VB变压器优化设计分析-1
Excel 变压器优化设计
变压器优化设计
十）自动绘图 自动绘图与 VB 优化设计程序的效果相同。
变压器优化设计
十一）程序的调试与验证
调试
1.在代码设置中断点，运行时查看变量数值； 2.设置STOP点，符合设置条件时查看； 3.设置Debug，在立即窗口查看变量值的变化， 以便判断。 4.放宽约束条件，如损耗、阻抗和温升，使运算 有解，然后在《手工调节》时，中断运行，查看 是什么参量造成的，再采取相应对策。
优化设计框图
输入数据 铁心尺寸循环 磁密循环 电抗高度循环 低压线宽循环 高压线宽循环 低压线厚循环 高压线厚循环
与 VB优化设计程序相同
材料成本计算 方案比较排队
保存方案 保存计算单
绘制铁心图 结束
绕组计算
PO判断
Yes No
下一个循环 显示十个最优 选择方案 人工调整
PK判断
Yes
No
UK判断
Yes
变压器优化设计
Excel 变压器优化设计
目 录
一）将VB 优化设计程序移植到 Excel 二）Excel“宏”——VB编辑器 三）参量输入 五）程序运行状况显示 六）计算无解处理 七）人工调整与油箱计算 八）方案存库与浏览存库方案 九）转入通用计算单 十）自动绘图 十一）程序的调试与验证
变压器优化设计
油箱压力判断同时用两种方法，最大工作压力与最 大油膨胀量。还可手工调整油箱数据，即在白色格 上自填数据，计算结果不受压力判断限制。
变压器优化设计
八）方案存库与浏览存库方案
计算完成后，可选择方案是否存入数据库。浏览存库方案时， 先输入查询容量，下面则显示库存方案，可调出。
变压器优化设计
九）转入通用计算单 在《人工计算单》单击《从优化设计中取方案》， 可将方案中参量调入，在人工计算单中计算。可修 改参量，它有计算功能，与通用的计算单相同。 人工计算单还有保存方案与取出方案的功能。它是 单元格公式计算与代码计算的混合体，还有出错提 示
基于VBA和SolidWorks的三相三柱式干式变压器铁心标准化的设计
基于VBA 和SolidWorks 的三相三柱式干式变压器铁心标准化的设计李卓阳(中铁电气工业有限公司保定铁道变压器分公司)摘 要：三相三柱式干式变压器在电气化铁道中应用广泛，设计人员在电磁计算单完成后需要对铁心结构进行分析，不同容量的铁心结构大致相同但参数不尽相同，从而导致了设计人员工作的重复性， 针对上述问题，运用VBA 编程及SoliUWorUs 三维软件的参数化设计理念对干式变压器的铁心结构进行标准化设计，从而提高设计人员的工作效率。
关键词：Excel VBA ； SoliUWorUs ；干式变压器；铁心结构设计0引言干式变压器由于耐火性好、损耗低、噪音低、局放 小被广泛应用于变电所内，而干式变压器的铁心更具有 结构稳定的特点。
不同容量的变压器铁心结构标准化程度高但各项铁心参数不一：比如窗高、Mc 、叠片级数和 片宽等参数，针对于结构模型标准化，参数应用多样化 的设备特点，很多时候，结构设计人员疲于应付参数的 更改，效率低下，无法将时间充分地应用到结构的细节设计上，三维模型的参数化设计彳艮好地解决了上述问题,运用VBA 的编程自动化及SolidWorks 的三维模型铁心设 计［］,来进行干式变压器铁心的参数化设计，能够大幅 度提高设计人员的设计效率，为今后的总体结构设计和 富于创造力的创新设计活动［2留出充裕的时间。
完成后，就需要结构设计人员将变压器结构以图纸的形式画出来，这里面就包括铁心叠片的结构设计。
计算单一般采用Excel 来进行编制，这样就可 以采用常用的函数公式，比如VLOOKUP 函数来进 行数据传输， 将计算单的主要数据传输到已经创建好的Excel 中，通过运用VBA ,主要是基于VB(VnualBasn )语言进行编程，获取并计算数据，来导出相应的SoliUWorUs 铁心叠片配置文件和装配使用的布局文件。
上述工作完成后，就需要使用SoliUWorUs 软件来画出相应的叠片文件和布局装配文件，最后的步骤，就是通过布局文件和叠片文件进行配合，最终得到完整的铁心叠片三维布局图。
箔式绕组变压器优化设计_邱清泉 (1)
第39卷第10期2005年10月西安交通大学学报JOU RN A L OF XI c A N JIA OT O N G U N IV ERSIT YVol.39l10Oct.2005箔式绕组变压器优化设计邱清泉,李涛,孙萍,励庆孚(西安交通大学电气工程学院,710049,西安)摘要:提出了箔式绕组变压器的一种优化设计方法.该方法考虑到箔式绕组电流引线的存在,为了满足铁心与引线之间的绝缘距离,铁心截面在优化设计时采用了不对称结构,与对称铁心截面结构相比,可以很大程度地提高铁心截面积.将一种改进遗传算法应用到铁心截面和整台变压器的优化设计中,基于优化后的不对称铁心截面对两台箔式绕组变压器进行了优化设计,在满足要求的情况下,成本分别降低8163%和6182%.