本發(fā)明屬于變壓器鐵心生產(chǎn)制造領(lǐng)域，涉及一種立體卷鐵心卷繞工藝解析模型，具體涉及一種耐熱型取向硅鋼類立體卷鐵心卷繞工藝解析模型及其應(yīng)用，更具體地，涉及一種使用耐熱型取向硅鋼類的三相立體卷鐵心配電變壓器鐵心卷繞工藝過程的控制模型及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制造的電能傳輸設(shè)備，鐵心作為變壓器的核心部件被譽(yù)為“變壓器的心臟”，而取向硅鋼則是鐵心的構(gòu)成材料。耐熱型可退火取向硅鋼是立體卷鐵心的主要用材。立體卷鐵心變壓器鐵心的制造流程主要包括取向硅鋼鋼卷曲線開料、繞制、組裝、退火、試驗(yàn)等幾個工序。

2、變壓器的空載性能是變壓器最重要的性能之一，傳統(tǒng)的變壓器空載損耗計(jì)算中，將上述工序中的影響統(tǒng)統(tǒng)歸為一個系數(shù)k，反應(yīng)為鐵心結(jié)構(gòu)或加工因素引起的硅鋼片單位損耗的變化，稱為鐵心工藝系數(shù)，具體公式如下:

3、p0＝k*gtx*ptx(w)

4、p0：變壓器空載損耗(w)

5、k：鐵心工藝系數(shù)

6、ptx：單位鐵損(w/kg)

7、gtx：鐵心重量(kg)

8、可見，空載損耗簡單的表征與上述三方面有關(guān)系，但是，每個參數(shù)影響的比重，及每個參數(shù)深層次的影響參數(shù)及其交互作用迄今并無詳細(xì)準(zhǔn)確的分析。

9、另外,具體指向立體卷鐵心變壓器鐵心的制作工序中，會存在多工序中的影響因素，使得鐵心工藝系數(shù)實(shí)際上是存在波動性。如何根據(jù)實(shí)際工序的實(shí)際情況建立對鐵心工藝系數(shù)的表征，使得鐵損的計(jì)算更為準(zhǔn)確，為變壓器廠家對后續(xù)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行時鐵損的分析及各實(shí)際相關(guān)的分析提供更準(zhǔn)確的依據(jù)；使得相應(yīng)分析更準(zhǔn)確與能夠指向真實(shí)問題

10、另外,立體卷鐵心重要工序卷繞工藝過程中的參數(shù)及存在的一些影響因子也對鐵心工藝系數(shù)有較大的影響。然而，以往對此缺少具體的研究，導(dǎo)致立體卷鐵心重要工序卷繞工藝(例如，鐵心卷繞的繞制半徑及繞制拉應(yīng)力等)過程中的參數(shù)及存在的一些影響因素對空載損耗的影響未被重視。

11、專利號為：cn201610968298.4的發(fā)明申請，公開了“一種變壓器鐵心工藝系數(shù)的控制模型”，所述變壓器鐵心生產(chǎn)工藝系數(shù)k’按照各個工序分解為5個子系數(shù)：疊裝影響子系數(shù)k’1，縱剪影響子系數(shù)k’2，橫剪影響子系數(shù)k’3，鐵心結(jié)構(gòu)影響子系數(shù)k’4及毛刺影響子系數(shù)k’5；所述鐵心工藝系數(shù)k的控制模型如下：k’＝(1+k’5)×(1+k’1+k’2+k’3+k’4)；所述鐵心采用取向硅鋼。

12、專利號為：cn201610231782.9的發(fā)明申請，公開了“一種基于粒子群優(yōu)化的變壓器鐵心截面設(shè)計(jì)方法”，首先根據(jù)變壓器鐵心直徑與鐵心級數(shù)對應(yīng)關(guān)系確定鐵心級數(shù)，為接下來優(yōu)化每級疊厚度進(jìn)行預(yù)處理，然后應(yīng)用粒子群優(yōu)化算法對各級疊厚度進(jìn)行優(yōu)化求解，進(jìn)而得到最終的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

