ТЕХНОЛОГИЯ НАМОТКИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ОБМОТОК: ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ, ДИСКОВЫХ, НЕПРЕРЫВНЫХ, ПЕРЕПЛЕТЕННЫХ, ВИНТОВЫХ
Цилиндрическую обмотку выполняют одно-, двух- и многослойной (рис. 2, а, б) из обмоточного провода как круглого, так и прямоугольного сечения. Слой обмотки составляют витки, уложенные вплотную в осевом направлении. Витки состоят из одного или нескольких параллельных проводов, располагаемых обычно рядом в осевом направлении обмотки. Соединение между слоями осуществляется переходом без пайки.
Рис. 2. Намотка цилиндрических обмоток из прямоугольного провода. а — укладка первого витка на шаблоне, 6 — укладка последнего витка перед переходом во второй слой; 1 — шаблон; 2 — опорная шайба; 3 — уравнительный клин; 4 — затяжные петли; 5 — отвод; 6— бандаж.
Обмотки из прямоугольного провода выполняются в один или несколько параллельных проводов с укладкой плашмя или на ребро. Обмотки изготавливаются одно- и двухслойными. Намотка витков производится обычно на бумажно-бакелитовый цилиндр или гильзу, склеенную из картона. Концы проводов заданной длины изгибают под прямым углом, в местах изгиба между параллельными проводами прокладывают кабельную бумагу или лакоткань и изолируют киперной лентой в полуперекрытие начальный вывод обмотки. Затем вывод обмоток укладывают в прорези упорной шайбы шаблона и закрепляют винтовым зажимом. Для выравнивания винтовой поверхности крайнего витка на шаблон надевают разрезное бакелитовое кольцо (или клин из электроизоляционного картона) и закрепляют его петлями из киперной ленты (в форме восьмерки), как показано на рис. 2, а.
Отрегулировав и установив требуемое натяжение провода, начинают намотку витков первого слоя с частотой вращения станка, равной 18—36 об/мин.
В процессе намотки витки скрепляют петлевыми стяжками из киперной ленты, последовательно пропуская ее поверх провода и под проводом. Каждый виток укладывают вплотную к предыдущему рядом с ним вдоль оси обмотки и, контролируя натяжение провода во время намотки, продолжают намотку заданного числа витков первого слоя, подбивая витки деревянным клином (при малых размерах обмоток) или используя приспособление для осевой и радиальной подпрессовки (при намотке крупных обмоток). Не доматывая 4—5 витков до конца обмотки, закладывают 3—4 стяжные петли, которыми закрепляют последние витки слоя. При укладке последнего витка первого слоя обмотки намечают место перехода витка во второй слой и к нему прикрепляют бандажом уравнительное кольцо, которое затягивают петлей, как показано на рис. 2, б. Затем укладывается междуслоевая изоляция из кабельной бумаги и наматывается следующий слой обмотки. При однослойной обмотке отрезают провод, изгибают и закрепляют бандажом выводной конец обмотки.
В обмотках, имеющих между слоями масляный канал, на междуслоевую изоляцию устанавливается специальная гофрированная картонная прокладка или дистанционные рейки (из картона или дерева). Аналогично описанному выравнивают торцы обмотки кольцами или клиньями.
Закончив намотку всех витков обмотки, отмечают длину и место выводного конца обмотки и отрезают провод. Конец обмотки изгибают под углом 90°, изолируют и закрепляют в вырезе упорной шайбы шаблона. На готовую обмотку по концам или всей длине накладывают бандаж из отбортованной кабельной бумаги или киперной ленты в полуперекрытие. Сняв готовую обмотку с шаблона, ее связывают в осевом направлении четырьмя стяжками киперной ленты и подают на проверку числа витков, а затем на сушку или пропитку в лаке.
Если производится пропитка обмотки в лаке, то обмотки загружают в решетчатые (сетчатые) контейнеры, которые вначале вместе с обмотками погружают в бак с лаком, а затем ставят в печь для запекания.
Обмотки из круглого провода выполняются многослойными, в один или несколько параллельных проводов в витке с укладкой их рядом в слое. Каждый виток в слое укладывается вплотную к предыдущему витку в осевом направлении намотки с переходами из слоя в слой на обоих торцах обмотки. Для защиты от механических повреждений под крайние витки каждого слоя укладывают так называемый бортик — узкую полосу электроизоляционного картона, приклеенную к более широкой полосе кабельной бумаги. Намотка этих обмоток производится с большой частотой вращения— 100—163 об/мин. Плотную намотку и укладку витков осуществляют с помощью натяжного устройства и укладчика витков.
