CAD课程设计 1250KVA变压器设计.docx
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CAD课程设计 1250KVA变压器设计.docx
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CAD课程设计1250KVA变压器设计
河南机电高等专科学校
课程设计报告书
课程名称:
《电机电器及其CAD》
课题名称:
1250KVA变压器设计
系部名称:
电气工程系
专业:
电机与电器
班级:
姓名:
学号:
2012年06月26日
一、课程设计任务书
1.课程设计目的
1.1熟悉变压器优化设计软件,
1.2掌握变压器设计各性能参数及材料、结构的设置。
1.3掌握优化设计的方法、步骤。
1.4掌握优化方案的选择及细调。
1.5熟悉铁心截面的优化。
2.课程设计的任务
2.1S9系列变压器电磁优化设计
2.1.1性能参数输入;
2.1.2材料、铁心、线圈、绝缘参数的设置;
2.1.3油箱、温升、重量计算;
2.1.4优化计算;
2.1.5调整计算单;计算单保存生成;
2.1.6铁心截面优化。
2.2S9系列变压器结构CAD设计
2.2.1总装配图
2.2.2铁心、铁心装配
2.2.3线圈
2.2.4器身装配及绝缘
2.2.5夹件
2.2.6引线装配
3.电磁计算中参数设置:
硅钢片牌号DQ147-30叠片系数0.970
铁心单位铁损1.288W/kg损耗系数1.20
绝缘距离下限:
低压线圈对铁心柱的绝缘距离3.0mm
压板厚度及对铁轭的空隙之和B低压线圈对上铁轭的绝缘距离15.0+Bmm
低压线圈对下铁轭的绝缘距离15.0mm高低压线圈绝缘距离+静电屏9.0mm
高压线圈对上铁轭的绝缘距离22mm高压线圈对下铁轭的绝缘距离22mm
相邻高压线圈的相间绝缘距离8.0(12)mmY:
8△:
12
4.设计任务要求
额定值:
SN=1250KVA,硅钢片:
DQ147-30,高压侧无励磁调压,调压范围±5%。
(1)优化任务:
A:
S9-1250/10联结组别:
Y,yn0,U1N=10000V,U2N=400V,PK=11665W,P0=1800W,阻抗电压:
4.5%
B:
S9-1250/10联结组别:
D,yn11,U1N=10000V,U2N=400V,PK=12000W,P0=1950W,阻抗电压:
6%
要求:
在A、B两项任务中,通过方案比较,选择合适的高低压导线及线圈型式。
其中高压导线可采用漆包线和纸包线,低压导线采用纸包线;高压绕组采用多层圆筒式,低压绕组结构可采用多层圆筒式、双螺旋或四螺旋结构。
(2)结构设计任务:
合理分工绘制高低压线圈、铁心及铁心装配图。
二、设计方案的优化及选择
1、设计方案A的优化及选择
(1)性能参数设置
额定容量1250kVA短路阻抗4.56[4.5%]
高压绕组额定电压10.0kV短路损耗12073[11665W]
低压绕组额定电压0.40kV空载损耗1461[1800W]
绕组联结组标号Yyn0空载电流0.21[1.8%]
(2)铁心材料、导体材料及结构的选取
铁心直径232mm硅钢片牌号DQ147-30
铁窗高度830mm心柱中心距390mm
叠片系数0.970磁通密度1.424T
铁轭净截面384.168cm?
心柱净截面384.168cm?
三相角重142.4kg铁心重量1332.7kg
单位铁损0.792W/kg损耗系数1.38
磁化容量0.993VA/kg接缝伏安0.129VA/cm?
