/
Автор: Антонов Г.В. Овчаров Ф.Ф.
Теги: электротехника электричество электростанции трансформаторы серия трансформаторы
Год: 1965
Текст
спц.гг.
Г. В. Антонов и Ф.Ф. Овчаров
Ремонт
магнитопроводов
ТРАНСФОРМАТОРОВ
Колич. прсдыд. выдач------------------
Тип. <У Р» Зак № 12562
ТРАНСФОРМAT OPЫ
Выпуск 14
Г. В. АНТОНОВ и Ф. Ф. ОВЧАРОВ
РЕМОНТ
МАГН ИТОП РОВОДОВ
ТРАНСФОРМАТОРОВ
ИЗДАТЕЛЬСТВО «ЭНЕРГИЯ»
МОСКВА
1965
ЛЕНИНГРАД
Серия «Трансформаторы»
под общей редакцией Б. Б. Гельперина
УДК 621.314.22
А 72
В книге дано краткое описание устройства и кон-
струкции магнитопроводов трансформаторов, рассмот-
рены основные свойства электротехнической стали и
влияние иа них механических воздействий при выпол-
нении различных технологических операций, связанных
с разборкой, ремонтом и сборкой .магнитопроводов. При-
водятся способы обнаружения и анализ дефектов
в магнитопроводах, причины их возникновения, а так-
же методы устранения неисправностей. Подробно опи-
сывается технология ремонта магнитопроводов, вклю-
чая их полную перешихтовку, а также рассмат-
риваются основные вопросы, связанные с реконструк-
цией магннтопроводов при производстве ремонтов с
целью повышения мощности действующих трансформа-
торов.
Книга рассчитана на рабочих и инженерно-техни-
ческих работников ремонтных предприятий, электро-
станций и электросетей, занимающихся ремонтом и
эксплуатацией трансформаторов. Она может быть ис-
пользована также учащимися техникумов н вузов при
изучении вопросов ремонта трансформаторов. . i
Антонов Глеб Васильевич и Овчаров Федор Филактович.
Ремонт магннтопроводов трансформаторов,
М.— Л., издательство .Энергия", 1965, 216 с. с черт, (в серии .Трансфор-
маторы", вып. 14)
Тематический план 1965 г., № 94
Редактор М. Л- Комар Техн, редактор О- П. Печёнкина
Сдано в набор 2/XII 1961 г. Подписано к печати 23/1 1965 г.
Т-03035 Формат 84xl087s, Печ. л. 11,07 Уч.-изд. л. 12,51
Тираж 6700 экз. Цена 63 коп. Зак. 1696
Московская типография № 10 Главполиграфпрома
Государственного комитета Совета Министров СССР по печати
Шлюзовая иаб., 10.
аухарстввввал в)бзтч»<
библиотека
ма. В. Г Б инскаг*
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящая книга посвящена вопросам ремонта ма-
гнитопроводов трансформаторов.
Первые главы книги посвящены общим вопросам
ремонта и реконструкции магнитопроводов. В них раз-
бираются основные конструктивные устройства узлов
магнитопроводов и практические, а также и некоторые
теоретические вопросы, непосредственно связанные с их
ремонтом и реконструкцией. Приводятся основные поло-
жения по теории магнитных систем, без знания которых
невозможно обеспечить соответствующее качество ремон-
та магнитопровода, а тем более его реконструкцию. Рас-
сматриваются способы выявления и оценки неисправно-
стей в магнитопроводах и вызвавшие их причины.
Последующие главы книги посвящены непосредст-
венно производственным технологическим процессам
ремонта магнитопроводов различных типов и конструк-
ций. В этих главах даются практические рекомендации
по выполнению наиболее сложных операций при ре-
монте магнитопроводов. Выделяются те технологиче-
ские операции, от способов выполнения которых зави-
сит сохранение высоких характеристик отремонтирован-
ного оборудования.
В последней главе рассматриваются вопросы рекон-
струкции магнитопроводов при ремонте трансформато-
ров.
Авторы выражают глубокую признательность работ-
никам Московского электрозавода1 за их товарищескую
помощь и выражают благодарность инж. В. Т. Пече-
неву за ценные консультации по вопросам физических
свойств электротехнической стали. Одновременно сле-
дует отметить ту значительную помощь, которую ока-
зали труды канд. техн, наук В. В. Дружинина [Л. 5].
1 В дальнейшем именуется «Электрозавод».
3
ВВЕДЕНИЕ
Ремонт магнитопровода с перешихтовкой стали при
капитальном ремонте трансформатора является наиболее
трудоемкой частью работ. При ремонте выполняют ряд
сложных и ответственных производственных операций.
Известно, что электромагнитные свойства электро-
технической стали зависят от конструктивного исполне-
ния магнитопроводов и могут изменяться под воздей-
ствием различных внешних механических нагрузок, свя-
занных с выполнением тех или иных технологических
операций. Например, сравнительно с первоначальными
значениями потерь в листах стали, измеренных на аппа-
рате Эпштейна, потери в листах горячекатаной стали
после изготовления 'магнитопровода возрастают на
15—20%, а в холоднокатаной на 40—50% и даже
больше.
Электротехническая сталь в готовом магнитопроводе
рассчитана для работы в условиях максимально допу-
стимой напряженности магнитного поля, которой соот-
ветствуют определенные значения потерь и тока холосто-
го хода; изменение электромагнитных свойств стали
в процессе ремонта может вызвать резкое увеличение
этих значений. Возрастание потерь сокращает срок
службы трансформатора и удорожает стоимость транс-
формации энергии. Поэтому основной задачей при вос-
становительном ремонт^ магнитопровода является со-
хранение магнитных свойств электротехнической стали,
а при реконструкции даже снижение потерь и тока холо-
стого хода трансформатора.
Ремонт магнитопровода с полной перешихтовкой
стали и заменой межлистовой изоляции требует не
меньшей квалификации и опыта, чем изготовление но-
вого магнитопровода. Перешихтовка магнитопровода на
4
месте установки трансформатора производится в более
трудных условиях, чем производство и сборка их на
заводе. В ремонтных условиях на местах установки
трансформаторов обычно отсутствует специальная ос-
настка; приходится каждый раз 'приспосабливаться
к местным условиям и имеющемуся оборудованию,
а необходимые приспособления изготовлять на ме-
сте.
На ремонтный персонал ложится ответственная за-
дача — произвести ремонт магнитопровода в этих усло-
виях так, чтобы в перешихтованном магнитопроводе по-
тери в стали и ток холостого хода сравнительно с имею-
щимися заводскими данными практически не возрастали.
Для этого ремонтный персонал должен располагать не
только практическими навыками по разборке, ремонту
и сборке магнитопроводов, но и твердыми знаниями
в области основных физических свойств электротехни-
ческой стали и вопросах взаимосвязи между электро-
магнитными характеристиками стали и основными ха-
рактеристиками трансформатора — потерями и током
холостого хода. Некомпетентность в этих вопросах при-
водит к небрежности при выполнении технологических
операций и грубому нарушению технических .требова-
ний в обращении со сталью. В результате имеют место
случаи, когда после перешихтовки магнитопровода по-
тери и ток холостого хода трансформатора возрастают
выше пределов, предусмотренных ГОСТ
Известно, что слесарь-инструментальщик, как бы он
ни старался, не сможет изготовить высококачественный
инструмент, если он не знает марки и свойств применяе-
мой им стали, так как отсутствие таких сведений может
повлечь за собой брак или получение настолько нека-
чественного изделия, что для работы оно окажется не-
пригодным. То же относится и к работе электрослесаря:
не зная марки электротехнической стали, структурных
и магнитных свойств, влияния на эти свойства различ-
ных технологических операций, он не сможет уберечь
активную сталь от снижения ее электромагнитных по-
казателей, и отремонтированный магнитопровод ока-
жется неполноценным.
Авторы сочли необходимым, прежде чем дать опи-
сание практических приемов выполнения ремонта ма-
гнитопроводов, привести основные сведения о физиче-
5
ских и электромагнитных свойствах электротехнической
стали разных марок.
В соответствии с ГОСТ 9680-61 в СССР принята
новая шкала мощностей трансформаторов и автотранс-
форматоров (за исключением некоторых специальных
видов, 'предназначенных для индивидуальных устано-
вок: электропечей, электровозов, преобразовательных
установок и т. п.).
Номинальные мощности в киловольт-амперах новых
трехфазных трансформаторов и автотрансформаторов
соответствуют следующему ряду:
10 16 25 40 63
100 — 160 —- 250 —- 400 —_ 630
I 000 — 1 600 —- 2 500 — 4 000 6 300
10 000 — 16 000 —. 25 000 3 200 40 000 63 000 80 000
100 000 125 000 160 000 200 000 250 000 32 000 400 000 500 000 630 000 800 000
1 000 000 — — — — — — — —
Номинальные мощности однофазных трансформато-
ров и автотрансформаторов должны составлять одну
треть мощностей, указанных в таблице.
