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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
8.012mmY:8△:
124.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=_____V，U2N=400V，PK=11665W，P0=1800W，阻抗电压
4.5%B S9-1250/10联结组别D，yn11，U1N=_____V，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__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__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__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，___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V1050010250_____97509500高压绕组分接相电压V60625918577456295485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__
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__
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__
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__
0.584m箱壁几何散热__
4.927m散热管几何散热__
21.175m油箱有效散热__
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mmABbL1L2L3L4L5cd
58.
0225112.
51005502.
512808301055107.
5117.
521.
0210105.
0990495.
012658451055100.
0110.
017.
019095.
0970485.
01245865105590.
0100.
014.
516582.
5945472.51220__
0105577.
587.
513.
013567.
5915457.
51190920105562.
572.
510.
510050.
0880440.
01155955105545.
055.
08.
05527.
5835417.
511101000105522.
532.5附录二结构图
六、____
[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8AA
3.4A。
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