CN112347582B - 变压器风冷却器用弹簧式扰流丝初始尺寸计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器风冷却器用弹簧式扰流丝初始尺寸计算方法，具体步骤如下，步骤S1：确定冷却管尺寸和成型弹簧式扰流丝尺寸；步骤S2：根据步骤S1中的数据计算成型弹簧式扰流丝丝径中心线旋转一圈的总长度E和冷却管内扰流丝旋转的圈数H’；步骤S3：根据步骤S1和步骤S2中的数据计算一圈弹簧丝未成型前的初始外径尺寸F；步骤S4：根据步骤S1、步骤S2和步骤S3中的数据计算得出弹簧丝的初始尺寸数据。本发明采用上述结构的一种变压器风冷却器用弹簧式扰流丝初始尺寸计算方法，可以快捷通过易测现有数据和所需弹簧式扰流丝尺寸计算出弹簧式扰流丝的初始尺寸，在不同尺寸的冷却管和弹簧式扰流丝的情况下可以快速计算出初始尺寸，便于加工。

Description

变压器风冷却器用弹簧式扰流丝初始尺寸计算方法

技术领域

本发明涉及电力变压器用风冷却器的制造领域，特别是涉及一种变压器风冷却器用弹簧式扰流丝初始尺寸计算方法。

背景技术

在变压器用冷却器的制造行业中，为了在规定的尺寸内增加冷却器的冷却容量，一般会在冷却管内放入扰流装置，以加强变压器油的流动状态，增加冷却器的换热容量。由于冷却管管内径尺寸的不同，以及适配管内变压器油的流动阻力，会导致采用不同外径、线径和截距的扰流丝成型规格。由于工艺技术的改进，使用弹簧式扰流丝可以简化扰流丝的成产工艺，通过采购成品弹簧大幅度降低扰流丝部件的生产成本。但这类弹簧式扰流丝的初始状态与其在冷却管内的成型状态有很大变化，这些变化包括：弹簧外径由大变小到冷却管内径值，弹簧的截距由初始的线径值变大到所需要的设计值。再考虑到不同的冷却管长度和扰流丝线径等因素，这会给定制弹簧式扰流丝的初始尺寸增加诸多困难。

发明内容

本发明的目的是提供了一种变压器风冷却器用弹簧式扰流丝初始尺寸计算方法，可以快捷通过易测现有数据和所需弹簧式扰流丝尺寸计算出弹簧式扰流丝的初始尺寸，在不同尺寸的冷却管和弹簧式扰流丝的情况下可以快速计算出初始尺寸，便于加工。

为实现上述目的，本发明提供了一种变压器风冷却器用弹簧式扰流丝初始尺寸计算方法，具体步骤如下，

步骤S1：确定冷却管尺寸和成型弹簧式扰流丝尺寸；

步骤S2：根据步骤S1中的数据计算成型弹簧式扰流丝丝径中心线旋转一圈的总长度E和冷却管内扰流丝旋转的圈数H′；

步骤S3：根据步骤S1和步骤S2中的数据计算一圈弹簧丝未成型前的初始外径尺寸F；

步骤S4：根据步骤S1、步骤S2和步骤S3中的数据计算得出弹簧丝的初始尺寸数据。

优选的，步骤S1中冷却管尺寸包括冷却管的长度A和内径B，根据变压器油的流动阻力要求，初步得到冷却管内弹簧式扰流丝的截距尺寸C和丝径D。

优选的，在步骤S2中，弹簧式扰流丝的中心线直径为冷却管内径B减去丝径D，一圈螺旋线的总长相当于直角三角形的斜边长，而直角三角形的两个直角边分别为弹簧式扰流丝中心线形成的圆柱底边周长和弹簧式扰流丝截距尺寸C，

