Трансформаторы могут иметь повреждения, для устранения которых необходима перемотка обмотки. Перемотка обмоток трансформатора состоит из ряда операций, а именно: подбора материала, изготовления каркаса, намотки обмоток, сборки, пропитки и проверки.
Пользуясь данными моточной карты, подбирают материал для изготовления каркаса, для изоляции слоев обмоточного провода и обмоток, обмоточные провода и выводные концы (провод или шинки).
Кроме того, намотчик должен иметь цветные нитки и наконечники для заделки выводов, материал для изоляции паек, хлорвиниловые или линоксиновые трубки, тафтяную или киперную ленту. Обмоточные провода для обмоток трансформатора подбирают по сечению и по роду изоляции. Отклонения по сечению допустимы в пределах минус 10%. Провода большего сечения можно использовать при условии, что обмотки поместятся в каркасе. Площадь заполнения каркаса Qк = hк∙δ (рис. 1) сравнивают с площадью Qобщ = Q1 + Q2 + … + Qn, занимаемой всеми обмотками, и Qк ≥ Qобщ.
Рис. 1. Полезная площадь окна и его заполнение: а – при полной намотке; б – при неполной намотке (1 – сердечник, 2 – щеки, 3 – междуобмоточная изоляция, 4–5 – провода, 6 – гильза каркаса).
Площадь поперечного сечения каждой обмотки трансформатора при перемотке рассчитывают так:
1. Определяют число витков в одном слое: w = hн/d1,
где hн – ширина намотки;
d1 – диаметр провода с изоляцией.
2. Определяют количество слоев в обмотке:
где wоб – число витков данной обмотки.
3. Вычисляют площадь поперечного сечения одной обмотки:
где δ (дельта) – толщина междуслоевой изоляции;
(1,2 + 1,4) – коэффициент неплотности намотки. Большая величина берется при большем числе слоев в обмотке.
При перемотке трансформатора провод требуемого сечения можно заменить проводом меньшего размера, если намотку вести двумя проводами в параллель. Суммарная площадь сечения двух проводов должна быть равна площади сечения заменяемого провода:
тогда:
Обычно для замены берут провода одинакового диаметра:
В качестве междуслоевой изоляции маломощных низковольтных трансформаторов используют обмоточную или кабельную бумагу, а для высоковольтных – лакоткань.
Междуслоевая изоляция мощных трансформаторов должна иметь достаточную механическую прочность, например, рулонный электрокартон.
При намотке провоза не вплотную к щекам изоляцию нарезают полосами по ширине (hк) каркаса. Если же его кладут вплотную, то полосы делают шире и с боков надрезают. Такие полосы изоляции не только повышают электрическую прочность между слоями, но и устраняют западание витков верхних слоев в нижние.
Изоляция между обмотками трансформатора должна быть электрически и механически более прочной, чем междуслоевая, поэтому ее нарезают из кабельной бумаги или рулонного электрокартона по ширине каркаса и кладут в два-три слоя.
Выводы от обмоток при перемотке трансформатора делают из многожильного гибкого изолированного провода. Концы выводов зачищают, облуживают и обозначают разноцветными нитками согласно схеме. В качестве выводов можно использовать шинки из луженой жести такой длины, чтобы, положенные поперек обмотки, они выступали из каркаса. Конец шинки, который должен выступать наружу, сжимают желобком, чтобы продеть его в отверстие в щеке каркаса. Ширина шинки должна быть больше диаметра отверстия в щеке каркаса трансформатора, чтобы нельзя было случайно ее выдернуть. Шинки обязательно изолируют от обмотки. Если обмотка выполняется проводом большого сечения, то специальных выводов не делают, а используют этот же провод.
При ремонте обмоток трансформаторов можно использовать тот же каркас, но в ряде случаев его изготовляют заново. Каркас состоит из гильзы и двух боковых щек. Секционированный каркас кроме боковых щек может иметь внутренние щеки. Каркасы изготовляют из листового электроизоляционного материала – электрокартона, фибры, гетинакса, текстолита, а иногда прессуют из пластмассы.
Рис. 2. Размеры сердечника (а) и каркаса (б): 1 – гильза; 2 – щеки; 3 – отверстия для выводов.
