Глава восьмая
Обмотки измерительных трансформаторов (напряжения и тока)
Общие сведения
Обмотки НН (вторичные) трансформаторов напряжения выполняются цилиндрическими простыми или двухслойными, намотанными на цилиндры (гильзы) из электрокартона.
Обмотки ВН (первичные) трансформаторов напряжения выполняются многосложными цилиндрическими катушечными, состоящими из двух катушек, соединенных последовательно. Строение многослойной катушечной обмотки ВН трансформатора напряжения НОМ-35-66 (на 35 кВ) показано на рис. 68.
Рис. 68. Строение обмоток трансформатора напряжения типа НОМ-35-66:
1 — обмотка ВН (катушки А и В), 2 — шайбы из электрокартона, 3 — электростатический экран, 4 — общий выводной конец (из гибкого провода) от обмотки ВН и электростатического экрана, 5 — отбортованный цилиндр из кабельной бумаги, 6 — шайбы концевые из электрокартона, 7 — обмотка НН (П), 8 — цилиндр из электрокартона, 9 — контуры окна магнитопровода
Применение многослойной катушечной обмотки преследует две цели. Во-первых, уменьшается (в два раза) напряжение между слоями, что позволяет уменьшить толщину междуслойной изоляции (обмотка ВН имеет большое число витков и, следовательно, большое напряжение между слоями) и, во-вторых, оба выводные конца обмотки получаются снаружи обмотки.
Для обмоток ВН трансформаторов напряжения ввиду малых значений тока требуется обмоточный провод малых диаметров. Но провода диаметром менее чем 0,2 мм не применяются, хотя по значению тока можно было бы взять провод меньшего диаметра. Это обусловлено технологическими соображениями. Имеется в виду, что у высоковольтных трансформаторов напряжения междуслойная изоляция состоит из нескольких слоев кабельной бумаги, и поэтому, чтобы обеспечить хорошее натяжение провода для получения более плотной намотки, нужно иметь достаточную механическую прочность провода, избегая возможности его обрыва при намотке катушки.
Вторичные обмотки трансформаторов тока выполняют цилиндрическими многослойными и вмотанными в ленточный магнитопровод (сердечник). Ремонт последних требует наличия специальных станков, при помощи которых производится вмотка катушек в замкнутый магнитопровод, поэтому ремонт таких катушек ввиду его сложности в данной книге не рассматривается.
Многие типы измерительных трансформаторов тока и напряжения имеют конструкции с применением литой эпоксидной изоляции, поэтому обмотки таких трансформаторов ремонту не подлежат.
Намотка обмоток НН и ВН трансформаторов напряжения
Рис. 69. Намоточный станок:
1 — счетчик оборотов шпинделя, 2 — паяльная ванна, 3 — механизм для автоматической раскладки витков, 4— готовая обмотка НН, 5 — рукоятка переключения направления хода механизма для раскладки витков, 6 — шаблон (щека), 7 — тормозная колодка
Основным оборудованием для намотки обмоток служит намоточный станок, показанный на рис. 69. Станок снабжен приводным электродвигателем, педалью с тормозной колодкой 7, счетчиком 1, числа оборотов шпинделя, механизмом 3 для автоматической раскладки витков, устанавливаемым в Соответствии с диаметром провода, рукоятки 5 приспособления для перемены направления хода механизма 3 и паяльной ванны 2 для пайки проводов. Дополнительными приспособлениями являются: стойка для барабана с обмоточным проводом и натяжным устройством, газовая горелка и набор шаблонов 6 для намотки обмоток.
В набор инструмента входят: молоток, плоскогубцы, кусачки, напильник с мелкой насечкой, фибровая прокладка и т. д. Необходимыми вспомогательными материалами являются: припой, флюс, парафин, лента (киперная и тафтяная), бакелитовый лак и др.
В качестве примера типовой технологии намотки катушек трансформаторов напряжения может быть взят процесс намотки катушек трансформатора НОМ-35-66, как один из более сложных.