即一圈螺旋线的总长度E的计算公式如下：

优选的，在步骤S2中，冷却管内弹簧式扰流丝旋转的圈数H′为冷却管的长度A除以弹簧式扰流丝的截距C，即圈数H′的计算公式如下：

H′＝A/C。

优选的，在弹簧丝通过拉伸成型为扰流丝，在拉伸前后的总质量不变，弹簧丝的丝径D在拉伸过程中恒定不变，弹簧丝的总长度不变，在弹簧丝圈数不变时，单圈弹簧丝的中心线长度在拉伸前后恒定不变。

优选的，在步骤S3中，由于一圈弹簧丝的中心线总长是不变的，即成型前的E′和成型后的E是相等的，弹簧丝在成型之前，其截距为丝径D，一圈螺旋中心线长度为E，通过

可得出一圈弹簧丝的初始外径尺寸F为：

优选的，在步骤S4中弹簧丝的尺寸数据包括弹簧丝的小外径G、弹簧丝的总圈数H以及弹簧丝的总长度I。

优选的，由于弹簧丝的外径F是大于冷却管的内径B的，为了将弹簧丝顺利的拉入冷却管内，需要在弹簧的一端制作出一段带有锥度弹簧，设定锥度区域内每圈弹簧的直径之差为丝径D，锥度区域的圈数N，则弹簧丝的小外径G计算公式如下：

G＝F-N*D。

优选的，由于弹簧丝在被拉入到冷却管内后，弹簧丝的前面和后面均会有一部分伸出冷却管的端部，设定两端均预留出M圈的弹簧丝，则计算弹簧丝总圈数H的公式如下为：

H＝H′+N+2*M。

优选的，由于弹簧丝的丝径为D，弹簧丝的总圈数H，弹簧丝的总长度I的计算公式为：I＝D*H。

因此，本发明采用上述结构的一种变压器风冷却器用弹簧式扰流丝初始尺寸计算流程的方法，可以快捷的通过冷却管的有效长度、胀后冷却管内径、弹簧成型后截距和弹簧式扰流丝线径计算出弹簧式扰流丝的初始尺寸，为不同长度和管内径的冷却管采用不同线径和截距的弹簧式扰流丝的设计提供了便捷方法。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明一种变压器风冷却器用弹簧式扰流丝初始尺寸计算方法流程图；

图2为成型后的弹簧丝在冷却管内的示意图。

图3为弹簧式扰流丝螺旋线长度计算的示意图。

图4为成型前的弹簧丝示意图。

附图标记

1、冷却管；2、成型后的弹簧式扰流丝；3、成型前的弹簧丝。

具体实施方式

实施例

图1为本发明一种变压器风冷却器用弹簧式扰流丝初始尺寸计算方法流程图，如图所示，一种变压器风冷却器用弹簧式扰流丝初始尺寸计算方法，具体步骤如下，

步骤S1：确定冷却管1尺寸和成型弹簧式扰流丝2尺寸，冷却管1尺寸包括冷却管1的长度A和内径B，根据变压器油的流动阻力要求，初步得到冷却管内弹簧式扰流丝2的截距尺寸C和丝径D，本实施例测得数据为A＝3600mm，B＝16mm，C＝35mm，D＝1.2mm。

步骤S2：根据步骤S1中的数据计算成型弹簧式扰流丝丝径中心线旋转一圈的总长度E和冷却管内扰流丝旋转的圈数H′.

弹簧式扰流丝的中心线直径为冷却管内径B减去丝径D，一圈螺旋线的总长相当于直角三角形的斜边长，而直角三角形的两个直角边分别为弹簧式扰流丝中心线形成的圆柱底边周长和弹簧式扰流丝截距尺寸C，

即一圈螺旋线的总长度E的计算公式如下：

本实施例中

冷却管内弹簧式扰流丝旋转的圈数H′为冷却管的长度A除以弹簧式扰流丝的截距C，即圈数H′的计算公式如下：

H′＝A/C，本实施例中H′＝3600/35＝103。

在弹簧丝通过拉伸成型为扰流丝，在拉伸前后的总质量不变，弹簧丝的丝径D在拉伸过程中恒定不变，弹簧丝的总长度不变，在弹簧丝圈数不变时，单圈弹簧丝的中心线长度在拉伸前后恒定不变。

