ШАБЛОН ДЛЯ НАМОТКИ ОБМОТОК СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ И РЕАКТОРОВ
TEMPLATE FOR REELING WINDINGS OF POWER TRANSFORMERS AND REACTORS

Изобретение относится к области электромашиностроения, а точнее к технологическому оборудованию для изготовления обмоток и катушек электрических машин, силовых трансформаторов и реакторов с использованием шаблона с технологическим цилиндром.
Изготовление обмоток является одним из наиболее ответственных видов работ при производстве силовых трансформаторов. Для придания устойчивости обмотке при проведении технологических операций по ее изготовлению обмотку наматывают на специальных намоточных станках горизонтального или вертикального исполнения с использованием индивидуальных раздвижных оправок и шаблонов. Шаблон представляет собой жесткий бумажно-бакелитовый, картонный или металлический цилиндр.
Оправки и шаблоны должны обеспечивать правильность геометрической формы и требуемую точность внутреннего диаметра обмотки, обеспечивать намотку обмоток с различным числом реек в определенном диапазоне диаметров и удерживать в исходном положении рейки как в процессе намотки обмоток, так и при транспортировке, кантовке, прессовании и сушке. Они должны легко извлекаться из обмоток, не повреждая их, быстро и легко устанавливаться и сниматься со станка, быть безопасными в работе, по возможности универсальными или переналаживаемыми, обеспечивать кантовку и транспортировку совместно с обмоткой.
Известна разжимная оправка для намотки обмоток трансформаторов (Патент CN №201178030 (Y), опубл. 01.07.2009, класс МПК F16H 19/02; H01F 41/06), основным узлом которой является вал. На противоположных концах вала жестко закреплены диски, в которых смонтировано устройство с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру обмотки, изготавливаемой на данной оправке. Между неподвижными дисками на валу оправки установлены подвижные диски, перемещающиеся вдоль оси вала за счет винтового соединения со шпильками, которые имеют правую и левую резьбу. Подвижные диски соединены с направляющими балками оправки с помощью рычагов. При вращении шпилек с помощью устройства, установленного на неподвижных дисках оправки, подвижные диски раздвигаются или приближаются друг к другу и тем самым изменяют наружный диаметр устройства, увеличивая или уменьшая его.
Такие оправки предназначены для намотки обмоток силовых трансформаторов и реакторов на горизонтально и вертикально-намоточных станках. Технологический цилиндр в такой оправке не используется. В зависимости от номенклатуры трансформаторов, выпускающихся на предприятии, требуется большое количество типоразмеров таких оправок, так как они вместе с намотанной на них обмоткой перемещаются на последующие операции вакуумной сушки и прессовки обмотки и удаляются только перед сборкой трансформатора. Операции сушки и прессовки производятся длительное время (до двух недель), а после удаления из обмотки такой оправки ее перенастраивают, если это необходимо, под другой вид и размер обмотки. Перенастройка оправки также занимает длительное время. В случае если ни один типоразмер оправки не подходит для какой-либо обмотки, то необходимо заказывать новую оправку.
Недостатками данного технического решения являются:
- большое количество оправок, участвующих в технологическом процессе тепловой вакуумной обработки, равное количеству одновременно изготавливаемых обмоток, что повышает затраты на себестоимость выпускаемой продукции;
- высокая температура при вакуумной обработке обмотки отрицательно воздействует на механизмы раздвижных оправок.
Самым близким решением является шаблон для намотки обмоток силовых трансформаторов и реакторов, представляющий собой технологический цилиндр, установленный на раздвижной оправке намоточного станка [Антонов М.В., Герасимова Л.С. Технология производства электрических машин: Учебное пособие для вузов. - М.: Энергоиздат, 1982. С.434-437, рис.28. 17а].
Цилиндр выполняют из бакелита, картона или металла для придания устойчивости обмотки (способность поддерживать в течение некоторого промежутка времени текущее состояние системы в некотором допустимом диапазоне изменений в условиях постоянных воздействий извне или возникающих внутренних дисфункций, если эти воздействия или дисфункции не превосходят определенный критический уровень) при проведении технологических операций ее производства. Такой цилиндр, установленный на раздвижную оправку намоточного станка, обеспечивает необходимую жесткость конструкции. Если перед сборкой трансформатора цилиндр удаляется, то его называют технологическим или временным цилиндром. Технологический цилиндр должен обеспечивать правильность геометрической формы и требуемую точность внутреннего диаметра обмотки.
После выполнения технологической операции намотки обмотки раздвижную оправку с технологическим цилиндром и обмоткой снимают с намоточного станка. После кантования из горизонтального положения в вертикальное положение устанавливают всю конструкцию на подготовленную для стяжки гидроустановку, проводят отделку обмотки до тепловой вакуумной обработки и вынимают раздвижную оправку. Обмотка на технологическом цилиндре поступает на дальнейшие технологические операции и только перед сборкой трансформатора производят демонтаж технологической оснастки: шаблона, промежуточных реек и прессующих плит. Описанный технологический цилиндр должен отвечать всем требованиям, касающимся оправок и шаблонов.
