ГЛАВА ВТОРАЯ
ИСПЫТАТЕЛЬНЫЕ СТАНЦИИ И УЧАСТКИ ИСПЫТАНИЙ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ ТРАНСФОРМАТОРА
2-1. ИСПЫТАНИЕ ОБМОТОК
Программы и объемы испытаний
Обмотки трансформаторов до насадки на магнитопровод обычно подвергаются контрольным (предварительным) испытаниям по следующей программе:
- проверка числа витков и направления намотки;
- испытание изоляции витков или проверка на отсутствие глухих металлических замыканий между витками;
- измерение сопротивления обмоток постоянному току.
В зависимости от габарита, числа витков и сечения проводов обмотки указанная программа выполняется полностью или частично. Так, например, обмотки для трансформаторов 1—3-го габаритов проверяют по пп. 1 и 2 программы, а обмотки для трансформаторов 4—6-го габаритов — по п. 1 программы.
Проверку числа витков проходят все обмотки трансформаторов малой мощности и обмотки ВН трансформаторов относительно небольшой мощности. Эти обмотки имеют большое число витков из провода малого сечения и поэтому число витков проверяют методом электрического контроля.
В обмотках НН, а также в обмотках ВН трансформаторов большой мощности число витков сравнительно невелико и брак маловероятен. В таких обмотках число витков проверяют подсчетом без применения метода электрического контроля.
Проверку правильности намотки производят путем осмотра и сличения с чертежами.
Испытание изоляции витков индуктированным напряжением при помощи высокочастотной установки применяют только для обмоток маломощных и трансформаторов низкого напряжения до 630 кВА. Это испытание исключается для обмоток, стянутых металлическими оправками, кроме того, наведение высоких напряжений в обмотках ВН и СН трансформаторов большой мощности было бы недопустимым при испытании на воздухе (вне масла).
Заводская практика контрольных испытаний показывает, что в большинстве случаев можно обнаружить только глухие металлические замыкания витков. Если имеется только частичное нарушение изоляции, то после процесса пропитки и сушки обмотки это нарушение изоляции исчезает и не обнаруживается даже во время контрольных испытаний собранного трансформатора двойным индуктированным напряжением.
Проверка на отсутствие металлических замыканий витков выполняется двумя способами в зависимости от габаритов обмотки.
Измерение сопротивления постоянному току производят у всех обмоток, изготовляемых заводом как запасные части.
Рис. 2-1. Общий вид установки для проверки числа витков обмоток.
а — с вертикальным стержнем магнитопровода для проверки числа витков обмоток.
1 — измерительный пульт; 2 — вертикальный магнитопровод; 3 — отодвигающееся ярмо, закрепленное на поворотном стержне;
б — с горизонтальным стержнем магнитопровода для проверки числа витков обмоток.
1 — горизонтальный магнитопровод; 2 — испытываемая обмотка; 3 — тележка; 4 — поворотное ярмо.
Испытательные установки
Установки для определения числа витков и проверки витковой изоляции согласно [Л. 13] имеют испытательный магнитопровод вертикального или горизонтального исполнения с образцовой и возбуждающей обмотками, съемное ярмо и пульт управления (рис. 2-1). Схема установки показана на рис. 2-2.
Возбуждающая обмотка 3 магнитопровода состоит из двух частей, которые могут соединяться параллельно или последовательно. На один сердечник надевается испытуемая обмотка 2, а на другом находится постоянная образцовая обмотка 4, соединенная с четырьмя декадными переключателями 5, которыми набирают требуемое количество витков образцовой обмотки. Общее количество витков образцовой обмотки:
3 Х 1 000 + 9 Х 100 + 9 Х 10 + 9 Х 1 = 3999 виткам. Образцовая и испытуемая катушки включаются встречно. Число витков образцовой катушки подбирают так, чтобы свести к нулю разность напряжений. В качестве индикатора разности э. д. с. обычно применяется ваттметр 7, у которого параллельная катушка включена на разность э. д. с. Последовательная обмотка ваттметра питается номинальным током от сети через трансформатор 9. Ток регулируется реостатом. В качестве индикатора может быть применен гальванометр с выпрямителем или любой ваттметр, но для повышения чувствительности последнего его катушку напряжения следует перемотать на напряжение 5—10 в. Схема с ваттметром учитывает ошибку в 1 виток на 3 000 витков, а с гальванометром — на 30 000 витков.