В книге приняты обозначения и характеристики, ко-
торые соответствуют в основном старым сериям транс-
форматоров, так как такие трансформаторы приходится
ремонтировать в большинстве случаев.
При реконструкции и модернизации трансформато-
ров с повышением их мощности вновь получаемую
трансформаторную мощность следует приравнивать
к шкале, предусмотренной ГОСТ 9680-61.
Глава первая
УСТРОЙСТВО МАГННТОПРОВОДОВ
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Ремонтные организации производят ремонты и ре-
конструктивные работы трансформаторов самых раз-
личных типов и конструкций, начиная от самых перво-
начальных выпусков до современных моделей, изготов-
ляемых заводами Советского Союза и иностранными
фирмами.
Для того чтобы определить и устранить дефекты
в магнитных системах трансформаторов, реконструиро-
вать или модернизировать магнитопровод, необходимо
изучить его устройство и хорошо знать положительные
и отрицательные стороны, свойственные данной конст-
рукции магнитопровода.
Общее описание типов и конструкций магнитопрово-
дов было изложено в ряде предыдущих выпусков се-
рии «Трансформаторы». Поэтому в настоящей книге
приводятся лишь краткие сведения об устройстве неко-
торых типов магнитопроводов, рассматриваемые глав-
ным образом с точки зрения ремонта и реконструкции
как отдельных узлов, так и магнитопроводов в це-
лом.
Различают два основных типа магнитопроводов
трансформаторов: стержневой и броневой. Оба указан-
ных типа по способу соединения стержней с ярмами мо-
гут быть шихтованной или стыковой конструкции. Не-
которые магнитопроводы имеют комбинированную кон-
струкцию, например нижнее ярмо шихтованное, верхнее
накладное.
В результате совершенствования этих двух основ-
ных типов в настоящее время разработаны и изготовля-
ются различные новые модели магнитопроводов.
7
Для трансформаторов сравнительно небольшой
мощности порядка 100—500 ква (иногда несколько ты-
сяч киловольт-ампер) применяется специальная конст-
рукция намотанных магнитопроводов, свитых из лент
рулонной холоднокатаной стали Свитым из лент в виде
кольца магнитопроводам придается необходимая фор-
ма путем обжима на прессах. Для снятия внутренних
напряжений в стали магнитопровод в собранном виде
подвергается отжигу. Отжиг не влияет на межлистовую
изоляцию, так как изоляция этой стали, получаемая
путем химической обработки металла на металлурги-
ческих заводах, обладет высокой степенью теплостой-
кости.
Выполнение обмоток на таких магнитопроводах про-
изводится путем наматывания их на каркасе, вращаю-
щемся на стержне, в некоторых случаях магнитопровод
заранее собирают из двух половин, которые соединяют
после насадки обмоток. В некоторых конструкциях од-
нофазных магнитопроводов броневого типа в местах раз-
ветвления среднего стержня и верхнего ярма делают
разрез. Для насадки обмоток упругие части верхнего
ярма отводят в сторону и после насадки обмоток вновь
смыкают {Л. 1].
Потери холостого хода в трансформаторах с намо-
танным магнитопроводом на 20—25% меньше, чем
в обычных шихтованных.
Такие магнитопроводы, имея тонкую жаростойкую и
механически прочную межлистовую изоляцию типа
к а р л и т (представляющую собой вид керамического
покрытия), не нуждаются в замене изоляции. В случае
необходимости поверх нее наносится дополнительно слой
лаковой пленки.
Некоторые иностранные фирмы изготовляют кле-
еные магнитопроводы, у которых отсутствуют стяжные
шпильки и листы активной стали склеены между собой
специальными смолами. Такие магнитопроводы вообще
не подлежат разборке и ремонту; в случае появления
неисправности фирмы предпочитают заменять их но-
выми.
Для мощных трансформаторов высокого напряже-
ния изготовляются броневые магнитопроводы ориги-
нальной конструкции — с радиальной сборкой пластин
8
(см. § 3). Такие магиитопроводы имеют съемные ярма
и компактную 'форму, отличаются небольшими габари-
тами и имеют малые потери в стали. Более подробные
сведения о них изложены >в {Л. 1, 2 и 3].
Указанные модели магнитопроводов пока не получи-
ли большого распространения. Опыта в ремонте таких
магнитопроводов почти не имеется, поэтому на описании
их подробно не останавливаемся. Является более целе-
сообразным остановиться на обзоре таких конструк-
ций магнитопроводов, которые давно и широко распро-
странены и имеют практический интерес для ремонт-
ного персонала.
2. СТЕРЖНЕВЫЕ МАГНИТОПРОВОДЫ
Наиболее распространенной конструкцией является
обычный стержневой шихтованный магнитопровод.
Устройство его простое и очевидно 'более всего знакомо
каждому ремонтному работнику. Поэтому нет необхо-
димости специально останавливаться на описании его
конструкции, тем более, что в гл. 4 и 6, посвященных
технологии разборки и сборки магнитопроводов, приве-
дены основные схемы его конструктивного устройства.
Однако некоторые разновидности стержневых шихто-
ванных магнитопроводов представляют практический
интерес; поэтому на них следует остановиться осо-
бо.
Магнитопроводы с косыми стыками. Некоторые за-
воды, изготовляя магнитопроводы из холоднокатаной
стали, выполняют в местах сочленений стержней и ярм
косые стыки листов (рис 1). Делается это для уменьше-
ния участка магнитной цепи, на котором направление
магнитного потока линий магнитной индукции не сов-
падает с направлением прокатки листов стали. Для хо-
лоднокатаной электротехнической стали это имеет су-
щественное значение, так как ее магнитная проводи-
мость вдоль прокатки значительно выше, чем под углом
к ней (см. § 8).
При обычной форме сочленения стержней и ярм,
т. е. при наличии прямых стыков (рис. 2, заштрихован-
ные участки), вектор индукции магнитного потока в ме-
стах перехода из стержней в ярма направлен не вдоль
прокатки стали, а под угом от 0 до 90° к ней.
9
Общее возрастание удельных потерь в среднем по
всему объему заштрихованных частей при индукции
15000—17000 гс составляет 30% для стали толщиной
0,5 мм и 50% для стали толщиной 0,35 мм. Более зна-
чительное увеличение потерь для листов стали толщи-
ной 0,35 мм объясняется тем, что направление про-
катки сказывается в основном на увеличении потерь на
Рис. 1. Схема шихтовки магнитопрсводов с косыми
стыками трехфазных трансформаторов 3-го габарита.
гистерезис (см. § 10), а эти потери в стали толщиной
0,85 мм составляют более высокий процент, чем встали
толщиной 0,5 мм.
В косых стыках (рис. 1) зона некоторого несовпа-
дения направления потока и прокатки листов ограничи-
вается малым объемом стали, прилегающим к стыку
пластин. Поэтому увеличение потерь на этом участке
меньше.
Схемы шихтовки магннтопроводов с косыми среза-
ми в пластинах сложнее, чем с прямоугольными ли-
стами, в связи с чем усложняется также устройство
стяжки ярм, поэтому трудоемкость сборки магнитопро-
вода с косыми стыками значительно увеличивается.
В некоторых конструкциях трехфазных магнитопрово-
дов ограничиваются косыми стыками только у крайних
стержней. Средний стержень выполняется с обычными
прямыми стыками. Некоторое преимущество косых сты-
ков в снижении потерь в стали на участках соединения
стержней и ярм несомненно; однако значительное услож-
нение технологии и увеличение стоимости изготовления
такого магнитопровода ставят в ряде случаев под сом-
нение целесообразность применения косых стыкор.
Многорамные магнитопроводы. Для мощных одно-
фазных и трехфазных трансформаторов и автотранс-
форматоров высокого напряжения применяются магни-
топроводы, состоящие из нескольких отдельных рам.
Как для трехфазных, так и однофазных трансформато-
ров могут быть конструкции магнитопроводов с отдель-
ными рамами, расположенными рядом (по длине магни-
Рис. 2. Части магнитопрювода (за-
штрихованные), в которых возникают
увеличенные потери в холодноката-
ной стали .из-за «несовпадения (направ-
лений потока и прокатки стали.
а — при прямых стыках; б — при косых
стыках.
топровода), или с расположением рам одна внутри дру-
гой. Канал между рамами значительно улучшает ох-
лаждение магнитопровода, так как масло омывает тор-
цовые поверхности листов стали одновременно внутри
и снаружи магнитопровода. Эффективность охлаждения
примерно в 2 раза выше, чем при обычном однорамном
магнитопроводе. Площадь стыков ярм и сердечников,
а следовательно, и длина пути, по которому магнитный
поток направлен под углом к прокатке стали, в каждой
раме уменьшается также в 2 раза. Это дает возмож-
ность в многорамных магнитопроводах не применять
косых стыков.
В конструктивном отношении многорамные магнито-
проводы могут быть с изолированной магнитной связью
между рамами или с полной или частичной магнитной
связью. В однофазном магнитопроводе магнитные по-
токи в каждой раме замыкаются самостоятельно.
