CAD课程设计---1250KVA变压器设计.docx

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
A(BQS9-1250/10
1250kVAA<B,C>
f X1X2X3(Y1Y2Y3,Z1Z2Z3)X3X2X1
b co16 16
309aj in y
b
0425lasokVA
1519
56
7L
s0382
03700348
0339
S9-125O/1Oo
通02)
x(y,z)0330
03050290
02710265―^

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。
-10-
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 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 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
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
压板厚度及对铁胡的空隙之和B低压线圈对上铁甄的绝缘距离15. 0+B mm
低压线圈对下铁舸的绝缘距离15. 0mm高低压线圈绝缘距离+静电屏9. 0mm
高压线圈对上铁辆的绝缘距离22mm高压线圈对下铁帆的绝缘距离22mm
相邻高压线圈的相间绝缘距离8. 0(12)mm Y:8 A:12.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, ynO , U1N=1OOOOV, U2N=400V, PK=H665W, P0=1800W,阻抗电压：4. 5%B： S9-1250/10 联结组别：D, ynll , U1N=1OOOOV, U2N=400V, PK=12000W, P0= 1950W,阻抗电压：6%
要求：在A、B两项任务中，通过方案比拟，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
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YynO
短路阻抗4.56 [4.5%]
短路损耗 12073[11665W]
空载损耗1461 [1800W]
空载电流0.21[1.8%]
铁心直径232mm
铁窗高度830mm
叠片系数0.970
铁丽净截面 384.168cm?
三相角重142.4kg
单位铁损0.792W/kg
磁化容量0.993VA/kg
空载损耗1461W
(3)变压器主纵绝缘尺寸确实定
铁心半径116.0mm
低压线圈辐向宽34.5mm
主空道距离3.5mm
高压线圈辐向宽33.5mm
高压线圈相间距8.0mm
硅钢片牌号DQ147-30 心柱中心距390mm 磁通密度1.424T
心柱净截面384.168cm?
铁心重量1332.7kg
损耗系数1.38
接缝伏安0.129VA/cm?
空载电流有功分量 0.12%
低压线圈内半径119.5mm 低压线圈外半径154.0mm 高压线圈内半径157.5mm 高压线圈外半径191.0mm 铁心柱中心距离390mm
低压线圈对铁心柱的绝缘距离3.5mm低压线圈对上铁帆的绝缘距离 低压线圈对下铁胡的绝缘距离80.0mm高低压线圈绝缘距离+静电屏 高压线圈对上铁胡的绝缘距离27.5mm高压线圈对下铁辆的绝缘距离 相邻高压线圈的相间绝缘距离8.0mm
80.0mm
3.5mm
27.5mm
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.OkV
低压绕组额定电压0.40kV
短路阻抗6.00 [6.0%] 空载损耗1923[1950W]
绕组联结组标号Dyn11
短路损耗 12270[12000W]
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
铁窗高度660mm
叠片系数0.970
铁辗净截面 341.683cm?
三相角重117.6kg
单位铁损1.306W/kg
磁化容量3.510VA/kg
空载电流有功分量0.15%
空载损耗1923W
(3)变压器主纵绝缘尺寸确实定
硅钢片牌号 DQ147-30
心柱中心距 395mm
磁通密度L690T
心柱净截面341.683cm?
铁心重量1048.2kg
损耗系数1.40
接缝伏安0.454VA/cm?
空载电流无功分量0.50%
-2-
(2)铁心材料、导体材料及结构的选取
铁心半径109.5mm
低压线圈辐向宽35.5mm
主空道距离6.5mm
高压线圈辐向宽39.0mm
高压线圈相间距8.0mm
低压线圈内半径 低压线圈外半径 高压线圈内半径 高压线圈外半径
铁心柱中心距离
112.5mm
148.0mm
154.5mm
193.5mm
395mm
低压线圈对铁心柱的绝缘距离 低压线圈对下铁辗的绝缘距离 高压线圈对上铁胡的绝缘距离 相邻高压线圈的相间绝缘距离
3.0mm
50.5mm
24.0mm
8.0mm
低压线圈对上铁规的绝缘距离50.5mm 高低压线圈绝缘距离+静电屏6.5mm 高压线圈对下铁胡的绝缘距离24.0mm
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zoom all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。
日连全部
忑所有使用的图层
状名称
开冻给
锁定颉色
线组
战宽打印样式打说明
1 7 o
Q O
图□白
Contin...
默汉 Color_7曲
-Defpoint
S • W
，■白
Contin...
默t人Color_7 >

短幅 标题栏 尺寸缓 窗
京具 栏杆 崛 门
羡 外沿 细实线
白白8⑶143651黄电白10绿白蓝
意意哨-传意哨他(他微哨-他为哨他
Cent in.. Contin.. Contin.. Cent in.. CENTER
Contin..
Contin..
Contin..
Contin..
Contin..
Contin..
KIDDEH2 Contin..
CENTER
以认认认U认认au:uu认认 默默默默默默默默默O.默默默默
Color_7 ColorJ Color_8 Colo... Colo... Colo... Col。...
Color_2 Colo...
Color_7 Colo...
Colors Color_7 Color_5
些图层特性管理/？x

全部：显示了 16个图层，共16个图层□反转过滤器a)0指示正在使用的图层Qi)
回应用到困层工具栏coI 确定 I [ 取消 ]|应用⑥ ]|帮助a)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，屡次使用，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
-3-