Изготовление многослойных обмоток из круглого провода начинают с изгиба и изолировки конца обмотки, который затем закрепляют на шаблоне. В зависимости от направления намотки на установленный бумажно-бакелитовый цилиндр слева или справа укладывают бортик и наматывают первый виток так, чтобы он прижимал телефонную бумагу и упирался в полоску из электроизоляционного картона. Следующие витки укладывают плотно один к другому, при этом бумажная лента зажимается крайними витками обмотки, а бортик надежно изолирует торец обмотки. За 5—6 витков до конца первого слоя устанавливают второй бортик вплотную к опорной шайбе шаблона и производят намотку витков так, чтобы последний виток первого слоя упирался в полоску из электроизоляционного картона. Место перехода во второй слой изолируют телефонной или кабельной бумагой. Аналогично производят намотку всех слоев обмотки. Междуслоевая изоляция, как показано на рис. 3, а, укладывается по всей высоте обмотки.
Рис. 3. Намотка многослойных обмоток из круглого провода. а — закрепление опорной концевой изоляции (7 — шаблон; 2 — упорная шайба; 3— отвод; 4 — концевая изоляция — «бортик» из электроизоляционного картона; 5 — телефонная бумага; 6 — витки обмотки; 7— междуслоевая изоляция); б — отвод петлей и его изолирование (1 — шаблон; 2 — витки обмотки; 3 — электрокартонная коробочка; 4 — бандаж петли; 5 — трубка из лакоткани; 6 — конец петли).
Для образования осевого канала равномерно по окружности укладывают рейки из дерева или электроизоляционного картона и закрепляют их киперной лентой, после чего устанавливают концевую изоляцию и наматывают первые витки очередного слоя обмотки. Для образования канала применяют также прокладки из гофрированного картона. Регулировочные отводы обмотки выполняются в виде петли собственным проводом или из петли полос ленточной меди. Петля нужной длины скрепляется тафтяной лентой, изолируется лакотканью, укладывается в отбортованную коробочку из электроизоляционного картона и закрепляется бандажом, как показано на рис. 3, б. На готовую обмотку накладывают бандаж из тафтяной ленты или кабельной бумаги, и обмотка поступает в сушку (или пропитку).
Многослойные цилиндрические обмотки высоковольтных трансформаторов выполняют проводом круглого и прямоугольного сечений, в последнем случае с расположением провода как на ребро, так и плашмя.
Наиболее распространенной конструкцией цилиндрической регулировочной обмотки (РО) является двухслойная обмотка, которая состоит из двух концентров. Концентр грубой регулировки изготавливают как обычную цилиндрическую обмотку из прямоугольного провода, укладываемого плашмя или на ребро. Донцентр тонкой регулировки наматывают как бы многозаходным (по числу ответвлений обычно равным 8). Такая обмотка состоит из 8 ходов (ветвей), наматываемых одновременно. Каждый такой ход может состоять из одного или нескольких проводников, располагаемых рядом плашмя или на ребро. Намотку обмотки РО производят на раздвижных оправках как на горизонтальных, так л на вертикальных намоточных станках. В зависимости от расположения провода при намотке на ребро (или плашмя) его концы пропускают через соответствующее натяжное приспособление и начинают намотку первого слоя обмотки, укладывая витки непосредственно на бумажно-бакелитовый цилиндр. В процессе изготовления производят прессовку в осевом и радиальном направлениях с помощью приспособления, установленного на штанге намоточного станка. Отрегулировав пружины механизма прижима валика, создают стабильное радиальное давление на наматываемые витки обмотки. В процессе намотки механизм прижима, передвигаясь по винту, обеспечивает и осевую прессовку обмотки.
Особенностью намотки обмоток с укладкой в слое двух и более проводников является выполнение групповых транспозиций в начале каждого слоя, когда две группы проводов одного слоя меняются местами.
Намотка обмоток из фольги производится на станках с горизонтальной осью вращения. Сам процесс намотки обмоток из фольги значительно проще и менее трудоемок, чем процесс намотки из провода (рис. 4), однако требует наличия либо специальных намоточных станков, либо специальных отдающих устройств, пристраиваемых к горизонтально-намоточным станкам для намотки обмоток из провода. Отдающее устройство должно обеспечить установку на него одного или нескольких рулонов из фольги, одного рулона изоляционной ленты или бумаги для подмотки с торцов, механизма отрезки фольги и бумаги, сварочного агрегата для приварки отводов к фольге или лент фольги между собой.
Рис. 4. Намотка обмотки из фольги.
1 — фольга; 2 — междуслоевая изоляция; 3 — подмоточная полоса
Технология намотки обмоток из фольги на витые магнитопроводы имеет свои специфические особенности. Главное из них это то, что намотка обмотки НН производится непосредственно на стержень магнитопровода, а намотку обмотки ВН производят непосредственно на обмотку НН на том же станке. Это выполняется на специальных станках, обеспечивающих намотку как обмоток НН, так и обмоток ВН.
Намотка обмотки или, вернее, «вмотка» обмотки производится на специальную разборную оправку, размещаемую в изоляционном промежутке между магнитопроводом и обмоткой. После намотки всей обмотки оправка разбирается и вынимается из обмотки, а последняя закрепляется на магнитопроводе с помощью» расклинивающих планок. Присоединение отводов к фольге может быть осуществлено с помощью холодной сварки, сварки ультразвуком или аргонно-дуговой.
