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大电流交/直流电抗器箔式绕组的卷制

2004-12-02 09:12:24 来源:《国际电子变压器》2004年12期
1引言 在应用SCR晶闸及IGBT绝缘栅场效应管等功率电子元件制造的变频电源、整流电源、逆变焊机,各类大功率电力电源……等电力电子设备的广泛应用,其已成为当代电力、电子业界不可缺少的一支主流。 在这些电力电子设备中,为抑制和消除高次谐波对电网的干扰与影响,以及为满足主整流回路对后级逆变与控制等所必须的滤波、隔离、储能等功效,这些设备中不可避免的要应用到交、直流电抗器。所以交、直流电抗器在这些设备中的应用,无疑占有重要地位。 2传统扁铜线绕组的特点 众所周知,这些交、直流电抗器的绕组往往是大电流、小电感,而其匝数又不多。 传统的绕制工艺一般是彩漆包、玻璃丝包或裸扁铜线进行绕制,甚至要采用多根并绕。由于绕制半径小,这在绕制过程中更增加绕制难度,所以在绕制过程中不可避免的要进行敲打、整形、出线折弯、包扎绝缘……,这些工作无疑容易留下绕组匝间短路等隐患。 由于该绕组的结构和原始的绕制工艺所限,成型的绕组就像不定性的弹簧,其外径回弹尺寸很大,无法保证绕组的轴向与幅向尺寸。同时这种方法绕制的绕组在铁心上还要多占据一匝的导线位置而导致铁心窗高的增加,对其相对位置的硅钢片毫无疑问是浪费。更因绕组的轴向端面呈螺旋状而形成不稳定结构而必须用辅助绝缘材料填平绕组的导线螺旋面,使其绕组端面形成平面,无疑这在绕组的绕制过程中更增加了工艺的复杂性。 值得提及的是这种结构绕组无法承受因过流和短路所产生的轴向电磁力而变形损坏。 综上所述,这种陈旧工艺很难实现机制化、量产化和得到整体品质的保证。 3箔式绕组的特点 所谓箔式绕组就是采用裸铜板或条材卷制绕组,其特点是一层就是一匝,在卷制过程中自动垫置层间绝缘材料。 这种箔式绕组的优点: a.可连续化自动卷制,自动垫置层间绝缘材料,低劳动强度,生产效率高,可实现量产化。 b.能严格控制绕组外形尺寸,绕组结构紧凑,占用空间比小。 c.绝缘可靠,损坏率基本为零,整体品质可得到有效保证。 d.绕组高度几乎可等同铁心窗高,节约硅钢片。 e.是承受因过流和短路而产生轴、幅向电磁力的唯一结构。 f.在交流电抗器绕组中的合理“集肤效应”将有效减小杂散损耗。 g.在采用规格铜板(条材)的条件下,可灵活的将绕组进行串、并联,实现大电流、大电感的优化设计与组合,也是实现多规格绕组标准化的有效管理。 h.整体加权成本低,性价比高,利用扁铜线制作的绕组与箔式绕组比较,其各项电磁指标及结构都不具备可比性。 在国内近二十年来,箔式绕组已应用在电力变压器的低压绕组中。 图3是彩用50×2裸铜条材卷制的直流电抗器绕组实物,层间绝缘为杜邦nomex-410绝缘纸。 4关于箔式绕组卷制的设备 在电力变压器中应用的箔式绕组卷制设备操作复杂、体积庞大、价格昂贵,仅在有实力的较大型变压器厂中应用。 本文所介绍的是利用减速箱主轴,通过送料架、导向压紧,可调涨力拉紧装置等机构直接卷制箔式绕组。 在连续的卷制过程中,通过传感器自动计数并自动快速停机(刹车)。 其卷制运行过程如图4 该专用设备主轴输出力矩195Nm,卷制速度28r/min,最大卷制外径280mm,可卷制0.5~2mm×≤80mm的铜材。在采用单条铜材卷制的绕组,最大可满足550A以下的各类交、直流电抗器的需求。 5结束语 如果说设计是产品的前提,但后期的制造工艺却是产品整体品质和成本的保证。 工艺技术是无止境的,这台专用箔式卷制绕组专用设备也不是尽善尽美,在国内尚属首次尝试,虽然已运行多年,但在今后的实践中尚需进一步提高和改进。
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