變壓器三維引線設計簡述

朱可晴 于家錕

（特變電工沈陽變壓器集團有限公司，遼寧 沈陽110144）

1 概述

由于變壓器技術的發展和三維軟件的不斷推出，圖紙的設計不再局限于二維圖紙的設計，對于我們現在的二維設計來說，沒有立體實物感，沒有空間感知，所以在生產過程中，經常發生零部件之間的磕碰，距離過于緊張等問題。這些都是由于設計過程中考慮的不全面，沒有根據實際生產情況而設計。基于上述原因，應用三維設計的空間感可以更加清晰的辨認圖紙，較好地還原實際生產狀態，更加直觀的顯示零部件之間的距離和是否存在磕碰。更完善的考慮各種絕緣距離，便于車間工人的操作，增加了圖紙的直觀性。

而對于設計人員來說，繁瑣重復的工作也會增加工作量，利用三維參數化設計，能夠減少設計人員無效機械勞動的時間，能夠提高設計圖紙的質量及設計效率。在進行變壓器的引線設計時，從原理圖中可以看出引線是如何連接的，即連接線圈與開關之間的連接線，我們需要考慮如何將引線在合理的位置進行固定，如何利用木件或者導線夾等夾持。

利用PRO/E 三維參數化功能，用戶需要根據布置圖所測量的數據輸入的到主頁面的參數模塊中，則會根據編寫的參數關系自動計算出來。首先建立各個零件的三維模型，然后對各個零件進行裝配，當檢查無誤后，生成二維工程圖。當主視圖生成后，側視圖、俯視圖以及任意方向的視圖都可以通過投影實現自動生成，避免了人工繪制投影視圖時，因對投影關系考慮不周全而產生的錯誤。

2 引線

引線設計是變壓器設計的重要組成部分，所謂引線設計，就是通過對原理圖的解讀，將原理圖放大設計的過程。也就是說它是連接介質，是將線圖與開關和套管連接起來，通過開關的轉換，可以實現不同的功能。引線可以分為三種：一是繞組線端與套管連接的引出線，二是繞組端頭間的連接引線，三是繞組分接與開關相連接的分接引線，而引線設計時需要考慮電氣性能、機械強度以及溫升要求。

首先對于引線截面的選擇，要看選擇的引線滿不滿足電流要求，根據設計手冊，包多厚的絕緣能承擔大多的電流，選擇合適的引線。在引線的設計過程中，還要考慮絕緣距離，包括：引線對地、引線與引線之間以及引線對異相繞組之間的距離。對于不同繞組，其電壓等級也不同，需要根據電壓等級確定不同的絕緣距離。

3 設計流程

首先需要建立骨架，建立簡單的油箱、器身、鐵心等支撐骨架，其中，夾件的定位孔、定位尺寸、窗高、內控尺寸和肢板位置一定要準確。油箱、器身、鐵心骨架的建立是便于開關、束縛電阻等在油箱內的空間定位，夾件的定位孔、定位尺寸.窗高和肢板位置會直接影響后續的設計和導線夾長短的準確性。而油箱、器身、鐵心骨架這些不用太細化，只要定位尺寸、長、寬、高這些關鍵尺寸必須保證準確。在油箱內部引線設計時，不需要考慮開關，只需把器身和夾件骨架定位好就行。而夾件的設計需要細化是為了把導線夾的肢板和把在夾件上的導線夾的位置定位準確。

圖1

圖1 為三維產品的鐵心設計，其中，夾件需要把固定導線夾的定位孔和肢板準確的畫出來，這是設計變壓器能否相撞的關鍵。這些定位孔和肢板位置，可以通過導線夾直接來確定。

其次把肢板上的導線夾、避雷器等部件都設計出來，并裝配上，完成引線框架。設計過程中，也需要把各個部件進行歸類總結，比如：把利用族表可以做在一起的導線夾都可以歸為一類。設計過程中，主要注意幾個問題：

（1）關聯性。器身與開關的導線夾進行設計時，要注意相互的關聯性問題，在裝配時，盡量通過制定骨架和相對獨立的點、線、面來裝配，這樣導線夾間的關聯性較小，在改動圖紙時，會減少很多改動量，并且以后遇到結構相似的變壓器時，會減少很多工作量。

（2）可操作性和磕碰問題。裝配后，就會出現完整的結構框架，這時需要把各部分框架與鐵心柱，箱壁等之間的距離進行一一核對，看看是否有車間師傅不容易操作的地方；并把容易相撞的地方進行一一考慮。

（3）模型建立階段。在完整的骨架上，使用PRO/E 上的“管道”命令進行三維引線的設計。設計過程中，這個過程比較繁瑣，PRO/E 上裝配部分(ASM)和零件(PRT)部分都有“管道”命令設計，但是兩種“管道”操作區別較大，不管是哪種設計，主要考慮的是空間點的創建，點的創建需要兩點注意：

首先，點創建過程中點的參考面也應該更加相對獨立的，這樣是有利于后期的改動，如果點與其他部件關聯性太多，只要稍微改動就會出現大面積錯誤，修改量較大。其次，為了減少關聯性，點的創建可以通過空間坐標系進行確定，并且參考點盡量的少，這樣才有利于后續的改動。

另外，點的建立還要考慮導線的彎折度和導線之間的干涉問題，這個會嚴重影響后續的改動。所以在設計過程中，需要預留較大的裕度，這樣在改動時，才不會出現大量錯誤。導線的彎折度和導線之間的干涉問題是能否合理，有效、美觀的設計引線的關鍵。

引線的布置是需要借助鐵心的角板搭建起來的，通過一個一個的零件組成引線的搭建，圖2 為引線搭建的模型圖。

圖2

從模型可以看出，三維引線可以更直觀的看出引線的走向，用戶可以從不同的方向觀察整合產品，也可以通過動態旋轉的方式，從各個角度去檢查引線的空間走向、夾持引線木件的位置等，也可以測量引線到其它零件的距離，觀察與各部件之間的相對位置，可以直觀的觀察是否與周圍件有磕碰。

每一個零件都是與實際產品一一對應的，只是由于引線的彎折是多變的，引線彎折的靈活度由操作現場決定。

第四步驟：二維工程圖生成階段。

三維裝配圖經過檢查無誤，無磕碰后，就可以生成二維工程圍（包括主視圖、俯視圖、側視圖），會根據投影關系自動生成，明細表也會根據裝配時所引入的零件自動生成，增加或刪除某項，明細表也會隨之自動更新，一些細節的地方仍然需要手動去調整，使整個二維工程圖的展現能夠更加完整可靠。

利用PRO/E 創建二維工程圖有兩種辦法，一個是三視圖、標注、技術說明和明細等都由PRO/E 來創建，如果模型部件參數建立的沒問題，可以自動生產明細，但是PRO/E 上的標注、拉項號都有些繁瑣，有些標注與CAD 的標注標準不同，對于熟練使用CAD 的大家來說，可能有些難度。

另一種方式就是利用PRO/E 生成三視圖，然后轉為DWG文件，其他部分在CAD 上完成。

4 結論

利用三維軟件進行設計，是未來設計工作的一種趨勢。本文簡要的介紹了開發引線參數化的設計流程和方法，文中所列舉的結構形式也只是開發模型的其中一個。有些細節的地方還是需要去研究，探索，爭取更大功能的發揮三維的作用，使產品的生產能夠高效、有序、無誤的進行。同時，更好地開發建立標準化模型庫，會使得后續設計工作變得更加簡單方便。