关键词:变压器;箔式绕组;铁心;优化设计;遗传算法中图分类号:TM402文献标识码:A文章编号:0253O987X(2005)10O1111O05Optimization Design of Foi-l Wound TransformerQiu Qing quan,L i Tao,Sun Ping,L i Qingf u(S chool of Electrical Engineerin g,Xi c an Jiaotong University,Xi c an710049,China)Abstract:An optim izatio n design method for fo i-l w ound transformers is pr esented,w here the asym metric cor e section is designed to adapt for the insulation space betw een cor e section and current lead of foil w ind-ing.T he asym metr ic co re section is allow ed to enlarge its effective area compared w ith the sym metr ic one. An improved genetic alg orithm is employed for both core sectio n and total transfor mer optimization.M eet-ing the restrictio n requirements,tw o optim ized foi-l w ound tr ansform er s enable to reduce the cost by 8163%and6182%respectiv ely.Keywords:transf or mer;f oil-w ound;cor e;op timiz ation design;g enetic algor ithm随着城乡电网改造的进行,箔式绕组变压器得到了广泛的应用.箔式绕组变压器具有承受突发短路能力强、冲击过电压下稳定性高、冷却条件好、便于加工等优点[1].因此,在容量较大的小型变压器中,采用箔式绕组代替多根并绕的圆筒式绕组,无论是从产品性能还是从成本考虑,都具有十分积极的意义.然而,由于绕组引线的存在,箔式绕组变压器占据了铁心与低压绕组之间的绝缘裕度,因此铁心截面在设计上与一般变压器不同,通常要做成部分扁平型[2].这样就降低了整个铁心截面积,从而使箔式绕组的成本增加.如何考虑绕组引线存在时对变压器铁心截面进行优化设计,从而提高铁心截面积,具有重要的经济意义.1一般变压器的铁心截面优化设计分析一般心式变压器铁心柱截面通常为多级梯形,外形接近于圆形,如图1所示.这个阶梯形的级数越多,有效截面积越大,但制造工时也越多.综合考虑铁心利用系数与制造工艺,铁心柱直径与级数存在一定的经验关系[2].就心式变压器而言,在给定铁心直径和片宽级数的情况下提高其有效截面积,具有降低空载损耗和节省导线材料的双重意义.铁心截面优化设计就是在给定铁心直径和片宽级数的条件下,求每级叠收稿日期:2004O11O11.作者简介:邱清泉(1979~),男,博士生;励庆孚(联系人),男,教授,博士生导师.图1 一般变压器铁心柱截面图片的片宽和叠厚,使铁心截面积最大.铁心截面优化设计采用的方法主要有作图法、解析法以及采用数学优化算法等.文献[3]在分析了最小级片宽下限选择依据以及铁心给定直径外限控制方法的基础上,将一种改进遗传算法应用于铁心截面的优化设计,取得了理想的效果.下面,简要分析文献[3]中关于一般变压器铁心截面优化设计的思路.根据图1,在控制铁心给定直径外限为0时,各级片宽和叠厚存在如下递推关系y i =(D 2-x 2i )1/22-E y i-1,x 0=D (1)式中:x i 、y i 分别为各级片宽和各级片厚,i =1,2,,,n;D 为铁心直径.记X =(x 1,x 2,,,x n ),一般变压器铁心柱截面积与各级宽的理论计算公式为A(X )=2E ni=1x i y i(2)根据式(1)和式(2),铁心柱总截面积函数为A (X )=E ni =1xi(D 2-x 2i )1/2-2E y i-1(3)因此,铁心截面优化的数学模型可表示为m ax A (X ) X =[x 1,x 2,,,x n ]T x min [x i [x maxi =1,2,3,,,n(4)式中:x min 和x max 分别为最小级片宽的下限和最大级片宽的上限.2 箔绕组变压器的铁心截面优化设计分析对于箔式绕组变压器而言,由于低压箔式绕组的首末端出头在绕组绕制前用氩弧焊或用冷压焊将出头引线焊于金属箔上,而箔式绕组引线一般由金属排引出,这样低压绕组就不是完整的圆型.