Дисковая катушечная обмотка состоит из ряда отдельно намотанных одинарных или двойных катушек, каждая из которых: имеет несколько витков, намотанных один на другой по спирали в радиальном направлении. Намотку таких коротких частей обмотки производят на станках, имеющих только одну переднюю бабку, на которой устанавливают универсальный шаблон. Катушки дисковой обмотки могут отличаться размерами диаметров обмотки, количеством витков, размерами и изоляцией обмоточного» провода, толщиной дополнительной изоляции катушек. Технологический процесс намотки катушек аналогичен для всех исполнений.. Наиболее простой является намотка одинарных катушек. Так как: отдельные катушки, выполненные в виде плоской спирали, не имеют направления, намотку всех одинарных катушек производят либо по часовой стрелке (левыми), либо против часовой стрелки-(правыми), укладывая витки один на другой в радиальном направлении.
Двойные дисковые катушки считаются правыми, если провод; от верхнего наружного конца идет по часовой стрелке, и левыми,., если направление провода против часовой стрелки. Чтобы обеспечить заданное направление намотки дисковой обмотки при ее намотке двойными катушками, намотку первой из них начинают по часовой стрелке — при левой намотке и против часовой-стрелки — при правой намотке. Намотку второй катушки следует производить в обратном направлении, поэтому, намотав все витки-первой катушки, ее связывают в 4—6 местах кусками киперной ленты, отрезают провод, конец катушки выгибают и закрепляют бандажом, а к концу внутреннего витка (начало обмотки) припаивают конец провода со второго барабана. При намотке второй катушки изменяют направление вращения планшайбы, рабочий-намотчик меняет рабочее место и продолжает намотку второй катушки обмоточным проводом с другого барабана, установленного с противоположной стороны станка. Таким образом получают обе катушки с одинаковым направлением намотки.
Если виток состоит из нескольких параллельных проводов, то на внутренних переходах между двумя спаренными катушками выполняют перестановку (транспозицию) параллельных проводов.
Намотку катушек меньших размеров (диаметром до 1500 мм) производят без внутренней пайки, но с перемоткой витков одной катушки. Намотку осуществляют с одной стороны станка, изменяя только направление вращения планшайбы. Вначале производят временную намотку витков одной катушки на вспомогательный шаблон (рис. 5), закрепленный неподвижно на одном шпинделе с основным шаблоном. Витки укладывают рядом, как при намотке слоевой обмотки; длина провода, намотанного на вспомогательный шаблон, должна соответствовать длине всех витков одной катушки. Закончив временную намотку выгибают.
Для намотки второй катушки изменяют вращения станка и используют провод, ранее намотанный на вспомогательный шаблон. Освободив фиксацию вспомогательного шаблона (теперь он может вращаться на шпинделе), пропускают провод через натяжное приспособление, производят намотку второй катушки рядом с уже намотанной первой. Обе катушки имеют одинаковое направление намотки. Концы каждой катушки маркируют, выбивая клеймом номер катушки и фазу обмотки.
При проверке катушек измеряют сечение и толщину изоляции обмоточного провода, радиальный размер, число витков, внутренний и наружный диаметры, а также правильность выполнения переходов и их изоляции.
При необходимости на катушку накладывают дополнительную изоляцию бумажными лентами в полуперекрытие, выполняемую на специальном изолировочном станке.
Изготовление дисковых катушек — весьма трудоемкий технологический процесс. Он существенно упрощается при намотке их на вертикально-намоточных станках. Целесообразно также применять склейку витков в процессе намотки: на обмоточный провод специальным приспособлением наносится тонкий слой метил-целлюлозного клея. Катушка со склеенными витками получается изолируют переход в первую катушку и на основном шаблоне производят намотку первой катушки. После намотки последнего витка отмечают требуемую длину конца, закрепляют его струбциной, связывают катушку в 3—6 местах киперной лентой, обрезают конец обмоточного провода и отгибают конец катушки.
Рис. 5. Намотка катушек дисковой обмотки на вспомогательном шаблоне.
1 — швеллер намоточного станка; 2 — упорный диск; 3 — стопорный винт; 4 — шаблон для намотки с уложенной поверх полосой из электрокартона; 5 —полоса из электрокартона; 6 — оправка для временной намотки второго диска; 7 — обмоточный провод; 8 — направляющий ролик.
Непрерывные обмотки трансформаторов различных мощностей и напряжений отличаются числом витков и катушек, сечением и изоляцией обмоточного провода, числом параллельных проводов, размерами каналов и числом реек, расположением регулировочных петель и ответвлений, осевыми размерами, внутренними и наружными диаметрами, расположением присоединяемых катушек, наличием или отсутствием емкостных колец и др. Поэтому наличие тех или иных конструктивных элементов существенно влияет на технологический процесс изготовления обмоток.
