油浸式變壓器油箱CAD-CAE系統(tǒng)開發(fā)與有限元分析.pdf

1、大型電力變壓器在國民經(jīng)濟(jì)及日常生活中占有重要地位。隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，對電力需求會越來越大，這就導(dǎo)致變壓器在容量、電壓等級上逐漸提高。隨之，對變壓器的運行質(zhì)量和工作環(huán)境的要求也會越來越高。因此，精確地總結(jié)出一套設(shè)計與分析變壓器于一體的系統(tǒng)成為變壓器行業(yè)的迫切需要。本論文完成了大型變壓器油箱的自動化設(shè)計系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)和變壓器磁場的有限元分析，并在此基礎(chǔ)上，完成了大型變壓器油箱的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。 論文借助VC++、Pro/E和數(shù)據(jù)庫等軟件，對變

2、壓器油箱的各子零件及裝配系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行了研究。針對油箱的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，借助于Pro/E提供的第三方開發(fā)平臺Pro/TOOLKIT等完成了油箱簡體的CAD系統(tǒng)設(shè)計，并借助于數(shù)據(jù)庫軟件對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，為變壓器油箱的系統(tǒng)設(shè)計提供了自動化界面和后臺的數(shù)據(jù)維護(hù)。 借助于有限元分析軟件ANSYS，對油箱在真空實驗下進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了基于APDL的開發(fā)界面，方便用戶操作，實現(xiàn)了CAE系統(tǒng)的設(shè)計。通過分析，可以觀察出油箱在實驗穩(wěn)態(tài)

3、時應(yīng)力和變形分布。其結(jié)果可以指導(dǎo)設(shè)計人員在設(shè)計油箱時采取措施盡量提高油箱的結(jié)構(gòu)性能。 論文還在上一部分的基礎(chǔ)上，對油箱進(jìn)行了優(yōu)化分析。采用兩種優(yōu)化方法，一種是利用ANSYS的優(yōu)化模塊對油箱結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行優(yōu)化；另一種通過增補薄弱環(huán)節(jié)的加強筋來實現(xiàn)油箱的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。通過這兩種方法的對比，總結(jié)了對變壓器油箱進(jìn)行幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法和大體過程。 最后分析了變壓器磁場分布。針對變壓器電磁場的有限元數(shù)值計算的理論和特點，給出了變壓器二維和

4、三維的漏磁分析的方法、理論和過程，并對結(jié)果進(jìn)行了討論，經(jīng)過討論總結(jié)出變壓器的磁場分布特點。 本論文的完成，為變壓器的CAD/CAE的發(fā)展，提供了一套切實可行的方案。在CAD方面：論文在Pro/E軟件的基礎(chǔ)上，展現(xiàn)了利用其各種二次開發(fā)技術(shù)形成一個CAD兼容數(shù)據(jù)庫的虛擬裝配系統(tǒng)的基本過程；在CAE方面：論文展現(xiàn)了在ANSYS軟件的基礎(chǔ)上，對變壓器油箱進(jìn)行結(jié)構(gòu)、磁場分析的過程，并對油箱的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。當(dāng)今機(jī)械行業(yè)中，CAD與CA