數(shù)模論文-電力變壓器-文庫(kù)吧資料
2025-07-04 14:38本頁(yè)面
【正文】 。 （1）、根據(jù)1的優(yōu)化結(jié)果，將優(yōu)化后的外接圓的直徑作為孔與軸的基本尺寸。在問題一的基礎(chǔ)上，利用lingo軟件和matlab軟件進(jìn)行求解，在利用曲線擬合求得最優(yōu)化半徑，即得到優(yōu)化后的界面設(shè)計(jì)。 問題二的建立與求解： 問題二要求我們解決的問題是結(jié)合鐵芯柱截面的優(yōu)化設(shè)計(jì)而設(shè)計(jì)出線圈內(nèi)筒直徑和鐵芯柱外接圓直徑二者各自的公差帶。依次類推可得與的關(guān)系為： （42）由此我們得出非線性整數(shù)規(guī)劃模型： （43） （44）當(dāng)鐵芯柱外接圓直徑為650毫米時(shí),的取值根據(jù)題設(shè)給的數(shù)據(jù)（如下表1）可知，可取12,13,14 ?，F(xiàn)假設(shè)硅鋼片所有的點(diǎn)都在外接圓周上，有， ， ， ， ，（為圓的半徑），則由勾股定理可得，即。因此，我們可以通過分析鐵芯柱截面有效面積與其級(jí)數(shù)、各級(jí)的尺寸大小的關(guān)系，建立非線性整數(shù)規(guī)劃模型，并由lingo軟件進(jìn)行編程求解?？着c軸取同一個(gè)公差等級(jí)。硅鋼片的寬度取的倍數(shù)（單位：毫米）。疊片系數(shù)為。二、基本假設(shè)鐵心柱截面外接圓直徑與線圈內(nèi)筒直徑相等，且每一級(jí)硅鋼片的頂點(diǎn)都在截面外接圓上。油道的位置應(yīng)使其分割的相鄰兩部分鐵心柱截面積近似相等。簡(jiǎn)單地說，就是在某些相鄰階梯形之間留下6毫米厚的水平空隙（如圖2所示），空隙里充滿油，變壓器工作時(shí)油上下循環(huán)帶走鐵心里的熱量。問題三：銅導(dǎo)線在電流流過時(shí)發(fā)熱造成的功率損耗簡(jiǎn)稱為銅損；鐵心在磁力線通過時(shí)發(fā)熱造成的功率損耗簡(jiǎn)稱為鐵損。因此可以在設(shè)計(jì)鐵心截面時(shí)稍微增加鐵心柱的外接圓的直徑以使得鐵心柱有更好的截面形狀。表11 鐵心柱截面級(jí)數(shù)的選擇鐵心柱直徑80—195200—265270—390400—740760以上級(jí)數(shù)5—78—101112—1415 表12 冷卻油道數(shù)的選擇鐵心柱直徑mm半圓中6mm油道個(gè)數(shù)3804100420500151069027008403問題一：當(dāng)鐵心柱外接圓直徑為650毫米時(shí)，如何確定鐵心柱截面的級(jí)數(shù)、各級(jí)寬度和厚度，才能使鐵心柱的有效截面積最大。顯然鐵心柱的級(jí)數(shù)愈多，其截面愈接近于圓形，在一定的直徑下鐵心柱有效截面也愈大。而疊片系數(shù)通常與硅鋼片厚度、表面的絕緣漆膜厚度、硅鋼片的平整度以及壓緊程度有關(guān)。因?yàn)樵诙嗉?jí)階梯形和線圈之間需要加入一定的撐條來起到固定的作用，所以一般要求第一級(jí)的厚度最小為毫米，硅鋼片的寬度最小為毫米。階梯形的每級(jí)都是由許多同種寬度的硅鋼片迭起來的。為了充分利用線圈內(nèi)空間又便于生產(chǎn)管理，心式鐵心柱截面常采用多級(jí)階梯形結(jié)構(gòu)，如圖1所示?，F(xiàn)在以心式鐵心柱為例試圖進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。