Восстановление обмоточного провода

Технология снятия изоляции и очистки старого провода

Самой оптимальной технологической схемой восстановления обмоточного провода является способ, при котором старую обмотку передают с участка разборки на участок восстановления, после прохождения всех восстановительных операций и соответствующего контроля отправляют на материальный склад предприятия, а оттуда в цех на общих основаниях наряду с другими обмоточными проводами.
Ввиду сложности работы не подлежат восстановлению алюминиевые обмоточные провода и медные провода диаметром менее 0,8 мм длиной менее 2 м с поверхностью, поврежденной настолько, что нельзя использовать провод после калибровки на меньший диаметр.
Старые обмоточные провода восстанавливают проводами марок ПБД и ПВО, в то время как на новых машинах применяют провода марок ПЭЛБО, ПЭВ, ПЭТВ и др., которые по диаметру (с учетом изоляции) тоньше ПБД и ПВО и не подлежат восстановлению в связи с явной экономической нецелесообразностью. Поэтому основной проблемой при перемотке статоров и роторов проводами марок ПБД и ПВО является правильное размещение в пазах машины того же количества витков провода, которое было в новой машине при проводах марок ПЭЛБО и ПЭВ, т.е. сохранение прежней мощности машины.
Технологический процесс восстановления обмоток содержит следующие операции; удаление старого обмоточного провода из пазов машины и старой изоляции, отжиг и намотка провода на катушки.
Удаление старого обмоточного провода из пазов машины и сортировка проводов. Старый обгоревший провод путем отжига в специальных электропечах очищают от запекшегося лака, куда статоры или роторы помещают на 10 — 11 ч. Лак при температуре 270 — 300 °С размягчается и вытекает, а часть изоляции выгорает, после чего провод легко вынимают из пазов. Остатки лака и пряжи, сгорая, предохраняют провод от чрезмерного окисления. Отжиг производится в электрической печи, в которой можно достаточно точно поддерживать требуемую температуру и получать равномерный нагрев всего провода. При тщательном внешнем осмотре устанавливают отклонение размеров и формы провода от первоначальных, затем провод сортируют по диаметру, сечению и длине.
В машинах с миканитовой изоляцией (при открытых пазах) для удаления секции обмотки последние прогревают до температуры 70 — 80 °С током или в печи. Затем удаляют клинья и поднимают секции обмоток, загоняя тонкий стальной клин между нижней и верхней секциями и между секцией и дном паза. Для удаления всыпной обмотки в зависимости от сорта пропиточного лака прибегают либо к нагреву до 70 -— 80 °С (если применяют битумные лаки), либо к выжиганию лака при высокой температуре (если применяют смоляные цементирующие лаки). Чтобы предохранить медь от окисления, отжиг производят без доступа воздуха. После отжига провод удаляют через прорезь лаза.
Удаление старой изоляции путем отжига, рихтовки и сварки проводов. Провода диаметром более 1,5 мм отжигают при температуре 550 — 600 °С, диаметром 1 — 1,5 мм — 300 °С и менее 1 мм — 250 °С. При температуре ниже 250 °С изоляция сгорает не полностью, а выше 600 °С может произойти пережог и значительное окисление (окалина) провода.
После отжига для окончательного удаления остатков старой изоляции провод подвергают травлению в подогретом до 50 °С водном растворе серной кислоты (4 — 5 %-ном) в течение 5 — 10 мин, затем промывают в проточной холодной воде. Остатки серной кислоты нейтрализуют погружением в однопроцентный раствор мыла, нагретый до температуры 60 — 70 °С. Нейтрализация длится 15 — 25 мин, потом провод сушат.
При очистке обмоток от изоляции с повышенной нагрево- стойкостью (стеклянной и асбестовой) описанный способ удаления изоляции неприменим. Для того чтобы расплавить стеклянную изоляцию, необходимо довести температуру ее пережога до значения, намного превышающего температуру пережога и окисления проводника. Стеклянная изоляция не поддается и химическому воздействию. Поэтому ее удаляют с помощью наждачной бумаги и ножа, предварительно нагревая провод с целью расплавления лака, которым покрыт проводник.
Рихтуют и сваривают провода на плавильном станке. Концы отрихтованного и отсортированного голого медного провода сваривают между собой встык специальными электросварочными аппаратами. Затем провод наматывают на катушку и подают на волочильный станок. В процессе волочения провод перетягивают на меньший диаметр — это одна из основных операций при восстановлении проводов с нарушенными габаритными параметрами: местными утолщениями, вмятинами и царапинами на наружной поверхности и овальным сечением. Если перечисленные дефекты отсутствуют, то волочение может быть исключено и провод калибруют — пропускают через калибр, соответствующий диаметру и сечению провода. Это требование обязательно, так как нельзя быть уверенным, что на всем своем протяжении провод не имеет никаких дефектов.
Отжиг и намотка провода на катушки. В процессе волочения и калибровки медная проволока приобретает наклеп и становится твердотянутой (под влиянием больших температур медь также теряет свои пластические свойства). Для обмотки электродвигателей такая проволока непригодна и ее отжигают в печи без доступа воздуха для предотвращения окисления.
Процесс отжига в зависимости от диаметра проводника осуществляется при температуре 400—500 °С в течение 30 — 50 мин. В случае отжига в окисляющей атмосфере окись и закись меди удаляют с поверхности протравливанием в ванне с 5 %-ным раствором серной кислоты при температуре 30 — 40 °С в течение 5 — 10 мин, а затем нейтрализуют в 1 %-ном мыльном растворе при температуре 60 —70 °С в течение 10 — 20 мин.
После сушки проволоку наматывают на катушки. При выполнении обмоточных работ приходится не только наносить изоляцию на провода, но и снимать ее в местах соединений. Однако у проводов с высокопрочной эмалевой изоляцией это довольно трудно. Обычно для этой цели используют специальные станки, в которых изоляция снимается с проводов вращающимися проволочными щетками. Для удаления пыли станки оборудуются вытяжной вентиляцией.

