Кабельная бумага доставляется на кабельные заводы в рулонах шириной от 500 до 1 000 мм, а диаметром около 500 мм. Первая подготовительная к изолировке операция состоит в разрезке этой бумаги на отдельные ролики требуемой ширины и диаметра.
Фиг. 181. Бумагорезальная машина типа II-F фирмы Goebel.
Операция эта производится на специальных бумагорезальных станках, лучший тип таких машин фирмы Goebel A. G. типа II-F изображен на фиг. 181. Машины этой фирмы благодаря особому устройству ножей, производящих резку по принципу круглых ножниц, дают идеальной ровности кромку. Кроме того, благодаря системе нажимных роликов намотка бумаги получается очень твердой, .звенящей", что очень важно для получения тугой намотки на жиле.
Наиболее распространенная схема обмотки жилы бумажной лентой изображена на фиг. 182. Здесь бумажный ролик К, посаженный в бумаго-обмотчик Е, вращается вокруг имеющей поступательное движение жилы аа, благодаря чему жила получает повив лентой. Так как толщина изоляции может быть очень значительной, то количество таких обмотчиков на одну изолировочную машину может быть также очень большим и иногда — для кабелей особо высокого напряжения может достигать величины в 120 обмотчиков. Для изоляции хорошего качества требуется, чтобы бумага была наложена ровно, гладко и туго; нужно, как говорят, чтобы обмотка была деревянной. При обмотке по схеме фиг. 182 для достижения таких результатов требуется соблюдение следующих условий:
- угол подъема ленты по жиле должен быть равен углу схода ленты с бумагообмотчика;
- натяжение ленты во все время обмотки должно быть постоянным и не меняться во время работы;
Фиг. 182. Схема обмотки жилы бумажной лентой.
- плоскость сходящей ленты должна быть все время гладкой, без искривлений, кромки бумаги должны быть одинаково натянуты.
Угол подъема ленты по жиле во время обмотки устанавливается автоматически, однако, если условия равенства углов подъема и схода ленты почему-либо не соблюдены, то бумага ложится по жиле неровно, с образованием складок.
Фиг. 183. Схема обмотки жилы бумажной лентой.
Угол подъема ленты меняется в зависимости от диаметра обматываемой жилы, поэтому теоретически каждый новый повив лентой требует другого угла схода, т. е. особой настройки обмотчика. Кроме того, по мере уменьшения диаметра бумажного ролика при изолировке возникает тенденция к изменению угла подъема ленты. Это становится ясным из сопоставления фиг. 182 и 183, причем фиг. 183 является второй проекцией того обмотчика, который изображен в верхней части фиг. 182. По мере схода бумаги с ролика линия касания бумагой жилы CD перемещается в положение C'D'. Благодаря этому изменяется, во-первых, натяжение кромок бумажной ленты, а во-вторых, лента начинает стремиться сдвинуться в сторону более сильно натянутой кромки. В результате могут возникнуть обрывы бумаги. Сдвиг ленты в сторону более натянутой кромки объясняет, почему правильно наложенная обмотка, когда каждая лента перекрывает зазоры нижележащей ленты, легко сбивается во время процесса обмотки и в изоляции часто попадаются совпадения зазоров рядом лежащих повивов бумаги. Эти совпадения зазоров являются вредным явлением, ибо они представляют собой электрически слабые места, поэтому существует тенденция их так или иначе нормировать. Согласно американским нормам бумага должна быть наложена так, чтобы в любых 10 последовательно наложенных повивах бумаги было бы не более одного совпадения, причем совпадением считается, если одна или обе кромки любой ленты, по крайней мере на один полный оборот, лежат над или под соответствующей кромкой или кромками соседней ленты или частью промежутков между двумя соседними оборотами соседней ленты; общее количество совпадений в изоляции жилы или в поясной изоляции не должно превосходить одного на 15 бумаг или части этого.
Натяжение ленты во время обмотки также не может быть выдержано постоянным, ибо бумагообмотчики тормозятся некоторым постоянным тормозящим моментом, а поэтому сила натяжения бумаги, уравновешивающая тормозящий момент, должна меняться с изменением диаметра бумажного ролика, иными словами: при уменьшении диаметра ролика увеличивается натяжение бумаги.
Из сказанного ясно, что не может быть вполне строго выдержано и третье требование хорошей обмотки относительно гладкости сходящей с ролика ленты, поскольку невозможно все время поддерживать одинаковое натяжение кромок ленты.
Бумажная лента может быть наложена на жилу одним из следующих способов:
- края ленты могут перекрывать один другой — так называемая обмотка с положительной перекрышей;
- края ленты могут накладываться впритык;
- края ленты могут не доходить один до другого, так называемая обмотка с отрицательной перекрышей, т. е. такая, какая изображена на рис.
Фиг. 184. Схема развернутой ленточной обмотки.
Положительная перекрыша сильно уменьшает гибкость кабеля; на месте перекрыши часто лопается бумага благодаря резкому ее излому; затем при такой обмотке получается очень неровная изоляция. Поэтому обмотка с положительной перекрышей для силовых кабелей сохраняется иногда только для верхнего повива бумажной лентой, где это необходимо для скрепления изоляции. Обмотка впритык также не применяется, так как при изгибах кабеля в этом случае будут страдать кромки бумаги с нижней стороны, кроме того, такую обмотку трудно технически выдержать, так как требуются очень точные размеры ширин ленты.
