專利名稱：一種電力變壓器繞線模自動(dòng)分檔方法
一種電力變壓器繞線模自動(dòng)分檔方法技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明屬于電力電工機(jī)械領(lǐng)域，涉及電力變壓器繞線模分檔技術(shù)。
背景技術(shù)：
。電力變壓器線圈在立式繞線機(jī)上繞制前，需先按工藝圖之要求對繞線模圓柱表面進(jìn)行分檔。工藝對分檔之要求是按照變壓器線圈繞線工藝圖之要求，如圖1所示，將繞線模1放置在立式繞線機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)盤(俗稱花盤)2上且兩者中心線重合，見中心線3， 旋轉(zhuǎn)方向4表示繞線模1、立式繞線機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)盤2同步旋轉(zhuǎn)方向；繞線工藝要求分出的各檔在圓柱表面的長度誤差(如圖1中檔位5與6之間弧長)通常不大于士2毫米；支撐條放置在圖1中鉛直線7、8所示的位置。為了實(shí)現(xiàn)上述要求，現(xiàn)有分檔技術(shù)采用方法如下如圖2(a)所示，用長直角拐尺 (尺的底座有水平儀)在繞線模1圓柱表面上畫出一條鉛直線9 ；然后，如圖2(b)所示，在繞線模圓柱面兩端處各繞一條紙帶10、11，用紙帶圍在繞線模外表面的方法測量繞線模外表面周長實(shí)際值；由于工藝分檔總數(shù)是偶數(shù)，將已測量好的兩條紙帶取下，采用紙帶對折的方法進(jìn)行均分，對折均分后的兩紙帶重新再圍到繞線模外表面原來位置，如圖2(c)的10、 11所示，圖中12表示其中上下紙帶的各一個(gè)折點(diǎn)(分檔點(diǎn))；如圖2(d)所示，轉(zhuǎn)動(dòng)紙帶，將上下紙帶的各一個(gè)折點(diǎn)12與鉛直線9重合，這樣兩紙帶10、11在繞線模1圓柱面的位置就確定下來，固定好兩紙帶；接下來就可從鉛直線9開始沿著紙帶上下各一個(gè)對應(yīng)折點(diǎn)，依次畫出其他直線13等，如圖2(e)所示，這些直線就是分檔線；畫完繞線模圓柱面上的所有分檔線后，在各分檔線位置壓入支撐條，完工后的繞線模外表面如圖2(f)所示；到此，分檔工作結(jié)束。圖2的例子中，繞線模共分M檔，將M根撐條放到繞線模外表面各檔位直線上。如上述，由于繞線模采用人工分檔法，其不足之處是分檔費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，易出現(xiàn)分檔錯(cuò)誤。發(fā)明內(nèi)容。本發(fā)明目的是提供一種電力變壓器繞線模自動(dòng)分檔方法，與現(xiàn)有人工分檔法相比可提高分檔作業(yè)效率、保證分檔精度。本發(fā)明的技術(shù)方案是如圖3所示，使用立式繞線機(jī)上原有的繞線模1、立式繞線機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)盤2、立式繞線機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)盤中心軸15、中心軸與繞線模旋轉(zhuǎn)角度測量編碼器傳動(dòng)皮帶 16、繞線模旋轉(zhuǎn)角度測量編碼器傳動(dòng)輪17、繞線模旋轉(zhuǎn)角度測量旋轉(zhuǎn)編碼器18、旋轉(zhuǎn)編碼器數(shù)據(jù)傳輸線19、觸摸屏20、PLC程序控制器21、變頻器22、變頻電機(jī)23、變速箱M、立式繞線機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)盤嚙合齒輪25等與一個(gè)新增加的獨(dú)立部件激光線發(fā)生器14共同組成繞線模轉(zhuǎn)動(dòng)角度監(jiān)控系統(tǒng)；該監(jiān)控系統(tǒng)在分檔子程序支持下，共同完成分檔過程中繞線模定量轉(zhuǎn)動(dòng)、 定點(diǎn)停車控制，從而實(shí)現(xiàn)繞線模自動(dòng)分檔之功能。如圖4所示，激光線發(fā)生器14由圓柱形透鏡四、球形懸掛軸30、激光線發(fā)生器外殼31、激光隔離箱32、二極管激光器33、金屬圓錐形重錘34、激光線發(fā)生器安裝座37等組成；圓柱形透鏡四中心線和金屬圓錐形重錘34中心線平行；扇形激光線外邊沿線沈和27 組成的夾角內(nèi)形成了一個(gè)扇形激光束平面38 ；圓柱形透鏡四、球形懸掛軸30、激光隔離箱 32、二極管激光器33質(zhì)量之和與金屬圓錐形重錘34相比可以忽略不計(jì)，因此在地球重力作用下，圓柱形透鏡四、球形懸掛軸30、激光隔離箱32、二極管激光器33、金屬圓錐形重錘34組成的整體成為物理學(xué)中的一個(gè)“單擺”，所以扇形激光束平面38在空間始終保持是一個(gè)鉛直的激光束平面；由此可見，圖3中激光線發(fā)生器14投射到繞線模1圓柱面上的光線觀必定是一條鉛直光線。