由于引线的存在,占据了一部分低压绕组至铁心间的绝缘距离,因此铁心也部分扁平,从而减少了部分铁心面积.箔式绕组变压器的铁心柱截面如图2所示.图2 箔式绕组变压器铁心柱截面图拉板结构如图3所示.正常侧面积函数为A N (X )=E ni =1x i yi=E ni =1xi(D 2-x 2i )1/22-E yi-1(5)最小片宽下限x n =2r 2-((r 2-(W p /2)2)1/2-T p -T i )21/2(6)式中:W p 为拉板宽度;T p 为拉板厚度;r =D/2为铁心外接圆半径;T i 为拉板与最小级叠片间绝缘厚度.非正常侧面积函数为A U (X )=E ni =1x iy ci(7)为了保证绝缘距离,拉板上端所在弦的宽度下限W c1=2(2rT l -T 2l )1/2(8)式中:T l 为引线厚度.如果W c1<W p ,即引线厚度很小,则两侧均按正常侧计算.最小级叠片所在弦的宽度下限W c2=2r 2-((r 2-(W c1/2)2)1/2-T p -T i )21/2(9)因此最小级叠片所在弦的厚度上限T c2=(r 2-(W c2/2)2)1/2(10)在确定了最小级叠片所在弦厚度上限之后,可以通过图4所示流程计算非正常侧的各级叠片厚1112西 安 交 通 大 学 学 报 第39卷图3拉板结构图图4 计算非正常侧各级叠片厚度的程序流程图度.根据上述分析,可以计算出箔式绕组变压器铁心单边去片时的铁心毛截面积A (X )=A N (X )+A U (X )(11)这样就可以得到与式(4)形式相同的铁心截面优化设计模型,并通过下文的改进遗传算法进行优化.与传统的双边去片结构铁心结构相比,铁心截面积的增加是明显的.3 变压器铁心拉板铣角处理上述分析是在拉板截面为矩形的情况下进行的,在工程实际中应该考虑拉板铣角,拉板铣角后不仅可以降低局部放电的可能性,而且对增加铁心截面积也有积极意义.铣角后拉板结构图如图5所示. 铣角角度的最佳值是在拉板的顶点A 、B 、C 、D均在铁心外接圆上时取得的.根据三角关系,有H 为铣角角度;W p1为拉板铣角后上端宽度;T t 为保证拉板强度而预留的拉板厚度图5 铣角后拉板结构图arcsinW p 2R +ar csin W p12R =2arctan 2T p -T tW p -W p1(12)式中:只有W p1为未知数,根据数值方法解出W p 1值,即可以求出最佳铣角角度H opt =ar ctan2T p -T tW p -W p1可以看出,最佳铣角角度并非固定值,但在生产实际中为了生产方便,拉板铣角角度通常是固定的.设铣角角度为H const ,则W p1=W p -2(T p -T t )/tan H const(13)然后要判断是拉板的顶点B 、C 还是顶点A 、D 在铁心截面外接圆上.根据图(4),如果(((r 2-(W p1/2)2)1/2-(T p -T t ))2+(W p /2)2)1/2>r则说明是顶点A 、D 在铁心截面外接圆上,在优化设计中可以将矩形A DEF 作为拉板结构;反之,则说明顶点B 、C 在铁心截面外接圆上,优化设计中需将矩形BCN M 作为拉板结构.4 箔式绕组变压器整体优化设计分析以箔式绕组环氧浇注干式变压器为例分析单台变压器整体优化设计问题,具体分析如下.4.1 目标函数一般的有约束问题,都可以描述为如下的数学规划问题min f (Z ) Z =(z 1,z 2,,,z p )Ts.t .g j (Z )\0 j =1,2,,,q(14)基于惩罚函数法,将有约束优化转化为无约束优化问题f c (Z )=f (Z )+Eqj =1|min (0,g j (Z ))|R j(15)式中:Z 为优化变量;f (Z )为目标函数;f c (Z )为增1113第10期 邱清泉,等:箔式绕组变压器优化设计广目标函数;g j(Z)为约束条件;R j为罚因子.变压器优化设计的任务就是使某一项的设计要求指标达到最大(或最小)值,而同时使其他指标满足标准要求、用户要求和工艺结构要求.本优化程序的目标函数为变压器有效材料的成本,采用下述关系式来表示f(Z)=C1G cu(Z)+C2G fe(Z)+C3G hy(Z)(16)式中:G cu(Z)、G fe(Z)、G hy(Z)分别为绕组导线、铁心硅钢片和环氧树脂的有效质量;C1、C2、C3为对应各材料的单价.4.2设计变量的选取选择设计变量的原则是:一般选取对变压器性能影响大,对目标函数和约束函数影响大,且能相应确定其他有关参量的独立设计参数为优化设计变量.根据上述原则,本文选取作为优化变量的变压器尺寸和参数为内线圈的匝数、铁心直径、箔的宽度、内线圈电流密度、外线圈电流密度.铁心截面优化设计软件的出现使铁心直径的调整更为方便,因此文中铁心直径以1mm为一档进行变化,箔的宽度以5mm为一档变化.4.3约束函数工程设计的优化问题一般都是有约束的.