CN204614662U - 基于张力自动控制的干式空心电抗器绕线设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于张力自动控制的干式空心电抗器绕线设备，包括固定座和活动底座，活动底座通过在其底部设置平移电机实现在所述固定座上水平移动，活动底座上竖向的固定设置有支柱，支柱的顶部设置有升降电机和起吊装置；升降电机在其正下方悬吊有绕线装置，绕线装置包括可升降式垂直放线支架以及设于可升降式垂直放线支架上的放线架和与放线架转动连接的放线电机，可升降式垂直放线支架上对应所述放线架的正上方设有过线轴；过线轴一侧设置有接触式角度位移传感器，接触式角度位移传感器与PLC通过线路连接，PLC与升降电机的控制电路及放线电机通过线路连接。本实用新型有效控制导线张力，对导线张力实时监测，同步调整张力大小。

Description

基于张力自动控制的干式空心电抗器绕线设备

技术领域

本实用新型涉及电抗器技术领域，特别是一种基于张力自动控制的干式空心电抗器绕线设备。

背景技术

目前，干式变压器、干式空心电抗器等产品线圈绕制工序一直采用人工绕制的方式，绕制过程中人工参与较多。绕线机在绕线时，由于线圈的高度、直径不断变化，每个工人对工艺的掌握程度以及个人对于绕线的理解也不是都相同，因此，单靠人工绕制会导致张力分布不均等状况，从而直接影响到产品质量。

经过仔细的技术分析，电抗器线圈在绕制过程中，张力大小会随着线圈外径、高度的变化而不断改变。若外层导线太紧，可能会挤入内层导线；若外层导线过于松弛，就造成包封下滑。无论外层导线是太紧还是过松，都可能会导致生产的电抗器的电感值、外径等与设计要求不符，从而影响电气性能。

基于这种技术现状，线圈绕制厂家都在积极探索一种能够保证绕制质量的设备或者方法。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于张力自动控制的干式空心电抗器绕线设备，可以有效保证线圈绕制质量。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于张力自动控制的干式空心电抗器绕线设备，包括固定座和活动底座；

所述活动底座通过在其底部设置平移电机实现在所述固定座上水平移动，所述活动底座上竖向的固定设置有支柱，所述支柱的顶部设置有升降电机和用于吊装线轴的起吊装置；

所述升降电机在其正下方悬吊有绕线装置，所述绕线装置包括可升降式垂直放线支架以及设于所述可升降式垂直放线支架上的放线架和与所述放线架转动连接的放线电机，所述可升降式垂直放线支架上对应所述放线架的正上方设有过线轴；

所述过线轴一侧还设置有接触式角度位移传感器，所述接触式角度位移传感器与PLC通过线路连接，所述PLC与所述升降电机的控制电路及所述放线电机通过线路连接，所述PLC设于人机操作平台内；

还包括自动绕线机，所述PLC与所述自动绕线机的驱动电路通过线路连接，所述自动绕线机与固定座之间设置有立柱，在所述立柱上设置有绕线臂使从过线轴穿出的导线沿绕线臂切线方向缠绕到自动绕线机上，在所述立柱底部设置有用于推动立柱水平运动的底部电机且该底部电机与PLC通过线路连接，在所述立柱顶部设置有用于驱动绕线臂垂直运动的顶部电机且该顶部电机与PLC通过线路连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型能在干式空心电抗器绕制过程中，对导线张力进行实时的监控，并将监控信号传输给PLC，PLC控制电机转速，改变料卷的扭矩，从而间接保证导线的恒张力状态，并且能够有效控制导线张力，根据线圈绕制高度、直径对导线张力进行实时监测，根据检测结果同步调整张力大小，能够有利于保证电抗器三相电感值更加平衡，让产品的性能更好的发挥，减少事故的发生。该设备可实时监测、实时调整张力大小，实现恒张力状态，保证电抗器的整体性能，同时还具有稳定性强、使用方便、精确度高、反应快速等特点。可以根据设计方案的数值，通过PLC控制自动绕线机的转速和自动绕线机的绕线臂升高速度，使导线排紧系数符合设计方案要求，实现该设备智能控制的全自动化。通过使导线沿着绕线臂切线方向输出到线圈上，能够使导线保持恒张力状态，同时，避免导线出现弯折，从而避免导线破碎。