激光線發(fā)生器14作為一個(gè)新增加的獨(dú)立部件固定在靜止物體上或地面上，它發(fā)出的激光束形成一個(gè)扇形鉛直的光平面，見圖3中沈、27形成的鉛直扇形光平面；調(diào)節(jié)激光線發(fā)生器角度使激光線投射到繞線模1圓柱面上，形成一條光線28，并使其延長線與繞線模1的中心線3重合。需對立式繞線機(jī)上原有的觸摸屏畫面進(jìn)行修改，新增三個(gè)自動(dòng)分檔操作按鈕(分檔啟動(dòng)、分檔、分檔停止)和一個(gè)分檔值輸入窗口。由于為PLC新增加的子程序在繞線模自動(dòng)分檔工作結(jié)束后不再調(diào)用，所以新增加的子程序不影響現(xiàn)有立式繞線機(jī)中PLC原來程序的正常運(yùn)行；繞線模轉(zhuǎn)動(dòng)角度監(jiān)控系統(tǒng)在子程序支持下完成自動(dòng)分檔過程中繞線模角度定量轉(zhuǎn)動(dòng)、定點(diǎn)停車控制；如圖7所示，由 OB、BC、⑶、DE、EG、GJ等直線段連成一條折線39，折線39決定了繞線模上每一個(gè)分檔角度值的精確度，折線39的數(shù)學(xué)模型由新增加的子程序進(jìn)行定量描述，因此折線39的數(shù)學(xué)模型定量反映了繞線模旋轉(zhuǎn)角度測量編碼器輸出脈沖值與變頻電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的對應(yīng)關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)了對繞線模進(jìn)行快速、精確、自動(dòng)分檔之功能。


。圖1、繞線模放置在立式繞線機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)盤上示意圖。圖2、現(xiàn)有技術(shù)分檔過程示意圖。圖3、繞線模自動(dòng)分檔結(jié)構(gòu)示意圖。圖4、激光線發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖。圖5、繞線模旋轉(zhuǎn)角度測量編碼器輸出脈沖數(shù)量與繞線模旋轉(zhuǎn)角度值對應(yīng)關(guān)系示意圖。圖6、控制信號(hào)流程示意圖。圖7、分檔執(zhí)行過程中繞線模旋轉(zhuǎn)角度測量編碼器輸出脈沖數(shù)量與繞線模旋轉(zhuǎn)角度值之間函數(shù)關(guān)系示意圖。圖1中，1、繞線模，2、立式繞線機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)盤(俗稱花盤)，3、中心線，4、旋轉(zhuǎn)方向，5、檔位，6、檔位，7、鉛直線，8、鉛直線。圖2中，圖2(a)的1、繞線模，9、鉛直線；圖2 (b)的10、紙帶，11、紙帶；圖2 (c)的 10、紙帶，11、紙帶，12、折點(diǎn)(分檔點(diǎn))；圖2(d)的1、繞線模，9、鉛直線，10、紙帶，11、紙帶， 12、折點(diǎn)(分檔點(diǎn))；圖2(e)的9、鉛直線，13、其他直線。圖3中，1、繞線模，2、立式繞線機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)盤(俗稱花盤)，3、中心線，14、激光線發(fā)生器，15、立式繞線機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)盤中心軸，16、中心軸與繞線模旋轉(zhuǎn)角度測量編碼器傳動(dòng)皮帶，17、 繞線模旋轉(zhuǎn)角度測量編碼器傳動(dòng)輪，18、繞線模旋轉(zhuǎn)角度測量旋轉(zhuǎn)編碼器，19、旋轉(zhuǎn)編碼器數(shù)據(jù)傳輸線，20、觸摸屏，21、PLC程序控制器，22、變頻器，23、變頻電機(jī)，24、變速箱，25、立式繞線機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)盤嚙合齒輪，26、扇形激光線外邊沿線，27、扇形激光線外邊沿線，28、光線。