Гильзу для увеличения механической прочности делают многослойной из рулонного электрокартона. В маломощных трансформаторах гильза обычно однослойная. Гильзу клеят на оправке с размерами, соответствующими сердечнику магнитопровода. Величина допусков зависит от размеров трансформатора (рис. 2), во всяком случае, допуск по высоте (h) должен иметь знак минус, а по другим размерам: y1; y2 – знак плюс. Не следует брать допуски большими или применять материал большего сечения, чем необходимо, так как это приведет к уменьшению полезной площади окна.
При перемотке обмоток трансформатора щеки тоже должны иметь достаточную механическую прочность, так как на них действуют большие усилия. Размеры щек зависят от других элементов трансформатора, например, размеры вырезов в щеках должны соответствовать размерам гильзы и рассчитываются на тугую посадку. Наружные размеры щек берут по окну сердечника с минусовым допуском.
Так как намотка в той части щек, где делают выводы, занимает больше места, то размеры щек в сторону выводов увеличивают в 1,2–1,5 раза. В щеках трансформатора при перемотке просверливают отверстия для выводов по диагонали или в шахматном порядке. Отверстий делают больше, чем требуется, так как заранее трудно установить точное место вывода. Каркас для повышения электрической прочности пропитывают изоляционным лаком. Готовый каркас трансформатора перед намоткой обмоток обязательно проверяют по сердечнику магнитопровода и, чтобы убедиться в отсутствии немагнитного зазора, прикладывают к сердечнику торцовую пластину.
Сборные каркасы трансформатора имеют ряд преимуществ, поэтому они находят широкое применение.
Щеки сборного каркаса такие же, как и клееного, а гильза состоит из четырех пластин, каждая пара которых имеет свои фигурные вырезы и крепится щеками без клея (рис. 3).
Рис. 3. Общий вид и детали сборного каркаса: 1 – щеки; 2 – пластины гильзы.
В ряде случаев обмотку трансформатора наматывают на гильзу без щек, такой способ намотки называют бескаркасным. Для крупных трансформаторов при перемотке обмоток применяют бескаркасную намотку. Гильзу делают клееной в несколько слоев из фибры или листового электрокартона и каждый слой проклеивают.
Толщина изоляционных материалов, необходимая для обеспечения электрической прочности трансформаторов, указана в табл. 1.
Изготовление обмоток трансформатора
Трансформаторы, как правило, имеют несколько обмоток, обозначение которых на принципиальной схеме не всегда соответствует порядку их намотки. Порядок намотки определяет конструктор, учитывая степень нагрева, механическую прочность обмоточного провода, электрическую прочность изоляции и экономичность. При ремонте трансформатора обмотки наматывают в последовательности, указанной в моточной карте. Совершенно недопустимо произвольное изменение расположения обмоток Намотка обмоток производится слоевым способом или вразброс.
Слоевая намотка при изготовлении обмоток трансформатора: при таком способе намотки обмоточный провод укладывают виток к витку и каждый слой изолируют. Работа трудоемкая, но электрическая прочность такой намотки повышается, так как между соприкасающимися витками провода действует небольшая разность потенциалов и вероятность пробоя изоляции провода мала. Высоковольтные обмотки при перемотке трансформатора обязательно наматывают по слоевому способу. На заводах слоевая намотка осуществляется на станках-автоматах, укладывающих провод виток к витку. Поэтому, независимо от назначения, все обмотки трансформатора на заводе выполняются слоевым способом.
Намотка вразброс при изготовлении обмоток: в этом случае обмоточный провод трансформатора наматывают произвольно, не следя за его укладкой. При намотке вразброс электрическая прочность значительно снижается, так как между соприкасающимися витками обмотки трансформатора действует большая разность потенциалов, чем при намотке в слой, что может привести к пробою изоляции провода. Для некоторого улучшения электрической прочности и повышения коэффициента заполнения окна сердечника медью при перемотке обмоток трансформатора через каждые 200–300 витков кладут электроизоляцию.
Намотку вразброс при изготовлении обмотки трансформатора применяют только в том случае, если обмотка трансформатора низковольтная и, если коэффициент заполнения окна медью не имеет существенного значения (дроссели фильтров), а также при малых диаметрах провода – 0,1 мм и меньше.
В остальном процесс намотки вразброс ничем не отличается от намотки трансформатора в слой.
Моточные работы при изготовлении обмоток трансформатора выполняются с помощью намоточного станка, который приводится в действие рукой или электродвигателем. Он должен иметь счетчик оборотов, что избавляет намотчика от необходимости вести счет витков и позволяет более внимательно следить за укладкой обмотки трансформатора. Вал намоточного станка должен легко вращаться, чтобы намотчик ощущал натяжение провода. Кроме того, вал не должен иметь боя, иначе намотка получится рыхлой и с одной стороны каркаса будет занимать места больше, чем с другой, что затруднит сборку сердечника магнитопровода трансформатора.