Ваттметр (гальванометр) должен быть защищен от больших напряжений в результате ошибочных включений или большой разницы в числе витков. Для этого в цепь ваттметра (гальванометра) через трансформатор 8 включается сигнальная неоновая лампа 12. Если при включении установки лампа 12 не светится, можно нажатием кнопки 13 включать ваттметр. При свечении лампы включать ваттметр нельзя.
Рис. 2-2. Схема установки для испытания обмоток.
1 — испытательный магнитопровод; 2 — испытываемая обмотка; 3 — возбуждающая обмотка; 4 — образцовая обмотка; 5 — переключатель выбора количества витков образцовой обмотки; 6 — ваттметр, указывающий наличие короткозамкнутых витков; 7 — ваттметр для измерения разности э. д. с. образцовой и испытываемой обмоток; 8 — трансформатор 120/12 в; 9 — трансформатор 110—220/12 в; 10 — реостат; 11 — магнитный пускатель, включающий установку; 12 — неоновая лампа; 13 — кнопка.
Рис. 2-3. Искатели и питатели для определения витковых замыканий в обмотках индукционным методом.
а — искатель секционный; б — то же щелевой; в — питатель секционный; г — то же общий; 1 — сердечник; 2 — катушка; 3 — защитный кожух.
Проверка на отсутствие глухих коротких замыканий производится следующим образом.
В цепь возбуждающей обмотки включают ваттметр 6, измеряющий мощность, потребляемую магнитопроводом. Если в испытываемой обмотке окажутся короткозамкнутые витки, то потери, показываемые ваттметром, увеличиваются. Однако если обмотка выполнена проводом очень малого сечения, например диаметром 0,2—0,5 мм, то из-за большого сопротивления короткозамкнутого витка циркулирующий в нем ток мал и незначительное увеличение показания ваттметра может быть не замечено.
Рис. 2-4. Схема указательного прибора с усилителем.
1 — микроамперметр; 2 — селеновый выпрямитель; 3 — регулятор чувствительности.
При разработке конструкции магнитопровода необходимо предусматривать допуски по диаметру и высоте стержня магнитопровода для удобного одевания обмотки и закрытия магнитопровода верхним ярмом. Размеры допусков зависят от габарита магнитопровода. Напряжение на виток возбуждающей катушки по соображениям изоляции установки, техники безопасности и снижения погрешности должно быть не более 0,5 в на виток для испытания обмоток, число витков которых исчисляется сотнями, и 0,05 в на виток при числе витков, исчисляемых тысячами. Размеры магнитопроводов определяются размерами испытуемых обмоток.
Для станций со смешанной программой выпуска магнитопровод должен выполняться универсальным. Например, можно объединить следующие типы трансформаторов для проверкина одном универсальном магнитопроводе: 1) до 5 кВА; 2) от 5 до 560 кВА; 3) от 560 до 5 600 кВА.
Проверка на отсутствие короткозамкнутых витков без насадки обмотки на магнитопровод производится при помощи специального прибора индукционным методом [Л. 14]. Этот метод основан на определении наличия электромагнитного поля вокруг короткозамкнутого витка, которое создается в нем индуктированным током короткого замыкания. Ценность этого метода заключается в том, что им можно определить место короткого замыкания.
Для определения места витковых замыканий в обмотках индукционным методом [Л. 14] применяется простая аппаратура, состоящая из следующих элементов:
1. Искателя в виде небольшой многовитковой катушки, намотанной на сердечнике из небольших листов трансформаторной стали, и чувствительного указательного прибора, присоединяемого к зажимам катушки.
2. Питателя для возбуждения испытуемой обмотки или отдельной ее секции.
Для определения места витковых замыканий в катушечных обмотках применяют секционные искатели (рис. 2-3,а), а для цилиндрических (слоевых) обмоток применяют щелевые искатели (рис. 2-3,б).
При испытании обмотки без магнитопровода для возбуждения одной секции испытуемой обмотки применяют секционный питатель (рис. 2-3,в), который по своему устройству подобен секционному искателю с той лишь разницей, что его катушка подключается не к указательному прибору, а к сети. Для возбуждения всей обмотки применяют общий питатель, выполненный в виде длинного разомкнутого сердечника из трансформаторной стали, по всей длине которого намотана возбуждающая обмотка (рис. 2-3,г).
В табл. 2-1 приведены основные размеры и обмоточные данные искателей и питателей.
Таблица 2-1
Основные размеры и обмоточные данные искателей и питателей
Принципиальная схема указательного прибора дана на рис. 2-4. Прибор дает наибольшие отклонение в месте короткого замыкания.
