随着我国电力工业的大力投入,变压器制造水平正处于快速发展阶段。变压器的品种越来越多,结构形式越来越复杂,质量不断提高,性能指标也不断升级。

变压器的发展趋势是损耗低、重量轻、可靠性高、价格便宜。这些性能指标高低都集中体现在变压器产品的设计和制造环节上。因此,一旦变压器设计完成后,制造过程就尤为关键,而变压器产品的质量和性能是靠工艺装备来保证的,所以变压器专用设备的技术水平在某种程度上也反映着变压器的制造水平。因此,大力推动变压器专用设备的发展是制造高性能、高水平变压器的有力保证。作为变压器制造的核心工序,变压器线圈的绕制质量对整个变压器性能极为关键。而线圈绕制的技术水平很大程度上依赖于绕线机的技术水平,因此国内外的变压器制造厂家都十分重视先进绕线机技术的开发和应用。作为变压器厂家常用的专用设备,绕线机的需求量也随之大大增加,从而为绕线机的生产制造提供了广阔的市场前景。

但是,由于目前国内大多数变压器专用设备(如绕线机)生产企业生产规模较小、技术力量薄弱、研发费用投入较少、原创能力较低等原因,所以尚无法生产出符合技术要求的高品质专用设备,更无法与国外生产企业形成强有力的竞争。

为了进一步促进行业的技术进步,满足国内变压器生产企业的需求,本课题借鉴国外的先进经验同时结合我国国情,进行性能优良、价格低廉的全自动绕线机的开发研制。

1、常用的电力变压器绕线机种类

(1) 多轴全自动绕线机

多轴全自动绕线机是绕制配电变压器高压线圈的专用设备。新型的绕线机主机转速由300r/m提高到500r/m,进一步提高了生产效率。排线机构由单头增加到六、八轴、十轴、十二轴、十六轴等,即一次可同时绕多只线圈。同时采用多线并绕方式;增加径向压紧机构;对每根放线盘进行张力的独立控制,从而使线组导线排列整齐、电流密度分布均匀、匝间紧密均匀。同时配有端绝缘开卷机构、导线张紧机构,计算机可预置多种参数,可使线圈绕制一次完成,自动化程度大大提高,减轻了工人的劳动强度。

(2) 箔式线圈绕制机

箔式线圈绕制机是绕制低压箔式线圈的关键设备。国内己有厂家研制出了新型数字箔式线圈绕线机,该机采用直流电机产生箔带张力,其特点是张力调整方便、准确、稳定性好,绕制全过程张力保持不变,从而能够保证线圈的绕制质量。

控制系统会自动计算开卷机上料卷直径,从而随时调整电机输出力矩,确保整个绕制过程张力恒定,对保证线圈质量起关键作用。调偏机构采用光电模拟量传感器非接触检测箔带边沿,通过伺服电机动态纠偏,该系统精度高,反应快,可靠性高,调偏精度高。

(3) 立式绕线机

立式绕线机进一步向大型化发展。原有的立式绕线机载重量只有20t,现在已提高到40t,线圈直径最大使用到35O0rnln,最大高度达到4000rnnl。使用了气囊板式张紧装置,而且数字显示张力大小,张力控制更加准确、稳定可靠。为了提高所绕线圈尺寸精度,控制立式绕线机径向跳动,增加了绕线模轴头固定装置;

为了控制轴向跳动,使用了高精度双排辊式大型轴承。因此,通过使用线圈绕制专用设备,使绕组生产达到一个新的水平。从而使变压器进一步降低损耗、减轻重量、降低成本。多应用在国内超高压、特高压变压器的制造过程中,对我国双百万变压器成功研制起到设备的保障作用。

(4) 卧式绕线机

带有轴向、径向压紧式卧式绕线机,在大型变压器线圈生产中,得到了广泛使用。随着变压器性能要求提高,一般中小型变压器的生产,也逐渐开始使用压紧式卧式绕线机。为了更加准确地控制压紧力,原来压紧机构是使用力矩电机或气缸产生压力进行压紧,现在已通过伺服电机取代。为了控制绕制线圈尺寸公差,增加光栅尺,可以进行在线检测线圈尺寸。多轴式放线车上的各线盘放线张力独立控制,根据绕制线圈的长度,放线车随动跟踪,避免导线的扭曲变形产生新的应力,降低绕组的涡流损耗。