变压器三维设计系统技术方案

本发明专利技术提供了一种利用计算机软件三维造型。所要解决的问题是：改正传统变压器设计中抽象、易错、不灵活、效率低的缺点。本发明专利技术的要点是：系统利用计算机的三维实体功能，在屏幕上模拟变压器产品的完整装配过程。生成与实物形状相同的三维产品模型，反映零部件相互间的配合信息，实现在产品设计原则指导下的零部件间尺寸参数相互关联的技术，使设计人员可以在产品投产前预先修正各种设计失误。在ＭＤＴ三维软件的平台上运行，可以提高产品的设计质量，缩短研发周期，降低变压器的制造成本。本系统专供变压器设计人员使用的、先进的三维产品设计工具。适用于１１０ｋＶ及以下电压等级的电力变压器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用计算机软件三维造型，实现变压器结构设计的自动化技术。
技术介绍
长期以来，在我国变压器行业中，由于在结构设计方面缺乏先进的手段，各生产厂家只能沿用经过多年实践检验过的结构类型，对产品结构改进态度特别慎重。特别是特大型变压器，由于制造成本较高，如果结构改进不合理，损失相当巨大。由此带来的负面效应是变压器结构型式多年不变，科技人员的创造思维被抑制，变压器零部件标准化、通用化工作在行业难以开展。在科学技术飞速发展的今天，在产品竞争激烈的市场经济条件下，如果不能吸取最新科研成果，不断推出更新换代的产品，企业将无生命力而言。要不断的改进产品结构，尽可能降低损耗，在保证高效率的前题下，生产出高质量的产品，就必须在新产品开发研制上下工夫。我们认为最佳的切入点就是依靠科技进步，开发更先进的计算机设计开发软件，为产品设计开发人员提供更加有效的工具。
技术实现思路
本专利技术的目的是开发一种利用微型计算机，在机械平台(Mechanical Desktop)或专利技术者(Inventor)三维软件平台上运行的变压器产品的设计工具，以便提高产品的设计质量和设计水平，缩短产品研发周期，降低变压器的制造成本。变压器三维设计系统，是结合变压器产品结构特点开发的、专供变压器设计人员使用的、先进的三维产品设计工具。系统结合了IEC标准和国家标准，考虑了本行业现行的工艺条件，包括了目前国内电力变压器110kV及以下电压等级的大部分结构形式，适用于大多数企业使用。变压器三维设计系统，就是利用计算机的三维实体功能，在屏幕上模拟变压器产品的完整装配过程。生成与实物形状相同的三维产品模型，反映产品零部件相互间的配合信息，运用产品设计原则和零部件间尺寸参数相互关联的技术，实现产品设计全过程的数据运算、校核和传递，使设计人员可以在产品投产前预先修正各种设计失误。将产品设计的输入数据与产品的实体装配数据、零件的三维造型设计数据及二维工程图数据统一起来，建立参数关联，是本系统的技术关键。本系统能够产生变压器零部件的三维实体图和二维工程图。本专利技术提供的变压器三维设计系统主要由下面几个部分组成1、数据库与数据流包括建立新项目数据库；输入或导入初始数据；专家系统对数据的检验和提示；数据关联运算；数据编辑；数据传递；保存数据。在开始新产品设计时，首先建立一个标识和与标识对应的数据库，以标识为目标指针确定数据流向，激活初始化对象，控制系统指向数据输入界面。原始数据(包括布置图、计算单和经验数据)从界面输入(如果原来有类似方案也可以调入)，将输入或修改后的数据传入专家系统。专家系统根据设计原则对数据进行校核，如发现问题，提示错误，返回上一级界面，修改数据。如没有问题，将数据传入公式计算模块。数据经过处理后，分类传入指针指向的铁心、线圈、绝缘、引线、油箱和总装数据库(见图5、图6)。其中专家系统是一系列设计原则和包括经验、标准、容错、分析在内数据的集合体，具有对输入数据的分析、判断能力，专家系统的内容可以扩充、删除、和修改，以满足不同的电压等级、不同的结构形式的变压器对象。2、三维模型的建立与参数关联建立三维实体模型是系统构成的重要环节，作为专业版的变压器设计系统，在建模的过程和方法上，同广义的通用机械表现形式相比，具有着相似性和特殊性。特殊性包括在线圈部分和绝缘部分为实现非投影视图而创建的参数化二维工程图；包括对应不同草图特征和放置特征而创建的零件体和装配体；包括在非装配环境为实现包含明细表在内的装配工程图而创建的部件和零件模型；包括在实体驱动变量中含有适合于变压器结构的特殊参数以及与变量表中的名称关联对应。