數(shù)模論文-電力變壓器-展示頁
2025-07-07 14:38本頁面
【正文】 數(shù)。設計時希望有效截面盡量大，既節(jié)省材料又減少能量損耗。但這樣制造也工藝復雜，一般情況下鐵心柱的級數(shù)可參照表1選取。問題二：實際生產中線圈的內筒直徑和鐵心柱的外接圓直徑不是精確地相等，而留有一定的間隙以便于安裝和維修，設計的兩個直徑的取值范圍稱為各自的公差帶。請結合鐵心柱截面的設計而設計出二者的公差帶。為了改善鐵心內部的散熱，鐵心柱直徑為380毫米以上時須設置冷卻油道。具體油道數(shù)可按表2選取。分別針對問題一和問題二的情況，增加油道要求再給出設計，并指出油道的位置。硅鋼片平整程度以及壓緊程度良好，即每一級硅鋼片截面均為規(guī)整的矩形。各級寬度逐級遞減。鐵芯柱中心軸始終與線圈內筒中心軸重合。三、符號說明— 鐵心柱截面外接圓直徑— 第級硅鋼片的寬度，— 第級硅鋼片的厚度，— 第級硅鋼片的截面面積，— 多級鐵心柱的總幾何截面積— 多級鐵心柱的有效截面積—疊片系數(shù)— 線圈內筒與鐵心柱外接圓之間的最大間隙長度 — 線圈內筒與鐵心柱外接圓之間的最小間隙長度— 鐵心利用率(鐵心柱有效截面積與其外接圓面積的比值)— 最優(yōu)直徑標準公差因子基本尺寸—線圈內筒直徑公差帶— 鐵心柱截面外接圓直徑公差帶四、模型的建立與求解 問題一的建立與求解：問題一要解決的是當鐵芯柱外接圓直徑為毫米時，如何確定鐵芯柱截面的級數(shù)、各級的尺寸大小，才能使鐵芯柱的有效截面積最大的問題。鐵芯柱截面有效面積的計算：為第級寬度（），為第 級的厚度（），由于假設疊片系數(shù)為，則鐵芯柱截面總面積就等于鐵芯柱截面各級的面積的總和，也即是，即： （41）寬度 、厚度 與鐵芯柱外接圓半徑r的關系：鐵芯柱各級的寬度的一半：，由于優(yōu)化時各級片寬尺寸為的倍數(shù)，因此各級片寬尺寸的尾數(shù)一般取或者，根據(jù)勾股定理可算出對應的級厚。 同理，在第二級硅鋼片中，又由勾股定理可得，即。表41鐵心柱截面級數(shù)的選擇鐵心柱直徑80—195200—265270—390400—740760以上級數(shù)5—78—101112—1415記鐵芯柱截面的利用率為,用ingo編出相應的程序（程序見附錄1）,可得出在當級數(shù)分別1114級時的有效截面面積及鐵芯柱截面的利用率，結果如下表所示：表42各級所對應的鐵心利用率級數(shù)121314有效截面積（鐵芯利用率根據(jù)題意，并結合上表中的比較可知，在鐵芯柱外接圓直徑為毫米時，當級數(shù)為14級才能使鐵芯柱的有效截面積最大，其各級的寬度及厚度取值見下表：表43 當級數(shù)為14級時各級寬度及厚度各 級 寬 度 各 級 厚 度 最終得到鐵心柱有效截面積為，鐵芯柱截面的利用率為。 優(yōu)化鐵心柱截面半徑的設計：為使得鐵心柱有更好的截面形狀，可以適當假定其外接圓半徑的增加范圍，然后根據(jù)外接圓半徑和鐵心柱截面利用率的關系求出最優(yōu)化半徑。 優(yōu)化后公差帶的設計：經分析，可以認為變壓器的線圈內筒與鐵心柱的關系等價于機械設計上的孔與軸的關系。 (2)、根據(jù)題設和查詢相關資料，可以確定該孔（H）與軸（h)的配合制為基孔制。 （3）、由于該題沒有給出明確給出公差等級，根據(jù)相關資料，可以將其公差等級設定為IT5到IT13，并對其進行分析。（4）、查閱相關圖表，根據(jù)機械方面的知識求得孔與軸的相關數(shù)據(jù)，再由此確定相應的公差帶。 （45） 同理，由問題一的幾何關系假設鐵心柱外接圓的半徑增量為，由于設計尺寸一般以5為步長，所以可假定直徑的正偏差在5之內，即，由此得到規(guī)劃方程為： (46)運用lingo軟件編程求解得出不同半徑所對應的鐵心利用率，如下：表44不同半徑所對應的鐵心利用率鐵心柱外接圓半徑對應的鐵心利用率鐵心柱外接圓半徑對應的鐵心利用率然后用matlab軟件對上述結果進行曲線擬合，得到下列圖表：因此，根據(jù)圖表中的數(shù)據(jù)可知，當時，鐵芯柱截面的利用率最大為 ，即優(yōu)化后的鐵芯柱截面外接圓的直徑為。假定電力變壓器的線圈（孔）和鐵心柱（軸）的配合機制為基孔制，則孔的基本偏差代號為，相應的，根據(jù)一般情況下大尺寸分段（）的同級配合的原則可知，軸的基本偏差代號為. 根據(jù)機械設計的要求和知識可
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