ЛИНИЯ ДЛЯ СБОРКИ ЛЕНТОЧНОГО МАГНИТОПРОВОДА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО ТРАНСФОРМАТОРА
ASSEMBLY LINE OF STRAP MAGNETIC CIRCUIT OF DISTRIBUTION TRANSFORMER

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при изготовлении магнитопроводов распределительных трансформаторов из ленты аморфных, нанокристаллических металлов и сплавов.
В качестве аналога была выбрана линия для производства магнитопровода трансформатора из аморфных металлических лент путем оборачивания вокруг каркаса, содержащая сборочный стол, подъемно-транспортный механизм для кантования пакета аморфных лент, хомут и рычажный механизм для укладки блока пакетов на каркас, выполненный в виде четырех рычагов с расположенными на них обкатными роликами, устройство для фиксации блока пакетов на каркасе, выполненное в виде пальцевых прижимов, и распорный механизм (Patent US № 5093981, H01F 41/02, 10.03.1992 г.). Данный аналог включает в себя оборудование для получения из лент пакетов и блоков из пакетов, формирования магнитопровода из блоков, фиксации профиля магнитопровода.
Недостатком линии для изготовления магнитопровода по этому изобретению является наличие многочисленного и сложного оборудования для осуществления технологического процесса изготовления магнитопровода, кроме того, формирование магнитопровода происходит последовательно на нескольких оправках, что приводит к применению дополнительных механизмов, неплотной укладке пакетов из аморфных лент и образованию радиальной неровности в зоне стыка блоков. Все это приводит к увеличению трудоемкости изготовления магнитопровода, снижению магнитных свойств магнитопровода и увеличению уровня шума трансформатора.
Известна линия для изготовления магнитопровода трансформатора из ленты аморфных металлов и сплавов, выбранная в качестве прототипа и содержащая оборудование для намотки лент на круглую оправку, фиксатор резки лент рулона, оборудование для электроэррозионной резки рулона лент, фиксатор крепления лент рулона, прямоугольную оправку (Патент РФ № 2256974, H01F 41/02, 41/00, 03.11.2003 г.), которая предназначена для получения из лент пакета толщиной, идентичной толщине готового магнитопровода, формирование из пакета магнитопровода путем стыковки концов лент пакета с последующей фиксацией профиля магнитопровода.
Недостатком линии для изготовления магнитопровода по прототипу являются высокие требования к оборудованию для порезки пакета из аморфных лент, которое должно обеспечивать порезку пакета большой толщины (площадь сечения пакета равна площади сечения готового магнитопровода), высокую точность реза - ровные кромки, отсутствие перегрева в зоне реза; наличие антикоррозионной охлаждающей жидкости. Кроме того, формирование магнитопровода осуществляется на нескольких оправках, что приводит к применению дополнительных механизмов, неплотной укладке пакетов из аморфных лент и гарантированному зазору в стыке пакета по всему сечению. Все это снижает магнитные свойства магнитопровода и увеличивает трудоемкость технологического процесса.
Техническим результатом от применения данного изобретения является снижение трудоемкости и металлоемкости линии изготовления магнитопроводов распределительных трансформаторов, автоматизация процесса сборки магнитопровода, снижение уровня шума трансформатора и улучшение электромагнитных характеристик трансформатора с предлагаемыми магнитопроводами и, как следствие, экономия электроэнергии.
Технический результат достигается тем, что линия для сборки ленточного магнитопровода распределительного трансформатора включает оборудование для получения пакетов из аморфных лент и блоков из пакетов, выполненное в виде сборочного стола с механизмами формирования и перемещения пакетов и блоков; оборудование для формирования замкнутого контура магнитопровода из блоков, выполненное в виде оправки с устройством для фиксации блоков на оправке и возможностью перемещения в вертикальной плоскости, платформы с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, а также групп прижимных и обкатных роликов с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости. При этом согласно изобретению формирование магнитопровода осуществляется на разъемной оправке прямоугольной формы с радиусами округления и наружными размерами, равными внутренним размерам готового магнитопровода.
Линия для изготовления ленточного магнитопровода распределительного трансформатора изображена на чертежах, где на
- Фиг.1a изображена линия для сборки ленточного магнитопровода распределительного трансформатора в процессе формирования пакета.
