小型变压器工艺装备技术现状与发展趋势

【摘要】主要探讨了小型变压器在铁心加工、线圈绕制与涂装技术等方面的工艺装备技术现状与发展趋势，提出了积极推广应用新装备是提高中小变压器工艺水平的有效途径。

【关键词】小型；变压器；工艺；途径

1、铁心加工工艺装备技术

铁心作为变压器的重要部件，其制造质量的优劣，关系到整台产品性能的好坏。铁心制造所涉及的工艺和工装设备，应该使变压器的空载损耗附加工艺系数尽可能降低。目前，小型变压器的铁心加工有较大进步。

1.1叠片式铁心

制造变压器硅钢片对纵剪切质量要求的重点是解决毛刺和单边直线度，特别是毛刺，它直接影响到变

压器产品损耗、噪声等性能，目前国产设备基本可以满足要求，但是，要彻底解决铁心毛刺问题，纵剪切有可能发展到激光切割。激光切割技术的应用已经比较普遍，但用在纵剪线上还要突破切割速度的限制，要达到100 m/min以上，确有很大难度。

硅钢片横剪生产线进口设备较多，小型变压器的铁心加工中，铁心柱嵌下轭工艺、铁心柱不叠上轭工艺等已经有所应用。国产硅钢片横剪生产线经过近几年的发展，技术上有较大进步，剪切方式由气动驱动剪切发展为伺服电动机驱动剪切，提高了剪切效率，降低了设备噪声，结构方式由固定侧定位发展为中心定位，可以自动完成步进式叠积铁心片的剪切，具有自动堆垛功能。

1.2卷铁心制造

近几年，卷铁心变压器发展较快，铁心大都是封闭式铁心，有多级型和R型铁心，铁心结构有平面的也有立体的。卷铁心机、铁心退火炉、专用绕线机等卷铁心变压器制造专用设备已经大量使用。为提高效率，减少专用绕线机的投资，开口卷铁心数控生产线在国内也已经应用。国内制造的开口卷铁心数控生产线采用连续剪切包绕卷制技术，由开卷机、放料控制装置、卷绕机与控制柜四部分组成。

设备的主要特点有：①剪切、卷制一体化，自动化程度较高。②开卷机变频调速，缓冲控制。③送料采用交流伺服電动机驱动。④剪床气动控制，采用了标准精密直线导轨导向，精度高、毛刺小。⑤刀具为硬质合金材料，使用寿命长。⑥卷绕与送料速度同步跟随控制，不停顿剪切，效率高。⑦铁心重量自动平衡补偿，不需要人工干预。⑧片宽无级调节。⑨采用工业PLC自动控制，触摸屏人机界面，操作方便快捷。由开口卷铁心数控生产线卷制的铁心是圆形的，还要进行整形，然后退火、测试。

1.3非晶合金铁心制造

当前，非晶合金变压器成为广泛关注的热点。由于非晶带材厚度仅0.025 mm，还不到普通硅钢片的十分之一、并且特别脆，硬度是硅钢片的5倍，加工剪切很困难，对设备、刀具要求较高，一般变压器制造厂家很难加工成铁心，现在一般都是购买成品铁心。

目前，用于制造变压器的非晶合金带材有142mm、170 mm、213 mm三种宽度，因此制造非晶合金铁心时，要先根据铁心需要的长度剪断非晶合金带材，然后，再用工模器具加工成矩形框。非晶合金铁心剪切线主要完成非晶合金铁心的自动剪切和自动堆垛，是非晶合金铁心制造的关键设备，剪切线可以采用PLC控制方式、伺服执行系统、触摸屏人机操作界面及高精度机械传动机构，以保证设备的高精度、高自动化、高生产率、高可靠性。

2、线圈绕制工艺装备技术

线圈绕组是变压器的心脏，采用先进的工艺和设备是确保绕组质量的关键。绕组制造所涉及的工艺与装备，要能够保证较低负载损耗，承受较高短路能力和较好的散热性能。2.1新型卧式绕线机——全自动绕线机为此，国内已开发研制出全自动绕线机，适合绕制小型变压器绕组，该设备由机身、主轴箱、排线机构、尾架、放线机和电控系统组成，卷绕系统采用无级变速0～375 r/min，主轴起绕、制动平稳，应用导线自动张紧装置和无级调宽自动排线系统，使排线均匀、紧密。设备采用可编程序控制器，配电子计数器可自动计数和断电记忆。使用全自动绕线机不仅可以大大提高绕制线圈效率，而且还可减轻操作者劳动强度，确保线圈的绕制质量，值得进一步推广使用。

2.2箔式线圈绕制

机箔式线圈是以不同厚度的铜或铝箔带为导体，以宽带状的绝缘材料为层间绝缘，以窄带状的绝缘材料为端绝缘，在箔式绕线机上一次完成卷绕，形成卷状线圈，同时完成线圈内外侧引线的焊接及外表面包扎。它具有效率高，绕制线圈质量好，特别是它具有降低整台变压器材料消耗，提高线圈承受短路能力等特点。箔式线圈绕制机原来主要用于绕制干式变压器线圈，现在已用于绕制油浸式变压器线圈，特别是用于绕制非晶合金变压器低压线圈（一般容量400 kV.A以上时低压绕组采用箔式）。由于非晶合金铁心截面呈长方形，相应地线圈也为矩形，一般将高压绕组直接套绕在低压线圈上，在绕制方法上，可采取一些特殊技术措施。为适应较大容量节能型变压器的需要，国内双层箔式线圈绕制机已经研制成功，该设备主要组成部分包括：箔材开卷机，引料装置，焊接装置，卷绕机，压紧、压毛、剪切装置，端绝缘，层绝缘开卷装置及下料小车等。

3、积极推广应用新装备是提高中小变压器工艺水平的有效途径

变压器制造工艺的发展主要结合新产品、新结构的特点研究出与之相适应的工艺，并着重于新材料、新工艺、新装备的开发应用，以此来不断提高产品的质量和可靠性。积极推广应用新装备是提高中小变压器工艺水平的有效途径之一。

3.1工艺装备要多元化发展

变压器工艺装备的发展方向主要取向于变压器制造技术的发展和市场需求的变化。同时，设备市场需求多元化的趋势明显，这不仅表现在产品的种类上，而且表现在同类产品的不同档次上。大型装备要开发，一些工装、模具、专用工具也要开发。比如，装配非晶合金变压器时，需要打开一系列接缝，套装绕组后再搭接接缝，非晶合金退火后的脆性较大，易产生碎屑，专用的器身装配台已经开始推广应用。为保证装配后器身翻转时不产生变形，同时，减轻劳动强度，确保安全，非晶合金变压器器身翻转台也会随着非晶合金变压器制造规模的扩大而推广使用。

3.2装备制造企业要积极创新、不断进步

在变压器制造企业积极应用新装备的同时，变压器专用设备制造企业要不断创新，不断地改进配套件的质量，研制国内尚未生产的、变压器行业又有需求的先进装备。提高现有装备效率、精度、自动控制水平等，如开发横剪线的二次定位控制系统、故障诊断系统、数据库系统与通信系统等。尽力提高设备的可靠性和外观质量，同时在设备的方便使用与维修上也要进一步多做工作，不断创新，使设备能够满足变压器技术发展的需要，满足产品质量提高的需要，满足工艺材料发展的需要，满足企业节能降耗、提高效率的需要。

作者简介：庄雷，男，（1973.09-），沈阳瓦克华磁性材料有限公司工程师。