И
В большинстве трехфазных магнитопроводов средний
стержень замыкает обе рамы, благодаря чему магнит-
ные потоки фаз замыкаются так же, как в обычном
трехфазном (однорамном) магнитопроводе, но имеются
конструкции многорамных трехфазных магнитопрово-
дов и без магнитной связи между рамами [Л. 2]. Неко-
торые конструкции многорамных магнитопроводов и
варианты их сборки (шихтовки) рассмотрены в
гл. 6.
Стыковые магнитопроводы. Первые трансформато-
ры, изготовленные отечественной промышленностью и
заводами иностранных фирм, имели магнитопроводы
стыковой конструкции. Стыковой магнитопровод отли-
чается простым устройством ярма, а стержни (колон-
ны) такого магнитонровода представляют собой отдель-
ные собранные узлы. Подобная разъемная конструкция
удобна для разборки трансформатора при замене об-
моток, так как не требует расшихтовки верхнего ярма,
которое снимается со стержней целиком.
К основным недостаткам трансформаторов со сты-
ковыми магнитопроводами можно отнести больший ток
холостого хода (приблизительно в 1,5 раза), чем
у трансформатора с шихтованными магнитопроводами,
и повышенное гудение трансформатора при его работе
(см. § 9). Больший ток холостого хода является следст-
вием сплошных немагнитных зазоров между ярмами
и стержнями. Его величина зависит от точности резки,
штамповки стали и сборки магнитонровода, а также от
толщины изоляционной прокладки, закладываемой
в стыки между колоннами и ярмами. Естественно, что
чем толще эта прокладка и хуже точность обработки
стали, тем выше магнитное сопротивление и соответ-
ственно выше намагничивающий ток. Основным затруд-
нением при ремонте стыкового магнитопровода является
некоторая трудность создания ровных стыковых поверх-
ностей ярм и стержней. 'При перекосе стыка или при
неодинаковом сжатии прокладок на разных стержнях
под действием силы магнитного притяжения плохо стя-
нутые в осевом направлении стержни начинают вибри-
ровать между ярмами, разбивая изоляционную про-
кладку. В этом случае листы активной стали стержней
и ярм замыкаются, и в трансформаторе может возник-
нуть серьезная авария (пожар в стали). Поэтому счи-
12
тается, что стыковой магнитопровод менее надежен
в работе. Однако до сего времени еще много трансфор-
маторов со стыковыми магнитопроводами продолжают
успешно работать в условиях эксплуатации. Надежность
таких магннтопроводов зависит от качества сборки
(стыковки) стержней и ярм. Хорошо собранные стыко-
вые магчитопроводы обеспечивают вполне надежную
работу трансформаторов. В настоящее время в Совет-
ском Союзе стыковые магнитопроводы для трансформа-
торов не изготовляются, но многие иностранные фирмы
выпускают трансформаторы и автотрансформаторы со
стыковыми магнитопроводами, совершенствуя конструк-
цию последних. Например, швейцарская фирма «Эрли-
кон» выпускает мощные однофазные автотрансформа-
торы с шлифованными поверхностями стыков стержней
и ярм. В стыках устанавливаются прокладки из полу-
проводящего электрокартона (магнитодиэлектрика)
толщиной 0,4—0,8 мм [Л. 1].
Более подробно конструкция стыковых магнитопро-
водов описана в гл. 6, в которой приведена подробная
технология их разборки и сборки (перешихтовки).
Предварительно можно лишь отметить, что переших-
товка стыковых магнитопроводов сравнительно проста;
она вс всяком случае не сложнее перешихтовки ших-
тованных.
3. БРОНЕВЫЕ МАГНИТОПРОВОДЫ
В Советском Союзе трансформаторы с броневыми
магнитопроводами выпускались до 1930 г. заводом
«Электросила». Иностранными фирмами в США и Ев-
ропе такие трансформаторы выпускаются и до настоя-
щего времени. Конструкция их непрерывно совершен-
ствуется. По данным зарубежных фирм [Л. 1] прове-
денный анализ технике-экономических показателей при
изготовлении и эксплуатации крупных трансформато-
ров высокого напряжения подтверждает преимущество
броневых трансформаторов по сравнению со стержне-
выми— шихтованными (меньший вес и габариты, мень-
шие потери и более низкая стоимость изготовления).
Фирмы Вестингауз (США), Жемон (Франция), АСЕС
(Бельгия) изготовляют мощные трансформаторы высо-
кого напряжения броневого типа с двухрамным шихто-
13
банным магнигипроводом из холоднокатаной стали;
форма стержней и ярм прямоугольная (обмотки чере-
дующиеся .прямоугольной 'формы). Сочленения стерж-
ней и ярм выполняются со скосами под угом 15°. Фир-
ма Алис-Чалмерс (США) изготовляет трансформаторы
с магыитопроводом броневого типа со ступенчатой фор-
мой стержней и ярм (с круглыми обмотками).
Фирма Броун-Бовери (Швейцария) усовершенство-
вала конструкцию броневых магнитопроводов. Пример-
но с 1945 г. эта фирма изготовляет магнитопроводы
с радиальной сборкой пластин стержня. Магнитопро-
воды изготовляются с одним стержнем, а также двух-
и трехстержневые. Стержни имеют круглую форму,
к ним в стык крепятся от 6 до 12 приставных ярм {-об-
разной формы. Ремонт трансформаторов упрощается
благодаря тому, что ярма легко снимаются. Конструк-
тивное исполнение и преимущества этой формы магни-
топровода приведены в [Л. 1, 2 и 3].
В настоящее время в Советском Союзе находится
в эксплуатации много трансформаторов иностранных
фирм и отечественного изготовления с магнитопрово-
дами броневого типа. Большинство из них имеют ста-
рые конструкции. Ремонтные предприятия при необходи-
мости производят реконструкцию таких трансформато-
ров, значительно повышая их мощность и улучшая
характеристики. При необходимости однофазные магни-
топроводы переделывают на трехфазные.
В гл. 7 приведены некоторые примеры реконструк-
ции и модернизации магнитопроводов броневого типа
печных и силовых трансформаторов.
4. ИЗОЛЯЦИЯ ЛИСТОВ АКТИВНОЙ СТАЛИ
Листы активной стали, как известно, изолируются друг от друга
для уменьшения потерь от вихревых токов. Межлистовая изоляция
должна быть минимальной толщины и не иметь излишне большого
электрического сопротивления (см. § 16). При наличии большого
электрического сопротивления межлистовой изоляции значительно
усложнилась бы схема заземления активной стали магнитопровода.
В этом случае нельзя было бы ограничиваться заземлением в одной
точке, а пришлось бы применять многочисленные соединения пла-
стин.
Для межлистовой изоляции электротехнической стали применя-
ются электроизоляционные лаки, жидкое стекло, специальная тонкая
бумага, фосфатная и оксидная пленки.
14
В качестве лаковой изоляции активной стали применяются глав-
ным образом изоляционные масляные лаки № 302 или 202, близкие
цруг к другу по своему составу. Лак № 302 изготовляется на тун-
говом масле, лак № 202 на льняном масле. Смешивать эти лаки
нельзя.
Изоляционные лаки № 302 и 202 представляют собой однород-
ную прозрачную жидкость от светло-коричневого до темно-коричневого
цвета с вязкостью не менее 18 сек по воронке НИИЛК № 7 при
18—20° С. Лаки обладают характерным запахом входящего в их
состав растворителя (фильтрованного керосина, называемого уайт-
спиритом, скипидара, сельвента, ксилола, лигроина).
Тунговое масло получают из семян тунгового дерева, произра-
стающего в странах Дальнего Востока (в частности, в Китае); име-
ются плантации этого дерева и в СССР. В отличие от льняного тун-
говое масло в пищу непригодно. Температура застывания его от
—5 до 0° С. Сравнительно с льняным тунговое масло высыхает бы-
стрее и равномерно по всей толщине слоя. Высыхание же льняного
масла начинается с поверхности, так что при кажущейся снаружи
сухой пленке возможно неполное ее высыхание. Премуществом тун-
гового масла перед льняным является также более высокая водоне-
проницаемость пленки. Таким образом, лак № 302 более предпочти-
телен для изолировки листов активной стали, чем лак № 202.
В качестве разбавителя указанных лаков обычно применяют
уайт-спирит, а иногда и бензин (см. гл. 5). Оба лака горячей (печ-
ной) сушки; в практике обычно применяется быстрая, так назы-
ваемая огневая сушка. В течение нескольких секунд при темпера-
туре 450—500° С происходит выгорание керосина и растворителя, и
лак запекается (полимеризуется) в твердую, эластичную пленку. При
запекании лака Ns 202 образуется глянцевая поверхность черного
цвета с коричневым оттенком, при запекании лака Ns 302 появ-
ляется пленка коричневого цвета.
Дополнительно о лаках Ns 302 и 202 сказано в гл. 5.
Некоторые ремонтные предприятия иногда применяют для изо-
лирования активной стали трансформаторов 1—3-го габаритов глиф-
талевый лак. Глифталевые лаки воздушной сушки применять в ка-
честве межлистовой изоляции не рекомендуется, так как незалечен-
ная глифталевая смола при нагреве трансформатора в эксплуата-
ции размягчается и листы стали склеиваются друг с другом. Лак,
растворяясь в масле, окисляет его (см. ниже).