空载损耗1461W空载电流有功分量0.12%
(3)变压器主纵绝缘尺寸的确定
铁心半径116.0mm低压线圈内半径119.5mm
低压线圈辐向宽34.5mm低压线圈外半径154.0mm
主空道距离3.5mm高压线圈内半径157.5mm
高压线圈辐向宽33.5mm高压线圈外半径191.0mm
高压线圈相间距8.0mm铁心柱中心距离390mm
低压线圈对铁心柱的绝缘距离3.5mm低压线圈对上铁轭的绝缘距离80.0mm
低压线圈对下铁轭的绝缘距离80.0mm高低压线圈绝缘距离+静电屏3.5mm
高压线圈对上铁轭的绝缘距离27.5mm高压线圈对下铁轭的绝缘距离27.5mm
相邻高压线圈的相间绝缘距离8.0mm
2、设计方案B的优化及选择
(1)性能参数设置
额定容量1250kVA高压绕组额定电压10.0kV
低压绕组额定电压0.40kV绕组联结组标号Dyn11
短路阻抗6.00[6.0%]短路损耗12270[12000W]
空载损耗1923[1950W]空载电流0.53[1.8%]
(2)铁心材料、导体材料及结构的选取
铁心直径219mm硅钢片牌号DQ147-30
铁窗高度660mm心柱中心距395mm
叠片系数0.970磁通密度1.690T
铁轭净截面341.683cm?
心柱净截面341.683cm?
三相角重117.6kg铁心重量1048.2kg
单位铁损1.306W/kg损耗系数1.40
磁化容量3.510VA/kg接缝伏安0.454VA/cm?
空载电流有功分量0.15%空载电流无功分量0.50%
空载损耗1923W
(3)变压器主纵绝缘尺寸的确定
铁心半径109.5mm低压线圈内半径112.5mm
低压线圈辐向宽35.5mm低压线圈外半径148.0mm
主空道距离6.5mm高压线圈内半径154.5mm
高压线圈辐向宽39.0mm高压线圈外半径193.5mm
高压线圈相间距8.0mm铁心柱中心距离395mm
低压线圈对铁心柱的绝缘距离3.0mm低压线圈对上铁轭的绝缘距离50.5mm
低压线圈对下铁轭的绝缘距离50.5mm高低压线圈绝缘距离+静电屏6.5mm
高压线圈对上铁轭的绝缘距离24.0mm高压线圈对下铁轭的绝缘距离24.0mm
相邻高压线圈的相间绝缘距离8.0mm
对两个方案的进行优化及调整,本次课程设计采用方案A的优化设计。
方案A的设计更具有实用价值,在现实生活中应用更加广泛。
因此采用方案A作为本次设计。
三、变压器结构CAD绘制
绘制平面图时,不能按照手工绘图的方法来绘制,那样做不但不能充分发挥计算机的长处,甚至其绘图速度还不如手工绘图的速度快。
绘图时,应充分考虑计算机的优点,使用按“线群”绘制的方法,而不是手工绘图的按“单线”绘制的方法。
平面图的绘制大体由如下几个步骤组成:
1、环境设置
①设置绘图界限
按照图示所标的尺寸大小和图形布置情况,绘图界限设置成A4(297,210)大小,竖放。
执行limits和zoomall命令将整幅图形显示出来注。
②设置图层
图形包含了尺寸线、设备、栏杆、标题栏等图层。
③设置捕捉模式(选择交点、端点、中点等)。
④绘制一些符号:
利用块“Block”进行编辑,如以下符号等等,可以修改它们的属性,多次使用,方便有快速。
直接用菜单栏下的绘图工具执行和用改变属性值来完成。
2、整体布局
整体布局阶段主要采用先定位、后定形的“多线法”。
绘制标题栏
按照所给图采用A4大小绘制一标题栏,采用直线和偏移、修剪等命令,其中的文字部分在后面填写标题栏是再补充。
再将其输出成块,并在“对象”区选择“删除”单选框。
①绘制墙体
1)使用直线命令“LINE”绘制墙体的定位轴线。
对各种形体先定位、后定形;
2)根据墙体的形状采用双线绘制墙体;
3)相交的“多线”采用“多线编辑”命令编辑相交处的接头,有角点结合、T形打开等等;
4)使用“分解”命令将所有“多线”分解成“直线”,目的是为了方便后续步骤中采用普通的编辑命令编辑细部图形。
3、局部凹凸处理
