絕緣墊塊

為滿足變壓器企業(yè)絕緣條料加工自動(dòng)化的需要，將檢測傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和精密機(jī)械技術(shù)融為一體，研制了一種專用于沖制柔性非金屬條形材料的自動(dòng)沖床。在討論了摩擦力驅(qū)動(dòng)模型的基礎(chǔ)上，采用模糊控制、PID 控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的結(jié)構(gòu)，用多節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)模糊映射，構(gòu)成了一種包含隱含層的3層模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，用于交流伺服電機(jī)的控制，通過對電機(jī)單軸轉(zhuǎn)動(dòng)速率進(jìn)行摩擦力自適應(yīng)補(bǔ)償，從而提高送料系統(tǒng)控制精度。通過試運(yùn)行證明，該沖床運(yùn)行穩(wěn)定，操作精度良好。

絕緣墊塊沖床結(jié)構(gòu)簡介

該沖床整機(jī)外形，由材料升降機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)、材料檢測裝置、自動(dòng)沖頭及控制機(jī)構(gòu)構(gòu)成。

（1）控制機(jī)構(gòu)?？紤]到控制的穩(wěn)定性及現(xiàn)場加工環(huán)境，設(shè)計(jì)由三菱FX2N-48MT-001型PLC、FX0N-3A模擬量模塊以及臺達(dá)DOP-B07S201觸摸屏構(gòu)成。

（2）材料升降機(jī)構(gòu)。其作用為將待加工的條形材料向上抬起至送料位置，在材料送完后自動(dòng)下降裝料，該機(jī)構(gòu)采用螺桿升降，需手動(dòng)調(diào)整以安裝不同尺寸的材料，采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

（3）送料機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)為整個(gè)自動(dòng)沖床最重要也是最核心的受控裝置，其性能決定了沖床整體的工作效率，其作用是自動(dòng)適應(yīng)條形材料的光滑程度從而改變搓輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度及下壓力度，在一定的速度精度內(nèi)將材料送至沖頭進(jìn)行加工，為保證送料精度，該裝置采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用模糊神經(jīng)PID算法進(jìn)行控制。

（4）材料檢測裝置。采用行程開關(guān)、紅外線傳感器、光柵、接近開關(guān)等多種檢測裝置精確檢測沖床的工作狀態(tài)并將信號送至PLC。

（5）自動(dòng)沖頭。對材料進(jìn)行沖壓加工。

絕緣墊塊工作過程分析

（1）開機(jī)初始化，若自檢正常，則檢查條料狀態(tài)。若條料到位，可選擇是否工作，若未檢測到條料，則提示裝填條料。首次工作只進(jìn)行單次循環(huán)工作，完畢后可選擇是否重復(fù)循環(huán)工作，在工作的整個(gè)過程中，紅外線傳感器都會檢測承料托板上是否有條料，如傳感器檢測為0，材料升降機(jī)構(gòu)自動(dòng)下降至底部并提示裝填材料。

（2）當(dāng)升降機(jī)上升至送料檢測傳感器狀態(tài)置1時(shí)，搓料電機(jī)起動(dòng)，要求送料狀態(tài)檢測紅外線傳感器在2s內(nèi)可以檢測到搓出的條料，如果檢測不到，說明材料未被搓出，升降機(jī)向上微調(diào)，搓料電機(jī)繼續(xù)工作，若重復(fù)3次后送料狀態(tài)檢測傳感器狀態(tài)仍為0，則報(bào)警并提示檢查搓料出口擋板是否異常。

（3）當(dāng)送料狀態(tài)檢測傳感器狀態(tài)置1時(shí)，表示條料已搓出，送料伺服電機(jī)起動(dòng)，設(shè)置了單層分揀滾輪對材料進(jìn)行單層分揀（確保每次只搓出一根條料），將單層分揀傳感器狀態(tài)0作為送料電機(jī)工作條件之一（在程序中用觸點(diǎn)的串聯(lián)形式表示），當(dāng)材料前端到達(dá)料頭位置傳感器位置使傳感器置位后，搓料電機(jī)停止運(yùn)行，升降機(jī)下降 3mm從而減小條料抽取阻力，從而達(dá)到節(jié)能的效果并防止下一條料被提前搓出。在此過程中用光柵全程檢測材料的輸送速度并換算為單位時(shí)間產(chǎn)量顯示輸出。

