[发明专利]一种绕制矩形低压绕组的无缓冲绕线方法

说明书

技术领域

本发明属于变压器绕组绕制领域，尤其涉及一种绕制矩形低压绕组的无缓冲绕线方法。

背景技术

绕制矩形绕组时由于模具的长短边的变化会使导线线速度会产生大幅的波动， 而且绕组每旋转一周就会有4 次使线速度突变的拐点；矩形绕组在旋转时的波动周期是180°，以外形为232mm×85mm 倒角R10 的矩形模具为例分析，在卷绕速度为20rpm 时将模具外形参数输入MATLAB 进行模拟，从得到的图中可以看出，导线的线速度从0°开始加速，在15°时达到线速度的峰值265mm/s，随后就开始减速，在90°时降到最低速100mm/s；在这一时段内分析导线的加速度可以看到，在0°~15°之间导线的加速度为正， 说明导线上由卷绕主轴牵引导线产生有张力，在15°~90°之间导线的加速度已经变为负值，说明此时张力已经为零，90°~180°的区间与0°~90°的线速度和加速度是对称的， 只是加减速和张力变化都是相反的；在90°时导线的变化是比较特殊的，在短暂的时间内绕组由短边向长边转换，导线立刻由减速状态变为加速状态；导线的加速度也瞬时从负值变为正值；用动量定理对导线张力分析如下：FT=M×ΔV式中 F——导线承受的张力N，T——线速度变化的时间s ，M——导线质量kg，ΔV——线速度的变化值m/s；在导线速度变化的瞬间内，M 是固定值，而ΔV和T 是与绕线时的速度密切相关的，当速度增高到一定程度时间T 迅速缩短， 同时ΔV 线速度变化同时增大，两者同时作用的结果就是导线上的张力F增大，当张力值超过导线的弹性形变所允许的范围后轻者导线的绝缘层破损， 重者导线将产生塑性变形甚至拉断。

目前国内厂家多采用的是传统的磁粉制动器产生张力的方法，磁粉制动器固然有使用简易、效果稳定的特点，但是定期更换磁粉是一个避免不了的维护工作，由于磁粉制动器的磁滞现象使得磁粉制动器接到降低转矩的信号后都要在2s~3s 才能做出反应， 所以磁粉制动器不适合在需要连续调节张力的工况使用。

发明内容

本发明的目的是提供了一种绕制矩形低压绕组的无缓冲绕线方法，解决了现有技术中绕制矩形绕组时无法降低导线张力波动，导致导线的绝缘层破损和导线产生塑性变形甚至拉断，以及现有技术无法在需要连续调节张力的工况使用的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种绕制矩形低压绕组的无缓冲绕线方法，采用主要由变频器、上位机、编码器、开卷电机、开卷线盘和卷绕机组成的装置；其中上位机与变频器相连接，变频器与编码器相连接，编码器与开卷电机相连接，开卷电机与开卷线盘相连接，开卷线盘与卷绕机相连接。

一种绕制矩形低压绕组的无缓冲绕线方法，上位机根据绕线工艺所需要的导线张力值F、线盘直径R 以及转矩传递系数计算出所需的电机转矩值并下传给变频器，变频器驱动带编码器的线盘电机反转，在15°~90°的区间内，反转的趋势可将导线收紧，当在90°的拐点张力过大时， 由于开卷电机转矩远小于卷绕主轴的拉力，产生滑差开卷电机被卷绕主轴反向拉动，则导线的张力也不会增大到超出弹性形变的范围，还可根据实际情况在90°后降低开卷电机转矩， 以进一步降低导线张力波动。

本发明的有益效果是：解决了现有技术中绕制矩形绕组时无法降低张力的问题，此方法在所适用的范围内矩形绕组的生产过程中对于张力波动的抑制产生了较好的效果，能够帮助变压器企业生产出品质可靠的矩形绕组并提高生产效率。

附图说明

图1是一种绕制矩形低压绕组的无缓冲绕线方法系统示意图。

图1中，1、变频器，2、上位机，3、编码器，4、开卷电机，5、开卷线盘，6、卷绕机。

具体实施方式

 如图1中所示，一种绕制矩形低压绕组的无缓冲绕线方法，主要由变频器1、上位机2、编码器3、开卷电机4、开卷线盘5和卷绕机6组成；其中上位机2与变频器1相连接，变频器1与编码器3相连接，编码器3与开卷电机4相连接，开卷电机4与开卷线盘5相连接，开卷线盘5与卷绕机6相连接。

一种绕制矩形低压绕组的无缓冲绕线方法，主要应用在对于某些类型绕组产品制作流程中需要大量人工干预工作制中，线速度变化的时间T 较长，导线的张力F 就不会非常大，在这种工况下可以用变频电机反转将导线拉紧，如图1所示，此方案的原理是电机转矩和拉力的计算关系：M=F×R，式中 M——电机输出转矩N·m，F——导线张力N，R——线盘半径m；上位机2根据绕线工艺所需要的导线张力值F、线盘直径R 以及转矩传递系数计算出所需的电机转矩值并下传给变频器1，变频器1驱动带编码器3的线盘电机反转，在15°~90°的区间内，反转的趋势可将导线收紧，当在90°的拐点张力过大时， 由于开卷电机4转矩远小于卷绕主轴的拉力，产生滑差开卷电机4被卷绕主轴反向拉动，则导线的张力也不会增大到超出弹性形变的范围，还可根据实际情况在90°后降低开卷电机转矩， 以进一步降低导线张力波动。