單螺旋式繞組的參數(shù)化繪圖設(shè)計(jì)*

姚 禮，秦 凱，程澤明，陳 強(qiáng)，符純?nèi)A

（四川理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，四川自貢 643000）

0 引言

AutoCAD已成為了國際上廣為流行的平面繪圖工具，在企業(yè)已廣泛使用，二次開發(fā)是CAD應(yīng)用取得實(shí)效的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。AutoCAD二次開發(fā)工具眾多，其中ViusalLISP是比較簡單易學(xué)且功能強(qiáng)大的一種開發(fā)語言，還能與數(shù)據(jù)庫聯(lián)接[1]。

我國中小型變壓器生產(chǎn)的企業(yè)眾多，市場競爭大，現(xiàn)在又提倡資源節(jié)約型社會，變壓器的生產(chǎn)又要根據(jù)不同用戶的不同需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，變壓器各參數(shù)經(jīng)常變更，使得制圖方面的工作非常繁瑣，直接使用AutoCAD繪圖效率低。

單螺旋式繞組一般用于低電壓大電流的低壓線圈，螺旋式繞組是由扁導(dǎo)線疊繞而成。單螺旋式繞組具有散熱性良好、運(yùn)行時的機(jī)械穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，從而受到廣大用戶的青睞[2]。本文通過AutoCAD的二次開發(fā)功能對變壓器單螺旋式線圈圖進(jìn)行參數(shù)化繪圖設(shè)計(jì)，從而提高繪制單螺旋式線圈的效率[3]。

1 程序設(shè)計(jì)與實(shí)施

本項(xiàng)目合作單位對變壓器進(jìn)行了定向的改動，但是其本質(zhì)繞組形式基本不變，本文對單螺旋式繞組的完整設(shè)計(jì)圖做了系統(tǒng)的分析與程序設(shè)計(jì)思路構(gòu)思，從而大大提高了變壓器單螺旋式繞組的繪圖效率，本文主要對單螺旋繞組的組成部分中的展開圖與俯視圖的程序設(shè)計(jì)思路進(jìn)行詳細(xì)的闡述。其繪圖主要組成部分如圖1所示。

圖1 單螺旋式繞組功能模塊構(gòu)成圖

1.1 單螺旋式繞組展開圖繪制

螺旋式繞組展開圖主要由撐條數(shù)、匝數(shù)、繞線出頭處的示意、繞線換位形式及繞向組成[4]。進(jìn)入繪圖的主要任務(wù)是對其繪圖的區(qū)域大小進(jìn)行確定，一般情況下變壓器繞組展開圖只是對其大致位置進(jìn)行示意，不需要按比例精確繪制。由于撐條數(shù)根據(jù)需要是變化的，因此展開圖程序編寫的主要難度在于繪制撐條數(shù)的變化與出頭位置對應(yīng)及其對應(yīng)的撐條編號標(biāo)注。繪制該展開圖的功能模塊如圖2所示。

圖2 單螺旋式繞組展開圖程序功能模塊結(jié)構(gòu)圖

1.1.1 繪制撐條與標(biāo)注撐條編號

首先需要在繪制單螺旋式繞組圖幅中確定一個繪圖基點(diǎn)，確定展開圖在圖幅中一個合適的長度與寬度，將程序編寫成根據(jù)撐條數(shù)與匝數(shù)的不同而在確定大小的區(qū)域中自動調(diào)整其線條間的間距，并通過“array”命令繪制撐條。

對于撐條編號的標(biāo)注中特別需要注意兩個問題：出線端的撐條編號和撐條總根數(shù)是變化的。在設(shè)計(jì)者輸入了相應(yīng)的參數(shù)，根據(jù)撐條的數(shù)目依次標(biāo)注其編號，程序編寫主要思路是從繞線出線端的撐條編號依次向右進(jìn)行標(biāo)注，每當(dāng)編號數(shù)大于撐條總根數(shù)時應(yīng)減去撐條總數(shù)，當(dāng)循環(huán)標(biāo)注到右邊緣處，應(yīng)保留其編號到左邊緣進(jìn)行編號，繼而循環(huán)累加標(biāo)注出所有撐條編號，主要程序設(shè)計(jì)流程如圖3所示，運(yùn)行繪制撐條與標(biāo)注撐條編號實(shí)例如圖4、圖5所示。

圖5 運(yùn)行實(shí)例二（m=18，s=8時）

圖4 運(yùn)行實(shí)例一（m=16，s=10時）

圖3 繪制撐條線與標(biāo)注撐條編號流程圖

1.1.2 絕緣端與出頭線的繪制

絕緣端一般情況下都是繪制矩形進(jìn)行示意，繪制時通過其“rectang”命令，確定矩形對角頂點(diǎn)就能完成示意圖的繪制。根據(jù)實(shí)際參數(shù)的輸入確定出線頭的撐條編號，運(yùn)用簡單的點(diǎn)位關(guān)系也能得到對應(yīng)的示意圖，程序編寫相對簡單，這里不做過多的闡述。