本实用新型中，在立柱底部设置底部电机用于调整立柱的水平位置，使立柱能够根据活动底座的运动而调整位置，同时，利用设置在立柱顶部的顶部电机调整绕线臂的高度，使可升降式垂直放线支架改变高度时，绕线臂的高度随之改变，使可升降式垂直放线支架与绕线臂采用同步控制。

由于本实用新型中主要采用膜包线，出现弯折之后容易破碎，当薄膜挤压破裂之后，导线就会变成裸线，相邻裸线之间如果发生相互接触，则会造成导线发生短路，因此需要尽可能减少弯折的部位，本实用新型中将从过线轴穿出的导线沿绕线臂切线方向缠绕到自动绕线机上，能够使导线不容易出现弯折，因而不会出现破损的现象。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述接触式角度位移传感器一侧设置有摆动臂、减压阀和气缸，所述摆动臂上端转动连接在所述可升降式垂直放线支架上，所述减压阀与所述PLC通过线路连接，所述减压阀还与所述气缸相连接，所述气缸的伸缩杆与所述摆动臂相连接，在所述摆动臂下端设置有辊轮。

采用上述进一步方案的有益效果是，导线沿着辊轮相对移动，在导线张力变化时，会带动辊轮移动，辊轮带动摆动臂相对可升降式垂直放线支架转动，通过接触式角度位移传感器检测摆动臂的角度变化，将该角度变化转变为电信号传送给PLC，PLC根据设定程序将信号发送到减压阀，减压阀驱动气缸的伸缩杆移动，气缸的伸缩杆带动与其相连接的摆动臂相对可升降式垂直放线支架转动，使其恢复到设定位置，从而带动固定在摆动臂上的辊轮恢复到设定位置，从而更有利于控制导线张力，对张力的大小实行同步调整。减压阀主要为气缸提供恒定压力，气缸里面压力为恒定值，导线张力大小改变会使气缸伸缩臂产生位移，本实用新型中，在可升降式垂直放线支架两侧分别设置橡胶限位，当可升降式垂直放线支架在两个橡胶限位之间运动而不撞击橡胶限位时可以认为处于恒张力状态，因为气缸压力不变，当撞击橡胶限位时则导线张力会在电机调节下改变，从而保证恒张力状态。本实用新型中，所述辊轮与过线轴的轴线为相互平行结构，使导线通过过线轴之后，能够直接输出到辊轮上，防止导线受弯折影响。

进一步，在所述摆动臂上设置有固定杆，所述辊轮通过轴承固定在所述固定杆上，所述辊轮可以在所述固定杆上相对所述摆动臂转动。

通过设置平行于过线轴的轴线的固定杆，将固定杆固定连接在所述摆动臂上，在固定杆上设置轴承，使辊轮套装在轴承外壁上，在导线从辊轮上绕过时，会使轴承转动，进而使得导线与辊轮之间相对滚动，避免辊轮固定的情况下导线与辊轮之间相对滑动导致导线受到摩擦力过大而受损。

进一步，在所述可升降式垂直放线支架上设置有固定杆，所述过线轴通过轴承固定在所述固定杆上，所述过线轴可以在所述固定杆上相对所述可升降式垂直放线支架转动。

可以通过焊接等方式将固定杆固定连接在所述可升降式垂直放线支架上，将轴承固定在所述固定杆上，将过线轴套装在轴承上，使过线轴能够在固定杆上转动。当导线从过线轴上通过时，过线轴受力转动，使得过线轴与导线之间能够相对滚动，避免过线轴固定连接情况下导线与过线轴之间相对滑动导致导线受到摩擦力过大而受损。

进一步，所述可升降式垂直放线支架上设置有四台放线电机，每台所述放线电机所在的可升降式垂直放线支架正上方均设置有过线轴，且在所述过线轴一侧均设置有接触式角度位移传感器，所述的接触式角度位移传感器均通过线路与PLC相连接，所述PLC与升降电机控制的电路及每台所述放线电机通过线路连接。

进一步，四台所述放线电机呈上下两排均匀间隔设置在所述可升降式垂直放线支架上。

附图说明

图1为本实用新型的主视图；

图2为本实用新型左视图；

图3为本实用新型立柱与自动绕线机连接示意图；

图4为本实用新型导线缠绕轨迹示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、固定座，2、活动底座，3、支柱，4、放线电机，5、接触式角度位移传感器，6、气缸，7、升降电机，8、平移电机，9、起吊装置，10、过线轴，11、减压阀，12、可升降式垂直放线支架，13、放线架；14、绕线臂；15、立柱；16、摆动臂；17、辊轮。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