Намоточный станок для перемотки обмоток полуавтоматический с ручным приводом (рис. 4) состоит из массивной панели 1, на которой в стойках 2 вращаются вал станка 3 с каркасом 4 для обмотки и вал с винтовой резьбой 5 для укладки обмоточного провода виток к витку. На стойках крепится и ось 6 для катушки с обмоточным проводом 7. Вал станка приводится во вращение рукой через шестерни 8 – большую и малую. Кроме того, через привод 9 вращение передается на вал с винтовой резьбой и на счетчик оборотов 10 для подсчета витков.
Рис. 4. Намоточный станок для изготовления обмоток трансформатора: 1 – панель; 2 – стойки; 3 – вал; 4 – каркас; 5 – вал с резьбой; 6 – ось; 7 – катушка обмоточного провода; 8 – шестерни; 9 – привод; 10 – счетчик оборотов (витков).
Намотку обмоток мощных трансформаторов проводом большого сечения производят на токарном станке на малых оборотах. Для получения плотной намотки провод натягивают руками или к катушке с проводом подвешивают груз. Последнее более удобно, так как, подбирая груз, можно регулировать силу натяжения.
Намотка обмотки трансформатора
При намотке обмотки трансформатора каркас надевают на вал намоточного станка, с обеих сторон зажимают дисками с отверстиями для выводов и закрепляют гайкой. Диски предохраняют от развала или расклеивания щек, так как для получения плотной намотки провод натягивают, чем создают большие механические усилия, распирающие щеки каркаса.
Перед намоткой обмотки маломощного трансформатора гильзу оборачивают одним-двумя слоями лакоткани или обмоточной бумаги. В ближайшее к гильзе отверстие в щеке пропускают вывод и прочно прикрепляют его суровой ниткой или тафтяной лентой к гильзе (рис. 5, а).
Рис. 5. Крепление гибких выводов (а, где: 1 – вывод, 2 – нитка; 3 – лента; 4 – обмоточный провод) и шинки (б, где: 1 – шинка, 2 – изоляция, 3 – обмоточный провод).
Во время перемотки трансформатора при намотке новой обмотки выводы провода большого сечения закрепляют тафтяной лентой, которую обертывают два раза вокруг вывода и концы кладут поперек гильзы, а после укладки первого слоя обмотки трансформатора ленту затягивают так, чтобы вывод плотно прилегал к проводу намотки. Если в качестве вывода используется шинка, то к ней припаивают конец обмоточного провода, изолируют лакотканью или обмоточной бумагой, кладут поперек гильзы и закрепляют проводом обмотки (рис. 5, б).
Вывод от обмотки обязательно продевают через отверстие в щеке, находящееся на уровне слоя, от которого он идет. В противном случае может произойти замыкание вывода с вышележащими проводами. Сращивание концов обмоточного провода делают только горячей пайкой, которая должна быть аккуратной и прочной. Всякого рода пайки в обмотках трансформатора должны быть без острых выступов, которые могут проколоть изоляцию и образовать короткозамкнутые витки. Пайки обязательно изолируют.
Установив счетчик на нуль, приступают к намотке провода обмотки трансформатора. При слоевой намотке обмотки провод укладывают виток к витку с натяжкой. Необходимое натяжение осуществляют или вручную, придерживая провод пальцами левой руки через мягкую прокладку, или к станку пристраивают пружинящий тормоз, который можно было бы регулировать.
После укладки первого слоя провода, его оборачивают полоской электроизоляции и точно так же поступают при намотке последующих слоев обмотки трансформатора. Неаккуратно намотанные первые слои обмотки затрудняют дальнейшую укладку провода виток к витку, поэтому первые слои укладывают особенно тщательно, не допуская перекрещивания витков или просвета между ними. Если при перемотке трансформатора намотка обмотки получается неровной, то снимают эти слои и продолжают укладку провода более аккуратно.
В процессе перемотки намотав обмотку трансформатора, конец ее провода припаивают к выводу (или шинке), место пайки изолируют, а вывод, обмотав вокруг обмотки, прочно закрепляют, привязав его ниткой или тафтяной лентой к обмотке. Таким же способом делают выводы от части витков или от так называемой «средней точки». Вывод, сделанный обмоточным проводом большого сечения, закрепляют более прочной лентой – киперной.
