在现代社会，电力如同奔腾不息的洪流，为我们的生活和生产注入强大动力。随着我国科学技术和经济的迅猛发展，对电力的需求与日俱增，输配电变压器作为电力系统的重要基石，其需求量也节节攀升。

变压器，堪称电力系统的“心脏”，而其内部的绕组线圈则是这颗“心脏”的关键组成部分。绕组线圈中漆包线与绝缘带的绕制质量，直接决定了变压器工作的可靠性。而这绕制质量的优劣，在很大程度上取决于变压器绕线机的性能。

随着变压器需求的大幅上扬，对变压器绕线机的性能要求也越来越苛刻。一台性能卓越的变压器绕线机，不仅要满足安全性、智能化和高效率等要求，还需具备高稳定性的硬件、易用的软件以及出色的张力控制等功能。

然而，目前我国变压器绕线机行业的发展仍面临诸多挑战。智能化水平相对较低，稳定性也有待提高，高端设备大多依赖进口，价格高昂。

协普绕线机 深知这些挑战，一直在努力提升自身产品的性能和品质。其不断加大研发投入，致力于改善绕线机的智能化水平和稳定性，力求为行业发展贡献力量。

变压器绕线机在工作时，其卷材通常是金属导线与绝缘纸张，由于它们具有一定弹性，卷材输送速度或卷辊半径的变化，都会导致绕线张力的改变。例如在收放卷过程中，若卷辊角速度恒定，卷材半径变化就会引发张力波动。张力过大，卷材可能变薄甚至断裂；张力过小，物料排布会不均或产生褶皱，进而影响变压器绕组线圈的质量。

与国外相比，我国现有的国产变压器绕线机在张力控制方面存在不足。其张力通常通过机械摩擦产生，不够稳定，容易导致导线与绝缘带排布稀疏、线圈外径超差等问题。此外，我国变压器绕线机整体发展水平与欧美发达国家相比，在加工质量和生产效率方面存在差距。

具体表现为：其一，排线布线、添加绝缘层等工序依赖人工操作，效率低下且质量不稳定。其二，绕线过程中电机频繁启停和反转，张力波动大，线圈绕制不规律，质量难以保证。其三，国内绕线机机械结构相对简单，无法胜任复杂线圈的绕制任务。

国外的变压器绕线机发展较为成熟。印度 Trishul．Engineers 公司的 T-600AH 全自动变压器绕线机，能同步缠绕导线与绝缘带，精度高、张力稳、效率高。瑞士 Tuboly．Astronic AG 公司的 EFECO 800 全自动绕线机更是出色，在高速、高精缠绕的同时，还拥有智能排线系统。加拿大 MTM、意大利 LAE 和韩国 UPI 等公司的产品也具备较高的智能化和稳定性。

在张力控制研究方面，自上世纪 90 年代起，众多学者就开始深入探索。Bastogne T、Koc H 等学者开启了理论研究与建模仿真的先河。进入 21 世纪，更多学者投入其中。

协普绕线机积极关注国内外相关研究成果，并将有益的理论和技术应用于自身产品的改进中。

Mahawan B 等人于 2001 年提出的绕线机电控跟踪系统，在较大干扰下仍能实现设备的轨迹跟踪控制。2008 年，Wen P 等人设计的张力控制方案，在保证质量的前提下允许一定张力波动下改变绕制速度。2010 年，Ponsart J C 等人将观测器理论应用到变压器绕线机上，提高了张力控制精度。2017 年，Mahesh Ghate 等人针对特定绕线机的张力系统进行优化，展现出良好的鲁棒性。2020 年，Ma Quanjin 等人针对长丝绕线技术应用的 3 轴纤维绕线机中张力波动问题，设计的双 PID 张力控制系统效果显著。

我国从上世纪 70 年代开始研制变压器绕线机，通过仿制和学者们的努力，取得了一定成果。但受国外核心技术垄断影响，与国外仍存在差距，尤其在制造工艺和控制方案方面。

目前，国内的变压器绕线机主要处于半自动化阶段。例如东莞市纵横机电科技有限公司的 F．TWloo CXL 变压器绕线机，适用于中小型变压器线圈绕制。江西亿博自动化设备有限公司的 ZBR．800／1000／1200 多头自动布线绕线机，可实现导线自动排线。

