一种结合Excel和CAD实现变压器设计自动化的方法.pdf

第4 6 卷第1 0 期 2 0 0 9 年1 0 月 饔廷器 7 X 搿 能 西呢勃Z P V 0 1 4 6 N 0 1 0 O c l o b e r2 0 0 9 一种结合E x c e l 和C A D 实现 变压器设计自动l v 6 5 方法 杨志敏 阿海珐输配电 广东 开关设备有限公司 广东广州5 1 0 9 0 0 摘要 以实例介绍了将E x c e l 和C D A 相结合实现变压器自动化设计的方法 关键词 变压器 铁心 设计 中图分类号 T M 4 0 2文献标识码 B文章编号 1 0 0 l 一8 4 2 5 2 0 0 9 1 0 0 0 2 2 0 4 A u t o m a t i o nT r a n s f o r m e rD e s i g nM e t h o dw i t hC o m b i n a t i o n o fE x c e Ia n dC A D Y A N GZ h i m i n A r e v aT D G u a n g d o n g S w i t c h g e a rC o L t d G u a n g z h o u5 1 0 9 0 0 C h i n a A b s t r a c t B a s e do ne x a m p l e t h ea u t o m a t i o nt r a n s o f o r m e rd e s i g nm e t h o dw i t hc o m b i n a t i o no f E x c e la n dC A Di sp r e s e n t e d K e yw o r d s T r a n s f o r m e r C o r e D e s i g n 1 引言 变压器设计包括电磁计算和结构设计 目前绝 大多数设计者使用计算机来进行电磁计算 常用的 E x c e l 除了能编制报表以外 还具备了很强的计算功 能 其本身具有的计算函数基本能满足工程计算的 需要 而且可以编写V B A 代码来实现编程语言才能 实现的功能 强大的计算功能和可编程性使得E x c e l 成为了很多工程设计者的工具 变压器设计最终要以图纸的形式表现出来 A u t o C A D 是目前应用最广的C A D 软件 很多公司 把它作为标准的绘图和出图软件 为了便于用户根 据自己的需求进行二次开发 A u t o C A D 提供了A c t i v e XA u t o m a t i o n V B A A u t o L I S P V i s u a lL I S P1O b i e c t A R X 和 N E T 等编程接口 既然E x c e l 和A u t o C A D 可以进行V B A 编程 那 么就可以通过V B A 把两者联系起来 但是V B A 只 是一种解释执行语句 不能实现很好的封装 不能编 译成真正的可执行文件 如果不是代码编写者 使用 起来就很不方便 V B 语言加入了很多应用程序的 支持 通过引用这些应用程序的对象库 把V B A 语 句稍作修改便可用在V B 中了 本文中笔者通过这 种方法 以一种接地变压器的铁心设计为例 把应用 程序E x c e l 和A u t o C A D 用软件的方式结合起来 实 现了变压器设计过程连贯的计算和出图 2 软件实现 2 1 E x c e l 计算表格 设计中有E x c e l 计算表格的使用原理如下 1 首先输入原始数据 容量 绕组的电压等级 磁通密度限值等 2 计算表格根据上述数据计算出电流 铁心直 径预选值 3 选择绕组导线规格 铁心直径 4 根据计算表格计算出变压器的电磁参数 结 构参数和性能参数 如电流密度 绕组电阻 各种损 耗 铁心尺寸 绕组尺寸 各种材料消耗 短路阻抗 短路电流和温升等 5 调整结构参数 必要时调整电磁参数 以满 足相关标准规定的参数要求和用户要求 同时降低 成本 6 保存讦算表格 为铁心设计提供全部数据 2 2 E x c e l 传递数据到V B 程序 本文中所有提到的程序语句均在V B 6 0 英文 万方数据 第10 期 杨志敏 一种结合E x c e l 和C A D 实现变压器设计自动化的方法 版 M i c r o s o f tO f f i c eE x c e l2 0 0 3 中文版和A u t o C A D 2 0 0 6 中文版共同组成的软件环境下通过验证 2 2 1 引用E x c e l 的对象库 建立一个V B 工程 点击菜单 P r o j e c t 一 R e f e r e n c e 弹出引用对话框 选中 M i c r o s o f tE x c e lX X x O b j e c tL i b r a r y 这里 X X x 为E x c e l 的版本号 因版 本而异 