수 있습니다.
번개가 터빈 블레이드 중 하나를 때리는 해외 풍력 발전 단지. 터빈 타워, 해수 및 해저의 전기장이 표시됩니다.콤솔
가장 최근의 모델링 및 시뮬레이션 기술은 전력 및 에너지 회사에 독립형 시뮬레이션 앱 형태로 디지털 쌍둥이를 만드는 도구를 제공하여 고급 시뮬레이션 기술에 액세스 할 수있는 사용자 수를 크게 증가시킵니다. 독립형 시뮬레이션 앱에 관련 기능 만 포함함으로써 모델링 및 시뮬레이션 경험이없는 동료는 모델링 전문가의 지침 없이이 기술을 활용할 수 있습니다. 또한 시뮬레이션 앱에서 데이터 중심의 대리 모델을 사용하면 시간이 많이 걸리는 시뮬레이션이 거의 발생하지 않을 수 있습니다. 즉, 시뮬레이션 기술은 이제 실제 설정에서 사용할 수 있습니다.
독립형 앱 형태의 Digital Twins는 그리드 운영자가 실시간 성능 정보를 활용하여 그리드 신뢰성을 보장 할 수있는 현장에 시뮬레이션의 힘을 가져옵니다.
예를 들어, 현지 전력 회사와 협력하여 장비 유지 보수 및 고장을 분석하는 한 조직은 케이블 결함을 예측하고 문제 해결 효율성을 향상시키기 위해 개발 한 다중 물리학 모델을 기반으로 사용자 정의 앱을 구축했습니다. 엔지니어는 수십 년 동안 실험실에서 시뮬레이션을 활용했지만 현장에서 케이블 고장이 발생하며 현장 문제 해결 직원은 이러한 고장 조건을 평가할 책임이 있습니다. 이를 염두에두고 조직의 엔지니어는 응용 프로그램 빌더를 사용하여 시뮬레이션 앱을 개발했습니다. Comsol 다상학®.
배터리 에너지 저장 시스템 (BESS)의 온도 분포.콤솔
이 앱에는 사전 시뮬레이션 경험이없는 직원 문제 해결이 쉽게 수정할 수있는 관련 매개 변수가 있습니다. 현장 기술자는 케이블 데이터를 입력하고 유형을 선택합니다. 다가학 모델을 실시간으로 수정하여 앱을 평가할 수있는 결함 결함으로 이어진 조건을 이해하는 데 필요한 데이터를 출력합니다. 그런 다음이 앱은보고 된 잠재력과 전기장을 생산하여 기술자가 케이블 교체 또는 수리 해야하는지에 대한 정보에 근거한 결정을 내립니다. 이 앱의 성공적인 배포에 이어 설립 한 엔지니어는“시뮬레이션 앱은 케이블 유지 보수에 핵심적인 역할을합니다.이를 통해 Field Technicians의 작업을 자신있게 평가하고 수리 할 수 있도록 권한을 부여함으로써 우리의 현장 기술자의 작업을보다 효율적으로 만듭니다.”
그리드 장비의 일상적인 물리 테스트는 케이블 구조 및 재료, 케이블의 불순물, 전압 변동 및 작동 조건 및 환경과 같은 많은 복잡한 요소를 고려해야하기 때문에 많은 상황에서 조건을 완전히 반영하거나 고장 유형을 결정할 수 없습니다. 결과적으로, 시뮬레이션은 정확한 케이블 건강 평가를 수집하기 위해 많은 경우에 필수 불가결 한 것으로 입증되었습니다. 현재 맞춤형 앱 형태로 그 어느 때보 다 더 액세스 할 수 있습니다.
핵 솔루션 생성
시뮬레이션은 또한 원자력 산업과 관련된 다양한 구성 요소의 설계 프로세스에 크게 통합되었습니다. 예를 들어, 시뮬레이션은 원자력 발전소의 GCB (Generator Circuit Breakers)를 설계하는 데 도움이되었습니다. GCB는 오랜 기간의 비 활동 후에도 신뢰할 수 있고 성능을 유지할 수 있어야합니다. Comsol 다상학® 소프트웨어는 현재 서지로부터 보호하고 신뢰할 수있는 전기 생성을 제공 할 수있는 GCB의 현재 운반 용량을 향상시키는 데 사용될 수 있습니다.
Tokamaks와 같은 핵 융합 기계의 설계는 또한 시뮬레이션 사용의 혜택을 얻었습니다. 이 장치는 고열 플럭스와 플라즈마 중단을 견딜 수 있어야합니다. Comsol 다상학® 엔지니어는 이러한 문제의 영향을 예측하고 스트레스를 줄이고 도전적인 조건에서 살아남을 수있는 구조적 지원 시스템을 추가하는 등 설계 솔루션을 제시하는 데 사용되었습니다.
내일의 그리드 엔지니어링
차세대 전력망 시스템의 개발은 안전하고 신뢰할 수 있으며 저렴한 테스트가 필요한 복잡하고 역동적 인 프로세스입니다. 다상 시뮬레이션 기술은이 산업의 미래 혁신에서 중요한 역할을 할 수 있으므로 엔지니어는 기존 인프라를 구축하여 현대 소비의 요구를 해결하기 위해 이러한 장치 내에서 발생하는 복잡한 상호 작용을 예측하고 분석 할 수 있습니다.
COMSOL Multiphysics는 Comsol AB의 등록 상표입니다.