我國(guó)變壓器制造業(yè)通常采用全國(guó)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)鐵心設(shè)計(jì)圖紙。在此基礎(chǔ)上，建立非線性整數(shù)規(guī)劃模型，比較分析油道在不同級(jí)之間時(shí)，按分割面積相似度最高的要求，得出油道也應(yīng)該設(shè)在、2級(jí)之間和5級(jí)之間。針對(duì)問題三，要分別求出前兩問中增設(shè)油道后的截面情況：求解問題一時(shí)，考慮到油道分割的五部分的面積要近似相等，建立以最大有效截面積為目標(biāo)的規(guī)劃模型，運(yùn)用lingo軟件，解得油道位置應(yīng)在、2級(jí)之間和5級(jí)之間，在此基礎(chǔ)上結(jié)合第一問中的思路設(shè)計(jì)出此時(shí)的鐵心截面尺寸，詳見表47。以問題一為基礎(chǔ)，建立規(guī)劃方程，利用圖解法，運(yùn)用lingo軟件和matlab軟件求得優(yōu)化后的直徑為。針對(duì)問題二，求線圈的內(nèi)筒和鐵心柱的外接圓的公差帶。以最大有效截面積為目標(biāo)，根據(jù)各級(jí)寬度、厚度和外接圓直徑的幾何關(guān)系，建立非線性整數(shù)規(guī)劃模型（式44），并運(yùn)用lingo軟件編程求解。電力變壓器鐵芯柱截面的優(yōu)化設(shè)計(jì)摘要針對(duì)問題一，要求鐵心柱的外接圓直徑為毫米的時(shí)候各級(jí)尺寸，根據(jù)鐵心柱截面級(jí)數(shù)的選擇（表1）可將級(jí)數(shù)的范圍確定在級(jí)。查閱相關(guān)資料，假設(shè)疊片系數(shù)為，則鐵芯柱截面的有效截面積與鐵芯柱截面的理論面積的關(guān)系為。得到如下結(jié)果：當(dāng)級(jí)數(shù)為級(jí)的時(shí)候，鐵芯柱的有效截面積最大為,鐵芯柱利用率為，同時(shí)可得出各級(jí)硅鋼片的具體尺寸為表43。我們根據(jù)其半徑與鐵芯柱截面利用率的關(guān)系，再在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出線圈內(nèi)筒直徑和鐵芯柱的外接圓直徑二者各自的公差帶。經(jīng)分析和查閱相關(guān)資料，并以優(yōu)化后的直徑最為其基本尺寸，運(yùn)用國(guó)際孔與軸的基本偏差表的數(shù)據(jù)及計(jì)算公式建立模型并求解，求得結(jié)果為：線圈內(nèi)筒直徑的公差帶是,鐵芯柱外接圓直徑的公差帶為。求解問題二時(shí)，為了使鐵心利用率盡可能大，結(jié)合第二問的思路，以半徑為目標(biāo)建立規(guī)劃模型（式48）。關(guān)鍵詞：鐵心利用率 規(guī)劃模型 公差帶 油道一、問題重述電力變壓器的設(shè)計(jì)中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是鐵心柱的截面如何設(shè)計(jì)。根據(jù)多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，各生產(chǎn)廠提出改進(jìn)設(shè)計(jì)的要求，以在提高使用效果的同時(shí)降低變壓器的成本。電力變壓器鐵心柱截面在圓形的線圈筒里面。截面在圓內(nèi)上下、左右軸對(duì)稱。由于制造工藝的要求，硅鋼片的寬度一般取為的倍數(shù)（單位：毫米）。鐵心柱有效截面的面積，等于多級(jí)鐵心柱的幾何截面積（不包括油道）乘以疊片系
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