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一种 变压器 牛 角 垫 块计算方法

专利类型	发明公开	法律事件	公开; 实质审查;
专利有效性	实质审查	当前状态	实质审查
申请号	CN202411723563.3	申请日	2024-11-28
公开(公告)号	CN119694758A	公开(公告)日	2025-03-25
申请人	保定天威集团特变电气有限公司;	申请人类型	企业
发明人	李祖; 张亚杰; 张江辉; 张国运; 何硕; 万景坤; 邓嘉; 张胜利; 李国强;	第一发明人	李祖
权利人	保定天威集团特变电气有限公司	权利人类型	企业
当前权利人	保定天威集团特变电气有限公司	当前权利人类型	企业
省份	当前专利权人所在省份：河北省	城市	当前专利权人所在城市：河北省保定市
具体地址	当前专利权人所在详细地址：河北省保定市天威西路2399号	邮编	当前专利权人邮编：070000
主IPC国际分类	H01F41/00	所有IPC国际分类	H01F41/00 ; H01F41/06 ; H01F41/082 ; G06F17/10
专利引用数量	0	专利被引用数量	0
专利权利要求数量	10	专利文献类型	A
专利代理机构	石家庄国为知识产权事务所	专利代理人	王振珍;
摘要	本发明提供了一种变压器牛角垫块计算方法，属于变压器技术领域。本发明提供的一种变压器牛角垫块计算方法，包括如下操作步骤：换位导线内侧设置有内径侧牛角垫块，换位导线外侧设置有外径侧牛角垫块；计算在内径侧牛角垫块厚度最大处，换位导线内侧壁的抬升距离h；换位导线内侧壁在内径侧牛角垫块第二端处向内部结构外圆周做换位内径侧切线，得到换位内径侧切线的圆心角α；根据圆心角α计算得到换位导线的外侧壁在换位处的最短过渡距离；建立换位导线内侧壁抬升曲线的函数表达式；根据导线抬升曲线的函数表达式求解内径侧牛角垫块、外径侧牛角垫块的内侧壁、外侧壁的相关数据。本发明提供的一种变压器牛角垫块计算方法，计算简单，避免返工。
权利要求	1.一种变压器牛角垫块计算方法，其特征在于，包括如下操作步骤： S1、换位导线绕制在内部结构上，换位导线的内侧设置有内径侧牛角垫块，内径侧牛角垫块的外侧壁贴合换位导线的内侧壁，换位导线的外侧设置有外径侧牛角垫块，外径侧牛角垫块的内侧壁贴合换位导线的外侧壁； S2、计算在内径侧牛角垫块厚度最大的第二端处，换位导线的内侧壁的抬升距离h； S3、换位导线的内侧壁在内径侧牛角垫块第二端处向内部结构的外圆周做换位内径侧切线，计算得到换位内径侧切线在内部结构的上的圆心角α； S4、根据圆心角α计算得到换位导线的外侧壁在换位处的最短过渡距离，此时换位导线的内侧壁所在的曲线为换位导线的抬升曲线； S5、建立圆心角为α时，换位导线的内侧壁的抬升曲线的函数表达式； S6、根据导线抬升曲线的函数表达式求解得到内径侧牛角垫块、外径侧牛角垫块的内侧壁、外侧壁的相关数据。 2.如权利要求1所述的一种变压器牛角垫块计算方法，其特征在于，内径侧牛角垫块的外侧壁的函数表达式与导线内侧壁的抬升曲线的函数表达式一致，内径侧牛角垫块的内侧壁为与内部结构的贴合的圆弧面。 3.如权利要求1所述的一种变压器牛角垫块计算方法，其特征在于，内径侧牛角垫块的内侧壁的圆心角为α。 4.如权利要求1所述的一种变压器牛角垫块计算方法，其特征在于，内径侧牛角垫块的第二端的厚度与换位导线的厚度相等。 5.如权利要求1所述的一种变压器牛角垫块计算方法，其特征在于，外径侧牛角垫块的内侧壁的函数表达式与内径侧牛角垫块的外侧壁的函数表达式相差换位导线绕制的厚度。 6.如权利要求1所述的一种变压器牛角垫块计算方法，其特征在于，外径侧牛角垫块的外侧壁为圆弧面，其半径与换位导线换位完成后的半径相等。 7.