Завод «Динамо» (Москва) изолирует электротехническую сталь
электродвигателей бакелитовым лаком (разведенным па спирте).
Запекание производится на лакирозальной машине с электролампо-
вым обогревом. Запеченная пленка бакелитового лака получается
вполне эластичной, электрически и механически прочной и вполне
удовлетворяет требованию по качеству межлистовой изоляции.
Для изолирования активной стали трансформаторов, залитых
совтолом, применяется тоже бакелитовый лак. Применение бакели-
тового лака связано с некоторыми технологическими трудностями.
Лак, быстро высыхая, покрывает резиновые валки твердой пленкой,
нарушая режим лакировки. Очистка валков от лака крайне затруд-
нительна.
В качестве межлистовой изоляции масляных трансформаторов
применяют лаки Ns 302 или 202. Технологический процесс изолиров-
ки этими лаками менее сложен. Лаковая пленка при запекании этих
15
лаков обладает достаточно высокой механической, электрической и
термической прочностью и прекрасной адгезией (прилипанием к ста-
ли). Эти условия являются основными требованиями, предъявляемы-
ми к межлистовой изоляции активной стали трансформаторов
В ремонтных условиях необходимо придерживаться технологии
трансформаторных заводов и для переизолировки активной стали
масляных трансформаторов применять лаки № 302 или 202, особенно
это важно при переизолировке стали магннтопроводов мощных
трансформаторов и трансформаторов высокого напряжения. Только
при частичных ремонтах (см. § 18,в), когда требуется произолиро-
вать небольшие участки на листах стали, могут применяться другие
лаки и эмали, запекание которых допустимо при более низких тем-
пературных режимах. Но и в этих случаях запекание лака необхо-
димо производить до полной полимеризации. Но даже в этом случае
от применения глифталевых лаков целесообразно воздерживаться.
Дело в том, что пленки глифталевых лаков в горячем масле
способны выделять значительное количество компонентов кислого
характера и повышать tg 6 масла. Из общего количества кислых
продуктов, выделяемых в масло, около 50% приходится на водорас-
творимые органические кислоты. Повышение температуры и длитель-
ности полимеризации пленки лака Гф-95 мало увеличивает ее устой-
чивость к воздействию горячего масла.
Агрессивное действие пленок глифталевого лака на масло отме-
чается главным образом в первые месяцы эксплуатации трансфор-
матора, в дальнейшем их окислительное действие становится малоза-
метным, но, несмотря на это, при частичном ремонте более целесо-
образно применять бакелитовый лак или эмаль 624-С, которые прак-
тически нейтральны к маслу; в крайнем случае можно пользоваться
глифталевым лаком МЛ-92, применяемым для пропитки обмоток.
Лак МЛ-92 (композиция Гф-95 с 15% по весу меламинофор-
мальдегидной смолы К-421-02) также выделяет компоненты кисло-
го характера, но входящая в него меламиноформальдегидная смола
обладает ингибирующим действием на масло, т. е. является как бы
антиокислительной присадкой в лаке, замедляя окисление масла.
Лаки № 202, 302 и 302К (лак № 302 с заменой резината каль-
ция иден-кумароновой кислотой), бакелитовый и эмаль № 624-С —
при условии их полной полимеризации — практически нейтральны
к маслу Но следует отметить, что в случае снижения температуры
полимеризации лаков за счет увеличения времени (например, лака
№ 302 с 200 до 100° С и с 30 до 360 мин) стойкость пленки в горячем
масле снижается и в масло выделяются кислые компоненты.
В ремонтной практике при изолировании лаками № 302 и 202
принято придерживаться следующей толщины лакового покрытия
(двусторонняя толщина): 7—10 мк при однократной лакировке, 16—
20 мк при двукратной и 25—28 мк при трехкратной. Дополнительные
сведения о лаковой изоляции приводятся в гл. 3
Жидкое стекло, применяемое в качестве межлистовой изоляции,
имеет ряд существенных недостатков, к основным из них относят-
ся гигроскопичность и способность окислять и повышать tg б масла.
В технологическом отношении основным недостатком следует счи-
тать то обстоятельство, что малейшее нарушение рецептуры приго-
товления массы жидкого стекла приводит к некачественному по-
крытию. В практике ремонта трансформаторов иностранных фирм
отмечены случаи полного разрушения пленки жидкого стекла. При-
16
чина разрушения не совсем ясна; возможно, что разрушение вызва-
но воздействием влаги или же плохим качеством приготовления изо-
лировочной массы. К положительным качествам жидкого стекла
можно отнести его дешевизну и низкую температуру запечки (100—
110°С) В ремонтной практике жидкое стекло неприменимо, так как
при малейших следах масла на листах стали оно теряет свойство
адгезии (прилипания).
По технологии ряда зарубежных заводов листы стали изолиру-
ются жидким стеклом (одностороннее или двустороннее покрытие).
Пленка жидкого стекла может быть пигментирована окисью желе-
за (красный или желтый цвет) или окисью хрома (зеленый цвет),
но в некоторых случаях пленка прозрачна.
Ранее активная сталь трансформаторов изолировалась специ-
альной оклеенной бумагой толщиной 0,03 лип. При перешихтовке маг-
нитопроводов с поврежденной бумажной межлистовой изоляцией по-
следняя удаляется и заменяется лаковой.
Фосфатную пленку на стальных пластинах получают химическим
путем, воздействуя на сталь горячим раствором фосфата цинка.
Пленка при той же толщине, что и лаковая, обладает хорошими
изоляционными свойствами и большой нагревостойкостью.
Оксидная пленка получается искусственным окислением сталь-
ных листов при температуре 700° С. Окисленная поверхность листов
имеет механически прочную жаростойкую пленку, обладающую до-
статочно хорошим электрическим сопротивлением для трансформа-
торов малой и средней мощности.
Для определения характера и объема ремонта магнитопроводов,
особенно трансформаторов иностранных фирм необходимо предва-
рительно исследовать качество пленки межлистовой изоляции, а так-
же возможность наложения на нее дополнительной лаковой пленки
без удаления имеющейся (см § 18).
В настоящее время электротехническую сталь выпускают в ви-
де рулонов с жаропрочной изоляцией. Но для крупных трансформа-
торов (с широкими пластинами) эта сталь подвергается допол-
нительно однократной лакировке лаком № 302. Магнитопроводы
средней мощности (порядка 10—15 Мва) собираются из этой стали
без наложения дополнительной изоляции.
Изоляция пластин с жаропрочным покрытием настолько меха-
нически прочна, что разрушения ее в процессе работы трансформа-
тора практически не происходит. Только при пробое высокого на-
пряжения с обмоток на активную сталь (см. § 15) возможен прожиг
стали во многих точках и нарушение изоляции в этих местах. По-
скольку таких точечных пробоев на площадь каждого листа при-
ходится значительное количество, то эти листы с пораженной изо-
ляцией обычно нуждаются в дополнительной лакировке. Необходи-
мо учитывать, что лакировка без удаления старой изоляции сни-
жает коэффициент заполнения стали (см. § 18) на 1—2%. Практи-
чески это приводит к некоторому утолщению магнитопровода, но это
утолщение в ряде случаев может быть скомпенсировано более плот-
ной прессовкой стержней, установкой более тонких деревянных пла-
нок и более плотной накаткой мягких цилиндров при насадке обмо-
ток, о чем более подробно сказано в § 22.
Как уже отмечалось, в условиях ремонта листы стали изоли-
руют только лаками, другие виды изоляции в связи с большими
организационными трудностями не применяются Следует отметить,
2—1696 17
библиотека
что лакировка листов лаками № 302 или 202 является наиболее до-
рогим способом изолирования, но при единичных ремонтах другим
способам изолирования соответствуют неменыпие затраты.
Методы лакировки пластин электротехнической стали, суще-
ствующие правила и нормы, коэффициенты заполнения сечения ма-
гиитопровода в зависимости от сорта межлистовой изоляции приве-
дены в § 22.
5. ИЗОЛЯЦИЯ ДЕТАЛЕЙ КРЕПЛЕНИЯ
АКТИВНОЙ СТАЛИ
Изоляционные прокладки между активной сталью и
ярмовыми балками, а также стальными накладками
стержней служат для ограничения попадания в них ос-
новного магнитного потока, благодаря чему потери от
вихревых токов в металле ярмовых балок и накладок
снижаются и основные потери в них определяются лишь
потоками рассеяния обмоток. Потери в стали ярмовых
балок и накладок в крупных трансформаторах (3—4-го
габаритов) составляют заметную долю от добавочных
потерь в трансформаторе. Многие иностранные фирмы
считают целесообразным экранировать полки ярмовых
балок алюминиевыми пластинами. По данным иностран-
ных фирм потери в ярмовых балках с алюминиевыми
экранами на 85% ниже, чем в стальных балках без
экранирования [Л. 4]. Потери в стали накладок (а тем
более шайб) сравнительно небольшие. При реконструк-
ции магнитопроводов, в частности, при надставке стерж-
ней по высоте (см. гл. 7), шайбы иногда заменяют на-
кладками. Заметного возрастания потерь при этом не
наблюдается.
