变压器三维引线设计简述

朱可晴 于家锟

（特变电工沈阳变压器集团有限公司，辽宁 沈阳110144）

1 概述

由于变压器技术的发展和三维软件的不断推出，图纸的设计不再局限于二维图纸的设计，对于我们现在的二维设计来说，没有立体实物感，没有空间感知，所以在生产过程中，经常发生零部件之间的磕碰，距离过于紧张等问题。这些都是由于设计过程中考虑的不全面，没有根据实际生产情况而设计。基于上述原因，应用三维设计的空间感可以更加清晰的辨认图纸，较好地还原实际生产状态，更加直观的显示零部件之间的距离和是否存在磕碰。更完善的考虑各种绝缘距离，便于车间工人的操作，增加了图纸的直观性。

而对于设计人员来说，繁琐重复的工作也会增加工作量，利用三维参数化设计，能够减少设计人员无效机械劳动的时间，能够提高设计图纸的质量及设计效率。在进行变压器的引线设计时，从原理图中可以看出引线是如何连接的，即连接线圈与开关之间的连接线，我们需要考虑如何将引线在合理的位置进行固定，如何利用木件或者导线夹等夹持。

利用PRO/E 三维参数化功能，用户需要根据布置图所测量的数据输入的到主页面的参数模块中，则会根据编写的参数关系自动计算出来。首先建立各个零件的三维模型，然后对各个零件进行装配，当检查无误后，生成二维工程图。当主视图生成后，侧视图、俯视图以及任意方向的视图都可以通过投影实现自动生成，避免了人工绘制投影视图时，因对投影关系考虑不周全而产生的错误。

2 引线

引线设计是变压器设计的重要组成部分，所谓引线设计，就是通过对原理图的解读，将原理图放大设计的过程。也就是说它是连接介质，是将线图与开关和套管连接起来，通过开关的转换，可以实现不同的功能。引线可以分为三种：一是绕组线端与套管连接的引出线，二是绕组端头间的连接引线，三是绕组分接与开关相连接的分接引线，而引线设计时需要考虑电气性能、机械强度以及温升要求。

首先对于引线截面的选择，要看选择的引线满不满足电流要求，根据设计手册，包多厚的绝缘能承担大多的电流，选择合适的引线。在引线的设计过程中，还要考虑绝缘距离，包括：引线对地、引线与引线之间以及引线对异相绕组之间的距离。对于不同绕组，其电压等级也不同，需要根据电压等级确定不同的绝缘距离。

3 设计流程

首先需要建立骨架，建立简单的油箱、器身、铁心等支撑骨架，其中，夹件的定位孔、定位尺寸、窗高、内控尺寸和肢板位置一定要准确。油箱、器身、铁心骨架的建立是便于开关、束缚电阻等在油箱内的空间定位，夹件的定位孔、定位尺寸.窗高和肢板位置会直接影响后续的设计和导线夹长短的准确性。而油箱、器身、铁心骨架这些不用太细化，只要定位尺寸、长、宽、高这些关键尺寸必须保证准确。在油箱内部引线设计时，不需要考虑开关，只需把器身和夹件骨架定位好就行。而夹件的设计需要细化是为了把导线夹的肢板和把在夹件上的导线夹的位置定位准确。

图1

图1 为三维产品的铁心设计，其中，夹件需要把固定导线夹的定位孔和肢板准确的画出来，这是设计变压器能否相撞的关键。这些定位孔和肢板位置，可以通过导线夹直接来确定。

其次把肢板上的导线夹、避雷器等部件都设计出来，并装配上，完成引线框架。设计过程中，也需要把各个部件进行归类总结，比如：把利用族表可以做在一起的导线夹都可以归为一类。设计过程中，主要注意几个问题：

（1）关联性。器身与开关的导线夹进行设计时，要注意相互的关联性问题，在装配时，尽量通过制定骨架和相对独立的点、线、面来装配，这样导线夹间的关联性较小，在改动图纸时，会减少很多改动量，并且以后遇到结构相似的变压器时，会减少很多工作量。

（2）可操作性和磕碰问题。装配后，就会出现完整的结构框架，这时需要把各部分框架与铁心柱，箱壁等之间的距离进行一一核对，看看是否有车间师傅不容易操作的地方；并把容易相撞的地方进行一一考虑。

（3）模型建立阶段。在完整的骨架上，使用PRO/E 上的“管道”命令进行三维引线的设计。设计过程中，这个过程比较繁琐，PRO/E 上装配部分(ASM)和零件(PRT)部分都有“管道”命令设计，但是两种“管道”操作区别较大，不管是哪种设计，主要考虑的是空间点的创建，点的创建需要两点注意：

首先，点创建过程中点的参考面也应该更加相对独立的，这样是有利于后期的改动，如果点与其他部件关联性太多，只要稍微改动就会出现大面积错误，修改量较大。其次，为了减少关联性，点的创建可以通过空间坐标系进行确定，并且参考点尽量的少，这样才有利于后续的改动。

另外，点的建立还要考虑导线的弯折度和导线之间的干涉问题，这个会严重影响后续的改动。所以在设计过程中，需要预留较大的裕度，这样在改动时，才不会出现大量错误。导线的弯折度和导线之间的干涉问题是能否合理，有效、美观的设计引线的关键。

引线的布置是需要借助铁心的角板搭建起来的，通过一个一个的零件组成引线的搭建，图2 为引线搭建的模型图。

图2

从模型可以看出，三维引线可以更直观的看出引线的走向，用户可以从不同的方向观察整合产品，也可以通过动态旋转的方式，从各个角度去检查引线的空间走向、夹持引线木件的位置等，也可以测量引线到其它零件的距离，观察与各部件之间的相对位置，可以直观的观察是否与周围件有磕碰。

每一个零件都是与实际产品一一对应的，只是由于引线的弯折是多变的，引线弯折的灵活度由操作现场决定。

第四步骤：二维工程图生成阶段。

三维装配图经过检查无误，无磕碰后，就可以生成二维工程围（包括主视图、俯视图、侧视图），会根据投影关系自动生成，明细表也会根据装配时所引入的零件自动生成，增加或删除某项，明细表也会随之自动更新，一些细节的地方仍然需要手动去调整，使整个二维工程图的展现能够更加完整可靠。

利用PRO/E 创建二维工程图有两种办法，一个是三视图、标注、技术说明和明细等都由PRO/E 来创建，如果模型部件参数建立的没问题，可以自动生产明细，但是PRO/E 上的标注、拉项号都有些繁琐，有些标注与CAD 的标注标准不同，对于熟练使用CAD 的大家来说，可能有些难度。

另一种方式就是利用PRO/E 生成三视图，然后转为DWG文件，其他部分在CAD 上完成。

4 结论

利用三维软件进行设计，是未来设计工作的一种趋势。本文简要的介绍了开发引线参数化的设计流程和方法，文中所列举的结构形式也只是开发模型的其中一个。有些细节的地方还是需要去研究，探索，争取更大功能的发挥三维的作用，使产品的生产能够高效、有序、无误的进行。同时，更好地开发建立标准化模型库，会使得后续设计工作变得更加简单方便。