①圆整图形,采用“相交”——“FILIET”、“延伸”——“EXTEND”、“修剪”——“TRIM”。
②开门、窗等孔口。
利用定位轴线,使用“OFFSET”命令进行定位。
③使用块“Block”功能,完成门、窗、楼梯、家具、设备等配件的绘制,再将其插入已切开的洞口中。
在绘制铁心柱、窗等时应注意图块基点的选择,避免在插入时引起错位。
操作步骤为:
1)使用“BEDIT”命令进入“块编辑器”,在编辑块定义对话框中输入要创建的块名,按确定进入“块编辑器”的编辑状态;
2)利用绘图命令绘制各个块,窗、等等。
不标注尺寸。
使用直线、偏移、倒角、倒圆角等基本命令
④将块插入到图中,直接用菜单栏下的绘图工具执行和用改变属性值来完成。
并补充完善整幅,精确绘图。
修改线性,对实体进行填充。
由于剖面图各部件可视化程度不同,这决定了该图上有不同线型。
通过之前设置好的图层,将图线进行修改,使它呈现在应在的图层上。
接着对墙体进行填充,通过设置填充属性(比例),选择填充点,最后将要填充的地方补上。
④将块插入到图中,直接用菜单栏下的绘图工具执行和用改变属性值来完成。
并补充完善整幅,精确绘图。
修改线性,对实体进行填充。
由于剖面图各部件可视化程度不同,这决定了该图上有不同线型。
通过之前设置好的图层,将图线进行修改,使它呈现在应在的图层上。
接着对墙体进行填充,通过设置填充属性(比例),选择填充点,最后将要填充的地方补上。
4、标注
对图形进行标注,添加文字。
通过综合应用线性标注和连续标注,快速地将图形大体标注上,对于图内部的标注,在标注的时候我更改标注文字高度,运用旋转命令,使标注更加合理化和美观化。
在图上添加说明文字时,我先新建了3种基本的文字类型,(其他的都与这三种的格式一样),通过复制和修改文字内容的方法将之注写完。
①标注尺寸:
需要改变标注样式,选择线性标注、连续标注等;
②标注各种文字说明:
采用“DTEXT”命令或直接选择“文字”按钮。
5、出图
进入布局卡,插入图框,填写标题栏,设置打印属性,最终打印成图。
四、心得体会
经过两周的课程设计,我进一步熟悉了CAD的基本操作,在绘图前必须要进行以下基本的操作,图形界限的设置在这次的设计过程中采用的是A3图幅。
线型的加载,全局线型比例设置,在图层设置的过程中,需要按图上要求设置,图层的设置应遵循在够用的基础上越少越好。
此外还有颜色、线型、线宽等设置都随层,这样会简单很多,但都需按照要求进行。
通过这几天的学习,使我对CAD有了进一步的了解,一开始觉得它不是一个轻易学好的软件,觉得用处不是很大。
但几天的学习下来,使我对这个软件的看法彻底改变了,不但用处很大,我们可以用它作出工程、建筑等方面的图画来,而且易学,就是把那些基本的套路把握熟悉了以后就很简单了,现在的速度比以前那是快很多了,不管是在设置还是在标注上,都有了很大的提高。
CAD课程的学习,我真切地体会到了这种绘图系统的实用性。
同时也感觉到,绘图作为建筑设计过程中设计思想的载体,具备良好的绘图能力是每一个设计人员最基本的素质。
说到它的使用性,相信许多同学都有同感。
以前我们作图是手工画,画一张完整的图也得很长时间,令大家倍感疲惫。
而且要注意图纸的整洁,线条的宽度,字体的美观,绘制过程花费很多时间。
现在用CAD就完全没有这方面的问题,粗细线条全用“特性”来规范,一目了然。
尺寸也相当准确,在命令提示行里输入多少就是多少,也不用拿着丁字尺在图纸上比来比去,到头来还是达不到十分准确。
画线线连结的时候CAD尺寸方面的优势就更加明显,比如画圆与直线相切的时候,手工绘图只能凭感觉觉得差不多就画上去,每一条画得都不一样,怎么看都不对称。
用CAD画,打开对象捕捉就能把切点给抓进来,又快又准!
尺寸标注更是快捷,两个点一拉,左键一点就完成一个标注,不用画箭头,不用标文字,只要自己设计好标注格式,计算机就能按要求标出来。
插入文字也很方便,在多行文本编辑器里输入文字内容就能出来绝对标准的国标字,比起我们手写的字就美观漂亮的多!
