單螺旋式繞組的參數(shù)化繪圖設計*

姚 禮，秦 凱，程澤明，陳 強，符純華

（四川理工學院機械工程學院，四川自貢 643000）

0 引言

AutoCAD已成為了國際上廣為流行的平面繪圖工具，在企業(yè)已廣泛使用，二次開發(fā)是CAD應用取得實效的關鍵環(huán)節(jié)。AutoCAD二次開發(fā)工具眾多，其中ViusalLISP是比較簡單易學且功能強大的一種開發(fā)語言，還能與數(shù)據(jù)庫聯(lián)接[1]。

我國中小型變壓器生產的企業(yè)眾多，市場競爭大，現(xiàn)在又提倡資源節(jié)約型社會，變壓器的生產又要根據(jù)不同用戶的不同需要進行設計，變壓器各參數(shù)經(jīng)常變更，使得制圖方面的工作非常繁瑣，直接使用AutoCAD繪圖效率低。

單螺旋式繞組一般用于低電壓大電流的低壓線圈，螺旋式繞組是由扁導線疊繞而成。單螺旋式繞組具有散熱性良好、運行時的機械穩(wěn)定性好等特點，從而受到廣大用戶的青睞[2]。本文通過AutoCAD的二次開發(fā)功能對變壓器單螺旋式線圈圖進行參數(shù)化繪圖設計，從而提高繪制單螺旋式線圈的效率[3]。

1 程序設計與實施

本項目合作單位對變壓器進行了定向的改動，但是其本質繞組形式基本不變，本文對單螺旋式繞組的完整設計圖做了系統(tǒng)的分析與程序設計思路構思，從而大大提高了變壓器單螺旋式繞組的繪圖效率，本文主要對單螺旋繞組的組成部分中的展開圖與俯視圖的程序設計思路進行詳細的闡述。其繪圖主要組成部分如圖1所示。

圖1 單螺旋式繞組功能模塊構成圖

1.1 單螺旋式繞組展開圖繪制

螺旋式繞組展開圖主要由撐條數(shù)、匝數(shù)、繞線出頭處的示意、繞線換位形式及繞向組成[4]。進入繪圖的主要任務是對其繪圖的區(qū)域大小進行確定，一般情況下變壓器繞組展開圖只是對其大致位置進行示意，不需要按比例精確繪制。由于撐條數(shù)根據(jù)需要是變化的，因此展開圖程序編寫的主要難度在于繪制撐條數(shù)的變化與出頭位置對應及其對應的撐條編號標注。繪制該展開圖的功能模塊如圖2所示。

圖2 單螺旋式繞組展開圖程序功能模塊結構圖

1.1.1 繪制撐條與標注撐條編號

首先需要在繪制單螺旋式繞組圖幅中確定一個繪圖基點，確定展開圖在圖幅中一個合適的長度與寬度，將程序編寫成根據(jù)撐條數(shù)與匝數(shù)的不同而在確定大小的區(qū)域中自動調整其線條間的間距，并通過“array”命令繪制撐條。

對于撐條編號的標注中特別需要注意兩個問題：出線端的撐條編號和撐條總根數(shù)是變化的。在設計者輸入了相應的參數(shù)，根據(jù)撐條的數(shù)目依次標注其編號，程序編寫主要思路是從繞線出線端的撐條編號依次向右進行標注，每當編號數(shù)大于撐條總根數(shù)時應減去撐條總數(shù)，當循環(huán)標注到右邊緣處，應保留其編號到左邊緣進行編號，繼而循環(huán)累加標注出所有撐條編號，主要程序設計流程如圖3所示，運行繪制撐條與標注撐條編號實例如圖4、圖5所示。

圖5 運行實例二（m=18，s=8時）

圖4 運行實例一（m=16，s=10時）

圖3 繪制撐條線與標注撐條編號流程圖

1.1.2 絕緣端與出頭線的繪制

絕緣端一般情況下都是繪制矩形進行示意，繪制時通過其“rectang”命令，確定矩形對角頂點就能完成示意圖的繪制。根據(jù)實際參數(shù)的輸入確定出線頭的撐條編號，運用簡單的點位關系也能得到對應的示意圖，程序編寫相對簡單，這里不做過多的闡述。