Непрерывная обмотка состоит из ряда катушек с каналами между ними. Число катушек в обмотке от 30 до 150. В каждой катушке витки наматываются плашмя один на другой по спирали, т. е. высота катушки равна ширине провода. Число витков в катушке от 2 до 40—50. Катушки непрерывной обмотки наматываются на рейках, образующих вертикальные каналы вдоль внутренней поверхности обмотки. На рейки надеваются прокладки, с помощью которых создаются горизонтальные каналы между катушками. Каждый виток обмотки может состоять из одного или нескольких параллельных проводов. Такое выполнение снижает потери на вихревые токи в обмотках и облегчает намотку катушек. Транспозиция параллельных проводов выполняется в процессе намотки на каждом переходе из катушки в катушку, этим достигается выравнивание их активного и реактивного сопротивлений. Непрерывность намотки обеспечивается в результате перекладывания витков в перекладных катушках. Перекладные катушки вначале наматываются как обычно, а затем витки этих катушек перекладывают в обратном порядке. Переходы из катушки в катушку (внутренний и наружный) осуществляются на уровне крайнего (соответственно внутреннего или наружного) витка изгибом провода на ребро.
Технологические процессы намотки непрерывных обмоток аналогичны для всех исполнений обмоток трансформаторов 10— 330 кВ, но вследствие разнообразия конструкций применяются различные схемы их намотки (рис. 6, а—з).
Намотку обмоток можно производить как на горизонтальных, так и на вертикальных намоточных станках. Рассмотрим намотку непрерывных обмоток на горизонтально-намоточном станке. Вначале ознакомимся с простейшим случаем намотки непрерывной обмотки, когда катушки имеют целое число витков, сечение витка состоит из одного провода с нормальной изоляцией, концы обмотки расположены снаружи, намотка левая по прямой схеме (рис. 6,а). Выполнив подготовительные работы перед намоткой, закрепляют концы провода требуемой длины за деревянную планку (вырез в опорном диске или луч раздвижного шаблона), ослабляют натяжение провода и включают станок, направление вращения — по часовой стрелке.
Производят намотку первой перекладной катушки за несколько приемов: вначале наматывают без натяжения витки временной катушки (рис. 7, а, б) и выполняют переход в следующую катушку (рис. 7, в), затем вручную выполняют перекладку витков временно намотанной катушки (рис. 7, г, д), передвигают всю катушку на ее прежнее место и затягивают витки до заданного радиального размера (рис. 7, е). Перекладку витков временно намотанной катушки производят по одному витку в последовательности, обратной принятой при намотке; вначале снимают верхний виток и укладывают его на рейки из электроизоляционного картона, затем снимают следующий виток и укладывают на ранее снятый и т. д. Когда последний (нижний) виток временно намотанной катушки будет уложен поверх получившейся после перекладки катушки, на нее устанавливают 4—8 (в зависимости от диаметра обмотки) П-образных зажимов для устранения рассыпания витков катушки при затяжке.
Рис. 6. Типовые схемы непрерывных обмоток.
а — левая прямая схема обмотки; б — правая прямая схема обмотки; в —левая прямая схема обмотки с наружными отводами; г — левая прямая схема обмотки с внутренними отводами; д — правая прямая схема обмотки с наружными отводами; е — правая прямая схема обмотки с внутренними отводами; ж — оборотная схема обмотки с наружными отводами; з — оборотная схема обмотки с внутренними отводами.
Катушку с уже окончательно переложенными витками передвигают на ее постоянное место — вплотную к дистанционным прокладкам и выполняют затяжку витков с помощью натяжного приспособления.
Рис. 7. Процесс намотки катушек непрерывной обмотки (виток из одного провода).
а — выполнение наружного перехода постоянной катушки и намотка первого витка перекладной катушки; б — намотка витков перекладной катушки; в — выполнение переходов перекладной катушки; г—перекладка витков временной катушки; д — закончена перекладка витков катушки; е — перекладная катушка с внутренним переходом для намотки постоянной катушки.
В процессе затяжки уплотняют витки секции легкими ударами деревянного молотка в осевом и радиальном направлениях, а затем закрепляют конец обмотки бандажом из киперной ленты или специальной струбциной. Передвигают по рейкам дистанционные прокладки (образующие канал между второй и первой катушками) и производят намотку постоянной катушки с необходимым натяжением провода и уплотнением витков катушки. Плотность намотки витков катушки и контроль натяжения обеспечивают специальные устройства (см. рис. 1). По окончании намотки постоянной катушки на нее устанавливают П-образный зажим-фиксатор, отмечают переход в следующую, третью (перекладную), катушку, выполняют наружный переход и продолжают намотку. На рис. 7 а—е для большей наглядности изображен процесс намотки пятой, а не первой катушки. Все сказанное в тексте относится ко всем катушкам, начиная с первой.
Рис. 8. Выполнение переходов.
а — изгиб провода для переходов; б — изолирование внутренних переходов формовочными коробочками; в — изолирование внутренних и наружных переходов изолирующими прокладками; 1 — провод; 2 —коробочка формованная; 3 — прокладка фасонная; 4 — бандаж из ленты; 5 — прокладка простая с отверстиями.
