干式电容式套管卷芯机的电控系统设计
Dry type condenser bushing volume core
for control system design of electric machines
邓鹤鸣（西北机器有限公司,710119）
摘要：本文介绍了干式电容式套管卷绕电控系统中S型切刀控制及放卷张力自动闭环控制。
0、 引言
在电力行业高压输电变压器用的电容式套管制造中，使用浸纸电容式套管的制作分为油浸纸电容式套管（通称为湿式套管）、环氧树脂浸纸电容式套管（通称为干式套管）两种类型。其中，环氧树脂浸纸电容式套管的主绝缘为环氧树脂在真空状态下浸渍以高电气性能绝缘纸缠绕的电容芯子并经固化而成。该套管具有结构紧凑、体积小、重量轻、无油、免维护、防暴、任意角度安装等特点，其环氧树脂浸纸绝缘，真空干燥电容芯子确保了产品运行中无局部放电现象，套管内不含有绝缘油或压缩气体，最大限度的避免了起火、爆炸的危险，从而得到用户的高度关注及广泛应用。
当前，对环氧树脂浸纸电容式套管的制造中，采用的方法通常是把皱纹纸裁成条状（皱纹成横向）收于纸芯中成盘状，使条状纸处于张力恒定的状态下，以螺旋状缠绕在电容芯子轴上，并按工艺要求铺屏、打孔及往复缠绕条状纸而成。其采用的绕制设备也相对简易，绕制过程操作繁琐，劳动强度大，效率低，绕制的套管质量不易保证。
1、系统原理
皱纹纸料卷分别装入放卷轴1、轴2、轴3，轴1和轴2置于下端，轴3在上端，各料卷按位置分位放置。三张皱纹纸料卷轴分别从放卷部分被动放出，分别进入对应的张力检测部分，经过张力检测后，三张皱纹纸进入切重叠料部分时汇集于同一棍，再经过两把“S”型切刀实现纸料重叠部的切割，在进入卷绕部分前对轴1、轴2皱纹纸由边料切刀对纸卷边料进行切割，简单穿过卷绕部分后通过热辊到达卷绕芯轴上。系统简图如图1所示。
2、电控系统及配置
由图1可知，该系统主要的控制对象为放卷的张力控制，S型切割控制（步进电机），卷绕控制及卷绕的升降控制（交流伺服电机）。为此本系统采用PLC作为主控单元，触摸屏作为人机界面，用于设定和显示各种参数。系统要求PLC具有多路高速脉冲输出口、高速计数口以及I/O点的数量，通过综合比较，PLC选用了日本三菱公司的FX3U-48MT/ES-A。
图2为PLC电路图，图中A8为PLC、A9为触摸屏；A10为旋转编码器用于卷绕速度的采样；Y0、Y4分别用于控制S型切刀1步进电机的频率和方向，Y1、Y5分别输出频率和方向用于控制S型切刀2的步进电机，Y2、Y6分别控制升降伺服电机的频率和方向。
图3为控制部分电路图，图中M3、M4为S型切割电机，选用成都步进公司的DM5676E步进电机；M5、M6为升降电机，选用日本安川的SGMGH13AAA4S的交流伺服电机，由于伺服电机需要电压为3ΦAC200V，因此必须进行电压转化，由3ΦAC380V转化为3ΦAC200V，采用了三相变压器进行转化。在该系统中M3、M4、M5、M6的控制，均通过PLC控制各自的驱动器A4、A5、A6、A7进行运行。
放卷机构通过气动制动器被动放卷，放卷张力值通过张力控制器直接设定，其张力大小通过安装在张力部分张力检测辊两端的张力传感器自动检测，并将检测信号上传张力控制器，通过电空转换器来控制气动制动器，达到张力的闭环控制，确保放卷机构纸带张力不变，其张力大小通过张力控制器来显示.
放卷张力控制示意图如图4所示。
图5为张力控制电路图，图中A1、A2、A3为蒙特福（MONTALVO）张力控制器张力控制器，分别控制三张皱纹纸，用于设定和显示其张力大小；QS1～QS6为张力传感器，用于放卷张力的自动检测，为了保证检测信号的准确性，成对使用；IP1～IP3为电/气转换器，其将张力控制器输出的电信号转化为气压信号，用于控制气动制动器的制动力大小。
