變壓器三維引線設(shè)計(jì)簡述

朱可晴 于家錕

（特變電工沈陽變壓器集團(tuán)有限公司，遼寧 沈陽110144）

1 概述

由于變壓器技術(shù)的發(fā)展和三維軟件的不斷推出，圖紙的設(shè)計(jì)不再局限于二維圖紙的設(shè)計(jì)，對于我們現(xiàn)在的二維設(shè)計(jì)來說，沒有立體實(shí)物感，沒有空間感知，所以在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常發(fā)生零部件之間的磕碰，距離過于緊張等問題。這些都是由于設(shè)計(jì)過程中考慮的不全面，沒有根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況而設(shè)計(jì)?；谏鲜鲈?，應(yīng)用三維設(shè)計(jì)的空間感可以更加清晰的辨認(rèn)圖紙，較好地還原實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)，更加直觀的顯示零部件之間的距離和是否存在磕碰。更完善的考慮各種絕緣距離，便于車間工人的操作，增加了圖紙的直觀性。

而對于設(shè)計(jì)人員來說，繁瑣重復(fù)的工作也會增加工作量，利用三維參數(shù)化設(shè)計(jì)，能夠減少設(shè)計(jì)人員無效機(jī)械勞動的時間，能夠提高設(shè)計(jì)圖紙的質(zhì)量及設(shè)計(jì)效率。在進(jìn)行變壓器的引線設(shè)計(jì)時，從原理圖中可以看出引線是如何連接的，即連接線圈與開關(guān)之間的連接線，我們需要考慮如何將引線在合理的位置進(jìn)行固定，如何利用木件或者導(dǎo)線夾等夾持。

利用PRO/E 三維參數(shù)化功能，用戶需要根據(jù)布置圖所測量的數(shù)據(jù)輸入的到主頁面的參數(shù)模塊中，則會根據(jù)編寫的參數(shù)關(guān)系自動計(jì)算出來。首先建立各個零件的三維模型，然后對各個零件進(jìn)行裝配，當(dāng)檢查無誤后，生成二維工程圖。當(dāng)主視圖生成后，側(cè)視圖、俯視圖以及任意方向的視圖都可以通過投影實(shí)現(xiàn)自動生成，避免了人工繪制投影視圖時，因?qū)ν队瓣P(guān)系考慮不周全而產(chǎn)生的錯誤。

2 引線

引線設(shè)計(jì)是變壓器設(shè)計(jì)的重要組成部分，所謂引線設(shè)計(jì)，就是通過對原理圖的解讀，將原理圖放大設(shè)計(jì)的過程。也就是說它是連接介質(zhì)，是將線圖與開關(guān)和套管連接起來，通過開關(guān)的轉(zhuǎn)換，可以實(shí)現(xiàn)不同的功能。引線可以分為三種：一是繞組線端與套管連接的引出線，二是繞組端頭間的連接引線，三是繞組分接與開關(guān)相連接的分接引線，而引線設(shè)計(jì)時需要考慮電氣性能、機(jī)械強(qiáng)度以及溫升要求。

首先對于引線截面的選擇，要看選擇的引線滿不滿足電流要求，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊，包多厚的絕緣能承擔(dān)大多的電流，選擇合適的引線。在引線的設(shè)計(jì)過程中，還要考慮絕緣距離，包括：引線對地、引線與引線之間以及引線對異相繞組之間的距離。對于不同繞組，其電壓等級也不同，需要根據(jù)電壓等級確定不同的絕緣距離。

3 設(shè)計(jì)流程

首先需要建立骨架，建立簡單的油箱、器身、鐵心等支撐骨架，其中，夾件的定位孔、定位尺寸、窗高、內(nèi)控尺寸和肢板位置一定要準(zhǔn)確。油箱、器身、鐵心骨架的建立是便于開關(guān)、束縛電阻等在油箱內(nèi)的空間定位，夾件的定位孔、定位尺寸.窗高和肢板位置會直接影響后續(xù)的設(shè)計(jì)和導(dǎo)線夾長短的準(zhǔn)確性。而油箱、器身、鐵心骨架這些不用太細(xì)化，只要定位尺寸、長、寬、高這些關(guān)鍵尺寸必須保證準(zhǔn)確。在油箱內(nèi)部引線設(shè)計(jì)時，不需要考慮開關(guān)，只需把器身和夾件骨架定位好就行。而夾件的設(shè)計(jì)需要細(xì)化是為了把導(dǎo)線夾的肢板和把在夾件上的導(dǎo)線夾的位置定位準(zhǔn)確。

圖1

圖1 為三維產(chǎn)品的鐵心設(shè)計(jì)，其中，夾件需要把固定導(dǎo)線夾的定位孔和肢板準(zhǔn)確的畫出來，這是設(shè)計(jì)變壓器能否相撞的關(guān)鍵。這些定位孔和肢板位置，可以通過導(dǎo)線夾直接來確定。

其次把肢板上的導(dǎo)線夾、避雷器等部件都設(shè)計(jì)出來，并裝配上，完成引線框架。設(shè)計(jì)過程中，也需要把各個部件進(jìn)行歸類總結(jié)，比如：把利用族表可以做在一起的導(dǎo)線夾都可以歸為一類。設(shè)計(jì)過程中，主要注意幾個問題：