Во всех обмотках переходы (рис. 8, а—в) являются одним из самых опасных мест, так как там наиболее вероятно повреждение изоляции, поэтому они должны быть выполнены очень надежно и аккуратно. В процессе намотки каждый переход выгибают гибочным приспособлением (рис. 8, а) таким образом, чтобы он не выступал в соседний канал, а центр изгиба располагался в середине промежутков между прокладками (по центру поля). После гибки переходы дополнительно изолируются. Внутренний переход всегда изолируется прокладкой или коробочкой, накладываемой на провод сверху, а наружный — снизу (рис. 8,6). Третью катушку выполняют так же, как и первую. Вначале передвигают необходимое число дистанционных прокладок вплотную ко второй катушке, укладывая один виток на другой; после укладки последнего витка выполняют внутренний переход в четвертую (постоянную) катушку, производят перекладку и затягивают витки, как описано выше. После установки прокладок между третьей и четвертой катушками производят намотку четвертой (постоянной) катушки, выполняют наружный переход из четвертой в пятую катушку и продолжают намотку последующих катушек, повторяя технологические приемы намотки постоянных и перекладных катушек.
В нашем примере все нечетные катушки наматывают с перекладкой витков и выполнением внутренних переходов, а все четные постоянными, с наружными переходами. Если требуется выводные концы обмотки расположить внутри, то намотку нечетных катушек производят постоянными, а четных — перекладными. При целом числе витков в каждой катушке начало и конец, а также все переходы будут расположены в одном поле между первой и последней рейками, как показано на рис. 9, а. Цифрами на развертке указаны рейки. Всего их в изображенной обмотке 16. Начало обмотки и все переходы из катушки в катушку выполнены между рейками 1—16.
Рис. 9. Расположения начала обмотки и переходов из одной катушки в другую (непрерывная обмотка в развернутом виде).
а — целое число витков в каждой катушке; б — дробное число витков в каждой катушке.
Но не всегда обмотка имеет целое число витков в каждой катушке. Иногда общее число витков в обмотке такое, что на каждую катушку приходится дробное число витков. В этом случае каждая катушка должна иметь целое число витков плюс какую-то долю одного витка. В результате начало обмотки и переходы из катушки в катушку будут взаимно смешены на какую-то часть окружности. Возьмем для примера случай, когда каждая катушка имеет 4 витка. Расположение начала обмотки и переводы из катушки в катушку получаются так, как показано на рис. 9, б. Начало обмотки расположено между рейками 1 —16. Переход из первой во вторую катушку- расположен между рейками 15 и 16, т. е. по отношению к началу смещен на 1/16 окружности. Переход из второй катушки в третью расположен между 14 и 15 и т. д. В результате после шестнадцатой катушки один полный виток не будет доложен. Если бы не докладывать 2/16 долей окружности на каждой катушке, то после шестнадцатой оказались бы не доложенными два витка. В той части витка, где не выдерживается радиальный размер катушки из-за недооборота долей витка, необходимо выравнять радиальный размер катушки, проложив полосу изоляционного картона между витками, т. е. выполнить «разгон» радиального размера катушки.
Рис. 10. Переходы между катушками непрерывной обмотки с транспозицией параллельных проводов.
а — виток состоит из двух проводов; б — виток состоит из четырех проводов.
Особенностью выполнения переходов многопараллельной обмотки является то, что во время выполнения переходов провода меняются местами: верхний провод становится нижним, второй провод сверху делается вторым снизу и т. д.
В качестве примера возьмем обмотку из двух параллельных проводов, изображенную на рис. 10, а. В первой катушке провод б находится вверху, а провод а — внизу. После перехода во вторую катушку провода поменялись местами: провод б становится нижним, а провод а — верхним и т. д. Аналогичная картина получается при большем числе параллельных проводов. Возьмем, например, обмотку из четырех параллельных проводов (рис. 10,6). Провод а, находившийся в первой катушке, находится наверху, во второй катушке стал нижним; провод б в первой катушке был вторым сверху,: а во второй катушке он стал
В тех случаях, когда витки обмотки состоят не из одного, а из нескольких параллельных проводов, процесс намотки ведется так же, как и в случае одного провода, за исключением выполнения переходов из одной катушки в другую. В предыдущем случае, когда рассматривали обмотку из одного провода, имели только один переход из катушки в катушку. В случае многопараллельной обмотки число переходов между катушками будет соответствовать числу параллельных проводов обмотки.
Провод в первой катушке был третьим сверху, во второй катушке он стал вторым сверху и, наконец, провод г в первой катушке был нижним, а во второй катушке стал верхним. Указанное изменение расположения проводов (транспонирование) делается для того, чтобы все параллельные провода имели одинаковую длину и находились примерно в одинаковом положении в магнитном поле.