Накладки и ярмовые балки должны быть надежно
изолированы как от активной стали, так и от стяжных
шпилек. Их электрическое соединение со стяжными
шпильками может привести к созданию короткозамк-
нутого контура внутри активной стали, сцепленного
с частью рабочего потока (см. § 16,в). Например, при
нарушении изоляции между обеими ярмовыми балками
и стяжной шпилькой ярма возникает контур, замкну-
тый через шпильку, обе ярмовые балки и стальные ча-
сти, соединяющие эти балки. Требования, предъявляе-
мые к изоляции стяжных шпилек, указаны ниже.
Размеры (толщина и площадь) и величина сопротив-
ления изоляции накладок и шайб не нормируются Тре-
буется только, чтобы изоляционные прокладки выпол-
18
няли свое осйовное назначение: Надежно изолировали
данный узел, исключая возможность образования кон-
тактов, были бы механически прочными и не смещались
при различных механических воздействиях во время
кантовки, транспортировки и эксплуатации трансфор-
матора.
Большое внимание при ремонте магнитопроводов
следует уделять изоляции стяжных шпилек стержней и
ярм. Этот на первый взгляд несложный элемент магни-
топровода играет ответственную роль в работе транс-
форматора. Большое число аварий трансформаторов
связано с установкой недостаточно надежной изоляции
стяжных шпилек.
В ряде случаев при ремонте трансформаторов не
придают особого значения толщине и качеству изготов-
ления изоляции стяжных шпилек. Заключение о каче-
стве изоляции дается только на основании значений со-
противления изоляции и приложенного испытательного
напряжения (1000—2000 в). На основании такого од-
ностороннего суждения иногда за неимением бакели-
товых трубок с необходимой толщиной стенок исполь-
зуют трубки с более тонкими стенками. В ряде случаев
заменяют жесткую бумажно-бакелитовую трубку мяг-
кой, обертывая шпильку лишь несколькими слоями ка-
бельной бумаги. Во всех этих случаях допускается
грубая ошибка. Толщину изоляции шпильки нельзя оце-
нивать только с точки зрения ее электрической прочно-
сти (в этом случае, действительно, было бы достаточно
двух-трех слоев кабельной бумаги). При выборе тол-
щины изоляции стяжной шпильки основное внимание
должно быть обращено на создание наибольшего не-
магнитного зазора между активной сталью и телом
шпильки. Этот зазор определяется толщиной изоляции
шпильки; электрическая прочность изоляции в этом
случае получается всегда достаточной. Чем больше
зазор между шпилькой и активной сталью магнито-
провода, тем больше вероятность того, что магнит-
ный поток будет проходить в листах активной ста-
ли в обход шпильки, не пересекая ее тела. Пере-
магничивание шпильки в переменном магнитном поле
вызывает в ней вихревые токи, которые нагревают
шпильку; в отдельных случаях возможно даже обугли-
вание изоляции с вытекающими отсюда последствиями.
2* 19
Чем толще изоляция, тем выше ее электрическая и ме-
ханическая прочность. Принятая в отечественном транс-
форматоростроении минимальная толщина изоляции
стяжной шпильки для стержней составляет 2 мм на сто-
рону. Соотношения диаметров прессующих шпилек
стержней с диаметрами отверстий и диаметрами изо-
ляционных бумажно-бакелитовых трубок приняты сле-
дующие:
Диаметр отвер-
стия, мм
20
24
28
34
Диаметр шпиль-
ки, мм
12
16
20
24
Диаметр трубки
(внутренний и наруж-
ный), мм
14/18
18/22
22/26
28/32
Зависимость толщины изоляции от диаметра шпиль-
ки ярма принята следующая:
Диаметр шпильки, мм
15—25
25—50
Свыше 50
Толщина слоя изоляции на
сторону, мм
2—3
3—4
5—6
Необходимость применения жесткой (бакелитовой)
изоляции обусловливается требованием обеспечения
механической прочности изоляции. В результате воз-
можного перемещения части листов стали стержня при
подъеме активной части или под действием прессовки
обмоток (при нажиме болтами и домкратами), а также
под действием осевых ударных сил при коротких замы-
каниях трубки работают на смятие (допустимое напря-
жение смятия бумажно-бакелитовой трубки 200 кГ[см2).
От толщины трубки также зависит вероятность прорезы-
вания ее отдельными выступающими листами стали.
При капитальных ремонтах магнитопровода следует
применять изоляционные трубки заводского изготовле-
ния (завода «Изолит»), Лишь в крайнем случае при от-
сутствии готовых бумажно-бакелитовых трубок необхо-
димых размеров их можно изготовить во время ремон-
та из кабельной бумаги или электрокартона (см. § 18,в).
Поскольку стяжная шпилька по всей длине закрыта
бакелитовой трубкой, то опасность замыкания в основ-
20
HOM может быть на концах шпилек, где заканчивается
изоляция. В этом месте возможен контакт шпильки
с активной сталью или накладкой. Если заранее выбрать
длинную трубку, это может лишь ухудшить условия,
в которых находится изоляция.
Излишне длинная трубка будет препятствовать прес-
совке пластин активной стали. Может случиться, что
такая трубка при прессовке окажется сломанной, что
создаст очаг ее замыкания на активную сталь или на-
кладку. Может случиться так, что стержни окажутся
недостаточно запрессованными, что совершенно недо-
пустимо. Если листы активной стали окажутся недоста-
точно плотно стянутыми, то при подъеме активной
части или под действием осевых усилий короткого за-
мыкания при эксплуатации трансформатора сила тре-
ния между пластинами окажется меньше веса активной
части или величины динамических усилий. В этом слу-
чае произойдет смещение пластин, увеличатся зазоры
в стыках и ослабнет .прессовка обмоток. Кроме того,
некоторые трубки могут оказаться продавленными или
прорезанными выступающими пластинами, или незатя-
нутые шпильки под действием сил магнитного притя-
жения будут вибрировать в отверстиях, разрушая изо-
ляцию. В практике отмечены даже случаи вращения
шпилек внутри отверстий и полное истирание изоляции.
Существуют различные методы усиления надежности
изолирования стяжных шпилек. Наиболее эффективны-
ми из них являются два способа (рис. 3). Один из них
заключается в том, что изоляционную трубку берут за-
ранее немного укороченной и наращивают с обеих сто-
рон угловыми шайбами, как это изображено на рис. 3,а.
На заводах применяют угловые шайбы, спрессован-
ные из бакелизированной бумаги. В ремонтных усло-
виях угловые шайбы изготовляют из двух полос элек-
трокартона толщиной 0,5 мм с надрезами (рис. 4). Рас-
стояния между надрезами 5—6 мм. При составлении
шайбы и склеивании бакелитовым лаком необходимо
предусмотреть перекрытие надрезов первого слоя ле-
пестками другого слоя. Для размещения угловой шай-
бы необходимо наружный диаметр бумажно-бакелито-
вой трубки (на ее торцовык поверхностях) уменьшить
настолько, чтобы угловая шайба своей цилиндрической
частью беспрепятственно надевалась на бумажно-ба-
21
Рис. 3 Детали прессовки стержня шпильками.
а — изоляция усилена угловой шайбой; б — изоляция
усилена утолщенной шайбой; / — активная сталь
стержня; 2 — пластина из электрокартона; 3 — сталь-
ная накладка; 4 — стальная стяжная шпилька; 5 —
изоляция стяжной шпильки; 6 шайба нз электро-
картона; 7— шайба угловая из электрокартоиа; 8—
шайба нз электрокартона или гетинакса увеличенной
толщины; 5 —шайба стальная; 10 — гайка.
Рис. 4. Угловая шайба для допол-
нительной изоляции стяжных
шпилек.
а — заготовка для угловой шайбы; б —
угловая шайба в собранном виде.
Рис. 5. Детали прессовки ярма
шпильками (усиленная кон-
струкция).
1 — активная сталь ярма; 2 — элек-
трона ртони а я прокладка (мост);
3 — ярмовая балка; 4 — стяжиая
шпилька; 5 — изоляция шпильки;
6 — стальная втулка; 7—шайба
увеличенной толщины (гетинакс,
текстолит, электрокартон); 8 —
стальная шайба; 9 — гайка.
22
келитовую трубку (см. рис. 3,п). Установка угловых
шайб в значительной степени повышает надежность
этого узла, т. е. устраняет возможность электрического
соединения концов стяжной шпильки с активной сталью
стержня или накладкой.
Второй способ усиления концевой изоляции шпилек
заключается в том, что бумажно-бакелитовую трубку
берут нормальной длины или даже несколько удлинен-
ной. На концы изоляционной трубки надевают утолщен-
ные изоляционные шайбы (рис. 3,6 и рис. 5). Для ярмо-
вых шпилек изоляционные шайбы изготовляют обычно из
гетинакса толщиной 20—25 мм, так как конструкция яр-
мовых балок допускает установку таких толстых шайб.