1.1.3 繞線、換位線的繪制與繞線編號的標(biāo)注

單螺旋式變壓器繞線的繪制只是為了示意其大概的繞線方式，而不需要精確繪制其螺旋的斜度與繞線間的間隔距離，因此確定其一定的傾斜度與繞線間隔距離運(yùn)用其循環(huán)函數(shù)進(jìn)行繪制，程序編寫要點(diǎn)在于確定左右兩邊的繪制基點(diǎn)與中間標(biāo)注繞線層數(shù)編號時的基點(diǎn)，依次循環(huán)畫線。當(dāng)循環(huán)畫線到需要進(jìn)行繪制換位線示意時，將單螺旋式繞組的常用換位方式“一次標(biāo)準(zhǔn)換位”（單螺旋式線圈在總匝數(shù)的1/2處只進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)換位）、“2.1.2換位”（在總匝數(shù)1/4和3/4處各進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)換位）與“4.2.4換位”（并聯(lián)導(dǎo)線分成四組，在總匝數(shù)1/4和3/4處組間進(jìn)行換位，合成兩組在總匝數(shù)1/2處，進(jìn)行一次組內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)換位）幾種換位程序同時編寫，只需在參數(shù)的輸入時選擇對應(yīng)的換位方式即可完成相應(yīng)換位線的繪制[5]。展開圖中對其繞線的層數(shù)編號標(biāo)注、墊塊厚度標(biāo)注、繞線間距值標(biāo)注，在指定一基點(diǎn)通過一定間距進(jìn)行線性標(biāo)注即可，由于編號跟隨繞線的變化而變化，所以在繞線循環(huán)程序中一并編寫標(biāo)注程序，從而完成相關(guān)示意圖的繪制與數(shù)據(jù)的標(biāo)注。

1.1.4 程序運(yùn)行實(shí)例圖

通過以上程序設(shè)計(jì)思路所編寫的單螺旋式繞組展開圖程序，最后運(yùn)行程序所生成的展開圖部分截圖如圖6所示。

1.2 單螺旋式繞組俯視圖繪制

首先確定俯視圖在圖幅中一個繪圖基點(diǎn)，由于不需要按照比例精確繪制，只需要進(jìn)行其大致的形式進(jìn)行示意即可，于是對于其俯視圖只需要繪制包含有出線頭接口的半個圖形就能滿足其實(shí)際需要，對于俯視圖大致圖形繪制的點(diǎn)位圖如圖7所示。

圖6 單螺旋式繞組展開圖部分組成圖

圖7 單螺旋式繞組俯視圖點(diǎn)位圖

程序通過pt_base作為繪圖基點(diǎn)，對圓弧運(yùn)用圓弧命令進(jìn)行繪制，其撐條線的繪制依據(jù)基線對其進(jìn)行半個圓形陣列，出線頭接口主要是根據(jù)出線端數(shù)而繪制的，計(jì)算撐條之間的單位弧度，將其接口繪制在撐條空隙間即可進(jìn)行大致的示意[6]，撐條數(shù)的標(biāo)注程序片段如下：

(while(＜s(/n 2))

(if(＞m 0)

(progn(while(and(＞ m n)(＜=m(/(*5 n)4)))

(if(＞m n)

(progn(command"text""j""m"

(polar pt_base(-(*-1 a s)a1)(-(/d4 2)5))"0"(rtos(-m n)2 0))

(setq s(1+s) (1-m)))))

(command"text""j""m"(polar pt_base (-(*-1 a s)(/a 2))(-(/d4 2)5))"0"(rtos m 2 0))

(setq m(1-m)s(1+s)))(progn(command"text""j""m"

(polar pt_base(-(*-1 a s)a1)(-(/d4 2)5))"0"(rtos(+n m)2 0))

(setq s(1+s)m(1-m))))

)；while

最后程序再對相應(yīng)的尺寸標(biāo)注進(jìn)行編寫，即可完成單螺旋式繞組俯視圖繪制，運(yùn)行程序所生成的俯視圖如圖8所示。

1.3 單螺旋式繞組其余功能模塊

對于變壓器單螺旋式繞組的其余部分，如換位示意圖、擋油板放置示意圖出頭導(dǎo)線排列、出頭綁扎、特性表等部分的繪制，大多利用塊的屬性來完成。因篇幅有限，不再贅述。

2 結(jié)束語

根據(jù)本文程序設(shè)計(jì)思路前提下所設(shè)計(jì)的圖形生成程序，在AutoCAD2008中運(yùn)行良好，在對于不同參數(shù)：匝數(shù)、撐條數(shù)及繞線換位形式，經(jīng)過多次試驗(yàn)出圖，運(yùn)行結(jié)果良好，實(shí)現(xiàn)了單螺旋式繞組的參數(shù)化繪圖設(shè)計(jì)，并且達(dá)到了預(yù)期的效果，提高了繪圖的效率。并且運(yùn)行所生成的設(shè)計(jì)圖紙?jiān)谒拇称髽I(yè)得到實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)用，效果良好，具有較好的推廣與使用價值。

［1］符純?nèi)A.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)［M］.成都：西南交通大學(xué)出版社，2006.

［2］沈陽變壓器研究所.變壓器設(shè)計(jì)手冊［M］.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1988.

［3］宋振會.AutoCAD高級教程［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2002.

［4］謝毓城.電力變壓器設(shè)計(jì)手冊［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

［5］司旭東，熊林梅，李東林.單螺旋繞組結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)［J］.變壓器，2001，38（6）：4-6.

［6］康博.AutoCAD Visual LISP開發(fā)指南［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2001.