Рассмотрим транспонирование трех параллельных проводов (1—3) витка обмотки с помощью технологического клина (рис. 11). Намотав заданное число витков постоянной катушки, все параллельные провода последнего витка скрепляют зажимом или связывают лентой (для удобства транспонирования), размечают наружные переходы проводов в следующую перекладную катушку и изолируют их. Вначале изгибают верхний провод, затем второй и последним выгибают третий провод, смещая изгибы каждого последующего провода на одно поле. Чтобы на рейки плавно опустить наружные переходы, расположенные сверху постоянной катушки, применяют технологический (ступенчатый по высоте) клин, который устанавливают на рейки под первый виток перекладной катушки. Применение клина обеспечивает полное прилегание одной параллели витка к другой и правильное расположение всех переходов в заданных полях. На клине укладывают переходы в требуемой последовательности, располагая на каждой ступени по переходу. Первый нижний переход укладывают на первую ступень клина, следующий переход на вторую и так далее, последним на клин укладывают верхний переход первого витка. После укладки переходов на клин изменяется расположение всех параллелей первого витка, т. е. нижний проводник становится верхним, и наоборот, как это показано на рис. 11. Намотав первый виток на клин, второй виток наматывают рядом с ним, а последующие витки укладывают на второй и продолжают намотку в обычном порядке. Взаимное смещение проводов в переходах усложняет счет витков, определение начала и конца катушки, что чрезвычайно важно при намотке.
Рис. 11. Транспонирование параллельных проводов витка непрерывной обмотки (виток состоит из трех проводов).
Для того чтобы было единообразие в изготовлении обмоток, практикой выработано определенное правило: если виток состоит из нечетного числа параллельных проводников, счет витков и определение начала и конца катушки ведут по среднему проводу; при четном числе параллельных проводников счет витков и определение начала и конца катушки ведут по последнему проводу первой половины или по первому проводу второй половины (см. рис. 10,а, б).
Непрерывная обмотка может иметь регулировочные ответвления. При концентрическом расположении обмоток на стержне магнитопровода регулировочные и другие ответвления от внутренних обмоток выходят вверх и вниз вдоль внутренней и наружной поверхностей «своей» обмотки. При этом в одном поле (между столбами прокладок) помещают один или два отвода. Отводы выполняются из ленточной меди, когда они припаиваются к внутреннему витку, или из обмоточного провода—при присоединении отвода к наружному витку катушки. Заготовки отводов в виде отдельных полос ленточной меди или отдельных проводов вначале собирают в пакет заданного сечения, затем изолируют полосами кабельной бумаги и опрессовывают на прессе. Концы отводов выгибают так, чтобы обеспечить высококачественное выполнение паек с последующим изолированием мест паек и укладкой прокладок, изолирующих отводы от катушек обмотки. Пайку отводов выполняют вблизи переходов. Место пайки тщательно зачищают и изолируют лакотканью, строго выдерживая длину конуса не менее 10-кратной толщины накладываемой изоляции. Под припаянный регулировочный отвод укладывают и бандажируют электроизоляционные прокладки, привязывая их к катушкам обмотки киперной лентой.
Применяют обычно две схемы обмоток с регулировочными ответвлениями — прямую и оборотную. При прямой схеме (рис. 12) обмотка имеет разрыв в середине (см. рис. 6, в, г). Регулировочные ответвления делаются в месте разрыва. Обе половины обмотки являются продолжением одна другой. Поэтому после намотки и пайки отводов первой половины обмотки начинают намотку второй половины. При этом направление намотки витков остается тем же и процесс намотки второй половины точно такой же, как и первой.
Рассматривая рис. 12, мы все время имели в виду, что регулировочные ответвления делались от верхних витков катушек, и таким образом они получались на наружной поверхности обмотки (см. рис. 6, в, д). Между тем бывают случаи, когда ответвления делают от нижних витков катушек, и тогда они располагаются не на наружной, а на внутренней поверхности обмотки, т. е. между катушками и цилиндром. В этом случае процесс намотки обмоток производят иначе: намотку первой половины начинают с середины цилиндра и ведут в направлении к одному из его концов (см. рис. 6, г, е). Затем весь шаблон вместе с первой половиной намотанной на него обмотки переворачивают на бок и намотку второй половины начинают с середины цилиндра в направлении другого его конца.
Рассмотрим теперь намотку обмотки по оборотной схеме, когда обе половины обмотки имеют разное направление намотки. Намотка ее не отличается от описанной выше. Следует лишь точно учитывать расположение отводов — внутри или снаружи обмотки. Если отводы должны быть расположены снаружи, то намотку надо начинать с конца цилиндра и вести ее по направлению к середине. После намотки первой половины весь шаблон вместе с намотанной на него первой половиной обмотки следует развернуть на 180° и, начиная от изготовленной половины, продолжить намотку дальше. В результате получим, что обе половины обмотки будут иметь разное направление намотки витков (см. рис. 6,ж). В том случае, когда обмотку выполняют с внутренними отводами (см. рис. 6,з), процесс намотки начинают с середины шаблона. При этом как первая, так и вторая половина обмотки наматывается без переворачивания шаблона. В этом случае в обеих половинах обмотки также получается разное направление намотки витков.
Рис. 12. Расположение отводов обмотки с прямой схемой (ответвления на наружном витке катушки).