如权利要求6所述的一种变压器牛角垫块计算方法，其特征在于，外径侧牛角垫块的外侧壁的圆心角为α。 8.如权利要求1所述的一种变压器牛角垫块计算方法，其特征在于，外径侧牛角垫块厚度最大的第一端的厚度与换位导线的厚度相等。 9.如权利要求1所述的一种变压器牛角垫块计算方法，其特征在于，内径侧牛角垫块的第一端与外径侧牛角垫块的第一端位于同一条内部结构的半径上，内径侧牛角垫块的第二端与外径侧牛角垫块厚度的第二端位于同一条内部结构的半径上。 10.如权利要求1所述的一种变压器牛角垫块计算方法，其特征在于，导线抬升曲线的函数表达式中选取两个端点以及中点做拟合圆，用于进行内径侧牛角垫块、外径侧牛角垫块的内/外侧壁的计算。
说明书全文	一种变压器牛角垫块计算方法技术领域 [0001] 本发明属于变压器技术领域，具体涉及一种变压器牛角垫块计算方法。背景技术 [0002] 变压器绕组绕制过程中,导线根据生产需求需要进行换位，在导线换位处会产生的类似“剪刀口”的较大空隙，为使导线爬升时过渡平滑，保证线圈的整体的各种性能，一般将牛角垫块布置在导线换位处导线的内径侧、外径侧，填平线圈不满匝位置的空隙，牛角垫块由绝缘材料制成，牛角垫块相比于最早的纸垫条填充，使得绕组缠绕更加紧实。受线圈、导线尺寸的影响，每组线圈所需要使用的牛角垫块的尺寸不一致，因此一般需要根据变压器线圈的实际情况进行牛角垫块的加工。牛角垫块直接关系导线过渡情况与受力情况，牛角垫块尺寸的精确与否对变压器线圈质量有着很大的影响。目前牛角垫块的计算通常采用经验公式算法或CAD作图法，但是由于实际产品变化多样，经验公式容易出现偏差，导致牛角垫块尺寸准确性低，CAD作图效率低下，导线平滑过渡长度通过经验进行确定，再进行三点画圆求得曲线，无法准确描述过渡长度和线圈不满匝匝数，牛角垫块与导线贴合性差，在安装过程中需要根据实际情况进行调整。发明内容 [0003] 本发明的目的在于提供一种变压器牛角垫块计算方法，旨在解决牛角垫块尺寸计算不准确，影响变压器性能的问题。 [0004] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种变压器牛角垫块计算方法，包括如下操作步骤：S1、换位导线绕制在内部结构上，换位导线的内侧设置有内径侧牛角垫块，内径侧牛角垫块的外侧壁贴合换位导线的内侧壁，换位导线的外侧设置有外径侧牛角垫块，外径侧牛角垫块的内侧壁贴合换位导线的外侧壁； S2、计算在内径侧牛角垫块厚度最大的第二端处，换位导线的内侧壁的抬升距离h； S3、换位导线的内侧壁在内径侧牛角垫块第二端处向内部结构的外圆周做换位内径侧切线，计算得到换位内径侧切线在内部结构的上的圆心角α； S4、根据圆心角α计算得到换位导线的外侧壁在换位处的最短过渡距离，此时换位导线的内侧壁所在的曲线为换位导线的抬升曲线； S5、建立圆心角为α时，换位导线的内侧壁的抬升曲线的函数表达式； S6、根据导线抬升曲线的函数表达式求解得到内径侧牛角垫块、外径侧牛角垫块的内侧壁、外侧壁的相关数据。 [0005] 在一种可能的实现方式中，内径侧牛角垫块的外侧壁的函数表达式与导线内侧壁的抬升曲线的函数表达式一致，内径侧牛角垫块的内侧壁为与内部结构的贴合的圆弧面。 [0006] 在一种可能的实现方式中，内径侧牛角垫块的内侧壁的圆心角为α。 [0007] 在一种可能的实现方式中，内径侧牛角垫块的第二端的厚度与换位导线的厚度相等。 [0008] 在一种可能的实现方式中，外径侧牛角垫块的内侧壁的函数表达式与内径侧牛角垫块的外侧壁的函数表达式相差换位导线绕制的厚度。 [0009] 在一种可能的实现方式中，外径侧牛角垫块的外侧壁为圆弧面，其半径与换位导线换位完成后的半径相等。 [0010] 在一种可能的实现方式中，外径侧牛角垫块的外侧壁的圆心角为α。 [0011] 在一种可能的实现方式中，外径侧牛角垫块厚度最大的第一端的厚度与换位导线的厚度相等。 [0012] 在一种可能的实现方式中，内径侧牛角垫块的第一端与外径侧牛角垫块的第一端位于同一条内部结构的半径上，内径侧牛角垫块的第二端与外径侧牛角垫块厚度的第二端位于同一条内部结构的半径上。 [0013] 在一种可能的实现方式中，导线抬升曲线的函数表达式中选取两个端点以及中点做拟合圆，用于进行内径侧牛角垫块、外径侧牛角垫块的内/外侧壁的计算。 [0014] 本发明提供的一种变压器牛角垫块计算方法的有益效果在于：与现有技术相比，换位导线绕制在内部结构上，内径侧牛角垫块设置在换位导线与内部结构之间，内径侧牛角垫块的内侧壁贴合内部结构的外侧壁，换位导线的内侧壁贴合内径侧牛角垫块的外侧壁，外径侧牛角垫块设置在换位导线的外侧，外径侧牛角垫块的内侧壁贴合换位导线的外侧壁，内径侧牛角垫块厚度最大的第二端处，内径侧牛角垫块的第二端厚度为换位导线的内侧壁的抬升距离h，换位导线的内侧壁在内径侧牛角垫块第二端处向内部结构的外圆周做换位内径侧切线，换位内径侧切线在内部结构的上的圆心角为α，换位内径侧切线在内部结构的上的圆心角α计算得到换位导线的内侧壁在换位处的最短过渡距离，建立直角坐标系，得到换位导线的内侧壁的抬升曲线的函数表达式，根据导线抬升曲线的函数表达式求解得到内径侧牛角垫块、外径侧牛角垫块的内侧壁、外侧壁的相关数据，计算方便快捷，提升内径侧牛角垫块、外径侧牛角垫块尺寸计算的准确度，避免内径侧牛角垫块、外径侧牛角垫块的二次加工与返工，提升工作效率。附图说明 [0015] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0016] 图1为本发明实施例提供的所采用的换位导线过渡的结构示意图；图2为本发明实施例所采用的内径侧牛角垫块、外径侧牛角垫块的结构示意图。 [0017] 图中：1、内径侧牛角垫块；2、外径侧牛角垫块；3、内部结构；4、撑条；5、换位导线。具体实施方式 [0018] 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 [0019] 请参照图1以及图2，现对本发明提供的一种变压器牛角垫块计算方法的一种具体实施方式进行说明，包括如下操作步骤：S1、换位导线5绕制在内部结构3上，换位导线5的内侧设置有内径侧牛角垫块1，内径侧牛角垫块1的外侧壁贴合换位导线5的内侧壁，换位导线5的外侧设置有外径侧牛角垫块2，外径侧牛角垫块2的内侧壁贴合换位导线5的外侧壁； S2、计算在内径侧牛角垫块1厚度最大的第二端处，换位导线5的内侧壁的抬升距离h； S3、换位导线5的内侧壁在内径侧牛角垫块1第二端处向内部结构3的外圆周做换位内径侧切线，计算得到换位内径侧切线在内部结构3的上的圆心角α； S4、根据圆心角α计算得到换位导线5的外侧壁在换位处的最短过渡距离，此时换位导线5的内侧壁所在的曲线为换位导线5的抬升曲线； S5、建立圆心角为α时，换位导线5的内侧壁的抬升曲线的函数表达式； S6、根据导线抬升曲线的函数表达式求解得到内径侧牛角垫块1、外径侧牛角垫块 2的内侧壁、外侧壁的相关数据。 [0020] 本发明提供的一种变压器牛角垫块计算方法，与现有技术相比，换位导线5绕制在内部结构3上，内径侧牛角垫块1设置在换位导线5与内部结构3之间，内径侧牛角垫块1的内侧壁贴合内部结构3的外侧壁，换位导线5的内侧壁贴合内径侧牛角垫块1的外侧壁，外径侧牛角垫块2设置在换位导线5的外侧，外径侧牛角垫块2的内侧壁贴合换位导线5的外侧壁，内径侧牛角垫块1厚度最大的第二端处，内径侧牛角垫块1的第二端厚度为换位导线5的内侧壁的抬升距离h，换位导线5的内侧壁在内径侧牛角垫块1第二端处向内部结构3的外圆周做换位内径侧切线，换位内径侧切线在内部结构3的上的圆心角为α，换位内径侧切线在内部结构3的上的圆心角α计算得到换位导线5的内侧壁在换位处的最短过渡距离，建立直角坐标系，得到换位导线5的内侧壁的抬升曲线的函数表达式，根据导线抬升曲线的函数表达式求解得到内径侧牛角垫块1、外径侧牛角垫块2的内侧壁、外侧壁的相关数据，计算方便快捷，提升内径侧牛角垫块1、外径侧牛角垫块2尺寸计算的准确度，避免内径侧牛角垫块1、外径侧牛角垫块2的二次加工与返工，提升工作效率。 [0021] 作为本发明提供的一种变压器牛角垫块计算方法的一种具体实施方式，请参照图1以及图2，内径侧牛角垫块1的外侧壁的函数表达式与导线内侧壁的抬升曲线的函数表达式一致，内径侧牛角垫块1的内侧壁为与内部结构3的贴合的圆弧面。 [0022] 具体的，请参照图1以及图2，内径侧牛角垫块1的外侧壁贴合导线内侧壁设置，即导线内侧壁的抬升曲线的函数表达式可以作为内径侧牛角垫块1的外侧壁的函数表达式，内径侧牛角垫块1的内侧壁贴合内部结构3的外侧壁设置，内部结构3为圆柱形，即内径侧牛角垫块1的内侧壁为圆弧面，内径侧牛角垫块1的内侧壁的半径与内部结构3的半径相等。 [0023] 作为本发明提供的一种变压器牛角垫块计算方法的一种具体实施方式，请参照图1以及图2，内径侧牛角垫块1的内侧壁的圆心角为α。 [0024] 具体的，请参照图1以及图2，内径侧牛角垫块1的内侧壁的圆心角与换位内径侧切线在内部结构3的上的圆心角度数相等，均为α。 [0025] 作为本发明提供的一种变压器牛角垫块计算方法的一种具体实施方式，请参照图1以及图2，内径侧牛角垫块1的第二端的厚度与换位导线5的厚度相等。 [0026] 具体的，请参照图1以及图2，内径侧牛角垫块1的第二端的厚度为换位导线5的厚度，换位导线5爬升一个换位导线5的厚度，换位后的换位导线5绕制在换位前的导线的外侧。 [0027] 作为本发明提供的一种变压器牛角垫块计算方法的一种具体实施方式，请参照图1以及图2，外径侧牛角垫块2的内侧壁的函数表达式与内径侧牛角垫块1的外侧壁的函数表达式相差换位导线5绕制的厚度。 [0028] 具体的，请参照图1以及图2，外径侧牛角垫块2的内侧壁贴合换位导线5的外侧壁设置，根据实际要求，换位导线5在换位后，可绕制多匝后，在外侧放置外径侧牛角垫块2，内径侧牛角垫块1的外侧壁的函数表达式加上换位导线5绕制增加的厚度（绕制增加的厚度为绕制匝数与换位导线5厚度的乘积），为外径侧牛角垫块2的内侧壁的函数表达式。 [0029] 作为本发明提供的一种变压器牛角垫块计算方法的一种具体实施方式，请参照图1以及图2，外径侧牛角垫块2的外侧壁为圆弧面，其半径与换位导线5换位完成后的半径相等。 [0030] 具体的，请参照图1以及图2，外径侧牛角垫块2的外侧壁为圆弧面，外径侧牛角垫块2的外侧壁与换位完成的换位导线5位于同一个圆周上。 [0031] 作为本发明提供的一种变压器牛角垫块计算方法的一种具体实施方式，请参照图1以及图2，外径侧牛角垫块2的外侧壁的圆心角为α。 [0032] 具体的，请参照图1以及图2，外径侧牛角垫块2的外侧壁的圆心角与换位内径侧切线在内部结构3的上的圆心角度数相等，均为α。 [0033] 作为本发明提供的一种变压器牛角垫块计算方法的一种具体实施方式，请参照图1以及图2，外径侧牛角垫块2厚度最大的第一端的厚度与换位导线5的厚度相等。 [0034] 具体的，请参照图1以及图2，外径侧牛角垫块2厚度最大的第一端位于换位导线5的换位起始点，外径侧牛角垫块2的第一端的厚度等于换位导线5的厚度。 [0035] 作为本发明提供的一种变压器牛角垫块计算方法的一种具体实施方式，请参照图1以及图2，内径侧牛角垫块1的第一端与外径侧牛角垫块2的第一端位于同一条内部结构3的半径上，内径侧牛角垫块1的第二端与外径侧牛角垫块2厚度的第二端位于同一条内部结构3的半径上。 [0036] 具体的，请参照图1以及图2，内径侧牛角垫块1的第一端与第二端所对应的圆心角与外径侧牛角垫块2的第一端与第二端所对应的圆心角重合。 [0037] 作为本发明提供的一种变压器牛角垫块计算方法的一种具体实施方式，请参照图1以及图2，导线抬升曲线的函数表达式中选取两个端点以及中点做拟合圆，用于进行内径侧牛角垫块1、外径侧牛角垫块2的内/外侧壁的计算。 [0038] 具体的，请参照图1以及图2，导线抬升曲线的函数表达式中选取三个点做拟合圆，可选取导线抬升曲线的第一端、中点以及第二端，根据计算得到的三个点的坐标，拟合得到拟合圆的表达式，即得到拟合圆的圆心坐标与半径，以拟合圆的数据作为内径侧牛角垫块1的外侧壁的数据，进行内径侧牛角垫块1、外径侧牛角垫块2的生产。 [0039] 作为本发明提供的一种变压器牛角垫块计算方法的一种具体实施方式，请参照图1以及图2，进一步的，请参照图1以及图2，换位内径侧切线在内部结构3的上的圆心角为α，r为内部结构3的半径，（1）。 [0040] 内径侧牛角垫块1的内侧壁弧长为L1，变压器的内部结构3包括呈圆周均匀分布的c组撑条4，内径侧牛角垫块1架设在撑条4的外侧，内径侧牛角垫块1的弧长与撑条4相匹配，内径侧牛角垫块1的弧长为K个撑条间距，内径侧牛角垫块1的两端分别设置在一组撑条4外侧，增加内径侧牛角垫块1设置的稳定性，撑条4总数c与内径侧牛角垫块1的内侧壁的圆心角α占整个圆周角的比值的乘积为内径侧牛角垫块1架设所需的撑条间距的值K，且K值向上取整，增加内径侧牛角垫块1设置的稳定性，K= （2）。 [0041] 计算得到撑条间距K，内径侧牛角垫块1架设在K+1组撑条4的外侧，根据撑条间距K与整个圆周的撑条4总数值的比值，确定实际架设的内径侧牛角垫块1的圆心角α，计算得到实际架设的内径侧牛角垫块1的内侧壁弧长L1。 [0042] 建立导线抬升曲线（即内径侧牛角垫块1的外侧壁曲线）L在极坐标下的半径和角度函数，（3）导线抬升曲线L的起点处（，），导线抬升曲线L的起点处与内部结构3的外径所在的圆相切圆相切，导线抬升曲线L的终点处（，）与换位导线5爬升后所在的圆相切，将导线抬升曲线L的起点处（，）坐标、导线抬升曲线L的终点处（，）坐标代入公式3中，导线抬升曲线L的起点处与终点处相差的角度为实际架设的内径侧牛角垫块1的圆心角α，得到；根据导线在弯折时遵从最小能量变化的曲线为路径，得到导线的材料应变能公式，，公式8中导线的尺寸、材料已知，所以公式8中惯性矩、弹性模量、惯性矩均为已知；对公式4～8联立方程，得到导线抬升曲线（即内径侧牛角垫块1的外侧壁曲线）L的函数表达式。 [0043] 外径侧牛角垫块2的内侧壁的曲线为在内径侧牛角垫块1的外侧壁的函数表达式加上换位导线5绕制增加的厚度（绕制增加的厚度为绕制匝数n与换位导线5厚度h的乘积），外径侧牛角垫块2的内侧壁的曲线的函数表达式为，，外径侧牛角垫块2的外侧壁的曲线所在圆的半径R为，，外径侧牛角垫块2的外侧壁的曲线所对应的圆心角为α。 [0044] 在实际生产过程中，不易进行内径侧牛角垫块1、外径侧牛角垫块2图纸尺寸的标注，不易进行生产过程指导，在导线抬升曲线L上，选取三点，对此三点的坐标进行拟合，得到拟合圆，使用拟合圆进行生产指导，可选取导线抬升曲线的第一端（x1、y1）、中点（x3、y3）以及第二端（x2、y2），根据选取的三点的坐标值，得到拟合圆的圆心坐标、半径的表达方式（x，y，r），x= [0045] y= [0046] r= [0047] 即可得到内径侧牛角垫块1的外侧壁、外径侧牛角垫块2的内侧壁的半径、弧长。 [0048] 以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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