作为约束条件,不仅要能反映标准性能指标约束或用户提出的对合理性能指标的要求,而且要能反映工艺结构方面的要求.本文选择的性能指标是国家标准规定的空载损耗、负载损耗、阻抗电压、空载电流、温升等重要参数,可用如下关系式表示g1(Z)=p0s-p0p0s\0g2(Z)=p ks-p kp ks\0g3(Z)=I0s-I0I0s\0g4(Z)=215%-u ks-u ku ks\0g5(Z)=t cs-t ct cs\0g6(Z)=t ls-t lt ls\0g7(Z)=t hs-t ht h s\0(17)式中:p0、p k分别为空载损耗和负载损耗;I0为空载电流;u k为阻抗电压;t c、t l、t h分别为铁心、低压绕组和高压绕组的温升;式中下标带s的量表示标准值,不带s的量表示计算值.5遗传算法的改进与应用遗传算法的改进是一个长期的话题.在工程优化设计方面,当前遗传算法改进的主要方向有[3O5]:(1)改进遗传算子,如采用各种自适应算子、混沌算子或是强制变异策略等;(2)混合优化机制,将遗传算法与模拟退火、神经网络等其他优化算法结合,取长补短;(3)构造新的遗传算子,如加入免疫算子等.遗传算法改进的效果主要可以从时间、收敛概率、能否较大程度摆脱局部收敛等几个方面加以评价.考虑到上述几个因素,本文的改进思想主要有:允许父代参加竞争,从而使每一代的最优值得以保存;算法后期为了防止局部收敛,采用强制变异策略等[3,5].6箔式绕组变压器优化设计实例采用改进遗传算法,对两种型号的箔式绕组环氧浇注干式变压器进行优化设计,表1所示为优化结果.表1中原方案是指采用传统双边去片铁心截面数据时的设计方案,优化方案1是指在采用传统双边去片铁心截面数据时的整台变压器优化方案,优化方案2是在本文提出的不对称铁心截面优化的基础上得到的整台变压器优化方案.可以看出,优化过程中如果仅考虑整台变压器的优化,成本可以降低.如果在考虑不对称铁心截面优化的基础上再进行整台变压器的优化,成本的降低更为可观.7结论(1)考虑到箔式绕组电流引线的存在,为了满足铁心与引线之间的绝缘距离,铁心截面的优化设计采用了不对称结构.(2)为了更大程度地提高铁心截面积,在优化设计中可以对铁心拉板结构进行铣角处理.(3)将改进遗传算法应用到铁心截面优化设计和整台变压器的优化设计中.优化设计结果表明,在本文提出的不对称铁心截面优化的基础上得到的整台变压器优化方案,可使变压器的成本有明显的下降,产生显著的经济效益.1114西安交通大学学报第39卷表1 干式变压器的优化结果SCB9O 630/10型变压器原方案优化方案1优化方案2SCB9O 1250/10型变压器原方案优化方案1优化方案2内绕组匝数/匝212020151513铁心直径/mm 217221217262258276铁心截面积/mm 2330130341155336125490140473150550165箔的宽度/mm 81072071511001095840内线圈电流密度/A #mm -2019361114801978019650191511193外线圈电流密度/A #mm -2118461185421089117001180611831空载损耗/kW 139014251439213022502318负载损耗/kW 588060656178100881025210244空载电流/A 014801530157013301370138阻抗电压/%519151966115519561005199铁心温升/e 751768216679112701557216876177内绕组温升/e 811369017990165731567317087152外绕组温升/e 851219511599159771397914692191有效材料成本/元474764543643379845338128178770成本下降率/%4130816331856182注:算例采用硅钢片30Z130,各有效材料的价格分别为硅钢片22元/kg 、铝箔20元/k g 、铜导线37元/kg 、环氧15元/kg;表中阻抗电压为短路电压与额定电压的比值.参考文献:[1] 杨 晔,马 玲,李凯明.10kV 级箔式绕组变压器设计方案的选取[J].变压器,2001,38(12):15O 16.[2] 路长柏.干式电力变压器理论与计算[M ].辽宁:辽宁科学技术出版社,2003.[3] 邱清泉,励庆孚,李 涛.基于改进遗传算法的变压器铁心截面优化设计的研究[J].变压器,2004,41(9):33O 35.[4] 王 凌.智能优化算法及其应用[M ].北京:清华大学出版社,2001.[5] 吴德荣,李景川,励庆孚,等.遗传算法在电机系列优化设计中的应用研究[J].西安交通大学学报,1999,33(2):14O 18.