- Фиг.1б изображена линия для сборки ленточного магнитопровода распределительного трансформатора в процессе формирования двух блоков пакетов со смещением.
- Фиг.2а показан механизм перемещения блоков в процессе укладки пакетов в блок.
- Фиг.2б показан механизм перемещения блоков в процессе захвата блока.
- Фиг.2в показан механизм перемещения блоков в процессе перемещения блока.
- Фиг.3а проиллюстрировано оборудование для укладки пакета с опорных призм на сборочный стол.
- Фиг.3б проиллюстрировано оборудование для укладки пакетов в блок в поперечном сечении.
- Фиг.4 показана линия для сборки ленточного магнитопровода распределительного трансформатора на начальной стадии формирования магнитопровода из двух блоков.
- Фиг.5 изображена линия для сборки ленточного магнитопровода распределительного трансформатора в процессе формирования магнитопровода на оправке.
- Фиг.6 проиллюстрирована линия для сборки ленточного магнитопровода распределительного трансформатора на начальной стадии укладки левой и правой частей блоков на оправке.
- Фиг.7 показана оправка с расположением блока со смещением пакетов S друг относительно друга и собранный блок из четырех пакетов на оправке.
- Фиг.8 изображены обкатные ролики в процессе фиксации блока пакетов на оправке.
- Фиг.9 изображена разъемная оправка с собранным и зафиксированным на ней магнитопроводом из четырех блоков.
Линия для сборки ленточного магнитопровода распределительного трансформатора состоит из сборочного стола 1, станины 2, опорных призм 3, механизма формирования и перемещения пакетов 4, механизма перемещения блоков 5, узла оправки 6, устройства для фиксации блоков на оправке 7, передвижной платформы 8, групп прижимных роликов 9 и двух обкатных роликов 10, 11.
Линия для сборки ленточного магнитопровода распределительного трансформатора работает следующим образом.
Многослойная лента 12, состоящая из n параллельных слоев отдельных аморфных металлических лент (в нашем примере n=10…15), подается в зону реза, где с помощью ножниц 13 осуществляют резку первого многослойного отрезка требуемой длины (определяемой с помощью специального датчика), который укладывается на две опорные призмы 3, правый торец отрезка фиксируют механизмом формирования пакетов 4, выполненного в виде зажимного устройства с возможностью горизонтального перемещения. Затем производят рез второго многослойного отрезка, длина которого меньше первого, и укладывают на первый отрезок так, что левые торцы обоих отрезков были выровнены строго по вертикали, а правые торцы отрезков автоматически располагаются ступенями. Оба отрезка фиксируются механизмом формирования пакетов 4, и операцию реза повторяют до формирования первого пакета 14, который состоит из m многослойных отрезков (в нашем примере m=8…10). Готовый пакет 14 механизмом перемещения пакетов 4 смещают на величину
n+1
n
S=π(R-R)+δ+c,
n+1
где R - внутренний радиус округления последующего многослойного пакета в блоке,
n
R - внутренний радиус округления предыдущего многослойного пакета в блоке,
δ - величина зазора между концами каждого отрезка из многослойных аморфных лент пакета сформированного блока пакетов магнитопровода, δ=1…4 мм в зависимости от геометрических размеров магнитопровода и мощности трансформатора,
c - расстояние между концами уложенных пакетов собранного блока пакетов магнитопровода, c=15…25 мм в зависимости от геометрических размеров магнитопровода и мощности трансформатора.