Намотка обмоток НН трансформатора НОМ-35-66. Обмотка НН — цилиндрическая двухслойная. Порядок ее намотки следующий. На шпинделе 6 обмоточного станка устанавливают и закрепляют стальной шаблон со щеками 5 (рис. 70). На шаблон наматывают цилиндр из листа электрокартона толщиной 0,5 мм в три оборота и край листа промазывают густым бакелитовым лаком. Полученный цилиндр провальцовывают деревянным валиком и обвязывают хлопчатобумажной лентой. По краям цилиндра вплотную к щекам наматывают выравнивающие концевые полосы 2, концы которых подклеивают к цилиндру и также обвязывают лентой.
Рис. 70. Намотка двухслойной цилиндрической обмотки НН трансформатора типа НОМ-35-66:
1 — обмоточный провод, 2 — полоса концевая из электрокартона, 3 — петля из тафтяной ленты, 4 — междуслойная изоляция, 5 — стальная щека шаблона, 6 — шпиндель станка
Натяжение обмоточного провода должно быть отрегулировано так, чтобы была обеспечена плотная намотка катушки и в то же время не повреждалась изоляция провода. Отмерив длину выводного конца, на него надевают линоксиновую трубку, провод загибают, продевают под ленту, обвязывающую концевую изоляцию, укладывают в вырезе щеки шаблона и закрепляют, обернув конец провода за шпиндель.
Счетчик числа оборотов устанавливают на нуль и приступают к намотке катушки. На первый виток накладывают две петли из тафтяной ленты, как показано на рис. 70, наматывают 4—5 витков, затягивают петли, наматывают 2—3 витка под лентой и затем пропускают концы ленты под следующие витки. Далее, сняв временную ленту, обвязывающую цилиндр, продолжают намотку обмотки, наблюдая за тем, чтобы провод ложился ровно и плотно, и чтобы на нем не было нарушения изоляции.
Намотав первый слой, укладывают междуслойную изоляцию 4 и поверх нее концевые полосы 2, обвязав их тафтяной лентой. Далее наматывают второй слой, уплотняя витки фибровым или деревянным клином. За 5—6 витков до конца второго слоя подкладывают петли из ленты и доматывают обмотку до нужного числа витков. Отмерив длину выводного конца, провод отрезают, надевают линексиновую трубку, продевают через незатянутые петли тафтяной ленты и изгибают, петли затягивают. Выводной конец бандажируют к обмотке 6—8 оборотами ленты.
Готовую обмотку снимают со станка, вынимают шаблон, зачищают выводные концы на 50 мм и предъявляют работнику ОТК. Технический контроль заключается во внешнем осмотре, проверке размеров обмотки и провода, правильности расположения, крепления и изоляции выводных концов. Затем обмотку направляют на контрольный пункт испытательной станции для проверки числа витков и отсутствия виткового замыкания.
Намотка обмоток ВН трансформатора НОМ-35-66. Обмотка ВН выполняется цилиндрической катушечной (из двух катушек). Ее наматывают поверх обмотки НН, предварительно положив на нее изоляцию из электрокартона и кабельной бумаги.
Рис. 71. Намотка многослойной цилиндрической катушечной обмотки ВН трансформатора типа НОМ-35-66:
1 — промежуточная шайба из электрокартона, 2 — изоляционный цилиндр, намотанный поверх обмотки НН (отбортованный цилиндр из кабельной бумаги не показан), 3 — временное (технологическое) выравнивающее кольцо, 4 — стальная щека шаблона, 5 — шпиндель станка, 6 — линоксиновая трубка, 7 — обмоточный провод, 8 — временная дистанцирующая гофрированная полоса из электрокартона
Обмотку НН устанавливают на станок, промазывают бакелитовым лаком и наматывают на нее листовой электрокартон, ширина которого равна осевому размеру обмотки (по щекам). Общая радиальная толщина должна быть 6 мм. Конец листа промазывают снизу бакелитовым лаком, провальцовывают деревянным валиком и временно обвязывают несколькими оборотами киперной ленты. Далее края электрокартона смазывают лаком, снимают временную обвязку и плотно накатывают цилиндр из полосы кабельной бумаги на общую толщину 6 мм.
