Jumeau numérique - simulation en cours de fonctionnement

La durée de vie d'un relais dépend de diverses conditions de fonctionnement. La taille de la charge commutée, la fréquence et la durée de commutation ainsi que la température ambiante sont des facteurs d'influence typiques. Ils définissent, entre autres, la perte de puissance de l'arc, la température des contacts et leur usure. Dans les applications critiques, on utilise des relais spéciaux avec des contacts guidés de force qui, en raison de leur conception et des circuits associés, peuvent indiquer de manière fiable une condition de défaut, mais seulement lorsque la défaillance se produit. Afin de prédire la défaillance avant qu'elle ne se produise, un modèle de simulation alimenté par des données de charge réelle doit refléter l'état réel du relais et permettre ainsi une maintenance prédictive.

Le jumeau numérique permet d'évaluer les caractéristiques du produit en fonction de sa durée de vie, que les vrais capteurs peuvent difficilement mesurer. Sur la base des résultats détaillés de la simulation - ici la température de contact et l'énergie de l'arc - l'état d'usure réel et la durée de vie restante peuvent être évalués individuellement. Le passage de la maintenance préventive à la maintenance prédictive offre la possibilité de réaliser des économies importantes (selon le ministère américain de l'énergie, les temps d'arrêt sont réduits de 70 % et les coûts de 25 %), de disposer de meilleures données de terrain pour le développement de produits et de connaître en détail les données d'utilisation spécifiques aux applications pour les nouveaux modèles commerciaux.

Afin de simuler le comportement de commutation du relais en cours de fonctionnement, un modèle de simulation performant et suffisamment réaliste est nécessaire. Les simulations détaillées par éléments finis pour le circuit magnétique, la température et la mécanique sont combinées sous forme de modèles d'ordre réduit (ROM) dans le simulateur de système Ansys Simplorer avec des éléments concentrés pour la cinématique et le circuit. Pendant l'opération, les données des capteurs acquises dans le relais réel sont envoyées via un réseau à une plateforme IoT basée sur le cloud. Cette plateforme alimente le modèle de simulation avec ces données, évalue automatiquement les résultats et affiche les cycles de commutation restants.