Прижимным устройством 15 центральную часть пакета 14 опускают в вертикальном направлении на сборочный стол 1, опорные призмы 3 раздвигают и весь пакет 14 укладывают на сборочный стол. Опорные призмы 3 возвращают в исходное положение и повторяют операцию по формированию второго пакета 14, который после формирования укладывают со смещением на первый пакет 14. Данные операции продолжают до получения готового блока, который состоит из k пакетов (в нашем примере k=4…8), при этом левые вертикальные торцы отдельных пакетов 14, смещены относительно друг друга в продольном направлении на величину S. Станина 2 сборочного стола 1 имеет упоры 16. С помощью механизма перемещения блоков 5 сформированный блок 17 сдвигают по поверхности сборочного стола 1 до упоров 16 на участок сборки магнитопровода. Платформу 8 перемещают в рабочее положение сборочного стола до соприкосновения с нижним пакетом 14 блока 17, одновременно оправку 6 перемещают до соприкосновения с верхним пакетом 14 блока 17, фиксируя блок 17 по высоте. Оправку 6, платформу 8 и зафиксированную горизонтальную часть блока 17 перемещают вниз в вертикальной плоскости; обкатные ролики 10, 11 перемещают в горизонтальной плоскости до соприкосновения блока 17 с вертикальными участками оправки 6 и начинают предварительное формирование и укладку левой и правой части блока 17 на вертикальных участках оправки 6. Окончательное формирование и плотную укладку блока 17 на вертикальных участках оправки 6 осуществляют с помощью групп прижимных роликов 9. После окончания укладки блока 17 на вертикальных участках оправки 5, оправку 6 и платформу 8 останавливают, выдвигают упор 18 и начинают операции формирования блока 17 на верхнем горизонтальном участке оправки 5, при этом сначала укладывают левую часть блока 17 и перемещают обкатной ролик 10 таким образом, чтобы плотно прижать левую часть блока 17 к оправке 6 и на торцах каждого из пакетов 14 блока 17 (из-за увеличения радиуса укладки отрезков пакетов 14) образовать ступени, которые направлены «вверх», а правую часть блока 17 в это время удерживают в вертикальном положении с помощью упора 18. При укладке пакетов 14 блока 17, из-за наличия предварительного смещения в продольном направлении на величину S, пакеты 14 образуют ступени друг относительно друга, которые также направлены «вверх». После укладки левой части блока 17 перемещают обкатной ролик 11 и с помощью упора 18, который перемещают в горизонтальной плоскости и одновременно поднимают вверх, начинают последовательную укладку пакетов 14 правой части блока 17. У правой части блока 17 торцы отрезков отдельных пакетов 14 и сами пакеты 14 блока 17 также образуют ступенчатую форму, ступени которых направлены «вниз». После укладки первого блока 17 на оправку 6 левые торцы отрезков всех пакетов 14 блока 17 со ступенями, направленными «вверх», образуют с правыми торцами тех же пакетов 14 со ступенями, направленными «вниз», стык с зазором, а так как пакеты 14 блока 17 уложены со смещением, то и между собой пакеты 14 образуют стык с зазором и поэтому блок 17 не имеет радиальную неровность в зоне стыка. После укладки первого блока 17 в зоне стыка внешнего пакета 14 блока 17 устанавливают устройство для фиксации 7, которое прижимает установленный блок 17 к оправке 6, обкатные ролики 10, 11 разводят и перемещают в исходное положение, оправку 6 вместе с устройством для фиксации 7 и упором 18 поднимают вверх, платформу 8 перемещают в исходное положение вниз и повторяют операции по формированию и укладке второго блока 17 на предыдущем блоке 17. При формировании второго блока 17 на верхнем горизонтальном участке оправки 6 при перемещении обкатного ролика 10 и укладки левой части блока 17 снимают устройство для фиксации 7, и после укладки правой части блока 17 снова устанавливают устройство для фиксации 7, которое прижимает два установленных блока 17 к оправке 6. Операции по формированию блока 17 на предыдущем блоке 17 повторяют до получения заданного сечения магнитопровода трансформатора.
Данная линия может быть использована для изготовления магнитопроводов из аморфной ленты распределительных трансформаторов мощностью от 10 до 1600 кВА.
Таким образом, применение предложенной линии позволит:
- автоматизировать все операции по сборке магнитопроводов за счет применения современных систем управления механизмами формирования, перемещения и укладки пакетов аморфных лент;
- снизить трудоемкость процесса сборки магнитопроводов и металлоемкость линии изготовления магнитопровода за счет уменьшения количества операций технологического процесса сборки магнитопровода и применения оптимального состава нового оборудования;
- снизить уровень шума трансформаторов с магнитопроводами из аморфной ленты за счет более плотной укладки пакетов аморфных лент с помощью групп прижимных и обкатных роликов;
- повысить электромагнитные характеристики трансформатора с предлагаемыми магнитопроводами за счет повышения точности сборки магнитопроводов.