Технология изолирования при восстановлении изоляции обмоточных проводов

Обмотки электрических машин и трансформаторов в основном изготовляют из медных обмоточных проводов, которые являются весьма дефицитным материалом. Поэтому при ремонте обмоток электрических машин медные обмоточные провода поврежденных обмоток используют повторно. Для этого обмотку разбирают, извлекая из пазов сердечника статора, фазного ротора или якоря коллекторной машины.
Разборка обмоток, размещенных в открытых пазах, состоит из выбивания пазовых клиньев, распайки соединений между катушками и подъема катушек из пазов. Если катушки туго сидят в пазах, их поднимают, забивая текстолитовые клинья сначала между верхними и нижними катушками, а затем между нижней катушкой и дном паза.
Разборка обмоток статоров, роторов и якорей с полуоткрытыми и полузакрытыми пазами затрудняется тем, что катушки прочно склеены со стенками паза и между собой пропиточным лаком. Для облегчения размотки статора, ротора или якоря их нагревают до температуры 350 °С, выжигая изоляцию. Допускается также пропускание через обмотку электрического тока низкого напряжения (40 — 60 В) при нагревании ее до выгорания изоляции и нарушения сцепления между витками. Кроме того, извлекают обмотки путем погружения статора, ротора или якоря на 8 — 12 ч в водный 3 %-ный раствор кальцинированной соды, нагретый до 80 — 100 °С. При этом лак разрушается и обмотка легко выходит из пазов.
Обмотку, уложенную в электрическую машину со статором, ротором или якорем, имеющую закрытые пазы, демонтируют путем ее разматывания.
Чтобы удалить старую изоляцию, демонтированную обмотку чаще всего обжигают в печи при температуре 450 — 500 °С. Температурный режим обжига следует строго контролировать, так как при более низкой температуре усложняется в дальнейшем удаление необожженной изоляции, а при недопустимом повышении температуры происходит пережог провода, что приводит к изменению структуры металла и резкому ухудшению его электрических и механических свойств.
Обожженную горячую обмотку промывают в воде температурой 60 — 70 °С, полностью очищая от истлевшей в печи изоляции. Затем провод рихтуют, протягивая между двумя сжатыми деревянными плашками, и изолируют на специальном станке.
В ремонтной практике восстановление изоляции обмоточного провода поврежденных обмоток осуществляется преимущественно с помощью приспособлений, пристраиваемых к обычному токарному станку.
В качестве изолирующих материалов обмоточных проводов трансформаторов зачастую применяют бумажную ленту, кабельную или телефонную бумагу толщиной 0,05 — 0,12, шириной 15 — 25 мм, спиралью навиваемую на провод с перекрытием на 1/3 или 1/2 (полуперекрытием) ширины ленты. Тонкую бумагу (0,05 — 0,07 мм) накладывают на провод в два или три слоя, причем нижний слой навивают встык, а верхний — с перекрытием на 1/2 ширины ленты. Полосы изолирующей бумажной ленты склеивают друг с другом и на концах оплетенного провода бакелитовым лаком.
При необходимости получения изолированного провода большой длины, например при изготовлении непрерывной обмотки, отдельные куски обожженного провода предварительно сваривают встык, а затем участок соединения обрабатывают (опиливают), устраняя образовавшееся на стыке утолщение.
19.3. Намотка изоляции на провода
После снятия изоляции и очистки старых обмоточных проводов производят намотку на них изоляции. Недостающие провода обычно заменяют проводами марки ПБД.
Провод ПБД имеет двойную хлопчатобумажную изоляцию. Подготовка пряжи и ее наложение на провод являются очень ответственными операциями. Толщина изоляции провода зависит от его диаметра. Проще всего восстанавливать следующие обмотки:

