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                 Autodesk Inventor 在變壓器結構設計中的應用.1

       面向變壓器行業,致力于變壓器產品相關軟件的開發。主要包括備類新產品結構優化設計、電幣單計算優化設計和變壓器工程分析計算;推進行業計算機三維可視化設計技術的應用,提高行業數字化技術在生產、制造、試驗、管理以及經營等方面的應用水平。

    從二維到三維的轉變
       
        沈陽變壓器研究所( STI )成立于1960年,是具有很強科研開發能力的現代化高新技術企業。STI承擔、組織并完成了幾十項國家重大科技攻關和科研項目,取得了豐碩的科研成果,共榮獲國家級及省、部級科技進步獎34項,軟件技術在變壓器行業500余家企業得到廣泛應用。STI 還建立了世界第一流的國內規模最大的強電流檢驗室和國內第一流的變壓器試驗基地,與荷蘭KEMA試驗室和意大利CESI 試驗室等國際知名的電工試驗室均有密切的工作聯系,可以滿足500kV 及以下變壓器類產品的試驗要求,為提高中國變壓器產品抗短路能力提供了足夠的試驗條件。
       
        筆者所在部門的主要工作是:面向變壓器行業,致力于變壓器產品相關軟件的開發。主要包括備類新產品結構優化設計、電幣單計算優化設計和變壓器工程分析計算;推進行業計算機三維可視化設計技術的應用,提高行業數字化技術在生產、制造、試驗、管理以及經營等方面的應用水平。
       
        雖然STI 得到了很多榮譽,也擁有了很多客戶。但是隨著技術的發展和需求的提升,在實際的生產工作中,還存在一些急需解決的技術問題,包括:
       
        (l)如何與客戶進行更好、更有效的溝通;
       
        (2)變壓器設計中最核l心的軼芯和線圈的計算問題;
       
        (3)現有的布線方式需要進行長時間的手工計算;
       
        (4)無法保證零部件設計數據的一致性;
       
        (5)設計中,修改關聯文件帶來的問題。
       
        上述是存在于實際工作過程中的突出問題,由于它們的存在,輕則會影響變壓器的設計周期、設計質量,重則影響產品的市場前景和客戶滿意度。
       
        基于產品的獨特性,變壓器產品的線圈在制作時絕大多數是靠手工操作來完成,因此目前還離不開二維工程圈,對于二維參數化圖,應用AutoCAD編程比較方便。但大型變壓器的引線布置比較復雜,由于這些原因, STI開始醞釀設計平臺從二維軟件向三維軟件的升級,并著于進行軟件的選型工作。
       
        在選型初期,我們了解并試用了很多的三維軟件,通過對軟件的操作性、設計性、應力分析功能以及與其他軟件的兼容性等方面的考察,公司最終選擇了Inventor軟件。與其他待選軟件相比, Inventor軟件最適合我所的現有情況I 與AUTOCAD接口方便、原有的DWG文件利用率高、價格合理,便于行業推廣......
       
        在試用階段, Inventor軟件所表現出了良好的性能,明顯提了設計效率。以設計一臺電壓等級為110干伏、容量為63000干伏安的三繞組有載變壓器產品為慨,以往靠人工設計1 需要5人10天左右才能完成,而采用該系統設計,僅需2人6天即可完成,設計效率提高了4~5倍。試用后,我們共采購了30套Inventor軟件,主要用于產品開發部和軟件開發部,用來完成產品設計和變壓器三維設計系統平臺的開發工作。
       
        Inventor三維設計
       
        在變壓器結構設計中,涉及到電、誠、熱、力、場等諸多問題1 下文僅以變壓器引線設計為例,說明Inventor軟件在產品設計中的作用。
       
        變壓器引線設計具有相關因素多、結構變化大及圖面表達復雜等特點。型號為SFZ11-31500幾10的變壓器中低莊尋|線二維工程圖,如圖1所示。如果單就該種結構而應用二維軟件設計,不考慮結構計算所用時間,僅繪圖工作量就很大。而且結構發生了變化,導致引線走線發生變化,相應的木件夾持結構也將隨之改變,所以整張圖紙就要重新設計,會耗費大量的時間。
       

        圖1 變壓器引線工程圖

        近年來,隨著變壓器專業設計平臺系統的成功研制,設計變壓器可l 線部分的工作量明顯減少。由于受平臺的限制,結構設計還是不夠靈活,軟件開發者往往以量取(即增加各類結構的模板數量) ,但布線需要計算,工作量很大。引線布線也成為開發變壓器三維設計軟件的瓶頸。筆者多年從事變壓器三維設計系統的引線部分開發工作,接觸過多種三維設計豐臺,通過對比,認為Inventor軟件的"管道布線"功能是解決這瓶頸的有效方法。
       
        Inventor 軟件的"管道布線"模塊如圖2所示。這種布線方式如果通過手工計算的方式完成幾乎是不可能的,而應用"管道布線"模塊只需添加十個線束,在幾分鐘內就可完成。且生成酌線束具有自適應功能,不管結構如何變化,Inventor軟件都會自動計算,使布好的線適應新的結構,大大減少了開發者的工作量,下面通過實例來說明這一特點。


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