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1、   全自動(dòng)繞線機(jī)研制問題的提出

電力系統(tǒng)中使用的變壓器容量越大，對(duì)電網(wǎng)的影響也越大，要求其安全性也越來越高。對(duì)于變壓器的制造質(zhì)量，不僅要求電氣性能可靠，機(jī)械穩(wěn)定性、抗短路能力也應(yīng)更加可靠。對(duì)于穩(wěn)定性主要表現(xiàn)在線圈的制造過程控制上，即要求高低壓線圈電磁平衡，軸向匝間緊密、分布均勻。因此要求線圈繞制過程軸向要壓緊，徑向要卷緊，而采用自動(dòng)繞線機(jī)正好利用線餅的自重，軸向自然壓緊，徑向使用張緊裝置控制張力大小。所以現(xiàn)在大型變壓器中高壓線圈的繞制普遍采用了自動(dòng)繞線機(jī)，即使是低壓螺旋式線圈也采用了自動(dòng)繞線機(jī)生產(chǎn)。

最初的自動(dòng)繞線機(jī)載重只有20t，而且其花盤旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)都是采用直流電動(dòng)機(jī)，直流電動(dòng)機(jī)雖然在調(diào)速和轉(zhuǎn)矩特性上有一定的優(yōu)勢，但是直流電動(dòng)機(jī)需要定期更換電刷和換向器，維護(hù)保養(yǎng)困難，壽命較短，直流電動(dòng)機(jī)存在換向火花，難以應(yīng)用于存在易燃易爆氣體的惡劣環(huán)境，直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以制造出大容量、高轉(zhuǎn)速和高電壓的直流電動(dòng)機(jī)。而與直流電動(dòng)機(jī)相比，交流電動(dòng)機(jī)則具有以下優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，工作可靠，易于維修保養(yǎng)，不存在換向火花，可以應(yīng)用于存在易燃易爆氣體的惡劣環(huán)境，容易制造出大容量、高轉(zhuǎn)速和高電壓的交流電動(dòng)機(jī)，另外隨著變頻調(diào)速技術(shù)的快速發(fā)展，特別是矢量型變頻器的研制成功，使得在自動(dòng)繞線機(jī)的設(shè)計(jì)上交流變頻電動(dòng)機(jī)已經(jīng)完全取代了直流電動(dòng)機(jī)。

2、   繞線機(jī)的電氣控制系統(tǒng)

龍鑫電子自2001年研發(fā)出10 t、20t繞線機(jī)以來，結(jié)合變壓器制造工藝對(duì)產(chǎn)品不斷進(jìn)行優(yōu)化，接連研制出了35 t、40 t 自動(dòng)繞線機(jī)，該產(chǎn)品不僅具有輸出扭矩大，承重能力強(qiáng)，整體剛度大，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，而且技術(shù)含量高，產(chǎn)品通過變頻技術(shù)、智能PLC 模塊及觸屏操作，并設(shè)置了相應(yīng)的報(bào)警及提示信息顯示，取代了以往的自動(dòng)繞線機(jī)采用的“按鈕＋旋鈕＋指示燈＋各種顯示儀表”的方式，提高了設(shè)備的自動(dòng)化程度，使操作更加簡便，配線更加標(biāo)準(zhǔn)化、簡單化，同時(shí)減少了設(shè)備的故障點(diǎn)及 PLC 控制器所需的 I/O 點(diǎn)數(shù)，有效地簡化了繞線機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，更加適合線圈繞制工藝的需求。

PLC 采用西門子 S7 — 200 系列，由控制單元、數(shù)字?jǐn)U展單元和模擬擴(kuò)展單元組成，PLC 控制原理如圖1 所示。變頻器采用西門子 440 矢量型變頻器，變頻器調(diào)速控制如圖 2 所示。

繞線機(jī)的花盤旋轉(zhuǎn)由變頻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過變頻器無級(jí)調(diào)速，速度信號(hào)通過PLC模擬單元的“0～10 V”給到觸摸屏上的一級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，之后通過帶電位計(jì)的腳踏開關(guān)（SF）進(jìn)行最終的速度控制；除可以在觸摸屏上設(shè)定花盤旋轉(zhuǎn)速度外，還可以在觸摸屏上顯示實(shí)際旋轉(zhuǎn)速度，速度的測量及顯示通過旋轉(zhuǎn)編碼器和PLC的高速計(jì)數(shù)功能實(shí)現(xiàn)；花盤旋轉(zhuǎn)還有“繞線圈數(shù)預(yù)設(shè)”和“繞線圈數(shù)計(jì)數(shù)”功能，可預(yù)設(shè)繞線圈數(shù)，跟蹤顯示實(shí)際繞制圈數(shù)，達(dá)到預(yù)設(shè)圈數(shù)自動(dòng)停車，并具有停電記憶功能。

繞線機(jī)除花盤旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)外還有花盤升降系統(tǒng)、活動(dòng)蓋板開合系統(tǒng)，這兩套系統(tǒng)除有各自的極限限位保護(hù)外還增加了二者間的互鎖保護(hù)，以防止花盤與蓋板發(fā)生碰撞。

與繞線機(jī)配套使用的拉緊裝置采用了電－氣比例閥和一些常規(guī)的電氣控制閥，其相應(yīng)的控制與繞線機(jī)做成了一體，可集中進(jìn)行控制。

3、   結(jié)束語

全自動(dòng)繞線機(jī)是我國具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高新技術(shù)產(chǎn)品，也是我國目前噸位最大、性能最先進(jìn)的繞線機(jī)，該產(chǎn)品填補(bǔ)了我國大扭矩、大噸位繞線機(jī)研制領(lǐng)域的空白，達(dá)到了國際先進(jìn)水平。同時(shí)，該產(chǎn)品是針對(duì)我國電網(wǎng)輸變電電壓等級(jí)向 1 000 kV 發(fā)展而進(jìn)行的，具有一定的前瞻性，可完全滿足代表發(fā)展趨勢的100 萬 V、100 萬 kV·A 特高壓、超大容量變壓器的制造需求。