步骤S3：根据步骤S1和步骤S2中的数据计算一圈弹簧丝未成型前的初始外径尺寸F。

由于一圈弹簧丝的中心线总长是不变的，即成型前的E′和成型后的E是相等的，弹簧丝在成型之前，其截距为丝径D，一圈螺旋中心线长度为E，通过

可得出一圈弹簧丝的初始外径尺寸F为：

本实施例中

步骤S4：根据步骤S1、步骤S2和步骤S3中的数据计算得出弹簧丝的尺寸数据。弹簧丝的尺寸数据包括弹簧丝的小外径G、弹簧丝的总圈数H以及弹簧丝的总长度I。

由于弹簧丝的外径F是大于冷却管的内径B的，为了将弹簧丝顺利的拉入冷却管内，需要在弹簧的一端制作出一段带有锥度弹簧，设定锥度区域内每圈弹簧的直径之差为丝径D，锥度区域的圈数N，本实施例采用5圈，则弹簧丝的小外径G计算公式如下：

G＝F-N*D，本实施例中G＝19.72-5*1.2＝13.72。

由于弹簧丝在被拉入到冷却管内后，弹簧丝的前面和后面均会有一部分伸出冷却管的端部，设定两端均预留出M圈的弹簧丝，本实施例M采用3圈，则计算弹簧丝总圈数H的公式如下为：

H＝H′+N+2*M，本实施例中H＝103+5+2*3＝114圈。

由于弹簧丝的丝径为D，弹簧丝的总圈数H，弹簧丝的总长度I的计算公式为：I＝D*H，本实施例中I＝1.2*114＝136.8mm。

与此同时，根据上述方法通过计算机上的相应软件进行计算，只需要输入相应的已知和设定数据，即可得到弹簧丝的外径F、小外径G、总圈数H和总长度I的初始数据，方便快捷。

对本发明实施例中的计算进行了试验验证。

验证过程如下：

1.制作一台10根冷却管的风冷却器样机，冷却管长度为3600mm，冷却管内径为16mm。然后使用盒尺和内径千分尺分别测量10根冷却管的长度和内径，并做好记录。

2.购买10根丝径为1.2mm、外径为19.72mm、小外径为13.72mm、总长度为136.8mm、总圈数为114圈(包含5圈锥度弹簧丝)的弹簧。采用拉拽锥度端的方式，分别将弹簧丝穿入到冷却管内。穿入弹簧丝时，当弹簧丝的末端有3圈左右未进入冷却管时停止。

3.数出每根冷却管两端弹簧丝可见的圈数(不足一圈的弹簧丝按露出量进行估算)，进而可以确定进入冷却管内弹簧丝的圈数。

4.用冷却管的长度除以进入冷却管内弹簧丝的圈数以确定弹簧扰流丝在冷却管内的截距。

5.试验验证的数据值如下表：

6.留存在冷却管内的弹簧丝平均圈数为114-3.02-7.78＝103.2圈，冷却管长度平均值为3600，则冷却管内的弹簧式扰流丝的平均截距为3600/103.2＝34.9mm。

7.本次初始设计的管内弹簧式扰流丝截距为35mm，实际值与设计值的误差为(34.9-35)/35＝-0.3％，在允许的误差范围之内。

因此，本发明采用上述结构的一种变压器风冷却器用弹簧式扰流丝初始尺寸计算流程的方法，可以快捷的通过冷却管的有效长度、胀后冷却管内径、弹簧成型后截距和弹簧式扰流丝线径计算出弹簧式扰流丝的初始尺寸，为不同长度和管内径的冷却管采用不同线径和截距的弹簧式扰流丝的设计提供了便捷方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种变压器风冷却器用弹簧式扰流丝初始尺寸计算方法，其特征在于：具体步骤如下，