При намотке непрерывных обмоток трансформаторов большой мощности с диаметром обмотки более 1500 мм или большом радиальном размере катушек (больше 140 мм) перекладывание витков временных катушек затруднено, поэтому намотку таких обмоток выполняют одинарными катушками, в ходе намотки соединяя их концы пайкой. На горизонтальном станке намотка производится поочередно с барабанов, установленных по обе стороны намоточного станка. Обмотчик также меняет свое рабочее место и находится со стороны намотки. При намотке каждой катушки изменяют направление вращения планшайбы. Для упрощения технологии намотку таких обмоток более целесообразно производить на станках с вертикальной осью вращения (рис. 13).
Применение двух- и трехжильных подразделенных проводов в обмотках ВН трансформаторов большой мощности обусловило некоторые особенности ее намотки. Это прежде всего относится к выполнению транспозиции при переходах между смежными катушками. Если виток обмотки состоит из двух и более подразделенных проводников, то для выравнивания омического и индуктивного сопротивлений выполняют в указанных на развертке обмотки местах групповые транспозиции и транспозиции элементарных проводников подразделенного провода.
При намотке обмоток на вертикально-намоточных станках вначале выполняют подготовительные работы для намотки и стяжки обмотки. Поднимают планшайбу станка в крайнее верхнее положение, закрепляют на ней нижнюю прессующую плиту с уложенной на ней концевой изоляцией обмотки (для последующей стяжки) и разжимную оправку, настроенную на требуемый диаметр наматываемой обмотки. На оправку устанавливают цилиндр и закрепляют на нем комплект реек с частью набора дистанционных прокладок. Остальную часть дистанционных прокладок, набранных на полосы из электроизоляционного картона, подают к станку. Если по краям обмотки должны быть емкостные и дисковые кольца, то нижние кольца устанавливают на разжимную оправку заранее, после чего начинают намотку непрерывной части обмотки.
Направление вращения станка изменяется при намотке каждой катушки. Разметив месторасположение внутренних переходов первой катушки на всех проводах витка, изгибают и изолируют переходы, закрепляют концы проводов на цилиндре и начинают намотку витков первой катушки в соответствии с заданным направлением намотки. Намотав первый виток, под внутренние переходы прокладывают электроизоляционные прокладки, после чего продолжают намотку оставшихся витков первой катушки. Намотанную катушку закрепляют струбциной, отрезают провода, изолируют и закрепляют наружный конец. Он является началом обмотки. Для продолжения намотки припаивают провода к ранее выполненным внутренним переходам намотанной катушки, изменяют направление вращения шпинделя станка, опускают по рейке дистанционные прокладки образующие каналы, и приступают к намотке витков второй катушки.
Рис. 13. Намотка высоковольтной обмотки на вертикально-намоточном станке.
Намотанную катушку закрепляют струбциной, выполняют наружные переходы и отрезают концы проводов. Затем устанавливают дистанционные прокладки и подготавливают намотку третьей катушки. Вначале размечают и изгибают внутренние переходы в четвертую катушку, затем изменяют направление вращения и производят намотку витков третьей катушки. Закрепив верхний виток, обрезают провода, после чего соединяют пайкой концы проводников : верхнего витка третьей катушки с концами второй катушки, заранее изогнутых в виде наружных переходов. В процессе намотки непрерывной части обмотки выполняют регулировочные ответвления и петли, как это было описано для намотки на горизонтальных станках. Для удобства работы регулируют высоту рабочей зоны, опуская ниже уровня пола шаблон с уже намотанной частью обмотки (рис. 13).
После намотки последней катушки обрезают концы обмоточного провода, устанавливают емкостные кольца и производят пайку и изолировку концов обмотки и емкостных колец. Затем выполняют предварительную осевую прессовку обмоток, выравнивают все столбы дистанционных и замковых прокладок по отвесу, «прошивают» дистанционные прокладки обмотки рейками или полосами, после чего сжимают лучи разжимной оправки и вынимают ее из обмотки. На верхнее емкостное кольцо устанавливают концевую изоляцию обмотки, технологические прокладки и подставки, опускают на них верхнюю прессующую плиту и стягивают обмотки с плитами стальными шпильками с помощью гайковерта. Отсоединив от планшайбы станка нижнюю прессующую плиту, поднимают мостовым краном стянутую обмотку и передают ее на технологическую обработку.
Способ намотки обмотки одинарными катушками с последующей их пайкой имеет существенный недостаток — большое число паек, что безусловно снижает надежность обмоток. В настоящее время существуют способы непрерывной намотки без пайки на горизонтальных и вертикальных станках.
Переплетенная обмотка отличается от непрерывной обмотки последовательностью расположения витков в катушках. Если в
непрерывных обмотках последовательность витков—1, 2, 3..... п,
то для переплетенных обмоток последовательность иная — 1, (n/2+l); 2, (п/2 + 2); 3, (n/2 + З); пг,(п/2+m),
где п —число витков в паре катушек; m — порядковый номер витка.