13、專利號為：cn202110589061.6的發(fā)明申請，公開了“一種直流換流閥飽和電抗器用超薄硅鋼鐵心質(zhì)量的評估方法”，包括以下步驟：s1、外觀評價；s2、疊裝系數(shù)評價；s3、磁性能評價；s4、噪聲評價；s5、耐受環(huán)境溫度變化評價和s6、長期運(yùn)行性能評價，本發(fā)明考慮了直流換流閥飽和電抗器對超薄硅鋼鐵心外觀、疊裝系數(shù)、磁性能、噪聲及長期運(yùn)行等特性要求，實(shí)現(xiàn)了超薄硅鋼鐵心外形外觀的性能評估、鐵心基本參數(shù)評估、電磁性能評估、耐受環(huán)境溫度變化評估及長期電熱運(yùn)行特性評估，為直流換流閥飽和電抗器用超薄硅鋼鐵心可靠運(yùn)行提供了保障。

14、然而，上述授權(quán)專利未就立體卷鐵心的重要工序過程中的卷繞工藝(例如，鐵心卷繞的繞制半徑及繞制拉應(yīng)力等)的參數(shù)及存在的一些因素對鐵心工藝系數(shù)的影響加以研究。這樣，因以往缺少對立體卷鐵心重要工序卷繞工藝(例如，鐵心卷繞的繞制半徑及繞制拉應(yīng)力等)過程中的參數(shù)及存在的一些影響因素的具體的研究。

15、以往,在考慮鐵心卷繞時的繞制半徑及繞制拉應(yīng)力等參數(shù)及存在相關(guān)的一些因素對鐵心工藝系數(shù)的影響時，針對鐵心卷繞容量及產(chǎn)品繞制半徑大小的情況，往往根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)定卷繞工序中的拉應(yīng)力對鐵損的影響參數(shù)取值范圍。

16、然而，上述以往的經(jīng)驗(yàn)并不十分準(zhǔn)確。因以往在繞制鐵心時一般只關(guān)注鐵心最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并未對中間過程進(jìn)行分析，導(dǎo)致立體卷鐵心重要工序卷繞工藝(例如，鐵心卷繞的繞制半徑及繞制拉應(yīng)力等)過程中的參數(shù)及存在的一些影響因素對空載損耗的影響未被重視。

17、另一方面，立體卷鐵心的繞制過程是對取向硅鋼原料產(chǎn)生額外應(yīng)力最大的工藝過程，特別是，耐熱型取向硅鋼類的三相立體卷鐵心配電變壓器鐵心卷繞工藝確實(shí)對空載損耗的影響更大，導(dǎo)致該過程對材料的性能變化影響也最大。

18、本發(fā)明重點(diǎn)解析立體卷鐵心重要工序卷繞工藝過程中的參數(shù)及影響因子，據(jù)此，建立一種耐熱型取向硅鋼類立體卷鐵心配電變壓器鐵心卷繞過程的工藝質(zhì)量控制模型，以便更精確的分析出繞制工序的工藝對取向硅鋼材料性能的影響。通過精確的定位分析，準(zhǔn)確分析卷繞過程參數(shù)對空載損耗的影響，以便供變壓器廠家更好的控制立體卷鐵心卷繞工藝質(zhì)量，提高產(chǎn)品性能，降低成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明的目的是：建立一種立體卷鐵心卷繞工藝過程的解析模型及其應(yīng)用，特別是，建立一種耐熱型取向硅鋼類立體卷鐵心配電變壓器鐵心卷繞過程的工藝質(zhì)量控制模型，以便更精確的分析出繞制工序的工藝對取向硅鋼材料性能的影響。通過精確的定位分析，準(zhǔn)確分析卷繞過程參數(shù)對空載損耗的影響，以便更好的控制立體卷鐵心卷繞工藝質(zhì)量，提高產(chǎn)品性能，降低成本。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種立體卷鐵心卷繞工藝過程的解析模型,所述解析模型用于準(zhǔn)確分析卷繞過程參數(shù)對空載損耗的影響，其特征在于：

4、立體卷鐵心卷繞工藝過程的解析模型按繞制工藝影響因素分解為二大主模塊，既繞制半徑影響模塊kr和繞制拉力影響模塊kp：

5、k＝(kr+kp)/100

6、其中，

7、k:立體卷鐵心卷繞工藝過程的解析模型(％)；

8、kr：立體卷鐵心繞制半徑影響模塊(系數(shù))；

9、kp：立體卷鐵心繞制拉力影響模塊(系數(shù))。

10、根據(jù)本發(fā)明所述一種立體卷鐵心卷繞工藝過程的解析模型，其特征在于：

11、kr＝132-21.5ln(r)