Полоса должна быть надсечена с обеих сторон на глубину 65 мм с шагом 16 мм; ширина полосы — больше осевого размера обмотки. Надсеченные края бумаги, будучи отогнуты, образуют также изоляцию торцов обмотки (ом. рис. 68, поз. 5). При накладке полосы следят за тем, чтобы надсеченные края не подвертывались, выступали одинаково с обеих сторон и чтобы совпадение надрезов было не более 25%. Края бумаги обрезают, смазывают лаком и бандажируют тафтяной лентой.
Далее, сняв обмотку со станка и сняв тафтяную ленту, поверх цилиндра из кабельной бумаги надевают шайбы из электрокартона 2 (см. рис. 68) и 1 (рис. 71), отгибают вручную надсеченные края кабельной бумаги и надевают временные технологические кольца 3 (рис. 71). Шайбы располагают таким образом, чтобы в середине обмотки общая их толщина составляла 8 мм, а по краям — 3 мм. Крайние шайбы прижимают к аккуратно и тщательно расправленным надсеченным краям отбортованного цилиндра и между крайними и средней шайбами устанавливают технологические дистанцирующие прокладки из гофрированной картонной полосы 8 шириной 75 мм, закрепляя их двумя-тремя оборотами киперный ленты.
Собранный комплект со стальными щеками 4 шаблона устанавливают на шпиндель 5 станка и закрепляют. Так как направление намотки катушек ВН левое, то начинают наматывать катушку, находящуюся справа (у которой начало будет слева). Первый (и последний) слой каждой катушки наматывают обмоточным проводом диаметром 0,74 мм (усиленного сечения) марки ПЭЛ. Конец провода 7 с надетой на него линоксиновой трубкой 6 продевают под средние шайбы 1 и закрепляют его, как показано на рис. 71.
Счетчик оборотов устанавливают на нуль и наматывают первый слой катушки А, (см. рис. 68) предварительно подложив под него полосу электрокартона (чтобы не дать сдвигаться шайбам) и меж- дуслойную изоляцию. После намотки первого слоя кладут междуслойную изоляцию, обрезают провод диаметром 0,74 мм, припаивают провод диаметром 0,2 мм (основного размера) марки ПЭЛ, изолируют лакотканью место пайки и продолжают намотку катушки А, прокладывая после каждого слоя междуслойную изоляцию.
Приспособление для раскладки витков в слое должно быть установлено в соответствии с диаметром наматываемого провода. При переходе в катушку Б (меньшего осевого размера) кладут междуслойную изоляцию с более широкими отогнутыми краями. В конце предпоследнего слоя провод обрезают, спаивают с проводом диаметром 0,74 мм, изолируют место пайки, укладывают меж- дуслойную изоляцию и электростатический экран 3 (см. рис. 68), состоящий из латунной фольги, уложенной на полосу из электрокартона с загнутыми краями. Экран кладут таким образом, чтобы его выводной конец, который будет служить также и выводом от катушки, был обращен к ее торцу.
Поверх экрана кладут два слоя междуслойной изоляции и наматывают последний слой катушки Б с поджимкой изоляции фибровым клином, чтобы экран плотно прилегал к катушке. Провод обрезают и припаивают к экрану. Сверху катушку обертывают полосой электрокартона, через отверстие в котором пропускают выводной конец. После этого катушку бандажируют тафтяной лентой.
Намотанную первую группу катушек ВН (А—Б) вместе с обмоткой НН снимают с обмоточного станка, разворачивают на 180° другим концом обмотки, вновь устанавливают на станок и закрепляют для намотки второй группы катушек обмотки ВН. Снимают временную гофрированную полосу, к началу только что намотанной катушки припаивают провод диаметром 0,74 мм, изолируют место пайки и наматывают вторую группу катушек, полностью повторив все технологические операции, выполненные при намотке первой группы катушек.