1. провода марок ПБО — медная жила, изолированная одним слоем обмотки из хлопчатобумажной пряжи. Провода этой марки используют лишь при ремонте катушек возбуждения;
2. провода марок ПБД — медная жила, изолированная двумя слоями обмотки из хлопчатобумажной пряжи. Провода этой марки применяют как основной обмоточный провод, особенно для обмоток, имеющих крутые изгибы. Изоляция на таких проводах реже раскрывается при изгибах благодаря тому, что ее два слоя намотаны в разные стороны. Кроме того, провод марки ПБД применяют при значительной разнице потенциалов между витками катушек.

Выбор номера пряжи и технологии оплетки проводов. Хлопчатобумажную пряжу для обмотки проводов выбирают по табл. 1.
Номера пряжи, приведенные в табл. 1, определяют толщину обмоточной нити: цифра номера равна числу метров нити в одном грамме пряжи. Пряжу, начиная от № 100 и выше, изготовляют из длинноволокнистого хлопка. Для улучшения электрических качеств пряжу промывают. Обычные для текстильного производства номера пряжи (40, 50, 60) дают толстую изоляцию, применение которой может стать причиной снижения мощности двигателя из-за ухудшения коэффициента заполнения пазов.
Таблица 1
Номера хлопчатобумажной пряжи для обмоток проводов

Прядильные фабрики отпускают пряжу в виде початков или цевок, намотанных в одну нить. Чтобы получить плотный слой обмоток (без пропусков), нужно на один погонный метр провода уложить от 1200 до 20 тыс. витков пряжи. Для ускорения обмотку производят несколькими (6 — 24) нитями сразу. С этой целью пряжу предварительно перематывают на катушки, размер которых определяется конструкцией обмоточной машины. Затем производят намотку пряжи на провода из хлопчатобумажной или асбестовой и стеклянной пряжи.
При очистке обмоток от изоляции с повышенной нагревостойкостью (стеклянной и асбестовой) способы, используемые для удаления других видов изоляции, не применимы.
Одной из особенностей оплетки проводов стеклянной изоляцией является ее скольжение. Поэтому на заводах, изготовляющих провода со стеклянной изоляцией, последнюю накладывают на лаковую основу (подклейка лаковой изоляции на проводнике). Так как при этой технологии требуется сложное специальное оборудование, ремонтные цехи на предприятиях применяют упрощенную технологию оплетки проводов стеклянной пряжей. В этом случае ее накладывают на проводник, добавляя хлопчатобумажную пряжу, которая препятствует скольжению стеклянной.
Испытание проводов. Приемку и испытание восстановленных обмоток проводят в соответствии с требованиями ГОСТа.
В ходе восстановления проводят контроль качества оплетки: извлекают ее из пазов машины, осматривают и замеряют диаметр. После удаления старой изоляции, сварки, волочения и отжига проверяют механические и электрические свойства провода. От бухты отрезают образец длиной 1 м и замеряют его оммическое сопротивление мостиком. Сопротивление на разрыв определяют на разрывной машине. После оплетки, пропитки и подсушки осматривают и проверяют наложенную изоляцию на электрическую прочность, изгиб и оползание (выпускные испытания). Провод хранят намотанным на деревянные катушки в закрытом, сухом и отапливаемом помещении без резких колебаний температуры. Размеры катушек стандартизируют в зависимости от диаметров наматываемых проводов. Провода диаметром более 1,68 мм оставляют в бухтах.