在一具体实施方式中，如图1、图2、图3所示，一种基于张力自动控制的干式空心电抗器绕线设备，包括固定座1和活动底座2；

所述活动底座2通过在其底部设置平移电机8实现在所述固定座1上水平移动，所述活动底座2上竖向的固定设置有支柱3，所述支柱3的顶部设置有升降电机7和起吊装置9；

所述升降电机7在其正下方悬吊有绕线装置，所述绕线装置包括可升降式垂直放线支架12以及设于所述可升降式垂直放线支架12上的放线架13和与所述放线架13转动连接的放线电机4，所述可升降式垂直放线支架12上对应所述放线架13的正上方设有过线轴10；

所述过线轴10一侧还设置有接触式角度位移传感器5，所述接触式角度位移传感器5与PLC通过线路连接，所述PLC与所述升降电机7的控制电路及所述放线电机4通过线路连接，所述PLC设于人机操作平台内；

还包括自动绕线机，所述PLC与所述自动绕线机的驱动电路通过线路连接，所述自动绕线机与固定座1之间设置有立柱15，在所述立柱15上设置有绕线臂14使从过线轴10穿出的导线沿绕线臂14切线方向缠绕到自动绕线机上，在所述立柱15底部设置有用于推动立柱水平运动的底部电机且该底部电机与PLC通过线路连接，在所述立柱15顶部设置有用于驱动绕线臂14垂直运动的顶部电机且该顶部电机与PLC通过线路连接。

如图4所示，本实施例中，为了避免导线弯折，需要使导线的运动轨迹尽可能沿着绕线臂14切线方向，即图4中的A轨迹，在如图4中B轨迹的情况下，容易出现弯折，即如图4中的C处，在发生弯折时，非常容易损坏，因此，通过在立柱15底部和顶部分别设置底部电机和顶部电机用于调整绕线臂14水平和垂直方向运动，使绕线臂14在放线架发生运动的过程中跟随放线架移动，以减少导线弯曲。

所述接触式角度位移传感器5一侧设置有摆动臂16、减压阀11和气缸6，所述摆动臂16上端转动连接在所述可升降式垂直放线支架12上，所述减压阀11与所述PLC通过线路连接，所述减压阀11还与所述气缸6相连接，所述气缸6的伸缩杆与所述摆动臂16相连接，在摆动臂16下端设置有辊轮17。可以通过接触式角度位移传感器5检测摆动臂的角度变化，将该角度变化转变为电信号传送给PLC，更有利于控制导线张力，对张力的大小实行同步调整。

所述可升降式垂直放线支架12上设置有四台放线电机4，每台所述放线电机4所在的可升降式垂直放线支架12正上方均设置有过线轴10，且在所述过线轴10一侧均设置有接触式角度位移传感器5，所述的接触式角度位移传感器5均通过线路与PLC相连接，所述PLC与升降电机7控制的电路及每台所述放线电机4通过线路连接。

导线一层一层缠绕在线轴上，设备运行过程中，导线会沿着线轴轴线方向一层一层的输出，导线输送过程中，会使输出的导线产生沿着线轴轴线方向的运动，在设置多个放线电机4时，不同放线电机4的导线之间容易出现相互摩擦导致影响绕线质量，本实用新型为了提高导线质量，设置了过线轴，导线输入到过线轴时，为了避免导线之间出现相互干涉，本实用新型在每个放线电机4均对应设置过线轴10，优选地，可以将放线电机4分为上下两排并排设置，相应过线轴10也设置在可升降式垂直放线支架12一侧，使相邻过线轴10之间间隔设置，在四台放线电机4同时运行，导线通过过线轴10时，通过将过线轴10相互间隔设置，能够避免相邻放线电机4的导线相互绕线或导线之间的相互干涉。通过分别设置过线轴10，能够用于缠绕不同型号的导线，实现多组导线同时运行，提高设备的工作效率。

本实用新型还包括自动绕线机，所述自动绕线机将从所述过线轴10穿出的导线绕起，所述PLC输出控制信号给所述自动绕线机，可以根据设计方案的数值，通过PLC控制自动绕线机的转速和自动绕线机的绕线臂升高速度，使导线排紧系数符合设计方案要求，实现了该设备智能控制的全自动化。

