Изготовление роторной обмотки синхронных машин

Заготовка катушек

Намотка роторных катушек синхронных явнополюсных машин из плоской голой меди производится на специальном намоточном станке, конструкция которого позволяет производить намотку витков на ребро.

Перед началом намотки медь, предназначенная для катушек, надевается на вращающийся вертикальный барабан, а затем пропускается через зажимное приспособление и через кулачки цепи, которая и подводит медь к станку. Регулировкой зажимного приспособления создается необходимое натяжение меди, наматываемой на оправку при вращении станка.

Для лучшей теплоотдачи иногда катушки наматываются с так называемыми охлаждающими витками, т. е. через 2,3 или 4 нормальных витка делают один удлиненный виток, выступающий на 10—15 мм со стороны торцов. При намотке таких катушек применяются стальные оправки (рис. 10-13), две половины которых раздвигаются в стороны на определенную величину.

Для ускорения намотки небольшие катушки иногда наматывают одновременно двумя параллельными витками. После намотки такие катушки легко разъединяются. Намотанная на ребро медь принимает воронкообразный вид и, кроме того, становится жесткой (наклеп). Для уничтожения наклепа намотанные витки отжигаются в печах при температуре 400—500°С, а затем катушки погружаются в водяную ванну с содержанием 25% денатурированного спирта для устранения окислов и окалины. Но такая ванна не полностью очищает медь от окислов и окалины, поэтому катушки погружаются в раствор кислот, откуда медь выходит совершенно чистой. Далее, отожженные и очищенные катушки, витки которых имеют воронкообразную форму, поступают на выравнивание под пресс. Под каждый виток в закругленной его части подкладывается стальная закаленная пластинка; под давлением пресса витки выравниваются, затем поступают на снятие неровностей, забоин и заусенцев и, наконец, на комплектовку. В настоящее время имеются специальные приспособления для снятия неровностей на меди непосредственно при намотке; эти приспособления могут

устанавливаться на намоточном станке.

Комплектовка катушек заключается в подборе требуемого количества витков. В катушках, имеющих охлаждающие витки, должно быть соблюдено правильное чередование охлаждающих витков с нормальными.

Припайка витков друг к другу производится серебряным припоем (сплав серебра с медью). Стыки припаиваемых мест при помощи сильного пламени паяльной лампы доводятся до температуры, достаточной для плавления серебряного припоя. По мерз нагрева место пайки посыпается бурой, и на нагретое место подается небольшая пластинка серебряного припоя.

Контроль пайки производится перегибом в месте спайки в разные стороны приблизительно под углом 90°. При плохом выполнении пайки запаянное место ломается в стыке. После комплектовки витков к катушкам припаиваются выводы, которые сначала приклепываются к первому и последнему виткам катушки, а затем пропаиваются оловом.

Выводы можно припаять на специальном сварочном аппарате твердым припоем, что упрощает технологию припайки и обеспечивает нужное качество. После этого катушки поступают на изолировку.

Изолировка катушек

В настоящее время вследствие значительной плотности тока в обмотках возбуждения синхронных машин, а следовательно, и нагревов, межвитковая изоляция делается исключительно из асбеста. Толщина асбестовой изоляции между каждым витком берется от 0,1 до 0,4 мм. Иногда после выпечки (см. далее) получается, что катушка имеет высоту менее требуемых размеров. В таком случае изоляцию утолщают, помещая между витками дополнительную прокладку.

Перед наложением изоляции между витками катушку надевают на деревянный шаблон и витки протирают сухой тряпкой. Размеры шаблона делают несколько меньше внутренних размеров катушки, чтобы ее было легче снять.

Изоляция для витков катушек доставляется в готовом виде, т. е. вырезанной, пролакированной и высушенной.

Витковая изоляция небольших катушек тихоходных машин выполняется из двух слоев асбеста толщиной 1—1,5 мм и состоит из двух частей. Стыки слоев изоляции смещаются. На рис. 10-14, а и б показаны две изолированные шайбы, соприкасающиеся между собой, там же

  видно смещение стыков. Благодаря готовой изоляции, которая вкладывается между витками с торцов катушек, надетых на шаблон, время изолировки сильно сокращается.

Большие катушки быстроходных машин подвешиваются к параллельным брусьям. Витки катушек протираются сухой тряпкой и далее промазываются глифтале-бакелитовым или Шеллачным лаком. Изоляция витков нарезается из асбеста. Для закругленных частей катушек она нарезается из четырехугольных кусков, для прямых частей — из полос. Полосы должны быть шире витка на 1—1,5 мм на каждую сторону. Как закругленные части (уголки), так и полосы нарезаются двух сортов — одни короче, другие длиннее, для того чтобы при наложении изоляции второго слоя стыки уголков и полос были смещены относительно друг друга. Это мероприятие предохраняет от возможности виткового соединения между соседними витками.

После наложения витковой изоляции излишне выступающие части уголков срезают ножницами и после просушки лака (на воздухе) катушки связывают и отправляют на следующую операцию — выпечку.

Изолировку витков катушек можно вести без применения промазочных лаков, для этого асбестовую бумагу в рулоне необходимо предварительно пропитать на вертикальных или горизонтальных пропиточных машинах. Применение пропитанной изоляции снижает трудоемкость процесса изолировки и уменьшает вредность.