如果材料表面很光滑無法搓出，控制系統(tǒng)取消搓料，改用強(qiáng)力吸盤吸取材料送出，既可以保證送料速度又兼顧了節(jié)能。

（4）當(dāng)料頭位置傳感器狀態(tài)置1時(shí)，送料步進(jìn)電機(jī)開始步進(jìn)工作，條料到達(dá)沖頭下方指定位置觸發(fā)沖頭行程開關(guān)，沖頭向下沖制，根據(jù)工作模式（單步、單周、重復(fù)）決定送料步進(jìn)電機(jī)是否繼續(xù)送料。在整個(gè)工作過程中，全程檢測是否有急停中斷、傳感器置異常等信號。

（5）當(dāng)料頭位置傳感器狀態(tài)出現(xiàn)下降沿時(shí)，表示料尾到達(dá)，送料電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)若干步，將尾料抽出送至尾料收集器，然后進(jìn)行下一循環(huán)。

通過一起干式鐵心串聯(lián)電抗器絕緣墊塊異常老化的分析，發(fā)現(xiàn)了絕緣墊塊堵塞繞組散熱氣道時(shí)受影響面積雖不大，但會引起繞組溫升偏高，造成絕緣墊塊異常老化。

絕緣墊塊試驗(yàn)分析

電抗器故障后，提取了噪聲等實(shí)測數(shù)據(jù)，并進(jìn)行了現(xiàn)場分析。 該型號產(chǎn)品為電網(wǎng)公司常用規(guī)格，經(jīng)型式試驗(yàn)噪聲合格，投運(yùn)后曾測試一次噪聲，聲壓級57.8dB，比標(biāo)準(zhǔn)（55dB）高了2.8dB。 由于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電抗器噪聲為試驗(yàn)室數(shù)據(jù)，在電流波形、環(huán)境干擾等方面實(shí)際工況和試驗(yàn)室有較大差異，現(xiàn)場稍高噪聲也是認(rèn)可的。 運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)噪聲異常時(shí)，測得產(chǎn)品噪聲達(dá)到71.1dB，跟往常比已有3dB 左右升高，已嚴(yán)重超標(biāo)。說明電抗器內(nèi)部可能發(fā)生結(jié)構(gòu)松動(dòng)，并可能影響了絕緣結(jié)構(gòu)參數(shù)的穩(wěn)定。

對該電抗器進(jìn)行絕緣試驗(yàn)、繞組直流電阻測試和工頻耐壓等試驗(yàn)。測試結(jié)果表明，鐵心對地絕緣良好，繞組直流電阻和出廠值對比仍在合格范圍內(nèi)。工頻耐壓試驗(yàn)結(jié)果顯示，施加28kV 電壓時(shí)，B、C相均有明顯電暈放電聲，A相則不明顯，說明B、C相繞組對鐵心絕緣已不完好，絕緣距離可能已發(fā)生改變。

為進(jìn)一步查找產(chǎn)品結(jié)構(gòu)松動(dòng)情況，檢查繞組輻向定位，發(fā)現(xiàn)A、B、C三相繞組均發(fā)生位移，B、C相達(dá)到6mm，A相位移為3mm，結(jié)合工頻耐壓分析可以判斷B、C相繞組壓緊結(jié)構(gòu)松動(dòng)已較嚴(yán)重。

絕緣墊塊拆卸檢查

拆卸上下墊塊各一處，進(jìn)行對比測試，測試結(jié)果表明，橡膠墊產(chǎn)生較大變形，上墊塊比下墊塊更加明顯。特別是上墊塊的橡膠墊端面極不規(guī)則，從留在端面的凹凸痕跡判斷，上墊塊的橡膠墊剛好堵住了一個(gè)氣道口。

絕緣墊塊澆注繞組的氣道口分析

澆注繞組氣道口主要受所使用模具的影響，調(diào)查發(fā)現(xiàn)該類型的干式鐵心串聯(lián)電抗器，其繞組一般具有一個(gè)或以上氣道。 所使用的氣道模具是一種組合模具，即由厚度15mm、寬度40mm、長度1200mm 的若干POM氣道板組合而成。 為拔模方便，POM氣道板和玻璃布套搭配使用，造成相鄰氣道口之間有0.5mm~1mm間隔，氣道間隔的存在，將氣道細(xì)分成若干截面為15mm×40mm的小氣道，而端部絕緣墊塊截面為80mm×50mm，二者截面積之比為1：6.66，可見氣道口被絕緣墊塊堵住的風(fēng)險(xiǎn)是客觀存在的。

絕緣墊塊墊塊堵住氣道口對溫升的影響分析

溫度是絕緣材料老化的關(guān)鍵影響因素之一，絕緣材料的溫度和產(chǎn)品的溫升密切相關(guān)，在產(chǎn)品電阻損耗（I²R)不變的情況下，上墊塊堵住氣道口將惡化局部區(qū)域的散熱條件，從而對產(chǎn)品溫升造成不利影響。