В стержнях же выступающие концы шпилек препятст-
вуют насадке обмоток и поэтому толщину изоляцион-
ной шайбы выбирают такой, чтобы она вместе с гайкой
свободно вписывалась в окружность фигуры стержня.
Обычно изоляционные шайбы изготовляют толщиной
10—12 мм, склеенными из электрокартона. Гайки для
экономии места применяют низкие.
При ремонтах трансформаторов следует усиливать
концевую изоляцию стяжных шпилек стержней одним
из указанных способов, а при прессовке ярм применять
толстые шайбы, изготовленные из гетинакса, текстолита
или электрокартона (рис. 5).
6. ЗАЗЕМЛЕНИЕ МАГНИТОПРОВОДОВ
Активная сталь и стальные крепления магнитопро-
вода должны быть надежно заземлены. В противном
случае эти элементы, находясь в электрическом поле
обмоток, приобретут некоторый потенциал между со-
бой, а также относительно бака. Величина наводимой
э. д. с. может превзойти электрическую прочность изо-
ляционных промежутков между металлическими частя-
ми и вызвать между ними электрические разряды. Эти
разряды внутри бака приводят к разложению масла,
кроме того, они мешают прослушивать работу транс-
форматора при испытании и в условиях эксплуатации.
Поэтому в магнитопроводе активная сталь и все мас-
сивные стальные крепления (в основном ярмовые бал-
ки) заземляют с таким расчетом, чтобы они имели
один общий потенциал — потенциал бака (земли). По-
трескивание внутри трансформатора при его работе
23
может являться признаком нарушения заземления маг-
нитопровода.
Заземлению подлежат все четыре ярмовые балки и
другие стальные части, за исключением стяжных шпи-
лек стержней и ярм и прессующих накладок стержней.
Схема заземления, число и расположение заземляющих
соединений зависят от конструкции магнитопровода,
т. е. от связи между собой металлических частей (на-
личия соединений между собой ярмовых балок), связи
ярмовых балок с баком или с крышкой бака и т. п.
(рис. 6).
При этом необходимо отметить, что от умения пра-
вильно построить схему заземления магнитопровода
зависит успешная работа трансформатора. Неправильно
установленные заземления могут привести к возраста-
нию потерь холостого хода, а в отдельных случаях
даже к аварии трансформатора.
В ремонтных условиях при восстановлении заземле-
ния магнитопровода и его креплений нужно руководст-
воваться фирменным исполнением и рядом положений,
перечисленных ниже.
Общее электрическое сопротивление межлистовой
изоляции активной стали магнитопроводов силовых
трансформаторов невелико, обычно оно находится в пре-
делах 0,5—2 ом (см. § 16). При столь малых величи-
нах сопротивления изоляции три заземлении магнито-
провода в одной точке можно считать, что вся активная
сталь будет заземленной. В некоторых конструкциях
магнитопроводов иностранных фирм пакеты актив-
ной стали разделяются прокладками из электрокарто-
на; масляные каналы также выполняются из изоляци-
онного материала. В таких конструкциях пакеты стали,
разделенные прокладками, необходимо соединять меж-
ду собой металлическими перемычками. В многорам-
ных однофазных магнитопроводах рамы отделены друг
от друга изоляционными (буковыми) рейками; поэто-
му внутреннюю раму соединяют с наружной в одном из
стержней пакетом из нескольких пластин электротех-
нической стали, имеющим форму «малой накладки»
(этот пакет закладывается под изоляцию одной из прес-
сующих накладок, см. § 26).
Количество устанавливаемых заземлений в активной
стали магнитопровода должно быть минимальным, но
24
в то же время заземления Должны охватывать все мас-
сивные металлические части. Установка излишних за-
землений может привести к образованию короткозамк-
нутого витка вокруг рабочего потока магнитопровода.
№5 №6
Рис. 6. Схемы заземления магнитопооводов (различных кон-
структивных исполнений.
/ — магннтопровод; 2—ярмовая балка; 3 — вертикальная шпилька, стя-
гивающая верхние и нижние ярмовые балки; 4 — деревянный опорный
брус; 5—I стальная планка; 6 — подъемная шпилька; 7— стальная опор-
ная планка; 8 — крепление на стенке бака.
Если даже явно короткозамкнутый виток не образуется,
излишние заземления могут способствовать циркуляции
вихревых токов в сечении магнитопровода. Например,
в некоторых конструкциях заземление ярма магнитопро-
вода одновременно с двумя ярмовыми балками при-
водит к соединению крайних пластин активной стали
25
ярма, что усиливает циркуляцию вихревых токов, уве-
личивая потери в изоляции (см. § 16,в).
Такой же результат может иметь место при соеди-
нении с крышкой бака не одной, а двух вертикальных
подъемных шпилек (рис. 6, схема № 2). При лишних
заземлениях токи в активной стали будут замыкаться
через заземляющие ленты, вызывая нагрев их и даже
обгорание. Этому способствует недостаточно плотный
контакт заземляющей ленты, так как при установке ее
между пластинами межлистовая изоляция не зачи-
щается. На заводах подъемные шпильки магнитопрово-
да уплотняются на крышке бака асбестовыми сальни-
ками; при этом считается, что шпильки не соединяются
электрически с крышкой бака. В этом случае для за-
земления шпильки ее соединяют с болтом на крышке
бака медным проводником диаметром 3 мм (рис. 6).
Однако такая изоляция явно ненадежна, так как обе
подъемные шпильки могут иметь контакт с крышкой
бака. При контакте обеих подъемных шпилек с крыш-
кой крайние пластины ярма магнитопровода окажутся
замкнутыми через шпильки и крышку бака и по за-
мкнутому контуру будут проходить значительные токи.
При ремонтах обе подъемные шпильки обычно уплот-
няют на крышке бака свинцовыми шайбами, создавая
герметичность и одновременно хороший электрический
контакт. Если обе подъемные шпильки имеют электри-
ческий контакт с крышкой, то устанавливать двусто-
роннее заземление ярма, как указано на рис. 6 (схема
№ 2), не следует, а необходимо ограничиться лишь
одним заземлением со стороны схемы НН.
Для большинства конструкций трансформаторов ма-
гнитопроводы устанавливают на дне бака на стальных
опорных пластинах (схемы № 3, 5, 6), которые имеют
достаточно хороший контакт с дном бака; поэтому ниж-
ние ярмовые балки считаются заземленными.
Если активная часть в баке устанавливается на де-
ревянные брусья (схемы № 1, 2, 4), заземление нижних
ярмовых балок осуществляется через вертикальные
стяжные шпильки 3.
В большинстве случаев обе верхние ярмовые балки
соединены между собой металлически с помощью ярмо-
вых брусьев, косынок, специальных раскосов, пластин
и т. п. Нижние ярмовые балки также соединяются меж-
26
ду собой опорными стальными пластинами. Поэтому,
чтобы электрически соединить ярмовые балки с актив-
ной сталью в один общий контур, не требуется двусто-
роннего заземления, а достаточно на верхнем и нижнем
ярмах установить по одному ленточному заземлению.
Заземляющие ленты в верхнем и нижнем ярмах при-
нято устанавливать со стороны схемы обмоток НН на
одинаковом расстоянии от края ярма. Закладка лент
на верхнем и нижнем ярмах с разных сторон (одно за-
земление со стороны НН, другое со стороны ВН) или
даже с одной стороны, но на разных расстояниях от
края ярм может вызвать замкнутый контур с частич-
ным или полным замыканием пластин в ярмах анало-
гично установке лишних заземлений, вызывающих за-
мыкание крайних пластин (§ 16).
До начала ремонта магнитопровода следует снять
эскиз расположения всех точек заземления. Это необхо-
димо для того, чтобы, во-первых, проверить, не окажут-
ся ли в схеме лишние заземления, и во-вторых, чтобы
иметь возможность вновь восстановить фирменную схе-
му заземления, если она выполнена правильно.
В трансформаторах соединение активной стали сяр-
мовыми балками обычно выполняют медной луженой
лентой. Один конец ленты закладывается между ли-
стами стали примерно на 10 мм от края ярма на глу-
бину около 75 мм (межлистовая изоляция в месте со-
единения не удаляется), другой конец присоединяют
к ярмовым балкам. Сечение медной ленты принято для
трансформаторов 1—3-го габаритов 0,3X30 или 0,3X
Х40 мм, а для трансформаторов 4-го габарита
2(0,3x40 мм). В трансформаторах 1—2-го габаритов
ленту допустимо устанавливать на торцовой поверх-
ности ярма на середине его толщины (схема № 1).
В трансформаторах 3-го габарита и выше (схемы
№ 2—6) ленту закладывают на расстоянии около 10 мм
от края ярма, располагая ее примерно на середине ярма.
Для обеспечения более плотного контакта ленты разме-
щают в ярмах против прокладки ярмовой изоляции.