В настоящее время вся практика обмотки основана на применении отрицательных перекрыш, причем величина зазоров между лентами ограничивается пределами от 0,5 до 1,5 мм; такие пределы в большинстве случаев дают возможность сильно сократить ассортимент ширин бумаги, идущих на обмотку одной жилы.
Зазоры между лентами стараются располагать так, чтобы следующий повив перекрывал зазор нижележащей ленты на ширины ленты. Не допускается перекрывание половиной ширины ленты, так как в этом случае слабые места собираются в одну линию с прослойкой через одну ленту.
Хорошая заграничная практика, принятая и у нас, применяет ширины бумаги, указанные в табл. 34. Вышеприведенные формулы показывают, что обмотка может итти лентами различной ширины. Чем шире лента, тем при одном и том же числе оборотов фонаря изолировочной машины производительность выше, но тем более склонность кабеля образовывать морщины и складки. Эти морщины в особенности вредны для высоковольтных кабелей, поэтому для них берут ширины бумажных лент меньше, чем для низковольтных кабелей. При обмотке жил секторного кабеля морщины
появляются еще и потому, что здесь угол обмотки меняется при переходе с круглой части сектора на плоскую, однако, на только что обмотанной жиле эти морщины мало заметны, причем большое количество складок и морщин на секторных жилах появляется во время операции общей скрутки, о чем будет сказано ниже.
Таблица 34
Практические ширины бумаги для обмотки силовых кабелей
Все существующие обмоточные изолировочные машины по принципу устройства и расположению бумагообмотчиков можно разделить на три типа, а именно:
- фонарная обмоточная машина, наружный вид такой машины фирмы Krupp изображен на фиг. 185, а схема двухфонарной машины подобного же типа дана на фиг. 186;
- головочная обмоточная машина, по идее обмотки не отличающаяся от фонарной машины, внешний вид такой машины, установленной на кабельном заводе фирмы Pirelli в Лондоне, приведен на фиг. 187;
- тангенциальная обмоточная машина, принцип обмотки на которой радикально отличается от принципа первых двух типов; внешний вид подобной машины фирмы Krupp изображен на фиг. 188.
Фиг. 185. Фонарная обмоточная машина фирмы Pr. Krupp.
Фонарные машины строятся из отдельных фонарей, таких, какие указаны на фиг. 185. Каждый такой фонарь имеет несколько бумагообмотчиков (до 20). Машина обычно устраивается так, что каждый фонарь
вращается в сторону, противоположную вращению соседнего фонаря, причем все бумаги, идущие в одном и том же фонаре, накладываются в одну сторону.
Фиг. 186. Схема двухфонарной обмоточной машины.
Фиг. 187. Головочная обмоточная машина, установленная на кабельном заводе фирмы Pirelli.
Фиг. 188. Тангенциальная обмоточная машина фирмы Fr. Krupp, Grusonwerk.
В больших машинах бывает до пяти-шести фонарей. В общем этот тип машины следует считать теперь устаревшим, хотя до сих пор он является главным типом изолировочных машин, которыми оборудованы наши кабельные заводы.
Фнг. 189. Схема обмотки на тангенциальной машине фирмы Fr. Krupp.
Головочные машины состоят из отдельных обмоточных головок, имеющих обычно три обмотчика на головку. Изображенная на фиг. 187 машина имеет 25 головок. Обмотчики каждой головки обычно обматывают в сторону, противоположную направлению обмотки соседней головки.
Распространяются они только благодаря технически более совершенной обмотке.
Машина типа Amdt’a отличается от машины Krupp’a тем, что у нее ось бумажных роликов параллельна, а не перпендикулярна оси кабеля, что позволяет сократить во время обмотки сопротивление воздуху, но усложняет машину. Схема этой обмотки приведена на фиг. 191, где А — бумажный ролик, я, b, d— направляющие штифты и с — ось обматываемой жилы.
Об особом типе изолировочных станков, употребляемых на английском заводе Glover'a, уже упоминалось в § 27. Из появившегося недавно описания этого завода видно [152], что громадный реконструированный завод совершенно не имеет ни обычных изолировочных станков, ни обычных пропиточно-сушильных устройств.
Фиг. 191. Схема обмотки на тангенциальной машине фирмы Arndt.
Обмоточные машины часто соединяются в одну машину с крутильными. К употреблению таких комбинированных машин часто вынуждает необходимость. Секторные жилы желательно скреплять после скрутки изоляцией, чтобы избегнуть потери их формы. Кроме того, необходимость распрямления жилы при отдельной обмотке и скрутке, каковое неизбежно при размотке жилы во время наложения изоляции, часто имеет следствием выпирание из жилы отдельных проволок. При одновременной же скрутке и изолировке этого явления не будет, так как при общей скрутке секторные жилы снова будут в изогнутом положении, как и на барабане, поэтому тенденция выпирания проволок не появится. Экономически положительного значения одновременная скрутка и изолировка не имеют, скорее, наоборот: такая комбинация экономически не выгодна, так как при ней сильно увеличиваются простои машины при заправках, а количество обслуживающего персонала почти не сокращается.
Фиг. 190. Схема обмотки на тангенциальной машине фирмы Fr. Krupp.
