Производство обмоток и изоляции силовых трансформаторов - Технические требования к технологии изготовления обмоток

4-3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТЕХНОЛОГИИ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБМОТОК

Единые технические требования к изготовлению обмоток и изоляционных деталей силовых трансформаторов для всех трансформаторостроительных заводов изложены в отраслевых стандартах. В соответствии с ними на заводах разработаны технические условия предприятия, в которых конкретизированы требования к изготовлению обмоток и изоляции в соответствии co  спецификой данного предприятия (номенклатура, класс напряжения, мощность трансформатора, тип производства и т. п.). Обмоточный провод и изоляционные детали должны соответствовать ГОСТ, чертежам и техническим условиям. Обмотки должны изготавливаться в соответствии с техническими условиями, по чертежам и действующим технологическим процессам.
Точность выполнения геометрических параметров обмотки по ее диаметрам и высоте гарантирует при сборке трансформатора соблюдение заданных изоляционных расстояний и взаимного расположения обмоток. Требуемая точность изготовления обмоток по диаметру приведена в табл. 4-2.

Овальность обмотки допускается в пределах допуска на обмотки.
Технологический процесс, применяемое оборудование и оснащение при намотке обмоток должны обеспечивать возможность получения заданных диаметров в пределах допускаемых отклонений. Так как внутренний диаметр обмотки определяется точностью настройки шаблона, на который наматывается обмотка, длиной предварительно установленных на шаблон реек, а наружный диаметр зависит от размера обмоточного провода и плотности намотки обмотки в радиальном направлении, то при выполнении подготовительных работ перед намоткой обмотки следует быть особенно внимательным при настройке шаблонов, установке реек и обмоточного провода требуемого размера, а также выбора натяжных устройств. Следует помнить, что обмотку с размерами, превышающими допустимые отклонения, исправить очень трудно, а иногда и невозможно. Требования по выполнению некоторых элементов обмоток: переходов, транспозиций, концов, отводов, емкостных колец — указаны в соответствующих разделах книги при описании технологии изготовления этих элементов.
Как уже отмечалось выше, повышенные требования к электродинамической стойкости обмоток требуют значительной точности их изготовления по высоте. Окончательная высота обмотки с изолирующими кольцами должна иметь размер, указанный в рабочем чертеже с предельными отклонениями, приведенными в табл. 4-3. После намотки обмотки ее высота #т не соответствует расчетной Нр (рис. 4-5).

Рис. 4-5. Определение осевого размера обмотки.
Технологический размер высоты обмотки после ее намотки определяется суммарной высотой проводов (катушек или витков) и общей толщиной изоляционных прокладок, образующих каналы.
При определении этого размера следует учитывать допуски на размеры проводов и толщину электроизоляционного картона, усадку после термовакуумной обработки изоляционных прокладок, уровень освоенного производством технологического процесса, от которого зависит плотность намотки.
Одна из главных задач технологии производства обмоток — обеспечение стабильности технологических размеров и минимальной усадки обмотки после ее технологической обработки: прессовки и сушки.
Окончательный размер высоты обмотки устанавливает конструктор по необходимым электрической и механической прочностям, руководствуясь дискретным рядом толщин изоляции и сечений проводов, а также технологическим припуском.
В общем случае расчетную высоту обмотки Hv (рис. 4-5) можно выразить в следующем виде [23]:
(4-7)
где Нм — суммарная высота неизолированных проводников обмотки; Яр.Из — суммарная расчетная толщина бумажной изоляции проводников; #рЛ1р — суммарная расчетная толщина прокладок из электроизоляционного картона,
Технологический осевой размер обмотки Ят определяется как
(4-8)
где АН — усадка обмотки в процессе ее технологической обработки после намотки.
Если пренебречь весьма малой упругой деформацией проводникового материала под действием осевых сил в процессе изготовления обмоток, то усадку обмотки можно выпазить:
(4-9)
(4-10)
где Н тиз — суммарная толщина бумажной изоляции до технологической обработки обмотки; #т.пр — суммарная толщина прокладок до технологической обработки обмотки; А#из — усадка бумажной изоляции в процессе технологической обработки обмотки; АНщ,— усадка изоляции из картона в процессе технологической обработки обмотки.
Если вместо абсолютных значений усадки ввести их относительные значения, то получим:
(4-11)

где с0 — относительная остаточная усадка обмотки; Виз — относительная остаточная усадка бумажной изоляции; 8цр — относительная остаточная усадка деталей из электроизоляционного картона.
Величины виз и епр характеризуют усадку электроизоляционных материалов и являются сложными функциями, зависящими, помимо свойств материала, от ряда конструктивных и технологических факторов. Для определения фактической усадки изоляции обмотки следует вначале определить давления в каждом элементе обмотки [23, 26] и по полученным значениям а и рис. 4-3 определить усадку изоляции ea3=f(om) для каждой катушки или группы однородных катушек и усадку прокладок
Используя формулу (4-11) для получения усадки всей обмотки е0 и зная значение расчетной высоты обмотки Яр, можно теоретически определить и задать размеры технологической высоты обмотки.

(4-12)
При правильном определении #т, контролируя размеры обмотки в процессе ее изготовления, можно гарантировать получение расчетного значения Яр обмотки после ее технологической обработки и ликвидировать такую «вредную» операцию при отделке обмоток, как доведение размера высоты до заданного за счет извлечения лишних прокладок из обмотки или, наоборот, установку в обмотку дополнительных прокладок.
При определении расчетной высоты обмотки Нр следует особо учитывать значение и знак допуска по высоте обмоточного провода, витковой изоляции и прокладок.
В настоящее время при ограниченном выборе толщины электроизоляционного картона, еще недостаточно стабильных его размерных и механических параметров трудно подобрать требуемую высоту каждого канала обмотки и опорных столбов прокладок. В последние годы некоторые заводы внедрили технологию предварительного набора столба прокладок на рейку не по количеству, а по заданной высоте, благодаря чему повысилась точность технологической высоты обмотки, а следовательно, и стабильность высоты обмотки после ее технологической обработки.
Применение предварительно уплотненного картона (см. гл. 8), имеющего малую остаточную деформацию, позволяет значительно упростить производство обмоток и повысить стабильность их размерных характеристик.
Итак, окончательные размеры обмотки и их стабильность зависят в основном от стабильности размеров исходных материалов (в основном изоляционных), правильного выбора технологических режимов изготовления и обработки обмоток, наличия требуемого технологического оборудования и оснастки, обеспечивающих безусловное выполнение заданной технологии.