3、系统的功能模块3.1项目管理模块项目管理模块是变压器三维实体设计的开始，在项目管理程序中可以使用户以项目的方式来进行的不同产品的设计工作，不同的产品属于不同的项目，图形文件和数据库文件存储于不同的磁盘目录，有利于用户同时进行不同产品的设计工作。项目管理程序另一个重要的作用是输入变压器结构设计时必须的初始数据，其中包括计算单已经计算出的数据，各种结构设计的参数及经验数据。计算单中计算出的数据在结构设计中是不能轻易改动的，因此这些参数只能由主管设计人员在项目管理程序中进行输入，在以后的结构设计过程中，这些参数在其它程序中是不能改变的(见图6)。3.2铁心设计模块铁心设计中铁心框架结构分为两种拉板结构铁心和拉螺杆结构铁心。铁轭形状有圆形铁轭和“D”形铁轭两种。其中拉板式铁心直径范围为940～400，间隔为10，拉螺杆结构铁心直径范围为750～400，间隔不等。本版本提供的铁心最大为20级，各级的片宽和叠厚由程序自动取自铁心数据库。叠厚为0时表示前一级即为该直径铁心的最大级数，此时它的片宽为最大片宽。本程序完成后生成的铁心的三维框架图，其每级的片宽与叠厚都与实际铁心一致，主要作用是用来进行三维实体装配的；用铁心设计生成的三维铁心图并不能直接生成铁心叠片图，它的作用主要是进行三维装配。3.3线圈设计模块低压线圈模块适用于单螺旋、双螺旋和四螺旋三种结构形式，及首端是否为拉平结构，若接近于这几种形式的线圈，如单半螺旋、双半螺旋也可以用单螺旋、双螺旋结构型式生成后，在工程图中修改即可。中压线圈程序适用于连续式线圈，分中部出线和端部出线两种出线方式，其中端部出线采用一个线圈，而中部出线采用双线圈结构，即两个线圈上下并联。程序运行时，需要设计者判断线圈绕向，其中，当线圈为中部出线时，线圈为两线圈并联，此时，线圈绕向是指上部线圈的绕向。还要判断线圈是否有挡油板，是否有静电环。高压线圈程序适用于纠结连续式、内屏连续式线圈，分中部出线和端部出线两种出线方式，其中端部出线包括左绕向和右绕向两种绕线方式，而中部出线采用双线圈结构，即两个线圈上下并联，上部右绕向，下部左绕向一种绕线方式。线圈导线分普通导线和组合导线，但不包含屏线。程序运行时，需要设计者判断线圈是否有挡油板，是否有静电环。调压线圈程序适用于螺旋式线圈和单层园筒式线圈两种，分高压是中部出线和端部出线两种出线方式。程序运行时，需要设计者判断线圈绕向，高压出线方式(是中部出线还是端部出线)，调压线圈出头是跨一根撑条还是跨两根撑条，线圈是否有角环以及线圈的结构形式(包括螺旋式和单层园筒式两种)。3.4绝缘设计模块在产品结构形式中，提供了“三圈有载拉板结构”、“两圈有载拉板结构”、“三圈无载拉板结构”和“两圈无载拉板结构”四种形式。在以后的部分界面中，会出现部分数据窗口灰显，这部分数据为参数传递变量，来自初始化菜单，经过相关程序计算后，传递到各下级界面上，不需要人工再次输入。如果您确信灰显数据不符合设计要求，请在程序运行结束后，通过下述方法修改数据。在desktop浏览器中选取“建模模式”，在“零件菜单”中选取“设计变量”，在打开的窗体中选取“全局变量”，对应各名称的注释，修改表达式中的数值，确定。3.5引线设计模块本模块适用于高压电压等级为110kV，有载调压、无励磁调压，接线方式为YN接，三绕组或双绕组变压器高压引线设计；适用于低压接线方式为d接双绕组变压器及高压电压等级为35kV，低压接线方式为d接，产品容量较大的双绕组变压器的低压引线设计；适用于中低压都在低压侧出线，低压用铜排连接，中压用电缆连接，中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变压器三维设计系统，其特征是：它是由以下四部分组成：（１）、数据库与数据流：包括建立新项目数据库；输入或导入初始数据；专家系统对数据的检验和提示；数据关联运算；数据编辑；数据传递； 保存数据；（２）、三维模型的建立与参数关联，包括在线圈部分和绝缘部分为实现非投影视图而创建的参数化二维工程图；对应不同草图特征和放置特征而创建的零件体和装配体；在非装配环境为实现包含明细表在内的装配工 程图而创建的部件和零件模型；在实体驱动变量中含有适合于变压器结构的特殊参数以及与变量表中的名称关联对应；（３）、系统的功能模块：包括（３．