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1、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 2.1 S9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、2.1.5 调整计算单；计算单保存生成；2.1.6 铁心截面优化。2.2 S9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+B mm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
3、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)mm Y: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=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
4、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 3
5、90mm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
6、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 8.0mm2、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
7、.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 35.5m
8、m 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
9、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zoom all命令将整幅图形显示出来注。设置图层图形包含了尺寸线、设备、栏杆、标题栏等图层。设置捕捉模式（选择交点、端点、中点等）。绘制一些符号：利用块“Block”进行
10、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。8AA3.4A 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。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
11、”，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、局部凹凸处理圆整图形，采用“相交”“FILIET”、“延伸”“EXTEND”、“修剪”“TRIM”。开门、窗等孔口。利用定位轴线，使用“OFFSET”命令进行定位。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
12、令将块插入到图中，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。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
13、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。标注尺寸：需要改变标注样式，选择线性标注、连续标注等；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
14、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
15、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
16、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
17、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
18、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
19、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
20、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) 10500 10250 10000 9750 9500 高压绕组分接相电压(V) 6062 5918 5774 5629 5485 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 499 487 475 463 451 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
21、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 0.37018 低压线圈导线电阻 0.00043791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 77
22、5mm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
23、 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
24、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
25、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
26、、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)A B b L1 L2 L3 L4 L 5 c d58.0 225112.51005502.51280830 1055107.5117.521.0 210105.0990
27、 495.01265845 1055100.0110.017.0 190 95.0 970 485.01245865 105590.0 100.014.5 16582.5 945 472.51220890 105577.5 87.513.0 13567.5 915 457.51190 920 105562.5 72.510.5 100 50.0 880 440.01155 955 105545.0 55.08.0 55 27.5 835 417.51110 1000 105522.5 32.5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 中国电力出版社。5 赵灼辉 杨文瑜 中国电力出版社。6李长胜 陕西科学技术出版社。