Такие шаблоны-цилиндры довольно просты в изготовлении и прочны, но на каждом шаблоне можно наматывать обмотки только одного внутреннего диаметра и одной длины, поэтому их применение приводит к необходимости иметь большие складские помещения для их хранения. Применение технологических цилиндров из картона не дает возможности их дальнейшего использования из-за разрушения при механическом удалении из соединения с обмоткой, при этом всегда имеется опасность повреждения изоляции обмотки.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение производительности труда и уменьшение себестоимости производства обмоток трансформаторов.
Техническим результатом является уменьшение складских площадей и упрощение технологии производства обмоток путем использования разборных технологических цилиндров из бакелита, картона или металла.
Технический результат достигается тем, что в шаблоне для намотки обмоток силовых трансформаторов и реакторов, представляющем собой технологический цилиндр, установленный на раздвижной оправке намоточного станка, новым является то, что технологический цилиндр выполнен разъемным из составных частей, образующих его боковую поверхность, соединенных профильными вставками, при этом составные части технологического цилиндра и профильные вставки снабжены отверстиями для их демонтажа.
Технологический цилиндр выполнен из бакелита, картона или металла.
Положительным результатом является возможность многократного использования разъемных технологических цилиндров из картона, возможность использования таких цилиндров для широкого диапазона диаметров обмотки, т.к. если имеется ранее использованный шаблон (части шаблона) меньшего диаметра, то путем добавления необходимого сектора цилиндра с другим радиусом можно изготовить новый шаблон. При этом происходит экономия площадей их хранения, т.к. технологические цилиндры можно хранить в разобранном состоянии.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 - представлен предлагаемый технологический цилиндр в сборе с раздвижной оправкой перед намоткой обмотки.
На фиг.2 - конструкция технологического цилиндра.
Шаблон для намотки обмоток содержит технологический цилиндр 1, который представляет собой разъемную конструкцию, состоящую из составных частей (фиг.1, 2), образующих в собранном виде боковую поверхность цилиндра. В приведенном примере составная часть технологического цилиндра - полуцилиндр. Два полуцилиндра соединены между собой профильными вставками 2 (фиг.2). Для удобства демонтажа составных частей и профильных вставок из намотанной обмотки они снабжены отверстиями 3. Технологический цилиндр закреплен на раздвижной оправке 4 намоточного станка (фиг.1).
вн
вн
На раздвижную оправку 4 намоточного станка устанавливают две составные части технологического цилиндра 1 и скрепляют их профильными вставками 2. Внутренний диаметр d технологического цилиндра соответствует наружному диаметру раздвижной оправки. Внешний диаметр D технологического цилиндра равен внутреннему диаметру наматываемой обмотки трансформатора. Края полуцилиндров вставляют в края вставок. Толщина полуцилиндра h равна внутренней высоте профильных вставок. Получившийся цилиндр стягивают киперной лентой 5. По начерченным разметкам на нем устанавливают рейки 6 в количестве, равном количеству полей обмотки трансформатора, и временно стягивают их лентой 7. Шаблон готов к следующей операции - намотке обмотки трансформатора.
При намотке обмотки трансформатора на технологический цилиндр по мере приближения витков провода к лентам 5 и 7 от них освобождаются (разрезают и удаляют).
После выполнения технологической операции намотки обмотки раздвижную оправку с технологическим цилиндром и обмоткой снимают с намоточного станка и кантуют из горизонтального положения в вертикальное положение, устанавливая при этом всю конструкцию на подготовленную для стяжки гидроустановку. Проводят отделку обмотки до тепловой вакуумной обработки, вынимают раздвижную оправку из технологического цилиндра и направляют ее на новую намотку, а обмотка на технологическом цилиндре проходит дальнейшие технологические операции.
По окончании технологического процесса (перед первой сборкой трансформатора) технологический цилиндр демонтируют. Для этого в отверстие 3 (люверс) профильных вставок пропускают текстильную стропу и с помощью грузоподъемного устройства вытягивают их из соединения между полуцилиндрами. Затем таким же способом извлекают составные части цилиндра из внутренней части обмотки. Тем самым уменьшается вероятность разрушения составных частей цилиндра и опасность повреждения изоляции обмотки.
Составные части технологического цилиндра складируют или отправляют на изменение размеров для изготовления других технологических цилиндров (это возможно только для картонных шаблонов). Изменение размеров возможно, если использованный ранее технологический цилиндр имел меньший диаметр и такую же или большую длину L. Для этого проводят расчет геометрических размеров нового цилиндра и изготавливают недостающую составную часть, если это необходимо. Одновременно ранее использованным частям цилиндра с помощью вальцовочной установки задают необходимые радиальные размеры. Новый технологический цилиндр из использованных составных частей собирают, как описано выше. Таким образом, происходит уменьшение себестоимости производства обмоток и повышение производительности труда за счет уменьшения времени на установку шаблона и многократного его использования.
Особенно эффективно использование таких шаблонов при производстве обмоток силовых трансформаторов и реакторов, требующих термической вакуумной обработки с прессованием при постоянном давлении.
Источники информации
1. Патент CN №201178030 (Y) «Adjustable wire winding module for transformer coil manufacture» МПК F16H 19/02; H01F 41/06; опубликовано 2009-01-07.
2. Антонов М.В., Герасимова Л.С. Технология производства электрических машин: Учебное пособие для вузов. - М.: Энергоиздат, 1982. С.434-437, рис.28. 17а. (прототип).