１）项目管理模块：（３．２）铁心设计模块：铁心设计中铁心框架结构分为两 种：拉板结构铁心和拉螺杆结构铁心，铁轭形状有圆形铁轭和“Ｄ”形铁轭两种，其中拉板式铁心直径范围为９４０～４００，间隔为１０，拉螺杆结构铁心直径范围为７５０～４００，间隔不等；（３．３）线圈设计模块：低压线圈模块适用于单螺旋、双螺旋和 四螺旋三种结构形式，及首端是否为拉平结构，及接近于这几种形式的线圈；中压线圈程序适用于连续式线圈，分中部出线和端部出线两种出线方式，其中端部出线采用一个线圈，而中部出线采用双线圈结构，即两个线圈上下并联，程序运行时，需要设计者判断线 圈绕向，其中，当线圈为中部出线时，线圈为两线圈并联，此时，线圈绕向是指上部线圈的绕向，还要判断线圈是否有挡油板，是否有静电环；高压线圈程序适用于纠结连续式、内屏连续式线圈，分中部出线和端部出线两种出线方式，其中端部出线包括左绕向和右 绕向两种绕线方式，而中部出线采用双线圈结构，即两个线圈上下并联，上部右绕向，下部左绕向一种绕线方式；程序运行时，需要设计者判断线圈是否有挡油板，是否有静电环；调压线圈程序适用于螺旋式线圈和单层园筒式线圈两种，分高压是中部出线 和端部出线两种出线方式。程序运行时，需要设计者判断线圈绕向，高压出线方式，调压线圈出头是跨一根撑条还是跨两根撑条，线圈是否有角环以及线圈的结构形式；（３．４）绝缘设计模块：在产品结构形式中，提供了“三圈有载拉板结构”、“两圈有载拉板 结构”、“三圈无载拉板结构”和“两圈无载拉板结构”四种形式；（３．５）引线设计模块：本模块适用于高压电压等级为１１０ｋＶ，有载...

【技术特征摘要】
1.一种变压器三维设计系统，其特征是它是由以下四部分组成(1)、数据库与数据流包括建立新项目数据库；输入或导入初始数据；专家系统对数据的检验和提示；数据关联运算；数据编辑；数据传递；保存数据；(2)、三维模型的建立与参数关联，包括在线圈部分和绝缘部分为实现非投影视图而创建的参数化二维工程图；对应不同草图特征和放置特征而创建的零件体和装配体；在非装配环境为实现包含明细表在内的装配工程图而创建的部件和零件模型；在实体驱动变量中含有适合于变压器结构的特殊参数以及与变量表中的名称关联对应；(3)、系统的功能模块包括(3.1)项目管理模块(3.2)铁心设计模块铁心设计中铁心框架结构分为两种拉板结构铁心和拉螺杆结构铁心，铁轭形状有圆形铁轭和“D”形铁轭两种，其中拉板式铁心直径范围为940～400，间隔为10，拉螺杆结构铁心直径范围为750～400，间隔不等；(3.3)线圈设计模块低压线圈模块适用于单螺旋、双螺旋和四螺旋三种结构形式，及首端是否为拉平结构，及接近于这几种形式的线圈；中压线圈程序适用于连续式线圈，分中部出线和端部出线两种出线方式，其中端部出线采用一个线圈，而中部出线采用双线圈结构，即两个线圈上下并联，程序运行时，需要设计者判断线圈绕向，其中，当线圈为中部出线时，线圈为两线圈并联，此时，线圈绕向是指上部线圈的绕向，还要判断线圈是否有挡油板，是否有静电环；高压线圈程序适用于纠结连续式、内屏连续式线圈，分中部出线和端部出线两种出线方式，其中端部出线包括左绕向和右绕向两种绕线方式，而中部出线采用双线圈结构，即两个线圈上下并联，上部右绕向，下部左绕向一种绕线方式；程序运行时，需要设计者判断线圈是否有挡油板，是否有静电环；调压线圈程序适用于螺旋式线圈和单层园筒式线圈两种，分高压是中部出线和端部出线两种出线方式。程序运行时，需要设计者判断线圈绕向，高压出线方式，调压线圈出头是跨一根撑条还是跨两根撑条，线圈是否有角环以及线圈的结构形式；(3.4)绝缘设计模块在产品结构形式中，提供了“三圈有载拉板结构”、“两圈有载拉板结构”、“三圈无载拉板结构”和“两圈无载拉...

【专利技术属性】
技术研发人员：于海华，郭振岩，孟庆民，吴彤宇，侯孟斌，张红宁，王祝荣，柳杨，徐吉福，祁影矢，赵艇，
申请(专利权)人：沈阳变压器研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]