Обмотки малопотужних силових трансформаторів
Верстат повинен бути забезпечений лічильником числа оборотів, надійно пов'язаним з провідним валиком (не рекомендується застосовуваний іноді зв'язок ремінцем, де можливе провертання, прослизання). Часто у схемах телевимірювань, захисної автоматики потрібні висока точність та ідентичність трансформаторів.
Від якості виготовлення каркаса та його кріплення на валику намотувального верстата залежить якість обмотки. Зазвичай для кріплення каркаса виготовляють болванку із щільного дерева за розміром вікна каркаса. Але виконати болванку досить високої якості та відцентрувати її важко. Значно простіше виготовити набірну болванку, до того ж вона буде придатна для каркаса при будь-якій товщині пакета магнітопроводу. З листового гетинаксу різної товщини (від 10-15 мм до 0,5 мм) нарізаються на циркульній пилці смуги по ширині вікна каркаса і по довжині, що дорівнює довжині каркасу гільзи.
Для кожної товщини роблять парне число смуг. На шпальтах 10-15 мм на циркульній пилці прорізається паз шириною 3-4 мм і глибиною 0,5 ширини. Складання болванки виконується, як показано на малюнку 7. Весь набір остаточно ущільнюється смужками гетинаксу 0,5-1 мм (з обох боків). Після складання отвір розсвердлюють до необхідного діаметра (у кілька прийомів, починаючи з малих діаметрів свердлів). Після намотування каркаса болванка легко виштовхується вроздріб.
Малюнок 7 - Набірна болванка для кріплення каркаса на шпинделі намотувального верстата
Найчастіше застосовуються суцільні намотування, звані циліндричні (без секціонування). Вони дешевші та простіші у виготовленні. Їх недолік - значне напруження між початковими витками шару і останніми витками наступного шару. Тому доводиться застосовувати міжшарові прокладки. Часто для цього застосовують кабельний папір,яка забезпечує гарне виконання рядів, провід, не прогинаючи папери, укладається шаховим порядком. При цьому легше усуваються западання останніх витків шару в нижні шари, особливо ймовірні при неякісному виконанні каркасу та тонкому дроті. Але при таких прокладках значно знижуються заповнення каркасу міддю та теплопровідність обмотки.
Застосовують як прокладки тонкий папір (наприклад, від розібраних конденсаторів) або смугу тонкого лакоткані, відірвану по ширині каркаса. На початку намотування шару провід, слідуючи за нерівностями попереднього шару, протискає прокладку і зміщує її проти напряму намотування, переходячи з шахового укладання дроту до стільникового. При цьому підвищується площа зіткнення витків з витками попереднього шару та зменшуються повітряні прошарки між витками, що підвищує теплопровідність обмотки. Але за рахунок усунення ізоляції в кінці шару, де найбільша міжшарова напруга, нижня обмотка оголюється, і її ізоляцію доводиться доповнювати (можливе западання витків).
Ізоляція шарів кабельним папером із зазначених вище причин не може бути рекомендована. Більше доцільно ізоляцію шарів виконувати смужкою тонкої лакотканини, відрізаною по діагоналі (на 35—45°) для щільнішого облягання обмотки. Смужка накладається спірально з деяким напуском, при цьому не від початку намотування шару, а відступивши на 30-50% ширини шару (залежно від міжшарової напруги). Останній оберт повинен дещо знаходити на протилежну щоку каркаса (рисунок 8), до якої підклеюється густим бакелітовим (або іншим) лаком. Слід пам'ятати, що лакоткань, відрізана по діагоналі, легко витягується, у своїй ушкоджується її лаковий шар. Тому при покритті обмотки такою смужкою натяг треба давати слабкий, лакоткання.притискається дротом. Аналогічно покривається обмотка та смугою паперу. Якщо обмотка надалі не просочуватиметься або просочуватиметься церезином або іншим воскоподібним діелектриком, можна застосовувати папір від розібраних конденсаторів. При інших видах просочення краще застосовувати просочувальний або намотувальний папір.
1- напуск стрічки на щоку каркаса Малюнок 8 - Покриття шарів обмотки стрічкою
Аналогічно можна виконувати і міжобмотувальні прокладки, але вони, звичайно, повинні перекривати всю ширину обмотки від однієї щоки до іншої і в залежності від міжобмотувальної напруги можуть виконуватися більш товстою лакоткою або краще подвійним шаром тонкої лакотканини.
За відсутності лакоткани може бути застосована шовкова тканина, також відрізана діагоналі. Вона забезпечить гарний напуск на щоки каркасу. Тканину необхідно покрити лаком або іншим просоченням. Тієї ж просочення тканина підклеюється до щок каркаса. Тканину слід брати світлу незабарвлену, тому що у фарбі можуть бути небажані домішки.