Готовую обмотку снимают со станка, освобождают от щек и технологических колец, на место последних устанавливают комплект шайб 6 (см. рис. 68), временно обвязав их в двух-трех местах киперной лентой в осевом направлении. Затем обмотку окончательно отделывают, обрезают выступающие за шайбы надсеченные концы отбортованного цилиндра 5, зачищают выводные концы и предъявляют работнику ОТК для технического контроля. После этого обмотку отправляют в пропиточное отделение для предварительной сушки в вакуум-сушильном шкафу. После сушки обмотку ВН подают на контрольный пункт испытательной станции для проверки числа витков.
Предварительная сушка обмоток ВН трансформаторов напряжения на 35 кВ и выше необходима, так как при увлажнении изоляции обмотки, из-за возможного наличия токов утечки, проверка числа витков оказывается практически невозможной.
С испытательной станции обмотку вторично отправляют в пропиточное отделение для пропитки лаком МЛ-92. Процесс пропитки обмотки заключается в ее предварительном прогреве, сушке, пропитке лаком (методом окунания) и запекании.
Сушка обмотки имеет целью извлечения влаги из изоляции, состоящей в основном из волокнистых материалов, способных впитывать в себя атмосферную влагу. Даже при слабом увлажнении сильно снижается электрическая прочность изоляции и ее электрическое сопротивление. Пропитка лаками многослойной обмотки нужна для склеивания изоляции и витков с целью придания ей механической прочности.
Обмотка тонким проводом не дает возможности получить плотную намотку из-за недостаточного натяга провода, и поэтому может иметь место сдвиг слоев и витковое замыкание или даже обрыв провода.
После выгрузки из печи обмоткам дают остыть, затем еще раз подвергают техническому контролю и направляют для сборки трансформатора.
Намотка вторичных обмоток трансформаторов тока.
Выше было сказано, что лишь у некоторых типов трансформаторов тока возможен ремонт вторичных обмоток. В условиях ремонтных мастерских это относится к трансформаторам тока, которые могут быть разобраны для снятия обмоток для ремонта. В основном это трансформаторы, имеющие шихтованные магнитопроводы (сердечники), такие, как, например, трансформаторы ТКФ-3, ТФ-10, ТПФ-10, ТПФМ-10 и др.
Вторичные обмотки трансформаторов тока — слоевые, намотанные на изоляционные прямоугольные каркасы. При перемотке обмоток трансформаторов тока особое внимание должно быть обращено на соблюдение заводской раскладки витков и общей формы и размеров обмотки. Витки обмотки должны быть равномерно распределены по ее высоте, особенно в ее последнем слое (у многослойной обмотки).
Направление намотки также имеет существенное значение. Оно должно совпадать с направлением намотки первичной обмотки, т. е. направление обхода должно быть одинаковым от H1 к И2 и от Л1 к Л2 (обозначения указаны на трансформаторе).
Вторичные обмотки после перемотки должны быть пропитаны соответствующими лаками (асфальтовым или глифталевым) с последующими сушкой и запеканием по заводской инструкции.
Установку первичной обмотки на магнитопровод следует производить симметрично относительно вторичной, т. е. в соответствии с первоначальным (заводским) ее расположением. Изменение положения может изменить погрешности трансформатора тока.
Перемотка вторичных обмоток трансформаторов тока, имеющих ленточные магнитопроводы, значительно сложнее. В случае крайней необходимости она может быть выполнена вручную, с обязательным соблюдением первоначального расположения витков и размеров.
Контрольные вопросы
- Почему для первичной (ВН) обмотки трансформаторов напряжения применяются многослойные катушечные обмотки?
- Чем снабжен обмоточный станок?
- Для чего нужно переворачивать многослойную катушечную обмотку перед намоткой второй катушки?
- Зачем требуется сушка обмоток ВН трансформатора напряжения на 35 кВ и выше перед проверкой числа витков?
- Для чего требуется добиваться симметричного расположения первичной н вторичной обмоток трансформаторов тока?