（1）關(guān)聯(lián)性。器身與開關(guān)的導(dǎo)線夾進(jìn)行設(shè)計(jì)時，要注意相互的關(guān)聯(lián)性問題，在裝配時，盡量通過制定骨架和相對獨(dú)立的點(diǎn)、線、面來裝配，這樣導(dǎo)線夾間的關(guān)聯(lián)性較小，在改動圖紙時，會減少很多改動量，并且以后遇到結(jié)構(gòu)相似的變壓器時，會減少很多工作量。

（2）可操作性和磕碰問題。裝配后，就會出現(xiàn)完整的結(jié)構(gòu)框架，這時需要把各部分框架與鐵心柱，箱壁等之間的距離進(jìn)行一一核對，看看是否有車間師傅不容易操作的地方；并把容易相撞的地方進(jìn)行一一考慮。

（3）模型建立階段。在完整的骨架上，使用PRO/E 上的“管道”命令進(jìn)行三維引線的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過程中，這個過程比較繁瑣，PRO/E 上裝配部分(ASM)和零件(PRT)部分都有“管道”命令設(shè)計(jì)，但是兩種“管道”操作區(qū)別較大，不管是哪種設(shè)計(jì)，主要考慮的是空間點(diǎn)的創(chuàng)建，點(diǎn)的創(chuàng)建需要兩點(diǎn)注意：

首先，點(diǎn)創(chuàng)建過程中點(diǎn)的參考面也應(yīng)該更加相對獨(dú)立的，這樣是有利于后期的改動，如果點(diǎn)與其他部件關(guān)聯(lián)性太多，只要稍微改動就會出現(xiàn)大面積錯誤，修改量較大。其次，為了減少關(guān)聯(lián)性，點(diǎn)的創(chuàng)建可以通過空間坐標(biāo)系進(jìn)行確定，并且參考點(diǎn)盡量的少，這樣才有利于后續(xù)的改動。

另外，點(diǎn)的建立還要考慮導(dǎo)線的彎折度和導(dǎo)線之間的干涉問題，這個會嚴(yán)重影響后續(xù)的改動。所以在設(shè)計(jì)過程中，需要預(yù)留較大的裕度，這樣在改動時，才不會出現(xiàn)大量錯誤。導(dǎo)線的彎折度和導(dǎo)線之間的干涉問題是能否合理，有效、美觀的設(shè)計(jì)引線的關(guān)鍵。

引線的布置是需要借助鐵心的角板搭建起來的，通過一個一個的零件組成引線的搭建，圖2 為引線搭建的模型圖。

圖2

從模型可以看出，三維引線可以更直觀的看出引線的走向，用戶可以從不同的方向觀察整合產(chǎn)品，也可以通過動態(tài)旋轉(zhuǎn)的方式，從各個角度去檢查引線的空間走向、夾持引線木件的位置等，也可以測量引線到其它零件的距離，觀察與各部件之間的相對位置，可以直觀的觀察是否與周圍件有磕碰。

每一個零件都是與實(shí)際產(chǎn)品一一對應(yīng)的，只是由于引線的彎折是多變的，引線彎折的靈活度由操作現(xiàn)場決定。

第四步驟：二維工程圖生成階段。

三維裝配圖經(jīng)過檢查無誤，無磕碰后，就可以生成二維工程圍（包括主視圖、俯視圖、側(cè)視圖），會根據(jù)投影關(guān)系自動生成，明細(xì)表也會根據(jù)裝配時所引入的零件自動生成，增加或刪除某項(xiàng)，明細(xì)表也會隨之自動更新，一些細(xì)節(jié)的地方仍然需要手動去調(diào)整，使整個二維工程圖的展現(xiàn)能夠更加完整可靠。

利用PRO/E 創(chuàng)建二維工程圖有兩種辦法，一個是三視圖、標(biāo)注、技術(shù)說明和明細(xì)等都由PRO/E 來創(chuàng)建，如果模型部件參數(shù)建立的沒問題，可以自動生產(chǎn)明細(xì)，但是PRO/E 上的標(biāo)注、拉項(xiàng)號都有些繁瑣，有些標(biāo)注與CAD 的標(biāo)注標(biāo)準(zhǔn)不同，對于熟練使用CAD 的大家來說，可能有些難度。

另一種方式就是利用PRO/E 生成三視圖，然后轉(zhuǎn)為DWG文件，其他部分在CAD 上完成。

4 結(jié)論

利用三維軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，是未來設(shè)計(jì)工作的一種趨勢。本文簡要的介紹了開發(fā)引線參數(shù)化的設(shè)計(jì)流程和方法，文中所列舉的結(jié)構(gòu)形式也只是開發(fā)模型的其中一個。有些細(xì)節(jié)的地方還是需要去研究，探索，爭取更大功能的發(fā)揮三維的作用，使產(chǎn)品的生產(chǎn)能夠高效、有序、無誤的進(jìn)行。同時，更好地開發(fā)建立標(biāo)準(zhǔn)化模型庫，會使得后續(xù)設(shè)計(jì)工作變得更加簡單方便。