К ярмовым балкам ленты присоединяют различны-
ми способами. В трансформаторах 1—3-го габаритов
ленточные заземления присоединяют или под подъем-
ную шпильку (схема № 1), или прижимают к внутрен-
ней стороне ярмовой балки (схемы № 2—5). В транс-
27
форматорах 4-го габарита и выше (схема № 6) ленту
прикрепляют к полке ярмовой балки специальным бол-
том (рис. 7). Тот или иной способ подсоединения зазем-
ления к ярмовым балкам не имеет принципиального зна-
чения. Важно лишь, чтобы лента имела плотный контакт,
электрически связывала активную сталь с ярмовыми
балками и чтобы в схеме соединений не образовались
короткозамкнутые контуры, расположенные в зонах
магнитного потока.
Рис. 7. Заземление магнитопроводов
трансформаторов 4-го габарита.
/ — активная сталь ярма; 2 — лента заземле-
ния; 3 — П-образная коробочка нз электрокар-
тона; 4 — -изоляционная прокладка (мост),
5 — ярмовая балка; 6 — болт.
Приведенные на рис. 6 примерные схемы заземле-
ний различных конструкций и габаритов трансформа-
торов в принципе мало отличаются друг от друга. Как
видно из приведенных схем, активная сталь с ярмовыми
балками в большинстве случаев соединяется одной или
двумя заземленными лентами, за исключением схемы
№ 2 для мелких трансформаторов. Эта схема 'конструк-
тивно не совсем удачна; как уже отмечалось, при ре-
монтах трансформаторов принято заменять двусторон-
ние заземления ярм односторонними. При необходимо-
сти ярмовые балки попарно соединяют стальными попе-
речными планками.
В схеме № 3 активная сталь магнитопровода соеди-
нена лишь с одной ярмовой балкой. Обе же верхние,
а также обе нижние ярмовые балки металлически со-
единяются между собой стальными поперечными план-
ками 5 и 7, и вертикальными стяжными шпильками 3.
Магнитопровод установлен на дне бака на стальных
опорных пластинах, прикрепленных к нижним ярмо-
28
вым балкам Таким образом, активная сталь и все че-
тыре ярмовые балки имеют, >как и требуется, один и тот
же потенциал — потенциал бака (земли). В схеме № 4
соединение аналогично: разница состоит лишь в том,
что с баком соединяются верхние ярмовые балки. В схе-
ме № 5 соединение также очень похоже на соединение
в схеме 3. В этой конструкции нет вертикальных
шпилек, стягивающих верхние и нижние ярмовые балки;
поэтому верхние и нижние ярмовые балки соединены
с баком через опорные стальные планки 5 и 7. В схеме
№ 6 отсутствует -верхняя поперечная балка. В данном
случае верхние ярмовые балки заземляются с баком
через активную сталь. При этом ленты заземления ак-
тивной стали устанавливаются на верхнем и на нижнем
ярмах. Оба заземления располагаются симметрично
друг под другом.
Рассмотренные схемы заземлений наиболее -часто
встречаются в трансформаторах отечественных выпу-
сков. А. В. Сапожников [Л. 3] приводит девять различ-
ных схем заземлений магнитопроводов, осуществляе-
мых в конструкциях трансформаторов отечественного
производства.
В большинстве трансформаторов иностранных фирм
выполняются подобные же схемы заземлений. Иногда
встречаются некоторые несущественные разновидности.
Так, например, в магнитопроводе активная сталь раз-
деляется на изолированные друг от друга пакеты, со-
единенные между собой перемычками, о чем уже упо-
миналось выше.
В некоторых конструкциях трансформаторов иност-
ранных заводов прессующие стальные накладки стерж-
ней иногда заземляются с активной сталью перемыч-
ками. Следует отметить, что ремонтные предприятия
придерживаются, как правило, конструктивных уст-
ройств, принятых на отечественных заводах; поэтому
обычно перемычки со стальных прессующих накладок
уда пяются.
Таким образом, при ремонте трансформаторов ино-
странных фирм с заменой обмоток и с перешихтовкой
магнитопровода схему заземления магнитопроводов
обычно стараются перестроить в соответствии со схемой,
принятой для аналогичных конструкций трансформато-
ров отечественных заводов.
29
Глава вторая
АКТИВНАЯ СТАЛЬ МАГНИТОПРОВОДА
7. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Перешихтовка магнитопровода особенно при его реконструкции
представляет собой очень сложный и трудоемкий процесс. По слож-
ности и трудоемкости эта работа соизмерима с изготовлением нового
магнитопровода. Поэтому перешихтовку магнитопровода следует
рассматривать как наиболее важный и ответственный этап в ремон-
те трансформатора и персонал, производящий перешихтовку, дол-
жен относиться к этой работе с большой ответственностью.
Известны случаи, когда после ремонта магнитопровода в транс-
форматоре резко повышаются потери и ток холостого хода. Иногда
величина потерь отремонтированного трансформатора превосходит
предельно допустимую, установленную ГОСТ. Такие результаты мож-
но отнести за счет недостаточной компетентности ремонтного персо-
нала, незнания специфических особенностей электротехнической стали
и неумения обращаться с ней при выполнении различных техноло-
гических операций. Так, иногда при ремонте магнитопровода не при-
дается значение даже тому, из какой стали собран магнитопровод
(горячекатаной или холоднокатаной).
Для высококачественного выполнения ремонта магнитопровода
недостаточно иметь только практические навыки в выполнении тех
или иных чисто производственных операций. Необходимо также
знать основные физико-химические свойства электротехнической ста-
ли и электромагнитные характеристики различных ее марок, а так-
же влияние на эти характеристики различных факторов.
Эти знания необходимы не только для выполнения различных
технологических операций при ремонте магнитопровода, но и для
выявления неисправностей в магнитопроводе и устранения их. Для
выявления неисправностей иногда необходимо произвести исследова-
ние магнитной системы трансформатора, например, путем разделе-
ния общих потерь холостого хода на их составляющие — потери на
гистерезис и от вихревых токов. В отдельных случаях требуется
проведение анализов стали с целью определения ее структуры или
текстуры', а также связанных с этим исследований основных маг-
нитных и электрических свойств.
Такие исследования и анализы могут потребоваться как при ре-
монте или реконструкции магнитопроводов старых трансформаторов,
марки стали которых неизвестны или структура активной стали мог-
ла претерпеть некоторые изменения в результате длительной экс-
плуатации, так и при ремонте новых серий трансформаторов, когда
в результате аварий произошли различные повреждения в магни-
топроводе, требующие частичной замены поврежденных листов новы-
1 Текстура металла (латинское textura — ткань, связь, строе-
ние) — строение металла, характеризующееся преимущественной
ориентацией кристаллических решеток в зернах в определенном кри-
сталлографическом направлении, что особенно характерно, например,
для холоднокатаной текстурованной стали марок Э310, Э320, ЭЗЗО
и ЭЗЗОА.
30
ми и обработки мест оплавлений. Например, в результате электриче-
ского пробоя изоляции с обмоток на активную сталь магнитопрово-
да наблюдается, кроме местного значительного выгорания стали от
электрической дуги, сваривание между собой пластин электротехни-
ческой стали во множестве точек. В этом случае требуется пере-
шихтовка магнитопровода с обработкой поврежденных пластин ста-
ли, а иногда и заменой некоторых пластин новыми. При ремонте
магнитопроводов, марка стали которых неизвестна, в частности,
трансформаторов иностранных фирм, возникает необходимость под-
бора соответствующих марок стали.
Выполнение подобных работ без знания основных свойств и
характерных особенностей, отличающих электротехническую сталь,
может привести к повышению потерь и тока холостого хода транс-
форматора. В результате отремонтированный трансформатор может
оказаться неполноценным, а иногда и непригодным к дальнейшей
эксплуатации.
Ниже приводятся те основные сведения об электротехнических
сталях, которые необходимо знать ремонтному персоналу для вы-
полнения ремонтов магнитопроводов.
8. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ
Электротехническая сталь, прокатку которой производят в на-
гретом состоянии и на горячих валках, называется горячеката-
ной. Сталь, прокатываемая без подогрева на холодных валках,
называется холоднокатаной.
В соответствии с ГОСТ 802-58 для изготовления магнитопрово-
дов различного электрооборудования, предназначенного для работы
с индукцией в области сильных магнитных полей (более 10 а!см,
см. § 10) и при частоте перемагничивания 50 гц, применяется сле-
дующая электротехническая сталь
а) горячекатаная марок Э11, Э12, Э13, Э21, Э22, Э31, Э32, Э41,
Э42, Э43, Э43А;
б) холоднокатаная текстурованная марок Э310, Э320, ЭЗЗО,
ЭЗЗОА;
в) холоднокатаная малотекстурованиая марок Э1100, Э1200,
Э1300, Э3100, Э3200.
