精密电流互感器绕线机的设计与验证
在发电厂、变电所等输、供电系统中, 电流互感器是不可缺少的一种电器。测量用电流互感器根据变换电 压时所产生的 误差规定电流互感器的准确等级。0. 2 级及以上的电流互感器一般叫做精密电流互感器,主 要用于试验室,配合标准表扩大量限,进行电流、功 率和电能的精密测量;或者作为标准,用来检验低标 准、低准确度的电流互感器;也可以与标准表配合, 用来检验相应的仪表。
随着科学技术和电子应用技术的飞速发展,对电流互感器的额定一次电流和准确等级等技术指标的要求越来越高,各种类型的电流互感器需求量越来越多。从前,电流互感器大多采用环形铁芯和粗漆包线人工绕制,产品体积大、重量大,在日常绕制、加工和生产过程中,机械化程度不高,工人劳动强度大,生产效率低,所以很有必要改进电流互感器设计工艺, 研制一种新型电流互感器绕组绕线的机械设备。
精密电流互感器的结构:
精密电流互感器主要由一次绕组、二次绕组、铁芯和绝缘材料构成。一次绕组 直接绕 在 R 形阶梯铁芯上, 二次绕组的匝数随着二次电流和电流互感器误差等级 的变化而变化,少则几万匝,多则几十万匝。
精密电流互感器绕线机的设计思路:
精密电流互感器二次绕组线圈有很多匝数,绕制用的漆包线很细,人工根本无法完成。如果采用机械设备缠绕,只能是承载二次绕组的线架做回转运动,使绕线工装上的漆包线有序地缠绕到固定在二次绕组的线架 上。
由于本机需要传递的功率较低,传动效率要求也不是太高,所以一级传动采用带传动,平带将电动机的运动和动力传递给主传动轴。
文本框: 7由千摩擦传动结构简单、传动平稳、传动比调节方便、过载时能产生打滑而避免损坏装置。因此,二级传动采用摩擦轮传动,即固定在主传动轴上的传动轮与二次绕组的线架回转摩擦,把运动和动力传递给二次绕组的线架,
绕线机的主要部件
传动装置
电流互感器绕线机的动力源是为直流无刷电机, 功率0.6Kw, 转速 6000 r/ min 。
二次绕组线圈用高强度聚酣漆包圆漆包线绕制,漆包线直径为 0. 08 mm - 0. 1 mm , 强度极限约为 882 MPa。如果二次绕组线架的回 转速度太慢或者太快,极易把漆包线拉断。通过经验类比、相关试验、传动的工作特点和具体工况要求以及计数器的计数速度等综合技术指标, 选择小带轮直径 d1 =32 mm , 大带轮直径 d2 =80 mm , 主传动轮直径 d3 =40 mm , 各型号电压互感器二次绕组线架的直径 d4 大致 为 120 mm 左右。
传动轴
本机为小功率传动,轴的转速也不高。传动轴选用 45 钢,调质 处理, 硬度为 217 HBS ~235 HBS , 强度极限为 650 MPa。
此轴承受的轴向力 不大, 故轴承采用 6201 深沟球轴承, 轴承周向固定采用 .H7/ k6 过盈配合,用 轴承盖轴向固定。传动轴上的主传动轮与传动轴采用 H9/ h9 间隙配合,并 用 M5 紧定螺钉轴向和周向固定。
绕线工装上的高强度聚酷漆包圆漆包线需要源源不断地缠绕在二次绕组的线架上,当线圈匝数达到设计要求时,承载二次绕组的线架就必须停止回转运动。
本机采用REPOSAL®精密绕线控制器对线圈匝数进行计数。圈数解析度为0.1匝,当线圈匝数达到设置数后,继电器触头换位,停止计数或继续计数,从而达到精确计数线圈匝数的目的。
改进方向:
随着精密电流互感器技术性能和精度要求的不断提高,一次绕组和二次绕组的匝数也会增加,同时绕线质量也要提高,这样才能保证一次绕组和二次绕组 的匝间、层间以及绕组间的绝缘材料质量。因此,在保证 不损坏漆包线的前提下,可以适当提高线架的旋转速 度,改进排线机构;或者在设计二次绕组时采用铜包 钢线,以提高其强度、耐弯折性、韧性和耐扭转性、 耐振动性。
结论:
电流感器绕线机在绕制 35 kV 精密电压互感器二次绕组时,用 0. 0 8 mm 高强度聚酣漆包圆漆包线 , 二次绕组线圈匝数 11 万匝, 绕制共用时 300 min , 传动效率 91. 5% , 达到预期设计要求。该机在绕线过程中,各部分运行状况良好,计数准确,漆包线断线次 数极少,并且通过导向轮的作用,漆包线基本上能有次序地排列在线架各个格内。