粗糙度、基准符号、标题栏等做成块就可以随意插入,用不着一个一个地画了,用起来确实很快!
在实训的两周周里我不仅了解到了实在的学习内容,并且对专业以外的知识做了很深的了解,以上基本上就是CAD的发展历程,当我们要去学习或研究一门技术或学问时,去了解有关这门技术或学问的历史背景是非常重要的,这也就是“寻根”。
欲学习一门技术或学问却不去了解它的历史,将有如无根之萍,无法深入并获得其中的乐趣!
我们每画的一个建筑图就好象跟CAD的历史一样,一步一步的渐进,自己从中吸取很多的精华,例如,当尺寸没有按照标准画时,那么在标注尺寸的时候就需要修改数据,不仅影响到了图的雅观,还直接影响了图的真实性,所以在画图过程中就要很细心,一步一步慢慢来,做到精确,无误差,在比如,在修剪多余直线的时候很有可能会出先剪不掉的现象,我经常遇到,那是因为连线的时候线与线之间根本就没有连接在一起,表现出作图不扎实的意思,在老师的帮助下,我改正了这个不好的习惯,作图,就要用心去做,扎扎实实的完成任务!
总之,在本次的CAD设计中,我感觉我学到的东西比一个学期学的东西还多,绘图技巧在平常的学习中是学不到,我希望以后能够有更多的这种实训的机会,这一周感觉过的很充实,我也真正的融入到了学习当中去,别无他思,一切都还不错,感觉非常好
如果要我用三个字来表达我对CAD的感觉,就是快、准、美!
结合我自身的情况,我将继续练习使用CAD,做到能够把它运用得得心应手、挥洒自如,使它成为我今后学习和工作的助手。
同时,也要培养良好的绘图习惯,保持严谨的态度,运用科学的学习方法,不断地提高自己,完善自己!
五、附录一:
计算单
一、产品性能
额定容量1250kVA短路阻抗4.56[4.5%]
高压绕组额定电压10.0kV短路损耗12073[11665W]
低压绕组额定电压0.40kV空载损耗1461[1800W]
绕组联结组标号Yyn0空载电流0.21[1.8%]
二、铁心计算
铁心直径232mm三相角重142.4kg
硅钢片牌号DQ147-30铁心重量1332.7kg
铁窗高度830mm单位铁损0.792W/kg
心柱中心距390mm损耗系数1.38
叠片系数0.970磁化容量0.993VA/kg
磁通密度1.424T接缝伏安0.129VA/cm?
铁轭净截面384.168cm?
空载损耗1461W
心柱净截面384.168cm?
空载电流有功分量0.12%
三、线圈计算
高压线圈结构型式多层圆筒式低压线圈结构型式双螺旋圆筒式
高压绕组分接线电压(V)10500102501000097509500
高压绕组分接相电压(V)60625918577456295485
低压绕组电压400/231V高压线圈额定电流72.17A
低压线圈额定电流1804A高压线圈电流密度2.464A/mm?
低压线圈电流密度2.239A/mm?
匝电压12.1547V
高压线圈匝数499487475463451低压线圈匝数19
高压线圈每层匝数105*4+79*1=499低压线圈每层匝数19*1=19
高压线圈导线尺寸4.50*6.70/4.95*7.15mm低压线圈导线尺寸4.25*16.00/4.70*16.45mm
高压线圈导线截面29.292*1=29.29mm?
低压线圈导线截面67.142*12=805.70mm?