(编辑 杜秀杰)[文摘预登]基于信赖域法的多运行方式下阻尼控制器参数协调杜正春,王秀菊,方万良(西安交通大学电气工程学院,710049,西安)提出了一种多运行方式下电力系统阻尼控制器参数协调方法.在该方法中,用多运行方式下所有机电振荡模式的阻尼比度量系统的小干扰稳定性,将所有阻尼控制器的参数协调表示为带不等式约束的非光滑优化问题,用非光滑优化信赖域法求解该问题,求得的阻尼控制器协调参数对多种运行方式下系统的所有振荡模式具有总体最优的阻尼效果.算例分析中,Anderson 3机系统217s 收敛于最小阻尼比为013502,New Eng land 10机系统2818s 收敛于最小阻尼比为011776.结果表明,所提方法收敛速度快,对多运行方式下的系统机电振荡模式都有明显的抑制作用,能够适应多机电力系统多种运行方式下的参数协调.1115第10期 邱清泉,等:箔式绕组变压器优化设计。
基于matlab的变压器铁心截面优化设计
变压器铁心截面优化设计是电力系统中重要的工程技术问题，优化设计可提高变压器的效率和性能，降低能耗和成本。
基于matlab的变压器铁心截面优化设计可以通过模拟和分析来实现，本文将介绍基于matlab的变压器铁心截面优化设计的理论和方法，并结合实例进行详细说明。
一、变压器铁心截面优化设计理论1.1 变压器铁心的作用和优化设计目标变压器铁心是变压器的核心部件，其主要作用是传导磁场和减少磁通的漏磁损耗。
优化设计的目标是在满足磁通密度和损耗限制的情况下，尽量减小铁心的截面积，以降低铁心材料的使用成本，并提高变压器的效率。
1.2 变压器铁心截面优化设计的数学模型变压器铁心的优化设计可以通过数学建模和优化算法来实现。
常见的数学模型包括磁场分布模型和损耗模型，优化目标包括最小截面积和最小损耗。
基于matlab的优化工具箱可以方便地实现这些数学模型和优化算法。
二、基于matlab的变压器铁心截面优化设计方法2.1 建立变压器铁心的磁场分布模型通过有限元分析方法，可以建立变压器铁心的磁场分布模型。
利用matlab中的pde工具箱可以方便地进行有限元分析，得到铁心的磁场分布和磁通密度分布。
在优化设计中，需要根据工作条件和限制条件进行合理的磁场分布设置。
2.2 建立变压器铁心的损耗模型变压器铁心的损耗包括铁损和铜损。
铁损是由于铁心磁化和磁滞引起的损耗，铜损是由于铜导体电阻引起的损耗。
利用matlab中的矢量分析工具箱，可以方便地建立变压器铁心的损耗模型，并进行损耗的计算和分析。
2.3 基于matlab的优化算法在建立了变压器铁心的磁场分布模型和损耗模型之后，可以利用matlab中的优化工具箱进行优化设计。
常用的优化算法包括遗传算法、粒子裙算法、模拟退火算法等，这些算法可以用于求解磁场分布和损耗的最优设计方案，并得到最小截面积和最小损耗的优化结果。
三、案例分析以某一具体变压器为例，假设其工作条件和限制条件已知，利用基于matlab的变压器铁心截面优化设计方法，可以得到最优的铁心截面积和损耗分布。
变压器优化设计研究
变压器优化设计研究摘要：随着电力技术的不断发展，变压器的整体性能得到了稳步的提升，但从目前变压使用情况来看，还存在着诸多的问题，有必须对其进行优化设计，以实现变压效用发挥的最大化。
优化设计的目标是多样的，如性能提升、节能减耗等，文章在保证变压器性能、安全性、稳定性的基础，主要基于节能节材目标对变压器优化设计进行分析，以降低变压器的经济成本，提高其应用的经济效益。
关键词：变压器；优化设计变压器作为电力网络中变电、输电、配电的重要设备，其综合性能、经济成本、节能环保等直接关系着电力系统的经济效益和社会效益。
目前，随着电力工业技术的不断发展，变压器设计水平、制造工艺有了很大幅度的提高，但从总体水平来看，与发达国家还存在着一定的差距，特别是在变压器的设计方面，还不能满足高性能、低成本、少能耗等要求，因此，有必要对变压器优化设计进行研究，提高变压器设计水平，保证电力系统的安全、稳定、持续运行。
变压器优化设计是在保证产品综合性能的基础上，参考相关国际标准和国内规范，结合用户特殊需求，通过变压器设计基本方法得出最优的变压器产品，实现经济效益和社会效益双赢的目标。
目前，按冷却方式可将变压器分为干式变压器和油浸式变压器两种，虽然干式变压器以诸多优点得到了快速推广和应用，但还无法完全取代油浸式变压器，特别是在农网中，油浸式变压器还占据着很大比例，因此，文章主要对油浸式变压器的优化设计进行分析，以便产生最广泛的实践指导意义，以促进油浸式变压器在电力系统中整体效益的最大化。
特别是随着城市化进程的加快，变压器主要材料铜和硅钢片价格不断上涨，基于经济效益考虑，急需从设计方面加以优化，这也是变压器结构优化设计的主要出发点，在各方面性能达到规范要求和用户需求的基础上，实现变压器节能节材目标。
文章主要对变压器铁心柱截面、铁心柱型式和铁轭结构的优化设计进行分析，同时对变压器绕组方面的材耗和总耗降低措施进行初步探讨，对变压器综合设计水平的提高具有一定的借鉴价值。