При определении замыкания в многопараллельных обмотках (по методу разностного электромагнитного поля бифилярных проводов) не требуется возбуждения испытуемой обмотки питателя. Наличие и место короткого замыкания определяется искателем по отсутствию отклонения стрелки прибора при питании испытуемых параллельных проводов переменным током 5—30 а.
Рис. 2-5. Принципиальная схема высокочастотной установки для испытания витковой изоляции обмоток.
УС — усилитель; РТ — реле телефонное.
Установка для автоматического испытания изоляции витков автоматически контролирует межвитковую изоляцию катушек при их транспортировке на конвейере [Л. 15]. Принципиальная схема установки приведена на рис. 2-5.
Через электромагнитное поле, создаваемое индуктором L (0,16 мг), который представляет собой однослойную цилиндрическую катушку, проходит испытываемая катушка. Параллельно индуктору подключена емкость С (75 мкф), настроенная в резонанс с индуктивностью индуктора. Индуктор и испытываемая катушка вместе представляют собой воздушный трансформатор, который питается от генератора Г повышенной частоты 750 в (2 500 Гц).
При наличии в испытываемой катушке короткозамкнутого витка или ослабления межвитковой изоляции происходит расстройство резонансного контура индуктора, в результате которого повышается ток, потребляемый контуром от генератора, и возникает дополнительно падение напряжения на Rш. В результате этого на входе усилителя УС возникает напряжение ΔU. Последнее усиливается посредством двухкаскадного усилителя УС и приводит к срабатыванию реле РТ.
Установка обеспечивает требуемое при испытании напряжение между витками. Она может быть применена как на конвейере, так и отдельно. При срабатывании реле РТ катушка направляется в изолятор брака.
Рис. 2-6. Общий вид высокочастотной установки для испытания витковой изоляции обмоток.
Рис. 2-7. Испытание мелких обмоток на конвейере.
На рис. 2-6 приведен общий вид устройства для испытаний витковой изоляции. По скату 1 подаются испытываемые обмотки 2 трансформаторов в индуктор 3 (L). Индуктор 3 охватывает скат и испытываемую катушку. После окончания испытаний защелка 4 освобождает движение обмотки по скату. При неисправной обмотке открываются дверцы 5 устройства и катушка попадает в изолятор брака. При исправной катушке дверцы 5 остаются закрытыми и обмотка продвигается в направлении технологического потока производства. Защелка 4 освобождается при помощи реле времени. Открытие дверцы 5 производится при помощи реле РТ (рис. 2-5) при неисправной катушке.
Организация испытательных станций и участков, планы расположения оборудования
Испытание обмоток для трансформаторов 1—3-го габаритов производится на испытательной станции обмоток, которая размещается после обмоточного цеха перед сушильнопропиточным отделением. Обмотки для трансформаторов больших габаритов испытываются на специальном участке в обмоточном цехе основного корпуса трансформаторного производства.
При небольших количествах и малом весе обмотки перевозят на тележках по нескольку штук и испытывают на вертикальных магнитопроводах. Насадка и снятие обмотки выполняются вручную. Обмотка весом более 15 кг проверяется на горизонтальном магнитопроводе. При этом обмотка, уложенная горизонтально на тележку, подкатывается и надевается на магнитопровод (рис. 2-1,б). Высоту тележки можно регулировать в зависимости от диаметра обмотки.
В современных производствах при больших количествах обмоток необходимо механизировать транспортировку и испытания.
На рис. 2-7 приведен общий вид конвейера для автоматических испытаний обмоток трансформаторов 1—2-го габаритов. На конвейере два участка. На первом участке производится проверка числа витков. Весь процесс вставления магнитопровода 1 в обмотку автоматизирован.
Если число витков правильное, то толкатель 2 проталкивает обмотку в индуктор 3 для испытаний витковой изоляции. Если изоляция оказывается пробитой, обмотка толкателем 4 сбрасывается с конвейера.
Испытание обмоток трансформаторов 3-го габарита механизируется частично. Обмотки транспортируются по конвейеру № 1 (рис. 2-8,а). Вдоль конвейера № 2 установлены испытательные магнитопроводы с горизонтальным сердечником для проверки числа витков и отсутствия глухих витковых замыканий.
Между конвейером № 1 и испытательными магнитопроводами может передвигаться челночная тележка с электрическим приводом (рис. 2-8,б). Тележка перевозит обмотку с конвейера № 1 на испытательный стенд, а после испытаний на конвейер № 2, которым обмотка отвозится в сушильно-пропиточное отделение.
Платформа тележки имеет перемещение по вертикали с электрическим приводом, что используется для снятия и подвески обмотки на конвейер и для установки на испытательный сердечник.