圖4中，14、激光線發(fā)生器，26、扇形激光線外邊沿線，27、扇形激光線外邊沿線， 29、圓柱形透鏡，30、球形懸掛軸，31、激光線發(fā)生器外殼，32、激光隔離箱，33、二極管激光器，34、金屬圓錐形重錘，37、激光線發(fā)生器安裝座，38、扇形激光束平面。圖6中，17、繞線模旋轉(zhuǎn)角度測量編碼器傳動(dòng)輪，18、繞線模旋轉(zhuǎn)角度測量旋轉(zhuǎn)編碼器，19、旋轉(zhuǎn)編碼器數(shù)據(jù)傳輸線，20、觸摸屏，21、PLC程序控制器，22、變頻器，23、變頻電機(jī)，24、變速箱，25、立式繞線機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)盤嚙合齒輪，35、CPU單元，36、D/A模塊。圖7中，39、一條折線。
具體實(shí)施方式
。本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)現(xiàn)方法是如圖4所示，激光線發(fā)生器14的圓柱形透鏡四是一個(gè)直徑6-8毫米、長20-25毫米的圓柱形透鏡，圓柱形透鏡兩端面應(yīng)粗糙。球形懸掛軸30的內(nèi)球直徑15毫米，其球形懸掛軸外殼固定在激光線發(fā)生器外殼31的頂部。激光隔離箱32遮蓋二極管激光器33主光束之外的直射光。二極管激光器33選用波長635納米、低功率2級(jí)紅色激光。金屬圓錐形重錘34采用銅質(zhì)實(shí)心圓錐體，其高度大于50毫米，錐底端面直徑大于40毫米；圓柱形透鏡四和金屬圓錐形重錘34中心線一定保證平行；扇形激光線外邊沿線沈和27組成的夾角(約140度)形成了一個(gè)扇形激光束平面38 ；在地球重力作用下，圓柱形透鏡四、球形懸掛軸30、激光隔離箱32、二極管激光器 33、金屬圓錐形重錘34組成的整體成為一個(gè)物理學(xué)中的“單擺”，因此扇形激光束平面在空間始終保持是一個(gè)鉛直的激光束平面。繞線模轉(zhuǎn)動(dòng)角度監(jiān)控系統(tǒng)的硬件部分在立式繞線機(jī)原有控制系統(tǒng)中已全部具備 (不包括激光線發(fā)生器14)，只需對原PLC應(yīng)用程序添加上一個(gè)新的子程序，該子程序供自動(dòng)分檔專用。還需對原有觸摸屏畫面進(jìn)行修改，新增三個(gè)自動(dòng)分檔操作按鈕(分檔啟動(dòng)、分檔、 分檔停止)和一個(gè)分檔值輸入窗口 ；按動(dòng)“分檔啟動(dòng)”按鈕，調(diào)動(dòng)分檔子程序有效；按動(dòng)“分檔”按鈕，自動(dòng)分檔一次；按動(dòng)“分檔停止”按鈕，停止調(diào)用分檔子程序有效；分檔值輸入窗口在按動(dòng)“分檔啟動(dòng)”按鈕前輸入分檔總值。由于為PLC新增加的子程序在繞線模自動(dòng)分檔工作結(jié)束后不再調(diào)用，所以新增加的子程序不影響現(xiàn)有立式繞線機(jī)中PLC原來程序的正常運(yùn)行；繞線模轉(zhuǎn)動(dòng)角度監(jiān)控系統(tǒng)在新增加的子程序支持下完成自動(dòng)分檔過程中繞線模角度定量轉(zhuǎn)動(dòng)、定點(diǎn)停止控制；如圖3所示，繞線模轉(zhuǎn)動(dòng)角度監(jiān)控系統(tǒng)中立式繞線機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)盤中心軸15直徑與繞線模旋轉(zhuǎn)角度測量編碼器傳動(dòng)輪17直徑相同，繞線模旋轉(zhuǎn)角度測量旋轉(zhuǎn)編碼器18采用每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈輸出9000個(gè)脈沖，并保證繞線模1轉(zhuǎn)動(dòng)角度與繞線模旋轉(zhuǎn)角度測量旋轉(zhuǎn)編碼器18 轉(zhuǎn)動(dòng)角度始終一致，如圖5所示，繞線模旋轉(zhuǎn)角度測量編碼器輸出的脈沖數(shù)量與繞線模旋轉(zhuǎn)角度值成正比，OB是一條線性直線，B點(diǎn)坐標(biāo)為9000個(gè)脈沖、360度，A點(diǎn)坐標(biāo)為4500個(gè)脈沖、180度。如圖6所示，繞線模旋轉(zhuǎn)角度測量旋轉(zhuǎn)編碼器18輸出的脈沖信號(hào)通過旋轉(zhuǎn)編碼器數(shù)據(jù)傳輸線19送給PLC程序控制器21的CPU單元35的高速計(jì)數(shù)輸入端。