2021年电力变压器铁心柱截面的优化设计(一)(2)
电力变压器铁心柱截面的优化设计(一)(2)电力变压器铁心柱截面的优化设计(一)1.整个铁心柱的硅钢片出了长度，其它如厚度，表面绝缘漆膜厚度，平整度都相同；2.硅钢片之间是没有形变的压紧；3.叠片系数是确定的已知数；4.油道对称分布；5.不考虑工艺过程的影响。
3 符号说明第i级叠片的的厚度；第i级叠片的宽度；叠片系数；铁心柱理论外接圆的直径，也等于理论线圈内筒直径；第i根油道与直径之间的；油道分割出来的分块 ___；多级阶梯形前i级厚度之和；线圈内筒的公差值；4 问题分析 4. 问题背景变压器是一种应用电磁感应原理把电能从一个电路传到另一个电路的电磁装置。
它在电路中起变压，变流，变电阻的作用。
它由三部分组成：铁心，起导磁，助磁作用；而是初级线圈，接电源，起激磁作用；三是次级线圈接负载，利用不同次初级线圈匝数比，实现变压，变流，变电阻的作用。
在变压器的构成里，铁心柱是很一个十分重要的组成部件。
因为铁心柱的形状，截 ___，叠片的选择，叠片的相关工艺过程都会影响将来变压器的使用效果和寿命，以及使用成本。
我国变压器制造业通常采用全国统一的标准铁心设计图纸，根据多年的生产经验，在 ___的生产研究过程中，各生产厂产生了对已有设计方案的疑问：能否改进及如何改进这些设计，才能在提高使用效益的同时降低变压器成本。
4.1. 铁心柱是 ___在线圈筒里面的，理论上，在线圈的直径确定了的情况下，铁心柱的有效 ___越大，铁心的电阻越大，使铁心的铁损最小，因而可以减少能量损耗，变压器的使用性能会越好，使用寿命较长。
为了充分利用空间和便于生产，铁心柱截面长采用多级阶梯形结构，用不同长度的硅钢片，堆叠成不同厚度的级，并且选择合适的级数去逼近与之配合的铁心线圈圆，期望得到的有效 ___最大，获得更大的电阻。
截面优化设计是以保证到达设计标准为前提，尽可能改善和提高产品的使用效果，使产品竞争力提升。
4.2 公差是生产中允许工件尺寸和几何形状变动的范围，用来限制误差。
变压器优化设计
变压器优化设计
5.软件使用VB6.0编写，并捆绑了Excel作为计算单输出， Access数据库作为数据保存，AutoCAD用来自动生成铁心 图，完成铁心片的大量计算，避免计算出错。 6.选择合理的跳出运行出口，节省运行时间。 7.程序应尽量采用模块式装配，以 8.程序的运行要能显示主要的运行状况，便于设计者明白调控 方向，如：铁心尺寸循环范围、电抗高度系数设置范围是否 恰当。运算无解时能指出无解的部位，如：选不到线规、运 行到那一个约束函数时通不过，以便设计者调整输入参数。 很多程序做不到这点，当显示无解时无所适从。 9. 优化设计后应有人工调整功能。
变压器优化设计
3.优化计算结果（续） 当计算无解时，程序自动显示计算进程到那个阶段出问题，引导 设计者去调试输入参数，本例中是铁损PO不合格，需降低磁密。
变压器优化设计
4.优化计算结果输出 计算结果有下列几项可供选择的输出。计算单归档是存入数据库 中。
变压器优化设计
5.人工调整设计
变压器优化设计
变压器优化设计
目 录 一）优化设计的分类 二）优化设计的三大要素 三）变压器优化设计的特点 四）优化设计框图 五）优化设计的思路 六）程序的操作界面 七）在Excel上使用优化设计 八）设计方案存档 九）程序的验证
变压器优化设计
一）优化设计的分类 1.按模型性质分：
确定型优化问题：静态优化问题（与时间无关或忽略时间因 素） 动态优化问题（随时间变化，系统响应变化） 不确定型优化问题（随机优化问题） 2.按设计变量性质分 连续变量、 离散变量、 随机变量 3.按约束情况分 按有无约束分： 无约束优化问题 约束优化问题
变压器优化设计
六）程序的操作界面
1.输入界面
用VB开发的变压器经济运行分析软件
Ｑ 绕 组 １额 定 负 载 无 功 功 率 损 耗 ， Ｖａ ； ｋ ｒ Ｑ 绕 组 ２额 定 负 载 无 功 功 率 损 耗 ， Ｖａ 功 功 率 损 耗 ， Ｖａ ； ｋ ｒ １ ２ ４ 由 上 可 以 看 出 ， 变 的 损 耗 曲 线 是 一 个 二 次 ． ． 主
２ 用 ＶＢ 语 言 开 发 变 压 器 经 济 运 行 分 析 软 件
２ １ Ｖｉｕａ ｓｃ语 言 简 介 ． ｓ ｌＢａ ｉ
变 压 器 技 术 参 数 是 分 析 计 算 变 压 器 经 济 运 行 的 基 础 数 据 ， 压 器 经 济 运 行 是 寻 求 变 压 器 运 行 中 降 变
Ｓ ：绕 组 ３视 在 功 率 ， 。 ＫＶＡ ；Ｐ ｚ： 组 ３额 定 负 Ｋ３绕 载综 合功率损 耗 ，ｗ ； ｋ Ｓ ： 组 １额 定 容 量 ， 绕 ＫＶＡ ；Ｐ 。绕 组 １额 定 负 Ｋ：
载 有 功 功 率 损 耗 ，Ｗ ； ｋ