步骤S1：确定冷却管尺寸和成型圆柱形的弹簧式扰流丝尺寸；

步骤S2：根据步骤S1中的数据计算成型圆柱形的弹簧式扰流丝丝径中心线旋转一圈的总长度E和冷却管内扰流丝旋转的圈数H′；

步骤S3：根据步骤S1和步骤S2中的数据计算一圈弹簧丝未成型前的初始外径尺寸F；

步骤S4：根据步骤S1、步骤S2和步骤S3中的数据计算得出弹簧丝的初始尺寸数据。

2.根据权利要求1所述的一种变压器风冷却器用弹簧式扰流丝初始尺寸计算方法，其特征在于：步骤S1中冷却管尺寸包括冷却管的长度A和内径B，根据变压器油的流动阻力要求，初步得到冷却管内弹簧式扰流丝的截距尺寸C和丝径D。

3.根据权利要求1所述的一种变压器风冷却器用弹簧式扰流丝初始尺寸计算方法，其特征在于：在步骤S2中，弹簧式扰流丝的中心线直径为冷却管内径B减去丝径D，一圈螺旋线的总长相当于直角三角形的斜边长，而直角三角形的两个直角边分别为弹簧式扰流丝中心线形成的圆柱底边周长和弹簧式扰流丝截距尺寸C，

即一圈螺旋线的总长度E的计算公式如下：

4.根据权利要求1所述的一种变压器风冷却器用弹簧式扰流丝初始尺寸计算方法，其特征在于：在步骤S2中，冷却管内弹簧式扰流丝旋转的圈数H′为冷却管的长度A除以弹簧式扰流丝的截距C，即圈数H′的计算公式如下：

H′＝A/C。

5.根据权利要求1所述的一种变压器风冷却器用弹簧式扰流丝初始尺寸计算方法，其特征在于：在弹簧丝通过拉伸成型为扰流丝，在拉伸前后的总质量不变，弹簧丝的丝径D在拉伸过程中恒定不变，弹簧丝的总长度不变，在弹簧丝圈数不变时，单圈弹簧丝的中心线长度在拉伸前后恒定不变。

6.根据权利要求5所述的一种变压器风冷却器用弹簧式扰流丝初始尺寸计算方法，其特征在于：在步骤S3中，由于一圈弹簧丝的中心线总长是不变的，即成型前的E′和成型后的E是相等的，弹簧丝在成型之前，其截距为丝径D，一圈螺旋中心线长度为E，通过

可得出一圈弹簧丝的初始外径尺寸F为：

7.根据权利要求6所述的一种变压器风冷却器用弹簧式扰流丝初始尺寸计算方法，其特征在于：在步骤S4中弹簧丝的尺寸数据包括弹簧丝的小外径G、弹簧丝的总圈数H以及弹簧丝的总长度I。

8.根据权利要求7所述的一种变压器风冷却器用弹簧式扰流丝初始尺寸计算方法，其特征在于：由于弹簧丝的外径F是大于冷却管的内径B的，为了将弹簧丝顺利的拉入冷却管内，需要在弹簧的一端制作出一段带有锥度弹簧，设定锥度区域内每圈弹簧的直径之差为丝径D，锥度区域的圈数N，则弹簧丝的小外径G计算公式如下：

G＝F-N*D。

9.根据权利要求8所述的一种变压器风冷却器用弹簧式扰流丝初始尺寸计算方法，其特征在于：由于弹簧丝在被拉入到冷却管内后，弹簧丝的前面和后面均会有一部分伸出冷却管的端部，设定两端均预留出M圈的弹簧丝，则计算弹簧丝总圈数H的公式如下为：

H＝H′+N+2*M。

10.根据权利要求9所述的一种变压器风冷却器用弹簧式扰流丝初始尺寸计算方法，其特征在于：由于弹簧丝的丝径为D，弹簧丝的总圈数H，弹簧丝的总长度I的计算公式为：I＝D*H。

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