Застосування суцільного намотування (без секціонування) призводить до необхідності збільшення міжшарових та міжобмотувальних прокладок. Це знижує коефіцієнт заповнення міддю каркаса обмотки. При цьому знижується теплопровідність обмотки та її надійність за рахунок підвищеної міжшарової напруги. Застосування секціонування також знижує коефіцієнт заповнення вікна каркаса, але при відмові міжшарової ізоляції значно підвищується теплопровідність обмотки. Крім того, при пошкодженні будь-якої обмотки необхідна перемотування лише однієї секції.
Застосування двосекційних каркасів доцільно у двотактних схемах (підсилювачі з двотактним трансформаторним виходом), у силових трансформаторах при великій довжині вікна магнітопроводу, для зниженняміжшарової напруги та повної або часткової відмови від міжшарових прокладок. Але первинна та вторинна обмотки повинні розподілятися в обох секціях. Рознесення їх у різних секціях призведе до збільшення потоків розсіювання, особливо значних при магнітопроводі зі стиками. При двосекційному каркасі, як і при суцільному намотуванні, неминучі міжобмотувальні прокладки. Зменшення їх товщини збільшує струми витоку (і ємнісні струми) між обмотками. У разі збільшення товщини прокладок знижується теплопровідність обмоток. При трисекційному каркасі та при двообмотувальному трансформаторі при розташуванні первинної обмотки в крайніх секціях, а вторинної у середній підвищення теплопровідності та зниження струмів витоку виконуються незалежно. При цьому можна значно збільшити надійність обмотки. Може бути додана перебірка (зазначена пунктиром малюнку 6,б).
Каркас з великою кількістю секцій може застосовуватися для трансформатора на підвищену напругу. Для обмоток на високу напругу буває доцільним застосовувати провід марки ПЕЛШО і просочувати його церезином, оскільки для подібних трансформаторів застосовують зазвичай полегшені режими.
Просочення секціонованих обмоток термореактивними лаками для використання у форсованих режимах знижує можливість їх часткового ремонту. Тому в ряді випадків краще застосовувати галетні обмотки. Замість каркаса виготовляється лише гільза. Обмотки мотаються на шаблонах (рисунок 9). Щоки шаблону виготовляються з гетинаксу або латуні товщиною 2-3 мм, болванка шаблону робиться по товщині галети. Шаблон слід (залежно від розмірів) стягнути двома чи чотирма гвинтами. Ширина болванки дещо більша за ширину гільзи (враховуючи обплетення стрічкою). Верх і низ (розташування малюнком) робляться або по півколу, абоза напівовалом. При цьому підвищується щільність намотування і при обплетенні стрічкою знижуються потовщення стрічки по внутрішніх кутах галет. Отримувані вікна між гільзою і обмоткою можуть бути використані для проходу внутрішніх висновків обмоток.
Малюнок 9 - Шаблон для галетного намотування. Пунктир показує розмір стрижня магнітопроводу (передня щока шаблону знята)
Прорізи у шаблоні призначені для ув'язування обмотки та запобігання від розпускання до її обплетення стрічкою. Але при цьому їхня щільність дещо порушується. Більш доцільно просочувати галети безпосередньо при намотуванні. Для їх просочення простіше застосовувати лаки холодного сушіння або термореактивні з невисокою температурою полімеризації. Щоб уникнути прилипання галети до щок шаблону, останні покриваються алюмінієвою фольгою. Якщо лак, що застосовується, має властивість схоплюваності з фольгою, можна застосовувати прокладки від старих конденсаторів, взяті в кілька шарів.
Кількість шаблонів слід робити за кількістю галет. Вони можуть бути надіті на валик намотувального верстата повним комплектом, що прискорить виготовлення галет та їх сушіння. Між шаблонами прокладаються гетинаксові (або металеві шайби) завтовшки 2-3 мм. Після просушування галети обплітаються смужкою лакоткані, відрізаною по діагоналі. Натяг по кутах збільшують, по зовнішній стороні перекривати не обов'язково, можна навіть залишити просвіти, інакше може мати місце значне потовщення лакоткані по внутрішньому кутку. Зовні галети покриваються лаком. По зовнішньому висновку має бути видно напрямок обмотки, щоб уникнути неправильного складання комплекту. Стяжка галет може бути виконана планками з гетинаксу, що заклинюють всю збірку по довжині у вікні магнітопроводу, або невисокими щоками, одягненими з обох боків гільзи.
Крім галетноїнамотування, застосовується й інший вид безкаркасного намотування. Як і при галетному намотуванні, потрібна лише одна гільза. На малюнку 10 дано переріз такої обмотки, виконаної з прокладками у кожному шарі. Таку обмотку можна виконати за товщини шару 15—20 мм. Значно міцнішою буде така обмотка при покритті кожного шару лаком. При дроті 0,4-0,5 мм і вище при закріпленні лаком витків першого ряду або хоча б крайніх витків можна виконати обмотку (при стільниковому укладання дроту) без прокладок, якщо, звичайно, дозволить значення міжшарової напруги.
