干式电力变压器计算机辅助造型的发展路劲分析

关键词：干式电力变压器 计算机辅助 CDA 造型设计
　　电力变压器是我国重要的电力设备之一，包括干式电力变压器及油浸式电力变压器两种。油浸式变压器，其价格适中、性能优良，而对于防火要求较高的场合，如火车站、地铁等，则不适用。相比较而言，干式电力变压器具有更多的优势：①体积较小，质量轻，耗能低，噪声较小，散热能力好；②安装便利，运行成本较低；③无油，不会出现污染、火灾等问题，安全性高；防潮能力强，适应环境的能力好。因此，近些年来，干式电力变压器得到快速发展，且随着我国电网供电要求的提高以及变压器技术的发展，在借鉴其他国家先进技术的基础上，干式电力变压器技术也取得了重大突破。变压器设计包括两个部分：一是结构设计；二是电磁方案设计。其中的结构设计是电磁方案设计的重要基础，与此同时，计算机的运用和普及为变压器产品的电磁设计以及结构设计提供了极大的便利，计算机的运算速度快，精度高，因此，运用计算机辅助干式电力变压器的造型设计有诸多优点：缩短了设计的周期，大大提高了工作效率，有效降低了生产成本；计算机帮助设计管理海量数据，有效存储、查询以及提取设计方案，具有灵活性和创新性。
　　1.电力变压器计算机辅助设计的发展及现状。
　　计算机辅助技术，又简称为CAD技术，它是先进制造技术的重要组成部分，是计算机在工程中的重要应用技术，它提高了工程设计的创新能力。且随着计算机技术的快速发展，CAD技术经历了二维模型、三维线框模型等以及到现如今的生物模型阶段。目前，CAD系统软件不断更新，但大多是通用的CAD平台，它具有良好的设计绘图功能，而其他功能的存在不利于操作速度及设计速率的提高，此外，CAD软件的功能多，操作步骤繁琐，因此，不利于掌握。而企业在使用CAD软件时，可依据企业自身的特点及需要对其进行二次开发，增强其实用功能，应用二次开发的CAD软件，其效率高、操作简便。对通用CAD软件的二次开发的方法较多，如：成组CAD开发方法、参数化CAD开发方法以及交互式CAD开发方法等。就电力变压器CAD技术的发展来看，系统智能化、系统集成化是其重要的发展趋势，CAD系统的智能化体现在：用户界面、数据的采集、方案设计、模型的自动生成等，而CAD系统的集成化体现在：它集成计算机软硬件、图像学、数据库等于一身，且又与计算机辅助制造、管理信息系统以及产品数据库管理等系统之间相互集成。除此以外，CAD还向着专业化、一体化的趋势发展。
　　2.实体造型技术。
　　（1）几何造型。
　　几何造型是CAD系统最为常见的模型之一，用于CAD系统描述及记录设计对象的几何形状，可以为图形的显示和输出提供信息，同时，也为分析应用提供全面的信息。而CAD系统是依靠设计命令进行工作的，所谓的几何造型，即是指CAD系统应用设计命令从而进行几何设计的过程。但也存在不足：实体模型方法是固定静态模型范畴，模型的修改不变，一旦形成，只能重建；模型的信息不完备，仅有几何和拓扑信息。
　　（2）特征造型。
　　实际上，特征造型技术是几何造型技术的拓展，它所描述的信息更为全面，它对零件的形状、功能以及工艺等都进行了综合描述。特征有各种分类方式，如：几何形状分类、制造方法分类以及产品研发过程分类等，而特征通常可分为技术特征、制造特征以及材料特征等。
　　（3）参数化造型。
　　参数化造型设计是当下CAD系统的重要内容，它具有强大的草图设计以及修改图形的功效，其特点是：超变量几何技术的运用；驱动设计修改以及全数据相关；辅助工具——动态引导器的运用。从而实现了系统的智能化和集成化。
　　3.干式电力变压器造型设计。
　　干式电力变压器的结构由总装、高低压引线、高低压线圈以及铁芯等组成。变压器结构特征参数化设计，其主要目的在于分析零部件的结构，再进行绘图，设计图纸参数化能够自动生成，有效提高了设计效率及质量，缩短了设计周期。首先，要按照变压器的结构设计原则，对零部件进行归纳、整理，建立零件尺寸及几何约束关系，并用参数表示，进行实现参数化设计；其次，若要建立完善的变压器系统，需对UGII可以设计出来的所有零件的信息进行提取及存储。UGII是三维CAD软件，可为产品提供准确的描述。依据参数化设计理念，变压器应用系统结构可分为三层：零件造型程序库、零件库管理模块与OPEN/UG的接口模块、UG。在进行变压器造型设计时，需注意的要点是：UG/OPEN函数名称的约定；参数的约定；UG中数据结构的命名以及编程中常用函数的运用等。
　　4. 干式电力变压器系统结构分析。
　　CAD 系统包括三个组成部分，即用户界面、数据库管理以及设计计算。CAD系统的用户界面的优劣与变压器设计无关， 但它是CAD系统的重要评价指标之一， 用户界面操作的简单化、逻辑的精确化有利于CAD系统功能的实现；而数据库管理有助于CAD系统数据的管理。各部分的主要作用如下：
　　①设计分析。能够本文转自第一论文网对已有的变压器进行核对计算，从而得出设计方案是否具有可行性，帮助设计者全面把握设计方案，并对其进行合理地调整。设计分析程序作为CAD系统的重要基础， 在优化设计程序中被反复调用， 所以，要求其须具备准确性、通用性以及计算功能。②设计综合。此为设计分析的逆过程， 即按照用户的设计要求得到的可行性设计方案。③优化设计。其要求计算出多种可行方案， 再按照目标函数的大小进行排列，最终后输出目标函数最小的方案。④数据管理。该功能实现对标准数据、材料数据以及产品数据的修改、查询及删除等。就铁心材料而言， 硅钢片型号颇多，新品种不断涌现，所以，无需将所有型号硅钢片的数据均存储，可根据具体需求，用添加数据功能将一些常用的硅钢片数据输人到数据库即可。在变压器设计中，计算机程序会依据具体需要将相关数据自动传给计算程序。
　　参考文献：
　　[1] 孟庆民，侯孟斌，吴彤宇，聂振春. 变压器三维实体结构优化设计系统[J]. 变压器. 1998（12）.
　　[2] 李玉玲，巫付专，宋中瑜. 变压器CAD系统的设计[J]. 成组技术与生产现代化. 2001（03） .