12、其中，

13、r:立體卷鐵心繞制半徑。

14、根據(jù)本發(fā)明所述一種立體卷鐵心卷繞工藝過程的解析模型，其特征在于：

15、其中，

16、r:立體卷鐵心繞制半徑，20<r<500mm。

17、根據(jù)本發(fā)明所述一種立體卷鐵心卷繞工藝過程的解析模型，其特征在于：

18、kp＝17.4p2-20p+7

19、其中，

20、p：立體卷鐵心繞制拉力，mpa。

21、根據(jù)本發(fā)明所述一種立體卷鐵心卷繞工藝過程的解析模型，其特征在于：

22、其中，

23、p＝0-1。

24、根據(jù)本發(fā)明所述一種立體卷鐵心卷繞工藝過程的解析模型，其特征在于：

25、其中，

26、p＝0.2-0.6。

27、根據(jù)本發(fā)明所述一種立體卷鐵心卷繞工藝過程的解析模型，其特征在于：

28、其中，

29、r:立體卷鐵心繞制半徑，50<r<500mm。

30、根據(jù)本發(fā)明所述一種立體卷鐵心卷繞工藝過程的解析模型，其特征在于：

31、所述立體卷鐵心為耐熱型取向硅鋼類立體卷鐵心。

32、根據(jù)本發(fā)明所述一種立體卷鐵心卷繞工藝過程的解析模型，其特征在于：

33、k＝9.33～31.04。

34、變壓器設(shè)計(jì)的第一步就是選材鐵心直徑，不同容量的產(chǎn)品，鐵心直徑是不同的，對于立體卷鐵心也就意味著鐵心卷繞的繞制半徑是不同的，大容量產(chǎn)品繞制半徑大，小容量產(chǎn)品繞制半徑小，不同的繞制半徑直接影響取向硅鋼的性能，進(jìn)而影響變壓器的空載損耗性能。

35、根據(jù)本發(fā)明的一種耐熱型取向硅鋼類立體卷鐵心卷繞工藝過程的解析模型，繞制半徑對繞制性能影響很大，繞制半徑在50～300之內(nèi)影響特別大，繞制半徑在300～500之間，則其影響開始降低，500以上基本無影響，因此，繞制半徑在50到300之內(nèi)增大半徑可快速降低繞制工藝系數(shù)。

36、根據(jù)本發(fā)明所述一種耐熱型取向硅鋼類立體卷鐵心卷繞工藝過程的解析模型，

37、在繞制半徑相同的情況下，繞制拉力在0.2～0.6范圍區(qū)間，可獲得比較好的卷繞工藝系數(shù)。

38、根據(jù)本發(fā)明的一種耐熱型取向硅鋼類立體卷鐵心卷繞工藝過程的解析模型，

39、因繞制半徑對繞制性能影響很大，同容量產(chǎn)品可在適當(dāng)范圍內(nèi)合理設(shè)置繞制半徑，一般可在繞制半徑的+/-30％范圍內(nèi)調(diào)整；如果繞制半徑特別小，可按照+30％設(shè)計(jì)繞制半徑的調(diào)整。

40、根據(jù)本發(fā)明的一種耐熱型取向硅鋼類立體卷鐵心卷繞工藝過程的解析模型，各個模塊因子及其變量有一定的取值范圍，針對立體卷鐵心三相配電變壓器鐵心繞制過程中的影響因子，結(jié)合取值范圍如下表。

41、根據(jù)不同的繞制半徑及繞制拉力，制作多種不同鐵心，測試鐵心損耗相對于取向硅鋼原始性能的變化系數(shù)，總結(jié)出鐵心性能和拉力及半徑的關(guān)系，建立模型。

42、 工序模塊 取值范圍 kr 20<r<500 kp 0<p<1

43、本發(fā)明的有益效果

44、本發(fā)明的一種耐熱型取向硅鋼類立體卷鐵心配電變壓器鐵心卷繞過程的工藝質(zhì)量控制模型，能夠精確的分析出繞制工序的工藝對取向硅鋼材料性能的影響。通過精確的定位分析，能夠使變壓器廠家更好的控制立體卷鐵心卷繞工藝質(zhì)量，提高產(chǎn)品性能，降低成本，精益生產(chǎn)。