В переплетенной обмотке разность напряжения между соседними витками в п/2 раз больше, чем в непрерывной обмотке. Поэтому к изготовлению переплетенных обмоток предъявляются высокие технические требования (высококачественная пайка, высокая плотность намотки, постоянные размеры переходов и др.). Намотку переплетенных обмоток можно выполнять как на горизонтальных, так и на вертикальных намоточных станках. Как при непрерывной, так и при переплетенной обмотке поочередно производят намотку перекладных и постоянных катушек, транспонируя параллельные проводники витка при переходе из одной катушки в другую. В переплетенных обмотках (в отличие от непрерывных) число обмоточных проводов, используемых при намотке, равно удвоенному числу параллельных проводов витка обмотки.
Для переплетенных обмоток широко используют подразделенный провод марки ПВП. Намотку переплетенных обмоток производят преимущественно на вертикальных намоточных станках без пайки концов смежных катушек (аналогично намотке непрерывных обмоток с применением П-образных зажимов).
Винтовые обмотки трансформаторов выполняют как одноходовыми, так и многоходовыми. Винтовая обмотка состоит из ряда витков, наматываемых по винтовой линии, с масляными каналами между ними. Каждый виток состоит из нескольких (от 7 до 140) одинаковых по сечению параллельных проводов, укладываемых плашмя в радиальном направлении. В зависимости от числа проводов в витке винтовая обмотка может выполняться одно-, двух- или многоходовой, т. е. вся обмотка состоит из двух и более отдельных винтовых обмоток, вмотанных в процессе намотки одна в другую. Параллельные провода винтовой обмотки расположены концентрически и находятся на разном расстоянии от ее оси. Если не принять специальных мер, то провода, расположенные ближе к оси, будут короче, а более удаленные от нее будут длиннее. Разница в длине и положении в магнитном поле параллельных проводов вызывает неравенство их активных и индуктивных сопротивлений и, следовательно, неравномерное распределение тока между ними. Для обеспечения равномерного распределения тока по проводникам и соответственно уменьшения добавочных потерь многоамперные обмотки выполняются с перекладкой параллельных проводов витка (транспозицией) в процессе намотки.
Вертикальный канал вдоль внутренней поверхности винтовой обмотки и каналы между ее витками образуются такими же рейками и прокладками, как и у непрерывной обмотки. Намотка может быть правой и левой. Технологический процесс намотки винтовых обмоток одинаков для всех типов силовых трансформаторов. В зависимости от исполнения винтовые обмотки могут отличаться числом параллельных проводов в витке и количеством ходов, радиальным и осевым размерами витков, внутренними и наружными диаметрами, длиной и массой обмотки, сечением и изоляцией обмоточного провода, числом витков и видом транспозиций. При намотке винтовых обмоток очень важно установить барабаны с намотанным на них проводом и скомплектовать начальный конец (вывод обмотки). Технологические барабаны устанавливают на каретку в несколько рядов и в 2—3 яруса так, чтобы все концы от барабана нижнего яруса подводились к зажиму, располагаясь сверху барабана, а верхнего яруса — снизу барабана. Первоначальная укладка проводов производится для каждого вида транспозиций по определенной схеме с тем, чтобы при выполнении транспозиций окручивание проводов было бы минимальным.
Намотку винтовых обмоток значительно упрощает применение транспонированных проводов. Намотка обмотки, виток которой состоит из одного транспонированного провода (как бы одноходовой), производится аналогично простой (однослойной) цилиндрической обмотке с той только разницей, что после намотки каждого витка устанавливают дистанционные прокладки между витками.
При сборке активной части трансформаторов I, II габаритов на конвейере надо заранее скомплектовать обмотки ВН и НН каждой фазы.
Сборка обмоток на фазу производится на специальной гидравлической установке. В обойму установки вкладывается обмотка НН, а в направляющие пазы обоймы вставляются клинья, после чего в лоток укладывается обмотка ВН. При включении установки цилиндр своим штоком давит на обмотку НН и клинья, находящиеся в обойме, и запрессовывает их в обмотку ВН. Предварительная сборка обмоток сводит до минимума применение ручного труда и гарантирует высокое качество расклиновки обмоток.
В ряде случаев намотку обмотки ВН удобно выполнять непосредственна на уже намотанную обмотку НН. При этом на обмотку НН устанавливают дистанционные рейки и цилиндр (бумажно-бакелитовый или мягкий) обмотки ВН, после чего наматывают обмотку ВН, как описано выше. Это так называемое «пофазное» производство обмоток широко рекомендуется прежде всего для трансформаторов I, II габаритов.
В процессе намотки обмоток силовых трансформаторов возникает необходимость в соединении концов обмоточного провода. Для надежной работы трансформатора необходимо, чтобы эти соединения были прочны и обеспечивали надежный контакт, поэтому все соединения проводов при изготовлении обмоток выполняют только неразъемными, применяя следующие способы соединения: пайку — для соединения отдельных кусков обмоточного провода, отводов, демпферов, емкостных колец и других; сварку угольными электродами — для соединения обмоток из круглого провода и аргонно-дуговую — для соединения отводов с концами обмотки из алюминиевого провода; холодную сварку — для соединения алюминия с алюминием и алюминия с медью.