这样就引用了E x c e l 的对象库 就可以像 在E x c e l 的V B A 环境 即V B E 下那样使用E x c e l 的A p p l i c a t i o n W o r k b o o k W o r k s h e e t R a n g e 等对象 了 2 2 2 声明变量 在此V B 工程中声明所需的电磁参数变量和结 构参数变量 变量级别根据程序结构需要来定 本文 中示例与铁心相关的变量定义为全局公共变量 点 击菜单 P r o j e c t 一 A d dM o d u l e 在新出现的公共 模块中添加代码如下 O p t i o nE x p l i c i t P u b l i cv D i a m e t e rA sD o u b l e7 铁心直径 P u b l i cv H wA s D o u b l e 窗高 P u b l i cv M oA sD o u b l e 中心距 2 2 3 读八E x c e l 表格数据 点山 L 具栏上的 M e n uE d i t o r 调出菜单编辑 器 根据应用要求为程序主窗体添加适当的菜单项 本文示例为导人计算单 绘制铁心图 绘制线圈图 绘制氆块图等功能添加了相应的菜单项 如图1 所 示 图1 程序主窗体 F i g 1 M a i nw i n d o wf o r mo fp r o g r a m 点击菜单 P r o j e c t 一 C o m p o n e n t s 打开组件对 话框 选择 M i c r o s o f tC o m m o nD i a l o gC o n t r o l6 0 并将出现的对话框控件放置一个到程序主窗体 点击窗体上 导人计算单 菜单项为其编写功能 代码 本文中示例主要代码如下 首先是定位E x c e l 计算表格的代码 D i ms t r F i l e P a t hA s S t r i n g E x c e l 计算表格 文件的路径 获取E x c e l 计算表格文件的路径 W hC o m m o n D i a l o g1 D i a l o g T i t l e 叶丁开 C a n c e l E r r o r F a l s e F i l t e r E x c e lF i l e s 牢 x l s I 木 x l s S h o w O p e n I fL e n f F i l e N a m e l 0T h e n E x i tS u b7 没有选定文件时不进行下 一步操作 E n dI f s t r F i l e P a t h F i l e N a m e E n dW i t h 码 然后是打开该E x c e l 计算表格并读出数据的代 D i mx l s A p pA sE x c e 1 A p p l i c a t i o n D i mx l s W bA sE x c e l W o r k b o o k D i mx l s W sA sE x c e l W o r k s h c e t S e tx l s A p p C r e a t e O b j e c tf I f E x c e l A p p l i c a t i o n 7 创建E x c e l 对象 S e t x l s W b x l s A p p W o r k b o o k s O p e n s t r F i l e P a t h 7 要打开的文档路径 x l s A p p V i s i b l e T r u e7 设置E x c e l 对象可见 也可设为不可见 S e tx l s W s x l s W b W o r k s h e e t s 计算单 数 据表的名称 v D i a m e t e r x l s W s R a n g e B 1 0 1 V a l u e v H W x l s W s R a n g e N1 4 1 V a l u e v M o x l s W s R a n g e K 2 5 V a l u e x l s W b C l o s e T r u e 7 关闭工作簿 x l s A p p Q u i t7 结束E x c e l 对象 S e t x l s A p p N o t h i n g 释放x l A p p 对象所占 内存 本文中所用的变压器的电磁参数和结构参数都 在E x c e l 计算表格文件的名为 计算单 的工作表 上 通过以上代码 将E x c e l 计算表格中的相关参 数传递给了V B 的变量 为后面工程图纸的绘制做 好了准备 万方数据 2 4 壹 玉器第4 6 卷 2 3V B 程序绘制C A D 图纸 2 3 1引用A u t o C A D 的类型库 点击菜单 P r o j e c t 一 R e f e