Если вывод должен быть сделан на противоположную щеку трансформатора, то конец провода кладут поперек обмотки, предварительно подложив под него изоляцию – узкую полоску лакоткани или обмоточной бумаги. Затем припаивают вывод, который оборачивают вокруг обмотки трансформатора у щеки, и, закрепив, продевают в отверстие на щеке. Закончив намотку одной обмотки, ее изолируют, т. е. оборачивают полоской электроизоляции, согласно моточной карте и приступают к намотке следующей обмотки трансформатора.
Если при перемотке обмотки трансформатора окажется, что в моточной карте нет данных для междуобмоточной изоляции, то ее делают, учитывая возможную разность потенциалов между этими обмотками. Например, сначала была намотана повышающая обмотка, а сверху ее нужно «положить» накальную низковольтную обмотку, один конец которой соединяется с общим проводом. Очевидно, в данном случае требуется изоляция с повышенной электрической прочностью. Но еще более прочная изоляция потребуется, если сверху повышающей намотать сетевую обмотку.
Намотав обмотку трансформатора при его перемотке, проверяют, нет ли обрыва или замыкания с другой обмоткой. Обрыв провода при намотке устраняют горячей пайкой и пайку изолируют. Пайки увеличивают объем обмотки, поэтому их делают в той части обмотки, которая не будет закрыта сердечником магнитопровода.
Обмоточный провод в катушке может оказаться бракованным – с изоляцией, имеющей повреждения или недопустимые просветы меди, поэтому в процессе намотки трансформатора тщательно проверяют качество изоляции обмоточного провода. Кроме того, следят, чтобы провод с верхних слоев обмотки не западал в нижние и не образовывались петли при зацеплении провода за угол щеки или за заусеницы у отверстий для выводов.
При ремонте трансформаторов необходимо строго следовать моточной карте. В конструкции трансформатора допустимы только такие изменения, которые не повлияют на его электрические данные, а именно: каркасная или бескаркасная намотка; выводы шинкой или гибким проводом и т. п. В особенности недопустимы изменения в конструкции обмоток низкочастотных трансформаторов, так как при этом изменяются индуктивность рассеяния и междувитковая и междуобмоточная емкости, что в свою очередь приведет к изменению частотной характеристики трансформатора.
Сборка трансформатора после перемотки обмоток
После устранения неисправности в обмотке или после изготовления новой обмотки производят сборку трансформатора, т. е. в гильзу обмотки вставляют пластины трансформаторной стали (сердечник). Эту операцию называют «набивкой сердечника». Перед набивкой сердечника проверяют состояние пластин, нет ли вмятин, надломов или заусениц. Мятые пластины выправляют киянкой, а имеющие надломы заменяют, заусеницы снимают шабером. Кроме того, проверяют изоляцию пластин, которая может быть в виде окалины, лака или оклейки тонкой бумагой. Поврежденную изоляцию восстанавливают, покрывая пластину масляным лаком.
После перемотки обмоток трансформатора сборка сердечника магнитопровода, в зависимости от назначения, производится с немагнитным зазором или без зазора. При сборке с немагнитным зазором в гильзу обмотки с одной стороны вставляют все стержневые пластины, а с другой к ним прикладывают торцовые пластины (перекрышки), собранные в один пакет. Между стержневыми пластинами и перекрышками трансформатора кладут полоску диамагнитного материала (обычно кабельной бумаги или картона), толщина которой должна соответствовать величине немагнитного зазора. При сборке трансформатора сердечник без зазора собирают так: каркас с обмоткой ставят таким образом, чтобы иметь доступ к гильзе с обеих сторон. По обе стороны обмотки кладут равные количества стержневых и торцовых пластин изолированной стороной вверх. Затем в гильзу поочередно с одной и другой стороны вставляют стержневые пластины и замыкают их торцовыми, пока не соберут весь сердечник. При сборке трансформаторного сердечника следят, чтобы изоляции как стержневых, так и торцовых пластин были направлены в одну сторону.