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 局部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”单项选择 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形翻开 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|巾'—— "EXTEND”、、翁驴 —— “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，防止在插入时引起错位。 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立的块名， 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-4- 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，比方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，翻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的开展历程，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，在比方，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！
-5-
五、附录一：计算单一、产品性能
额定容量1250kVA
高压绕组额定电压 10.OkV
低压绕组额定电压 0.40kV
绕组联结组标号 YynO
二、铁心计算
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
铁辄净截面384.168cm?
心柱净截面384.168cm?
三、线圈计算
高压线圈结构型式 多层圆筒式

一、产品性能
额定容量1250kVA
高压绕组额定电压 10.OkV
低压绕组额定电压 0.40kV
绕组联结组标号 YynO
二、铁心计算
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
铁辄净截面384.168cm?
心柱净截面384.168cm?
三、线圈计算
高压线圈结构型式 多层圆筒式
短路阻抗4.56 [4.5%]
短路损耗 12073 [11665W]
空载损耗 1461 [1800W]
空载电流0.21 [1.8%]
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%
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

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 高压线圈导线尺寸 4.50*6.70/4.95*7.15mm 高压线圈导线截面 29.292*1 =29.29mm?
高压线圈平均匝长1.026/1.137m高压线圈总长 517.1/544.4m
高压线圈导线电阻 0.37018Q 高压线圈导线重量 425.74/432.17kg 导线总重量 787.69/798.36kg 低压线圈轴向高度 670mm 低压线圈辐向厚度 34.5mm 低压线圈层间绝缘低压线圈对铁心柱的绝缘距离 3.5mm
低压线圈对上铁规的绝缘距离 80.0mm高压线圈对上铁甄的绝缘距离 27.5mm 下铁箱的绝缘距离 27.5mm
低压线圈每层匝数19*1=19
低压线圈导线尺寸 4.25*16.00/4.70*16.45mm
低压线圈导线截面 67.142*12=805.70mm?
低压线圈平均匝长0.859m
低压线圈总长16.83m
低压线圈导线电阻 0.00043791 Q
低压线圈导线重量 361.95/366.20kg
高压线圈轴向高度775mm
高压线圈辐向厚度 11.5+4.5+17.5=33.5mm
低压线圈层间绝缘无
无低压线圈层间油道无
压板厚度及对铁辄的空隙之和 无线圈压板低压线圈对下铁胡的绝缘距离 80.0mm
高低压线圈绝缘距离+静电屏 3.5mm高压线圈对
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
低压线圈辐向宽 34.5mm
主空道距离 3.5mm
高压线圈辐向宽 33.5mm
高压线圈相间距 8.0mm 低压线圈内半径119.5mm 低压线圈外半径154.0mm 高压线圈内半径157.5mm 高压线圈外半径191.0mm 铁心柱中心距离 390mm
五、短路阻抗
局压电抗同度 767.8mm
平均电抗高度 702.4mm
洛氏系数0.969
额定安匝 34280.2A
短路电阻 0.97%
短路电抗4.46%六、油箱计算
结构型式平顶长方形桶式油箱
油箱宽度475mm油箱高度
箱壁厚度2mm箱底厚度低压电抗高度637.0mm
漏磁宽度 68.50mm等值漏磁总面积38.529cm?
额定频率50Hz
附加电抗系数1.20
短路阻抗4.56%
油箱长度1230mm1445mm油箱周长 3410mm
6mm箱盖厚度 10mm

储油柜直径 310mm
散热管总长度 168.6m=1.654*97+1.354*6
散热油管上管口中心至箱盖距离 80mm
散热油管弯曲内半径120mm七、温升计算
高压绕组有效散热面积8.117m?
高压线圈外表对油的温升14.4K
高压层数校正温升0.0K
高压线圈对空气的平均温升 55.1 [65.0K]储油柜长度800mm
散热管尺寸 L*C=150*1200+75*1050
散热油管下管口中心至箱底距离165mm
箱壁上每排散热油管管间中心距 35mm高压线圈外表单位热负荷855W/m?
高压绝缘校正温升1.8K高压线圈对油的平均温升16.2 [24.0K]
低压绕组有效散热面积4.916m?
低压线圈外表单位热负荷1044W/m?
低压线圈外表对油的温升16.9K
低压绝缘校正温升 0.0K低压线圈对油的平均温升16.9 [24.0K]
低压层数校正温升0.0K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?
散热管几何散热面积 21.175m?
箱壁几何散热面积4.927m?
油箱有效散热面积26.062m?
油箱外表单位热负荷 519W/m?
油温升修正值7.0K八、重量计算
总油重 519.3kg
铜导线重 798.4kg
箱壁重 77.4kg
箱底重27.5kg
储油柜重71.0kg
油箱及附件重572.1kg
器身排油重348.3kg
空箱装油重840.6kg油平均温升39.0 [39.0K]
油顶层温升53.7 [55.0K]硅钢片重1332.7kg
器身重2344.2kg箱盖重45.9kg
散热管重256.3kg套管重53.4kg
变压器总重3435.6kg油箱内油重492.3kg
储油柜中油重27.0kg
九、片形尺寸
(mm)
A
B
b
L1
58.0
225
112.5
1005
21.0
210
105.0
990
17.0
190
95.0
970
14.5
165
82.5
945
13.0
135
67.5
915
10.5
100
50.0
880
8.0
55
27.5
835

L2
L3
L4
L5
c
d
502.5
1280
830
1055
107.5
117.5
495.0
1265
845
1055
100.0
110.0
485.0
1245
865
1055
90.0
100.0
472.5
1220
890
1055
77.5
87.5
457.5
1190
920
1055
62.5
72.5
440.0
1155
955
1055
45.0
55.0
417.5
1110
1000
1055
22.5
32.5
-7-

附录二：结构图