r e n c e 弹出引用对话 框 选中 A u t o C A D2 0 0 xT y p eL i b r a r y 这里 2 0 0 x 为A u t o C A D 的版本号 因版本而异 这样就 引用了A u t o C A D 的类型库 在V B 中建立了A u t o C A D 的接口 2 3 2 建立图纸模板 引用A u t o C A D 的类型库后 可以用代码全新创 建一个D W G 格式的C A D 文件 但是这样会导致较 大的代码编辑工作量 笔者曾用将近一个星期的时 间完成了全新创建并自动绘制铁心图的代码 实际 上进入正轨后 设计图纸的绘制并不需要每次从头 绘制 只用在原来图纸的基础上作些编辑 对于本文 中的实例 可以把图纸中不变的部分如边框 制图标 签栏 公司标志等保存为模板 程序代码仅仅绘制变 动的部分 从模板开始绘制铁心图的代码编写仅仅 占用了一天不到的时间 固定类型的变压器的图纸模板相对固定 没有 必要每次选择模板 所以本文将模板文件集中放置 在程序目录下面的名为 t e m p l a t e s 的子目录下 每 次绘图都可自动调用 2 3 3 自动绘制C A D 图纸 笔者为绘制铁心图专门添加和设计了 铁心参 数 窗体 并为此窗体添加了计算铁心硅钢片的片 宽 叠片厚度 用量等功能的代码 如图2 所示 点击 主窗体上菜单项 C A D 绘制 一 铁心图 用代码调 出 铁心参数 窗体 为绘制铁心图作好了准备 此窗体上的按钮 生成C A D 图纸 的功能即为 生成铁心的C A D 图纸 代码框架如下 D i ma c a d A sA c a d A p p l i c a t i o n A u t o C A D 应用 程序对象 1 打开铁心图模板文件 S e ta c a d N e wA c a d A p p l i c a t i o n a c a d V i s i b l e T r u e a c a d A p p l i c a t i o n D o c u m e n t s O p e nf A p p P a t h 对小容量变压器 卷铁心变压器具有成本优势 而对于大容量变压器 叠积 式铁心变压器的制造成本低于卷铁心变压器 4 期刊论文 刘坤 高钟毓 韩丰田 LIU kun GAO Zhong yu HAN Feng tian 铁心切割对静电悬浮用方波变压器性能 影响的研究 中国惯性技术学报2006 14 5 高压变压器是静电悬浮系统的关键元件之一 微晶合金C型铁心的采用使方波变压器的制作工艺变得简便 但铁心截面的切割质量和装配工艺对变压器 的性能有着很大影响 该文从理论和实验两方面对这种影响进行了研究 提出了采用细砂纸手工研磨铁心截面的办法改善变压器的性能 测试表明 铁心研 磨后变压器的静态功耗降低57 6 通频带拓宽29 出力系数提高8 结果表明 铁心研磨的措施能够显著减小铁心切割对变压器性能的影响 这对于变压器 的设计和性能优化具有重要参考价值 5 期刊论文 何顺姬 HE Shun ji 非晶合金铁心变压器与S11型变压器比较 广东电力2008 21 12 通过对非晶合金铁心变压器与S11型变压器的技术性能及经济效益进行比较 阐明非晶合金铁心变压器的节能优势在技术性能上 非晶合金铁心变压器 的空载损耗和有功损耗比S11型变压器低 在经济效益上 非晶合金铁心变压器的寿命比S11型变压器长5 5年左右 6 学位论文 张献 变压器叠片铁心接缝电磁特性与损耗特性研究 2008 随着电机和电器业的发展 电力工业的进步以及输变电技术的革新 电机和变压器的单机容量越来越大 变配电设备正朝着大型化 高能量密度 低损耗密度 高效率 高可靠性的方向发展 常常没有现成的设计经验可以借鉴 加强变压器铁心材料的物理性能 结构的优化设计 变压器内部磁场 和损耗局部分布等方面的电磁场理论和计算方法的研究 对于变压器的设计和维护既有理论意义又有实际应用价值 本文在此背景下 针对变压器叠片 铁心接缝电磁特性与损耗特性进行了理论与试验研究 1 考虑铁磁材料的各向异性对接缝处磁密和涡流的影响 建立接缝计算模型 针对接缝问题进行有限元分析 2 绕制产品级的铁心模型 模拟变压器铁心真实工况 采用材料均匀化近似的方法 分别研究铁心与接缝各自的电磁特性 激磁容量特性与有功损 耗特性 3 利用爱泼斯坦方圈研究晶粒取向硅钢片各向异性电磁特性和损耗特性 4 研究铁心饱和时电磁场有限元算法 并将其应用于铁心空载过励磁状态下的计算 5 建立变压器铁心转角接缝新型等效模型 应用MagNet 电磁场仿真软件对接缝处进行三维仿真 与试验结果进行比对 以验证该种建模方法的正 确性 7 期刊论文 岳建国 郭树方 YUE Jian guo GUO Shu fang 卷铁心变压器的性能研究 吉林电力2001 5 从工艺性能 制造工艺及成本控制 工艺参数及性能指标的控制 外观要求和运行维护等5个方面 对卷铁心变压器的特点进行了介绍