协普绕线机一直致力于推动国内变压器绕线机向全自动化、智能化方向发展，不断优化自身的制造工艺和控制方案。

然而，国内在绝缘带排布和张力控制方面仍有待突破，这极大地影响了绕制线圈的质量和生产效率。因此，研发能自动排布导线与绝缘带且张力恒定的控制系统意义重大。

张力控制是变压器绕线机设备的关键技术。张力过小，导线或绝缘带会松弛、堆积、褶皱；张力过大，会导致其变形、拉伸过量甚至断裂。对于变压器绕线机来说，张力控制状况直接影响绕组线层间的致密性。

目前，张力控制主要有手动、半自动和全自动三种方案。手动控制需人工分阶段调节，半自动控制通过检测卷径变化调整张力，全自动控制则通过张力检测器直接测定并反馈张力数据来调节。

上世纪 80 年代，国内多采用手动控制张力，后因需求提高逐渐被取代。本世纪以来，国内学者对收放卷全自动张力控制系统进行了深入研究。

2005 年，天津工业大学杨涛等人用 PLC 设计的方案，精准控制细微漆包线绕制速度。2010 年，史耀耀等人研究非连续卷材工艺，通过 PID 算法实现缠绕。2018 年，Zhiyong w 等人针对三轴纤维绕线机问题建立恒张力控制系统。2020 年，宋辰亮等人通过摆杆式张力调节机构和变形的 PID 控制算法，优化绕线机张力调节效果。

协普绕线机在张力控制方案的探索上也从未停止，不断尝试创新，以提升产品的竞争力。

但由于变压器绕制设备结构复杂、影响因素众多，张力控制系统在不同情况下存在非线性与耦合性，这仍是设备控制的难点。恒张力控制对保证绕线质量至关重要，因此研究适用于工业生产的恒张力控制系统具有现实意义。

在配电变压器绕组线圈结构中，导线层之间需留绝缘间隙排布绝缘纸带，所以变压器绕组线圈通常分层缠绕。其绕制过程较为复杂，先导线放卷并送至主轴模架，期间摆动辊调整张力与速度，主轴电机驱动主轴绕线。然后绝缘带放卷并送至主轴模架，多个卷辊配合调整张力。最后多个电机协同驱动排线轴等进行第一层绕制与排线，完成后导线电机反转，压辊剪切绝缘纸，喷胶机粘合，再进行下一层绕制。

以瑞士 EFECO 800 型变压器绕线机为例，其机械结构主要包括主轴模架、卷绕主轴、喷胶机等。卷绕主轴包含主轴电机、减速机等，驱动主轴旋转，脚踏开关控制启停。导线绕制机构有放线轮、调节手轮等，绝缘带绕制机构有张力反馈装置等。排线机构由排线轴、排线小车等组成，能实现精准排线。

对于变压器绕线机来说，张力控制情况直接影响绕组线层间的致密性。实际工程中，机械加工精度、传感装置性能等都会对张力控制产生影响。比如卷径变化、收放卷轴启停和加减速、设备制造与装配精度、电机正反转以及硬件性能等。

张力检测有三种方式。直接使用张力传感器测量，操作简单但局限性大；浮辊张力检测，测量器件灵活但精度低；浮辊/反馈复合张力检测，精度高但方式复杂。

在变压器绕线机的排线过程中，排线机构与绕线位置的调整以及排线角度的控制是保证绕制线层致密性的关键。

排线机构通过主轴上的旋转编码器测量角度，将数据传输给控制器，控制器处理后驱动排线电机，实现卷绕和排线的速度耦合。

在实际绕线中，导线和绝缘带的张力要保持恒定，并与排线机构配合。自动排线控制方案中，主控制器控制电机组协同运作，主轴与排线机构配合分层绕制，编码器实时反馈数据，按控制算法调整各轴速度，确保排线精确。

排线角度至关重要，角度过大或过小都会影响排线效果。绕线时根据角度变化调整线、带进给速度，并遵循总体轨迹。由于绕制是分层进行的，分为导线层（奇数层）和绝缘层（偶数层），排线过程可分为多个阶段循环进行。

变压器绕线机的自动排线对电机控制算法要求很高，需要各轴电机协同操作，驱动执行机构紧密配合，共同完成变压器线圈的全自动绕制与排布。常见的多电机协同控制结构有并联同步控制、主从电机控制、交叉耦合协同控制、相邻交叉耦合控制和偏差耦合同步控制，各有优劣。

总之，变压器绕线机在电力领域中至关重要。我国在这一领域虽取得一定成果，但仍需不断努力，加强自主研发，提升技术水平，缩小与国外的差距，推动行业发展，为电力事业贡献更多力量。协普绕线机也将继续秉承创新、进取的精神，为提升我国变压器绕线机的整体水平不懈努力。