PLC程序控制器的CPU單元35根據(jù)編碼器高速計(jì)數(shù)值在加載的新增加的子程序支持下，將輸出頻率數(shù)字量通過D/A模塊36輸出模擬量頻率信號(hào)，該模擬量頻率信號(hào)送入變頻器22模擬量頻率信號(hào)輸入端來控制變頻電機(jī)23，再通過變速箱M、立式繞線機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)盤嚙合齒輪25調(diào)整繞線模轉(zhuǎn)動(dòng)的速度及角度；觸摸屏20將分檔總值和動(dòng)作指令送入PLC的CPU單元35。原PLC應(yīng)用程序所添加的子程序要完成分檔過程中繞線模定量轉(zhuǎn)動(dòng)、定點(diǎn)停車控制，其程序設(shè)計(jì)要點(diǎn)如圖7所示，設(shè)計(jì)的子程序應(yīng)滿足圖7的0B、BC、⑶、DE、EG、GJ等6條曲線之?dāng)?shù)學(xué)模型，其算法舉例如下已知線圈模分對檔；線圈模旋轉(zhuǎn)角度測量編碼器采用每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈輸出9000個(gè)脈沖；各檔在繞線模圓柱表面的長度誤差(如圖1中檔位5與6之間弧長)不大于士2毫米；則0B、BC、⑶、DE、EG、GJ等6條曲線之?dāng)?shù)學(xué)模型應(yīng)為9000/24 = 375 (個(gè)脈沖 / 每檔)375/31 = 12. 1 (經(jīng)驗(yàn)系數(shù))12. 1*10 = 121 (個(gè)脈沖)(經(jīng)驗(yàn)值)
12. 1*7 = 85 (個(gè)脈沖)(經(jīng)驗(yàn)值)12. 1*3 = 36 (個(gè)脈沖)(經(jīng)驗(yàn)值)12. 1*1 = 12(個(gè)脈沖)(經(jīng)驗(yàn)值)X軸OP表示旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個(gè)數(shù)，其中B點(diǎn)對應(yīng)χ軸上121 (個(gè)脈沖)，C點(diǎn)對應(yīng)χ軸上242 (個(gè)脈沖)，D點(diǎn)對應(yīng)χ軸上327 (個(gè)脈沖)，E點(diǎn)對應(yīng)χ軸上363 (個(gè)脈沖)， G點(diǎn)對應(yīng)χ軸上375 (個(gè)脈沖)。y軸OF表示變頻電機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率，其中(經(jīng)驗(yàn)值)B點(diǎn)對應(yīng)y軸上10 (赫茲)，C點(diǎn)對應(yīng)y軸上10 (赫茲)，D點(diǎn)對應(yīng)y軸上7 (赫茲)，E點(diǎn)對應(yīng)y軸上3 (赫茲)，G點(diǎn)對應(yīng)y軸上1(赫茲)。tg θ 1 = 10/121 ；tg θ 2 = 3/85 ；tg θ 3 = 4/36 ；tg θ 4 = 2/12 ；F(OB) = tg θ 1*X(P) (HZ) ； (P = 0-121 個(gè)脈沖范圍)F(BC) = 10 (HZ) ； (P = 121-242 個(gè)脈沖范圍)F(CD) = 10-tg θ 2*X(P) (HZ) ； (P = 242-327 個(gè)脈沖范圍)F(DE) = 7-tg θ 3*X(P) (HZ) ； (P = 327-363 個(gè)脈沖范圍)F(EG) = 3-tg θ 4*X(P) (HZ) ； (P = 363-375 個(gè)脈沖范圍)F(GJ) = 1 (HZ) ； (P = 375 個(gè)脈沖)OB、BC、CD、DE、EG、GJ等直線段數(shù)學(xué)模型定量反映了繞線模旋轉(zhuǎn)角度測量旋轉(zhuǎn)編碼器輸出脈沖值與變頻電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的對應(yīng)關(guān)系，確保實(shí)現(xiàn)分檔過程中繞線模定量轉(zhuǎn)動(dòng)、 定點(diǎn)停車控制。
權(quán)利要求