Опрессовка и выпечка

Небольшие катушки, имеющие просушенную изоляцию, укладывают в зажимное приспособление — прессформу — по 4—5 катушек по высоте. Под нижнюю и верхнюю катушки (рис. 10-15) подкладываются изоляционные шайбы 5, а на них — массивные стальные кольца 4. В середину катушек вставляются деревянные бруски 3, стальные клинья 1 и деревянные бруски 2. Витки выправляются давлением клина 1. На кольца 4 ставятся 4—6 стальных брусков, на которые давят прессом, и, производя выпечку, доводят размеры катушки до требуемых. Иногда катушки больших размеров опрессовываются и выпекаются следующим образом. Изолированную катушку укладывают в зажимное приспособление — прессформу (на рис. 10-16) для придания ей под нагревом надлежащих размеров как внутренних, так и наружных. Снизу и сверху катушки подкладывают специальные стальные доски 1 с несколькими вырезами, сделанными по внутренним размерам

катушки. В каждый вырез доски вставляют два конусных стальных клина, которыми внутренние размеры катушки раздаются до определенных размеров как на прямой, так и на закругленных частях. С наружных сторон катушка сдавливается вертикальными планками 2 путем подвинчивания болтов. Прессформой поджимают катушку в прессе в горячем состоянии со всех сторон до получения требуемых размеров.

Катушки, находящиеся в прессформе, подвергают небольшому давлению, которое в процессе выпечки постепенно увеличивают, доводя до такой величины, при которой опрессованные катушки принимают по высоте надлежащий размер.

Нагрев катушек для выпечки лака производится от генератора постоянного тока напряжением 12 в. Время выпечки катушек, имеющих просушенную витковую изоляцию, различно — от 20 до 40 мин, до прекращения выделения растворителя лака.

Большие катушки, имеющие непросушенную асбестовую изоляцию, опрессовываются и выпекаются по одной. Время выпечки приблизительно 50 мин, в течение которых катушка нагревается постепенно до 180—200°С. Когда катушка остынет, ее ставят вторично под пресс, а затем проводят вторую выпечку; излишки лака выдавливаются, и растворитель его испаряется. С каждым таким нагревом лак все более повышает температуру своего плавления, для чего, в сущности, и применяется ряд горячих прессовок. После окончательной выпечки и охлаждения катушку вынимают из прессформы. Наружную и внутреннюю поверхности ее очищают от выступающей межвитковой изоляции с помощью специальных полукруглых скребков, причем изоляция срезается до меди. Наплывы лака и выступающую межвитковую изоляцию счищают для того, чтобы тепло при работе машины могло свободно выделяться из меди.

Изолировка полюсов и посадка катушек на полюсы

После зачистки запеченных катушек от выступающей изоляции они насаживаются на изолированные стальные сердечники полюсов. Изолировка сердечников, как и витковая изоляция, выполняется из изоляционных материалов класса В.

Перед изолировкой сердечника заусенцы должны быть спилены и сердечник протерт сухой тряпкой, после чего он промазывается лаком и сушится при температуре окружающего воздуха до прекращения отлипа, но не менее 30 мин,

Затем сердечник обворачивается полосой батиста или другим хлопчато-бумажным полотном шириной 30—40 мм вокруг края, обращенного к статору таким образом, чтобы половина полосы по ширине была наложена на сердечник, а половина свободно свешивалась. Этой частью полосы накрывают наложенную на сердечник изоляцию. Сначала наносят первые слои изоляции, состоящие из асбеста, предварительно пропитанного лаком. После асбеста накладываются слои микафолия. Высота накладываемых полос асбеста и микафолия равна высоте сердечника полюса. Каждый накладываемый слой изоляции проутюживается горячим утюгом и протирается сухой тряпкой для лучшего приклеивания. После наложения требуемого количества слоев изоляции оставшаяся часть полотна накладывается на последний слой микафолия и также проутюживается.

Изолированный полюс помещается в специальное обжимное приспособление и устанавливается на 4 ч для выпечки изоляции в печь с температурой 130—140°С. Вынимается он из приспособления после полного остывания, и поверхность изоляции покрывается эмалью воздушной сушки. На изолированный сердечник надевается гетинаксовая изоляционная шайба, соприкасающаяся с башмаком полюса. Далее надевается катушка и поверх нее — опять гетинаксовая шайба.

Собранный полюс подвергается испытанию под давлением. Полюс с насаженной катушкой ставят под пресс башмаком книзу. На гетинаксовую шайбу накладывают стальное кольцо, поверх которого ставят в 5—6 местах стальные квадратные бруски одинаковой высоты. Нажимом пресса на поставленные бруски катушке сообщается соответствующее давление. Это давление зависит от скорости вращения ротора, его диаметра и веса катушки и равно давлению, которое испытывают витки от центробежной силы при скорости вращения, превышающей нормальную, но допустимую по существующим нормам. Под этим же давлением катушки испытывают на витковое в течение 5 мин, а также и на корпус.

При испытании на витковое дается повышенное напряжение на катушку, равное 10-кратному нормальному напряжению, приходящемуся на нее. После испытания катушек на корпус и витковое полюс с насаженной катушкой считается готовым и поступает в сборку.