本 软 件 用 途 为 计 算 电 力 变 压 器 损 耗 ， 前 可 以 目 提 供 经 济 运 行 点 计 算 及 损 耗 曲 线 绘 图 功 能 ， 计 算 可 有功 、 功 、 合三种 功率损 耗 。 无 综
第 １ 期 总第 ２ ６ ４ １ 期
２３ ０ ０年 ７ 月
内 蒙 古 科 技 与 经 济
Ｉ ｎ ｒＭ ｏ ｇ ｌ ｃｅ ｃ ｃ ｎ ｌｇ ＆ Ｅｃ ｎ ｍｙ ｎ ｅ ｎ ｏｉ Ｓ ｉｎ ｅＴｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｏｏ
Ｎｏ １ ，ｔ ｅ ２ ６ ｈ ｉｓ ｅ ． ４ ｈ １ ｔ ｓ ｕ
１ １ 简介 ．
变 压 器 经 济 运 行 是 指 在 传 输 电 量 相 同 的 条 件 下 ， 过 择 优 选 取 最 佳 运 行 方 式 和 调 整 负 载 ， 变 压 通 使
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VB变压器设计程序分析(1)
八）主要的编程语句
1. 循环结构
Do 循环结构 Do While | Until 条件 语句块 [Exit Do] 语句块 Loop For 循环结构 For 计数器 = 初始值 To 终止值 [Step 步长] 语句块 [Exit For] Exit [计数器]
VB变压器设计程序分析(1)
1.本设计程序使用VB6.0编写，采用循环遍数法。选择合理的跳 出运行出口，节省运行时间。 2.从满足性能参数（PO，PK，UK，温升等）约束条件出发，先 在选定的铁心尺寸范围内从设定的最高磁密、最高电密开始 计算，无解时逐渐降低磁密和电密进行循环计算。 3.循环变量：铁心尺寸（或直径）、磁密、电抗高度系数、高 压层数、低压层数、最高高压电密、最高低压电密。 4.磁密以铁心截面和低压匝数实现。 5.为满足阻抗UK要求，输入电抗高度系数，由程序估算绕组高 度。
VB变压器设计程序分析(1)
四）循环变量
循环变量的设置可参看《输 入数据参考》，运行后再作 调整。原则是看最优解是否 在所设定的范围中部，如最 优解在设定铁心的边缘，则 应调整铁心的设置。 因高压是圆线，不需改线 宽，故无需优化层数。
VB变压器设计程序分析(1)
五）电抗高度系数
For KEE = KEE1 To KEE2 Step 0.02 '电抗高度循环 HH0 = KEE * 1.85 * I2 * N2 * DOO / (ET * UD * 10000!) * (DOO / 80 + 2 * UD + 4 + CZ1) ‘电抗高度估算公式
Yes
No
UK判断
Yes
No
温升判断
Yes
No
VB变压器设计程序分析(1)
设计程序框图说明： 1.磁密循环：实际上是低压匝数循环。 2.高压线宽循环：实际上是高压层数循环。 3.低压线宽循环：实际上是低压层数循环。 4.在取不到线规时，自动跳出进入下一循环。 5.人工调整计算时跳出循环和约束条件的限制。
这些是从线规的数列得出的公式。有了起始线规的数组下 标，以后的循环计算中每次数组下标加1就可以了。
VB变压器设计程序分析(1) 七）绕组高确定原则
1.先算出次级线圈高H2； 2.由次级高H2加两线圈高差HGD（即两倍的高低端绝缘 差），初步确定高压线圈高H1； H1 = H2 - HGD * 2 3.由H1算出高压每层匝数N9，由N9最后确定高压线圈高 H1； 4.由H1加高压端绝缘H11D确定线圈总高H21： H21=H1+H11D*2 同时确定低压端绝缘H22D： H22D = H11D - HGD
VB变压器设计程序分析(1)
举例： M = " 标准:PO=" & POT & " PK=" & PKS & NL M=M& "********************************************** ****************" & NL & NL M = M & "NO" & "报价 " & " DOOL " & " DOOS " & "N2 " & " M2 " & " CZ11 " & " M1 " & " M1n " & " PK " & " PO " & " UK " & " A1 " & " B1 " & " A2 " & " B2 " & " KEE " & NL & NL For I = 0 To 9 M = M & I & KOG1$ & MM(I) & KOG1$ & D(I) & KOG$ & DD(I) & KOG$ & N(I) & KOG$ & III(I) & KOG$ & C(I) & KOG$ & II(I) & KOG$ & M1n0(I) & KOG$ & K(I) & KOG$ & O(I) & KOG$ & Format(U(I), "#.##") & KOG$ & aa(I) & KOG$ & bb(I) & KOG$ & E(I) & KOG$ & F(I) & KOG$ & KOG$ & KE1(I) & NL Next M = M & NL & "方案数：" & Q MsgBox M, , "10个优化方案主要数据"