Площадь поперечного сечения сердечника после сборки трансформатора должна быть не меньше указанной в моточной карте, иначе может произойти перенасыщение, а это приведет к изменению параметров трансформатора. Вначале пластины входят в гильзу свободно, но и последние вставляются с усилием и приходится их уплотнять. Пластины уплотняют, сжимая сердечник в тисках. Не следует уплотнение производить заклиниванием или отверткой, так как при этом произойдет разрыв провода внутри обмотки трансформатора. Также при сборке трансформатора после перемотки обмотки нужно следить, чтобы не было перекоса вставляемых пластин, которые могут прорезать гильзу и повредить провод обмотки. Пластины должны плотно заполнять пространство внутри гильзы. Если имеется свободное пространство, то вставляют пластины из картона или дерева. Сердечник после сборки трансформатора подравнивают на стальной плите с помощью киянки. После этого проверяют обмотки на отсутствие обрыва и замыкания на сердечник.
Сердечник магнитопровода стягивают скобкой или шпильками и болтами с помощью стальных планок. Сердечники мощных трансформаторов стягивают посредством угловой стали – уголка, что позволяет уменьшить толщину материала, а, следовательно, и вес. Стягивающие планки изолируют от сердечника магнитопровода трансформатора, прокладывая картон. Так же изолируют и стягивающие болты, за исключением одного, через который осуществляется заземление сердечника магнитопровода. Сердечники маломощных трансформаторов стягивают скобками. Их делают из листовой стали такой толщины, чтобы получить необходимую механическую прочность. Между скобкой и сердечником прокладывают изоляцию из электрокартона.
Контактная панель служит для соединения выводов обмотки трансформатора с монтажными проводами схемы. Ее делают из гетинакса или текстолита и устанавливают на ней лепестки (для маломощных трансформаторов) или болты с гайками – клеммы (для мощных). Лепестки обычно имеют два отверстия. В одно из них вставляют и припаивают конец вывода обмотки, а в другое – монтажный провод. Конец вывода, присоединяемый к клемме, изгибают в кольцо, облуживают, надевают на болт изгибом по ходу завинчивания и закрепляют гайкой и контргайкой.
По окончании всех операций сборки трансформаторы проверяют на отсутствие обрыва и коротких замыканий, а затем пропитывают изоляционным лаком.
Пропитка трансформатора после перемотки обмоток
Изоляционное вещество для пропитки трансформатора выбирают с учетом условий эксплуатации. Сильно греющиеся (например, силовые трансформаторы) не следует пропитывать веществами с низкой температурой плавления. Перед пропиткой трансформатор обязательно просушивают, иначе влага, содержащаяся в порах и щелях, останется в них, и пропитка не достигнет цели. Поэтому предназначенные для пропитки трансформаторы сушат в специальных печах с паровым или электрическим обогревом при температуре 100–110 °C. Сушка длится в течение нескольких часов, в зависимости от конструкции и размеров трансформатора. После сушки изделия погружают в ванну с пропитывающим веществом и держат в ней до прекращения выделения пузырьков.
Температура пропитываемого трансформатора должна быть порядка 60 °C. При более высокой температуре происходит бурное кипение лака при погружении детали в ванну, а при более низкой – увеличивается вязкость диэлектрика, и пропитка ухудшается. Вынутые из ванны изделия, после того как стечет пропитывающее вещество, сушат. Наиболее ответственные трансформаторы и трансформаторы, работающие в трудных атмосферных условиях, после сушки вторично пропитывают, а затем наносят покровный лак.
Покровный лак наносят кистью, пульверизатором или погружением в ванну. Погружение в ванну – более совершенный способ, так как в этом случае получается ровный слой лака при меньшем расходе его. Покровный лак предварительно нагревают, чтобы уменьшить его вязкость.
Пропитка трансформатора воскообразными диэлектриками производится следующим образом: в ванну с расплавленным пропитывающим веществом опускают изделия, просушенные и нагретые до 50–60 °C. Для получения нужного слоя воскообразного вещества производят неоднократное погружение изделия, т. е. наращивают слои изоляции. Так как некоторые воскообразные вещества имеют низкую температуру вспышки, то расплавляют их, нагревая ванну паром или горячей водой.
Весьма эффективна вакуумная пропитка трансформатора, которая осуществляется в обогреваемой герметически закрытой камере. Преимуществом вакуумной пропитки является то, что из пор трансформатора откачивается воздух, который не только препятствует проникновению диэлектрика в поры и зазоры, но и разрушает изоляцию провода и обмотки. После перемотки обмотки трансформатора готовые изделия подвергают всесторонним испытаниям для определения их годности и соответствия параметров заводским данным.
разместить ссылку https://ask.mosdok.ru/free-back-links-catalog на видео бесплатно