（1）對散熱條件的影響。上墊塊堵住氣道口，使該細(xì)分氣道的空氣不參與對流，筆者把它稱作“蓄熱現(xiàn)象”。傳統(tǒng)溫升計(jì)算模型，都假設(shè)氣道內(nèi)空氣對流帶走熱量，氣道的功能是有效的，沒有涉及“蓄熱現(xiàn)象”，與此相關(guān)的研究幾乎沒有公開報(bào)導(dǎo)。

（2）對繞組溫升的影響。對鐵心串聯(lián)電抗器CKSC-300/10-5，其繞組有個(gè)細(xì)分氣道情況下，繞組溫升達(dá)到 50.1K，而正常的A相平均溫升是47.9K，溫升差異達(dá)到2.2K，十分顯著。 絕緣墊塊堵塞繞組散熱氣道時(shí)受影響面積雖不大，但會引起繞組溫升偏高，這種影響不可忽視。

（3）對氣道口溫升的影響。氣道口溫升差異反映了局部區(qū)域的對流散熱效果差異。氣道口堵住和不堵兩種條件下，溫升穩(wěn)定后氣道口處溫度相差9.2K。分析溫升試驗(yàn)過程數(shù)據(jù)可以看出，二者差異上升較快，大約經(jīng)過2h，已達(dá)到9.0K 以上，說明氣道的實(shí)際通風(fēng)條件對氣道口溫升的影響十分顯著。

絕緣墊塊氣道口溫升對橡膠墊的影響分析

絕緣墊塊由樹脂墊塊和橡膠墊兩部分組成，緊貼氣道口的是絕緣墊塊的橡膠墊部分，經(jīng)形貌檢查發(fā)現(xiàn)除外形發(fā)生較大的伸縮變化外，橡膠墊表面也十分粗糙，并有孔洞和裂紋生成，老化現(xiàn)象十分明顯。只選取橡膠墊進(jìn)行重點(diǎn)分析。

（1）橡膠墊的熱老化。合成橡膠實(shí)際使用過程中受光、氧、熱和化學(xué)介質(zhì)等外界因素的作用，將會發(fā)生一定程度的老化，使其性能劣化、制品使用壽命縮短。

（2）橡膠墊的選用。橡膠制品因老化而引起功能喪失的問題，常常與材料選擇不當(dāng)有關(guān)。絕緣墊塊用橡膠墊的選用，要求材料必須具有耐熱老化性、優(yōu)良的電絕緣性以及彈性。合成橡膠品種繁多，根據(jù)產(chǎn)品使用條件，橡膠墊宜選用經(jīng)補(bǔ)強(qiáng)的乙丙橡膠(EPR)。乙丙橡膠是由乙烯和丙烯共聚而得的二元聚合物(EPM)或由乙烯、丙烯和非共軛二烯單體共聚而得三元共聚物(EPDM)的總稱，具有耐老化性、耐臭氧性、耐化學(xué)介質(zhì)性、優(yōu)良的電絕緣性以及彈性等，符合橡膠墊基本要求。

絕緣墊塊橡膠墊老化對產(chǎn)品噪聲的影響分析

橡膠墊老化時(shí)，先發(fā)生軟化，受此影響依靠墊塊來壓緊繞組的定位結(jié)構(gòu)發(fā)生松動(dòng)，通電繞組在電磁力作用下漸漸偏離了原來所處的中心對稱位置，壓緊結(jié)構(gòu)對繞組振動(dòng)的抑制能力降低；此外，在鐵心電磁振動(dòng)和繞組振動(dòng)共同作用下，鐵心柱在緊固方面的缺陷如澆注質(zhì)量不高、接觸面粘接不牢等被放大，發(fā)生脫漆、接觸面裂開、甚至錯(cuò)位，噪聲隨之增大。

南通鑫衡電氣有限公司專業(yè)為變壓器廠家配套生產(chǎn)絕緣子、絕緣墊塊、玻纖帶、緊縮帶、DMD絕緣紙、PET復(fù)合箔等絕緣產(chǎn)品。

導(dǎo)電排上有絕緣層，相與相間還有一定的空氣間隙，導(dǎo)電排與外殼間還有DMC材料壓制的絕緣墊塊，三重絕緣，保證母線槽的絕緣萬無一失，尤其在潮濕的環(huán)境下使用更顯其優(yōu)越性。