高压线圈平均匝长1.026/1.137m低压线圈平均匝长0.859m
高压线圈总长517.1/544.4m低压线圈总长16.83m
高压线圈导线电阻0.37018Ω低压线圈导线电阻0.00043791Ω
高压线圈导线重量425.74/432.17kg低压线圈导线重量361.95/366.20kg
导线总重量787.69/798.36kg高压线圈轴向高度775mm
低压线圈轴向高度670mm高压线圈辐向厚度11.5+4.5+17.5=33.5mm
低压线圈辐向厚度34.5mm低压线圈层间绝缘无
低压线圈层间绝缘无低压线圈层间油道无
低压线圈对铁心柱的绝缘距离3.5mm压板厚度及对铁轭的空隙之和无线圈压板
低压线圈对上铁轭的绝缘距离80.0mm低压线圈对下铁轭的绝缘距离80.0mm
高压线圈对上铁轭的绝缘距离27.5mm高低压线圈绝缘距离+静电屏3.5mm高压线圈对下铁轭的绝缘距离27.5mm相邻高压线圈的相间绝缘距离8.0mm
四、绝缘半径
铁心半径116.0mm低压线圈内半径119.5mm
低压线圈辐向宽34.5mm低压线圈外半径154.0mm
主空道距离3.5mm高压线圈内半径157.5mm
高压线圈辐向宽33.5mm高压线圈外半径191.0mm
高压线圈相间距8.0mm铁心柱中心距离390mm
五、短路阻抗
高压电抗高度767.8mm低压电抗高度637.0mm
平均电抗高度702.4mm漏磁宽度68.50mm
洛氏系数0.969等值漏磁总面积38.529cm?
额定安匝34280.2A额定频率50Hz
短路电阻0.97%附加电抗系数1.20
短路电抗4.46%短路阻抗4.56%
六、油箱计算
结构型式平顶长方形桶式油箱油箱长度1230mm
油箱宽度475mm油箱高度1445mm油箱周长3410mm
箱壁厚度2mm箱底厚度6mm箱盖厚度10mm
储油柜直径310mm储油柜长度800mm
散热管总长度168.6m=1.654*97+1.354*6散热管尺寸L*C=150*1200+75*1050
散热油管上管口中心至箱盖距离80mm散热油管下管口中心至箱底距离165mm
散热油管弯曲内半径120mm箱壁上每排散热油管管间中心距35mm
七、温升计算
高压绕组有效散热面积8.117m?
高压线圈表面单位热负荷855W/m?
高压线圈表面对油的温升14.4K高压绝缘校正温升1.8K
高压层数校正温升0.0K高压线圈对油的平均温升16.2[24.0K]
高压线圈对空气的平均温升55.1[65.0K]低压绕组有效散热面积4.916m?
低压线圈表面单位热负荷1044W/m?
低压线圈表面对油的温升16.9K
低压绝缘校正温升0.0K低压层数校正温升0.0K
低压线圈对油的平均温升16.9[24.0K]低压线圈对空气的平均温升55.9[65.0K]
箱盖几何散热面积0.584m?
箱壁几何散热面积4.927m?
散热管几何散热面积21.175m?
油箱有效散热面积26.062m?
油箱表面单位热负荷519W/m?
油平均温升39.0[39.0K]
油温升修正值7.0K油顶层温升53.7[55.0K]
八、重量计算
总油重519.3kg硅钢片重1332.7kg
铜导线重798.4kg器身重2344.2kg
箱壁重77.4kg箱盖重45.9kg
箱底重27.5kg散热管重256.3kg
储油柜重71.0kg套管重53.4kg
油箱及附件重572.1kg变压器总重3435.6kg
器身排油重348.3kg油箱内油重492.3kg
空箱装油重840.6kg储油柜中油重27.0kg
九、片形尺寸(mm)
ABbL1L2L3L4L5cd
58.0225112.51005502.512808301055107.5117.5
21.0210105.0990495.012658451055100.0110.0
17.019095.0970485.01245865105590.0100.0
14.516582.5945472.51220890105577.587.5
13.013567.5915457.51190920105562.572.5
10.510050.0880440.01155955105545.055.0
8.05527.5835417.511101000105522.532.5
附录二:
结构图
六、参考文献
[1]朱仁成车明霞〈AutoCAD建筑和室内三维摸设计〉西安电子科技大学出版社。
[2]宋小春〈AutoCAD2006实验指导〉中国水利电出版社。
[3]网冠科技〈AutoCAD2005辅助设计〉机械工业出版社。
[4]赵灼辉杨文瑜房延<电力工程制图与CAD>中国电力出版社。
[5]赵灼辉杨文瑜<电力工程制图与CAD习题集>中国电力出版社。
[6]李长胜<机械CAD/CAM技术>陕西科学技术出版社。
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