1.1.3 繞線、換位線的繪制與繞線編號的標注

單螺旋式變壓器繞線的繪制只是為了示意其大概的繞線方式，而不需要精確繪制其螺旋的斜度與繞線間的間隔距離，因此確定其一定的傾斜度與繞線間隔距離運用其循環(huán)函數(shù)進行繪制，程序編寫要點在于確定左右兩邊的繪制基點與中間標注繞線層數(shù)編號時的基點，依次循環(huán)畫線。當循環(huán)畫線到需要進行繪制換位線示意時，將單螺旋式繞組的常用換位方式“一次標準換位”（單螺旋式線圈在總匝數(shù)的1/2處只進行一次標準換位）、“2.1.2換位”（在總匝數(shù)1/4和3/4處各進行一次標準換位）與“4.2.4換位”（并聯(lián)導線分成四組，在總匝數(shù)1/4和3/4處組間進行換位，合成兩組在總匝數(shù)1/2處，進行一次組內標準換位）幾種換位程序同時編寫，只需在參數(shù)的輸入時選擇對應的換位方式即可完成相應換位線的繪制[5]。展開圖中對其繞線的層數(shù)編號標注、墊塊厚度標注、繞線間距值標注，在指定一基點通過一定間距進行線性標注即可，由于編號跟隨繞線的變化而變化，所以在繞線循環(huán)程序中一并編寫標注程序，從而完成相關示意圖的繪制與數(shù)據(jù)的標注。

1.1.4 程序運行實例圖

通過以上程序設計思路所編寫的單螺旋式繞組展開圖程序，最后運行程序所生成的展開圖部分截圖如圖6所示。

1.2 單螺旋式繞組俯視圖繪制

首先確定俯視圖在圖幅中一個繪圖基點，由于不需要按照比例精確繪制，只需要進行其大致的形式進行示意即可，于是對于其俯視圖只需要繪制包含有出線頭接口的半個圖形就能滿足其實際需要，對于俯視圖大致圖形繪制的點位圖如圖7所示。

圖6 單螺旋式繞組展開圖部分組成圖

圖7 單螺旋式繞組俯視圖點位圖

程序通過pt_base作為繪圖基點，對圓弧運用圓弧命令進行繪制，其撐條線的繪制依據(jù)基線對其進行半個圓形陣列，出線頭接口主要是根據(jù)出線端數(shù)而繪制的，計算撐條之間的單位弧度，將其接口繪制在撐條空隙間即可進行大致的示意[6]，撐條數(shù)的標注程序片段如下：

(while(＜s(/n 2))

(if(＞m 0)

(progn(while(and(＞ m n)(＜=m(/(*5 n)4)))

(if(＞m n)

(progn(command"text""j""m"

(polar pt_base(-(*-1 a s)a1)(-(/d4 2)5))"0"(rtos(-m n)2 0))

(setq s(1+s) (1-m)))))

(command"text""j""m"(polar pt_base (-(*-1 a s)(/a 2))(-(/d4 2)5))"0"(rtos m 2 0))

(setq m(1-m)s(1+s)))(progn(command"text""j""m"

(polar pt_base(-(*-1 a s)a1)(-(/d4 2)5))"0"(rtos(+n m)2 0))

(setq s(1+s)m(1-m))))

)；while

最后程序再對相應的尺寸標注進行編寫，即可完成單螺旋式繞組俯視圖繪制，運行程序所生成的俯視圖如圖8所示。

1.3 單螺旋式繞組其余功能模塊

對于變壓器單螺旋式繞組的其余部分，如換位示意圖、擋油板放置示意圖出頭導線排列、出頭綁扎、特性表等部分的繪制，大多利用塊的屬性來完成。因篇幅有限，不再贅述。

2 結束語

根據(jù)本文程序設計思路前提下所設計的圖形生成程序，在AutoCAD2008中運行良好，在對于不同參數(shù)：匝數(shù)、撐條數(shù)及繞線換位形式，經(jīng)過多次試驗出圖，運行結果良好，實現(xiàn)了單螺旋式繞組的參數(shù)化繪圖設計，并且達到了預期的效果，提高了繪圖的效率。并且運行所生成的設計圖紙在四川某企業(yè)得到實際的生產運用，效果良好，具有較好的推廣與使用價值。

［1］符純華.計算機輔助設計［M］.成都：西南交通大學出版社，2006.

［2］沈陽變壓器研究所.變壓器設計手冊［M］.沈陽：遼寧科學技術出版社，1988.

［3］宋振會.AutoCAD高級教程［M］.北京：清華大學出版社，2002.

［4］謝毓城.電力變壓器設計手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2003.

［5］司旭東，熊林梅，李東林.單螺旋繞組結構上的改進［J］.變壓器，2001，38（6）：4-6.

［6］康博.AutoCAD Visual LISP開發(fā)指南［M］.北京：清華大學出版社，2001.