Development of an automation for the rapid assessment and optimization of transformer enclosure

This master's thesis is focused on the optimization of the transformer enclosure design and the development of an innovative approach for its structural assessment. Through the usage of the Ansys Workbench capabilities, in fact, an innovative tool aimed to automate finite element analyses was developed. It helped to reduce the time needed for a structural verification from five business days to few minutes. The implementation of this automation results in significant engineering cost reduction and faster feedback to customers. The analyses that have been implemented into the automation, enabled the validation and the optimization of the thickness of the enclosure’s base material. This optimization sets the foundation for establishing new design rules, that will be integrated into the automated systems used by the technical office for the enclosure design. By optimizing the thickness of the parts, also costs associated with the base material and weight were reduced. A lighter component improves the manoeuvrability, which is a critical factor during the in-house assembly phase. Although automation has made significant progress, there is still room for future development, such as an enhanced user interface that would remove any direct interaction with the software, and a web interface, that can be accessed from the corporate network, that would eliminate the need for users to install any specific software or files on their personal computers. These potentialities highlight the adaptability of the automation system, which can be further integrated with structural and fluid-thermodynamic analysis in future applications.

Questa tesi di laurea magistrale si concentra sull'ottimizzazione del design dell'involucro di un trasformatore e sullo sviluppo di un approccio innovativo per la sua analisi strutturale. Attraverso il software Ansys Workbench, è stato sviluppato uno strumento innovativo volto ad automatizzare le analisi agli elementi finiti. Questo ha aiutato a ridurre il tempo necessario per una analisi strutturale da cinque giorni lavorativi a pochi minuti. L'implementazione di questa automazione ha portato ad una significativa riduzione dei costi di ingegneria e ad un feedback più rapido verso clienti. Le analisi che sono state implementate nell'automazione hanno permesso la validazione e l'ottimizzazione dello spessore del materiale di base dell'involucro. Questa ottimizzazione pone le basi per stabilire nuove regole di design, che saranno integrate nei sistemi automatizzati utilizzati dall'ufficio tecnico per il design dell'involucro. Ottimizzando lo spessore delle parti, sono stati ridotti anche i costi associati al materiale di base e al peso. Un componente più leggero migliora la propria maneggevolezza, fattore critico durante la fase di assemblaggio. Sebbene l'automazione abbia fatto significativi progressi, c'è ancora margine per sviluppi futuri, come un'interfaccia utente migliorata che cancellerebbe qualsiasi interazione diretta con il software, e un'interfaccia web, accessibile dalla rete aziendale, che eliminerebbe la necessità per gli utenti di installare software o file specifici sui loro computer. Queste potenzialità evidenziano l'adattabilità del sistema di automazione, che può essere ulteriormente integrato con analisi strutturali e fluido-termodinamiche in future applicazioni.