1.一種電力變壓器繞線模自動(dòng)分檔方法使用立式繞線機(jī)上已有的繞線模、立式繞線機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)盤、立式繞線機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)盤中心軸、中心軸與繞線模旋轉(zhuǎn)角度測量編碼器傳動(dòng)皮帶、繞線模旋轉(zhuǎn)角度測量編碼器傳動(dòng)輪、繞線模旋轉(zhuǎn)角度測量旋轉(zhuǎn)編碼器、旋轉(zhuǎn)編碼器數(shù)據(jù)傳輸線、觸摸屏、PLC程序控制器、變頻器、變頻電機(jī)、變速箱、立式繞線機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)盤嚙合齒輪等與激光線發(fā)生器組成繞線模轉(zhuǎn)動(dòng)角度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是激光線發(fā)生器(14)固定在靜止物體上或地面上，調(diào)節(jié)激光線發(fā)生器角度，使激光線投射到繞線模(1)圓柱表面上，形成一條鉛直光線( )，并使其延長線與繞線模(1)的中心線(3)重合；繞線模轉(zhuǎn)動(dòng)角度監(jiān)控系統(tǒng)在分檔子程序支持下，完成分檔過程中繞線模定量轉(zhuǎn)動(dòng)、定點(diǎn)停車控制。
2.按權(quán)利要求1所述的一種電力變壓器繞線模自動(dòng)分檔方法，其特征是激光線發(fā)生器(14)由圓柱形透鏡( )、球形懸掛軸(30)、激光線發(fā)生器外殼(31)、激光隔離箱(32)、 二極管激光器(33)、金屬圓錐形重錘(34)、激光線發(fā)生器安裝座(37)等組成；圓柱形透鏡 (29)和金屬圓錐形重錘(34)中心線平行；扇形激光線外邊沿線06)和(XT)組成的夾角內(nèi)形成了一個(gè)扇形激光束平面(38)；在地球重力作用下，圓柱形透鏡( )、球形懸掛軸(30)、 激光隔離箱(32)、二極管激光器(33)、金屬圓錐形重錘(34)組成的整體成為物理學(xué)的一個(gè) “單擺”，使得激光線發(fā)生器(14)投射到繞線模(1)圓柱面上的光線08)是一條鉛直光線。
3.按權(quán)利要求1所述的一種電力變壓器繞線模自動(dòng)分檔方法，其特征是對原觸摸屏畫面新增三個(gè)自動(dòng)分檔操作按鈕(分檔啟動(dòng)、分檔、分檔停止)和一個(gè)分檔值輸入窗口 ；繞線模(1)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的監(jiān)控系統(tǒng)需對原PLC應(yīng)用程序添加一個(gè)子程序，該子程序供自動(dòng)分檔時(shí)調(diào)用，分檔工作結(jié)束后不再調(diào)用，所以該子程序不影響現(xiàn)有立式繞線機(jī)PLC原程序的正常運(yùn)行；由0B、BC、⑶、DE、EG、GJ等直線段連成的折線(39)決定了繞線模上每一個(gè)分檔角度值的精確度，折線(39)的數(shù)學(xué)模型由子程序進(jìn)行描述，折線(39)的數(shù)學(xué)模型定量反映了繞線模旋轉(zhuǎn)角度測量旋轉(zhuǎn)編碼器(18)輸出脈沖值與變頻電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率之間的對應(yīng)關(guān)系。
全文摘要
本發(fā)明一種電力變壓器繞線模自動(dòng)分檔方法屬于電力電工機(jī)械領(lǐng)域，涉及電力變壓器繞線模分檔技術(shù)?，F(xiàn)有繞線模由于采用人工分檔，其不足之處是分檔費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，易出現(xiàn)分檔錯(cuò)誤。本發(fā)明主要技術(shù)特征是由繞線模1、立式繞線機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)盤(俗稱花盤)2、繞線模旋轉(zhuǎn)角度測量旋轉(zhuǎn)編碼器18、觸摸屏20、PLC程序控制器21、變頻器22、變頻電機(jī)23、變速箱24等與激光線發(fā)生器14組成繞線模轉(zhuǎn)動(dòng)角度監(jiān)控系統(tǒng)，在分檔子程序支持下控制繞線模進(jìn)行定量轉(zhuǎn)動(dòng)、定點(diǎn)停車，共同完成繞線模自動(dòng)分檔之功能。
文檔編號(hào)G05D3/00GK102163499SQ20101011287
公開日2011年8月24日 申請日期2010年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月24日
發(fā)明者劉曉龍, 沈偉, 高原 申請人:山東巨力電工設(shè)備有限公司