本实用新型的工作原理为：通过起吊装置9将物料吊起运送到可升降式垂直放线支架12指定的位置处，自动绕线机开始绕线时，绕线过程中随着放线电机4的转速、线圈直径和高度的不断变化，导线张力也在随时变化。可升降式垂直放线支架12与自动绕线机的绕线臂采用同步控制，实现同升同降，保证绕线过程中两者处于同一水平面。通过接触式角度位移传感器5，将张力大小转变为角度变化，再转变成电信号传输给PLC。通过PLC输出信号控制放线电机4输出扭矩。当导线张力小于设定值时，放线电机4的扭矩增大，当导线张力大于设定值时，放线电机的扭矩减小，使导线张力一直处于恒张力状态。同时，通过PLC控制设置在立柱15顶部的顶部电机以及设置在立柱15底部的底部电机使立柱15与可升降式垂直放线支架12同步运动，即可实现设置在自动绕线机上的绕线臂与可升降式垂直放线支架12的同步控制。

PLC为可编程逻辑控制器，现有的PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和小型交流接触器。本实用新型中所PLC所采用信号处理程序可以采用现有程序。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于张力自动控制的干式空心电抗器绕线设备，其特征在于：包括固定座(1)和活动底座(2)；

所述活动底座(2)通过在其底部设置平移电机(8)实现在所述固定座(1)上水平移动，所述活动底座(2)上竖向的固定设置有支柱(3)，所述支柱(3)的顶部设置有升降电机(7)和用于吊装线轴的起吊装置(9)；

所述升降电机(7)在其正下方悬吊有绕线装置，所述绕线装置包括可升降式垂直放线支架(12)以及设于所述可升降式垂直放线支架(12)上的放线架(13)和与所述放线架(13)转动连接的放线电机(4)，所述可升降式垂直放线支架(12)上对应所述放线架(13)的正上方设有过线轴(10)；

所述过线轴(10)一侧还设置有接触式角度位移传感器(5)，所述接触式角度位移传感器(5)与PLC通过线路连接，所述PLC与所述升降电机(7)的控制电路及所述放线电机(4)通过线路连接，所述PLC设于人机操作平台内；

还包括自动绕线机，所述PLC与所述自动绕线机的驱动电路通过线路连接，所述自动绕线机与固定座(1)之间设置有立柱(15)，在所述立柱(15)上设置有绕线臂(14)，从所述过线轴(10)穿出的导线沿绕线臂(14)切线方向缠绕到自动绕线机上，在所述立柱(15)底部设置有用于推动立柱(15)水平运动的底部电机，且该底部电机与PLC通过线路连接，在所述立柱(15)顶部设置有用于驱动绕线臂(14)垂直运动的顶部电机，且该顶部电机与PLC通过线路连接。

2.根据权利要求1所述一种基于张力自动控制的干式空心电抗器绕线设备，其特征在于：所述接触式角度位移传感器(5)一侧设置有摆动臂(16)、减压阀(11)和气缸(6)，所述摆动臂(16)上端转动连接在所述可升降式垂直放线支架(12)上，所述减压阀(11)与所述PLC通过线路连接，所述减压阀(11)还与所述气缸(6)相连接，所述气缸(6)的伸缩杆与所述摆动臂(16)相连接，在所述摆动臂(16)下端设置有辊轮(17)。

3.根据权利要求2所述一种基于张力自动控制的干式空心电抗器绕线设备，其特征在于：在所述摆动臂(16)上设置有固定杆，所述辊轮(17)通过轴承固定在所述固定杆上，所述辊轮(17)可以在所述固定杆上相对所述摆动臂(16)转动。

4.根据权利要求1或2或3所述的基于张力自动控制的干式空心电抗器绕线设备，其特征在于：在所述可升降式垂直放线支架(12)上设置有固定杆，所述过线轴(10)通过轴承固定在所述固定杆上，所述过线轴(10)可以在所述固定杆上相对所述可升降式垂直放线支架(12)转动。

5.根据权利要求1或2或3所述的基于张力自动控制的干式空心电抗器绕线设备，其特征在于：所述可升降式垂直放线支架(12)上设置有四台放线电机(4)，每台所述放线电机(4)所在的可升降式垂直放线支架(12)正上方均设置有过线轴(10)，且在所述过线轴(10)一侧均设置有接触式角度位移传感器(5)，所述的接触式角度位移传感器(5)均通过线路与PLC相连接，所述PLC与升降电机(7)控制的电路及每台所述放线电机(4)通过线路连接。

6.根据权利要求5所述的基于张力自动控制的干式空心电抗器绕线设备，其特征在于：四台所述放线电机(4)呈上下两排均匀间隔设置在所述可升降式垂直放线支架(12)上。