KEE是电抗高度的循环系数，一般从0.8到1.2， Step步长的大小应小于导线宽的变化率，也就是绕组高度的 变化率应小于导线宽的变化率，否则就会漏掉线规的组 合，可能漏掉最优解。 1.85是经验系数，铜线和铝线不同，不同结构的绕组也有差 别。解决的办法是从最优解的列表中看KEE 值的范围。
VB变压器设计程序分析(1)
VB变压器设计程序分析(1)
5.电密以导线截面实现，在绕组高度和设定的层数下导线的 宽度也就确定。然后以最小的导线厚度为起点开始运算， 每一次循环增加一级导线厚度，直到有解时跳出这一次循 环。高、低压导线均如此，要求每一种导线的组合都不放 过。 6.在循环运算过程中要显示可行解的信息。使设计者了解循 环变量范围选取是否合适。 7.运算无解时显示计算到什么阶段，便于设计者调整输入数 据。 8.优化设计后应有人工调整功能。 9.设计结果能存于数据库，便于查阅。 10.设计结果输出一份详细的计算单，作为技术文件保存。
VB变压器设计程序分析(1)
VB变压器设计程序分析(1)
九）方案优化排队
Rem 可行解方案排队，选取10个最优方案。 3010 If Z > 11 Then Z = 11 For I = 1 To Z: If JI = MM(I) Then Return Next I MM(Z) = JI: aa(Z) = A1: AA0(Z) = A01: bb(Z) = B1: C(Z) = CZ11: D(Z) = DOOL: DD(Z) = DOOS If Z = 11 Then GoSub 3090 Z = Z + 1: Q = Q + 1 Return 3090 For I = 0 To 9 For J = I + 1 To 11 If MM(I) <= MM(J) Then GoTo 3270 H = MM(I): MM(I) = MM(J): MM(J) = H H = aa(I): aa(I) = aa(J): aa(J) = H H = AA0(I): AA0(I) = AA0(J): AA0(J) = H H = bb(I): bb(I) = bb(J): bb(J) = H H = C(I): C(I) = C(J): C(J) = H H = D(I): D(I) = D(J): D(J) = H H = DD(I): DD(I) = DD(J): DD(J) = H 3270 Next J Next I Return
select case 结构
3.联接模块，例如：
Call XGJM1 '线规截面计算
VB变压器设计程序分析(1)
八）信息的输入和输出
1.输入 InputBox 函数 InputBox（对话框字符串S[，标题S][，文本框字符串][， 横坐标值N][，纵横坐标值N][，帮助文件S][，帮助主题 号N]） 如：U1 = InputBox("请输入导变高压（V）：", , "10500")
VB变压器设计程序分析(1)
2.输出 MsgBox 函数 MsgBox（消息文本S[，显示按钮N][，标题S][，帮助文件 S][，帮助主题号N]） 消息文本——作为消息显示的字符串，超过一行时插入回车 符Chr(13)或换行符Chr(10)进行换行。 标题——对话框标题 显示按钮——是C1+C2+C3+C4的总和，用来指定显示按 钮的数目、形式、使用的图标样式。 C1：显示按钮的数目（0～5），0—显示OK 按钮；1— 0—显示OK 及Cancel按钮。 C2：使用的图标样式16—显示关键信息图标；32—显示 疑问图标；48—显示警告图标；64—显示通知图标。
VB变压器设计程序分析(1)二Fra bibliotek优化设计程序框图
输入数据 铁心尺寸循环 磁密循环 电抗高度循环 高压线宽循环 高压线厚循环 低压线厚循环 低压线宽循环 绕组计算 PO判断
Yes No
材料成本计算 方案比较排队 下一个循环 显示十个最优 选择方案 人工调整
保存方案 保存计算单 绘制铁心图 结束
PK判断
六）由最高电密确定线规的步骤
BD = HH0 / ((N2 / M2 + 1) * B4 * KH2) – JBA2 ’确定线宽 AD = S22 / BD ’确定线厚 AB = Int(Log(AD) * 17.452 + 2.5) ’ 扁线厚数组下标 BZ = Int(Log(BD) * 17.452 - 15.5) ’ 扁线宽数组下标 如果是圆线则： AC = Int(Log(AG * 10) * 17.17 - 18) ’ 圆线宽数组下标
VB变压器设计程序分析(1)