1 - гільза: 2 -обмотки Малюнок 10 - Безкаркасна намотування обмотки
Виконання галетних та безкаркасних обмоток доцільно для навантажувальних та аналогічних трансформаторів. Безкаркасні обмотки можна виконувати з шахівною укладанням дроту (з однаковим числом витків у шарі), для чого кожен шар переплітається стрічкою. При прямокутному перерізі дроту намотування спрощується і підвищується заповнення міддю та теплопровідність обмотки. Провід слід застосовувати у скловолокнистій ізоляції, для стяжки застосовувати стрічки зі скловолокна. Оскільки склострічка розтягується слабо, при обплетенні галетних обмоток слід застосовувати вужчу стрічку. Обмотки просочуються кремнійорганічними лаками і запікаються при температурі 180-200 ° С.
Гільзи виготовляються із склотекстоліту, який ріжеться фрезою на фрезерному верстаті.
У деяких випадках лише зміною розташування окремих обмоток можна підвищити теплопровідність усієї обмотки. Так, наприклад, за наявності на трансформаторі лабораторного осцилографа двох обмоток розжарення (електронних ламп та осцилографією трубки), кожна обмотка зазвичай виконується по всій довжині каркаса, що призводить до необхідності виконувати дві міжобмотувальні прокладки напідвищена напруга. При ремонті трансформатора обмотки можна виконати, як зазначено малюнку 11; кожна обмотка розташовується у два (або три) шари без проміжних прокладок. Відпадає одна міжшарова прокладка на підвищену напругу. При зовнішній обробці покривним лаком відстань між обмотками досить 2-3 мм.
I - первинна обмотка; II - вторинна, по верху дві обмотки (наприклад, розжарювання ламп і осцилографної трубки).
У різних схемах автоматики багато трансформаторів безперервно перебувають під напругою і можуть при цьому перебувати в умовах підвищеної вологості. У ряді випадків до них висуваються вимоги підвищеної надійності. Однак деякі дефекти дроту, які у більшості випадків не суттєві, у подібних умовах неприпустимі. Згідно з ГОСТ емальований провід може мати точкові ушкодження. Провід ПЕЛ на довжині 15 м при діаметрі дроту 0,14 мм і менше може мати кількість точкових пошкоджень до 15 м, при діаметрах до 0,35 мм - до 10. Довжина дроту у двох шарах може перевищувати 15 м. Отже, в тому чи іншому На місці обмотки точкові пошкодження можуть бути в якійсь близькості, і волога, що проникає в обмотку і покриває провід та ізоляційні прокладки, може утворювати «містки» між окремими проколами, по яких безперервно проходитиме струм витоку. Останній викликає прискорене старіння ізоляції. Повне просочення обмоток сприяє запливанню цих пошкоджень, частково ізолює пошкодження, що залишилися.
Для дроту ПЕВ-1 допустимо трохи більше семи точкових ушкоджень на 15 м дроти, для ПЕВ-2 — трохи більше п'яти, але найчастіше їх буває трохи більше двох-трьох.
Висновки обмоток при діаметрі дроту 05-07 мм і вище зазвичай виконуютьсясвоїм дротом. При обробці на пелюстках, що знаходяться на щоках каркаса, обмотку часто виводять своїм дротом діаметром 0,2 і навіть 0,15 мм. Але висновки тонким проводом слід виконувати з великою слабиною і по щоці каркаса проклеювати клеєм БФ, бакелітовим або іншим лаком для запобігання обриву в місці виходу з отвору в щоці каркаса.
При виведенні обмотки смужкою фольги на неї намотуються 5-6 обертів обмотувального дроту. Перші 2-3 обороти мають незачищену ізоляцію. Обов'язково слід давати слабину дроту (рисунок 12,а). Аналогічно виконується виведення гнучким дротом (рисунок 12,б). Виконувати паяння з натягом неприпустимо. Паяння виробляється з каніфоллю (розчин у спирті або скипидарі), паяльні мазі застосовувати не можна. Гнучкий провід щільно ув'язується ниткою. Місце паяння закривається складеною вдвічі смужкою лакотканини. Також у складену вдвічі лакоткань закладається смужка фольги перед намотуванням останнього шару дроту обмотки. При всіх варіантах спайки тонких дротів між собою і з висновками ділянка дроту, що зазнала зачистки, не повинен відчувати механічних навантажень (натяг дроту). Оголені місця дроту рекомендується покривати будь-яким лаком для запобігання можливої корозії (шелак при тонких дротах застосовувати не слід).