Буквы и цифры в марках стали имеют следующие значения:
Э — электротехническая сталь;
первая цифра — степень легирования стали кремнием в весовых
процентах (1—слаболегированная, имеющая от 0,8 до 1,8% крем-
ния; 2 — среднелегироваиная, имеющая от 1,8 до 2,8% кремния; 3 —
повышенно-легированная, имеющая от 2,8 до 3,8% кремния; 4 — вы-
соколегированная, имеющая от 3,8 до 4,8% кремния);
вторая цифра — уровень удельных потерь (1 — нормальные
удельные потери; 2 — пониженные; 3 — низкие). Марки стали, имею-
щие вторую цифру более трех, относятся к сталям, предназначенным
для работы при повышенной частоте переменного тока в средних и
слабых магнитных полях. Поскольку такая сталь предназначена
для высокочастотных аппаратов главным образом для устройств
сигнализации и связи, свойства этих марок стали здесь ие рассма-
триваются;
31
Третья цифра (0) обозначает, что сталь холоднокатаная тексту-
рованная; третья и четвертая цифры (00) обозначают, что сталь хо-
лоднокатаная малотекстурованная.
Буква А обозначает, что сталь обладает особо низкими удель-
ными потерями (см. § 10).
Все указанные выше марки стали относятся к сталям, изготов-
ленным с нормальной точностью проката и нормальной точностью
отделки поверхности листов. Для стали повышенной точности про-
ката и отделки в обозначение марки вводится в конце дополнитель-
но буква П.
На отечественных трансформаторных заводах в настоящее вре-
мя применяются следующие марки электротехнической стали: Э41,
Э42, Э43, Э43А — горячекатаная и Э310, Э320, ЭЗЗО, ЭЗЗОА — холод-
нокатаная. Сталь этих марок с повышенным содержанием кремния
условно называется трансформаторной. Остальные приведен-
ные выше марки используются для магннтопроводов как трансфор-
маторов, так и электрических машин.
Магнитопроводы генераторов и электродвигателей в настоящее
время собираются из горячекатаной стали марок ЭН—Э13, Э21, Э22,
Э31 и Э32 и холоднокатаной марок Э1100—Э1300, Э3100 и Э3200,
а также из высоколегированной стали с содержанием кремния 3—4%.
Отечественной промышленностью сталь выпускается в основном
в листах, но холоднокатаная сталь марок Э310, Э320, ЭЗЗО и ЭЗЗОА
в соответствии с ГОСТ 9925-61 выпускается также и в рулонах
шириной ленты до 500 льи.
Допуски по толщине листов нормальной точности проката име-
ют следующие величины: для горячекатаной стали толщиной 0,5±
±0,05 мм, толщиной 0,35±0,04 мм; для холоднокатаной стали
(с шириной листа свыше 600 мм) толщиной 0,5±0,04 мм, толщиной
0,35±0,03 мм. По данным «Электрозавода» сталь имеет в больший
стве случаев толщину с отрицательным допуском.
Допускаемые отклонения по толщине рулонной стали с шири-
ной ленты от 250 до 500 мм составляют ±0,03 мм.
Листы электротехнической стали марок Э41, Э42, Э43, Э43А,
Э310, Э320 и ЭЗЗО выпускаются заводами следующих основных раз-
меров для толшнны 0,5 ami — 600X1 500, 750x1500, 860X1720 и
1 000 X2 000 мм; для толщины 0,35 мм—750 X1 500 и 1 000 X2 000 тиль
Все рассмотренные марки стали, как уже упоминалось, применяются
в машиностроении.
Основными электромагнитными характеристиками этой группы
сталей является кривая намагничивания в области средних и силь-
ных магнитных полей (//>5 а!см), удельные потери и удельная на-
магничивающая мощность при частоте 50 гц. Эти характеристики
электротехнической стали изложены ниже (см. § 9). Как будет по-
казано далее, электромагнитные характеристики зависят от содер-
жания кремния, количества других включений, магнитной текстуры,
толщины листа, состава и толщины окалины н от качества поверх-
ности листов (волнистости, коробоватости). Кроме того, изменение
характеристик стали существенно зависит от различных внешних
факторов, технологии обработки и т п.
В течение многих лет для трансформаторов применялась сталь
горячей прокатки с удельными потерями при индукции 15 000 гс,
2,8—3,0 вт!к.г. С появлением в 40-х годах холоднокатаной текстуро-
ванной стали, т. е. стали с определенной ориентировкой зерен (кри-
32
сталлов). положение резко изменилось (см. ниже). Холоднокатаная
сталь дороже горячекатаной; однако ее преимущества столь суще-
ственны, что для всех мощных трансформаторов советского н зару-
бежного изготовления применяется только холоднокатаная тексту-
рованная сталь.
Холоднокатаная текстурованная электротехническая сталь име-
ет удельные потери в 1,5—2 раза ниже, чем горячекатаная и поз-
воляет увеличить индукцию до 16 500—17 000 гс, вместо 14 000—
14 500 гс для горячекатаной стали. Применение стали толщиной
0,35 л.» марок Э320 и ЭЗЗОА при индукции 16 500—17 000 гс (по
сравнению с горячекатаной сталью при индукции 14 500 гс) позволя-
ет снизить ток холостого хода трансформатора на 25—30% и потери
холостого хода на 40—45%.
Кристаллографическая решетка этой стали состоит из множе-
ства зерен (кристаллов) кубической формы, ориентированных вдоль
прокатки стороной куба (сталь с кубической текстурой) или ребром
куба (сталь с ребровой текстурой). Определенная ориентация наи-
большего числа кристаллов вдоль прокатки определяет степень со-
вершенства кристаллографической текстуры.
Таким образом, сталь, которая по строению кристаллографиче-
ской решетки имеет ориентацию в определенном кристаллографиче-
ском направлении, называется текстурованной сталью.
Выпуск стали с кубической текстурой в промышленном масшта-
бе пока не производится и находится в стадии освоения, но, очевид-
но, в самом ближайшем будущем электромашиностроительные заво-
ды получат сталь и с кубической текстурой.
Электротехническая сталь с ребровой текстурой обладает ярко
выраженной анизотропией *. В этой стали большинство кристаллов
(в форме кубов) оказывается сориентированным ребрами вдоль на-
правления прокатки, поперек же направления прокатки их ориента-
ция нарушена, т. е. ребра кристаллов кубов не совпадают. Подобная
их ориентация обеспечивает наименьшее сопротивление магнитному
потоку лишь вдоль направления прокатки листа и повышенное со-
противление при намагничивании поперек (или под каким-то углом)
к направлению прокатки.
При намагничивании трансформаторной стали (как горячеката-
ной, так и холоднокатаной) не по направлению прокатки листа, а под
углом к ней отмечается спад магнитной проницаемости стали.
Анизотропные магнитные свойства горячекатаной стали изложе-
ны несколько ниже. Но для сравнения следует отметить, что при
намагничивании вдоль и под углом к направлению прокатки (в об-
ласти средних и сильных полей) различия в величине индукции со-
ставляют: около 4—5% для горячекатаной стали, 25—30% для хо-
лоднокатаной трансформаторной стали. Потери в горячекатаной ста-
ли при ее намагничивании поперек прокатки увеличиваются на 10—
20%; в холоднокатаной стали возрастание потерь более значитель-
ное. Например, при индукции 15 000 гс и намагничивании вдоль про-
катки напряженность магнитного поля (Н) для стали марки Э320
составляет около 4 а!см\ при намагничивании под углом 55° к на-
1 Анизотропия (греческое anisos — неровность-1-tropos — свой-
ство)— неодинаковость всех или некоторых физических свойств ве-
щества по различным направлениям.
3-1696 33
правлению прокатки напряженность поля возрастает до 75—80 а/см.
Потери в холоднокатаной стали при индукции 15 000 гс при намаг-
ничивании стали под углом 30° к направлению прокатки увеличива-
ются более чем в 2 раза (2—2,3 раза), намагничивающая мощность
в 10—12 раз; при намагничивании под углом в 60—70° к направле-
нию прокатки потери возрастают почти в 3 раза (2,8—2,9 раза),
а намагничивающая мощность от 5 до 120 ва)кг, т. е. в 24 раза.
Таким образом, значение допустимой магнитной индукц 1И в хо-
лоднокатаной текстурованной электротехнической стали (с ребро-
вой текстурой) зависит от направления наложения магнитного поля
по отношению к направлению прокатки листа, причем разница мо-
жет быть значительной (см. § 10). Подобное явление анизотропии
особенно ярко выражено в стали марки ЭЗЗО.
В стали с кубической текстурой вдоль направления прокатки
расположены грани куба. Такая текстура прокатки обеспечивает
одинаково высокие магнитные свойства электротехнической стали
как вдоль, так и поперек направления прокатки. Такое строение
кристаллографической решетки упрощает технологию нарезки пла-
стин из листов и снижает отходы при раскрое листов.
Ниже приведены кривые намагничивания стали, которые отчет-
ливо показывают характер анизотропии магнитной индукции в хо-
лоднокатаной текстурованной стали и основные отличия холоднока-
таной стали от горячекатаной.
Расположение кристаллов в текстурованной стали крайне
неустойчиво. При механической обработке стали, ударах, тряске
и т. п. можно легко нарушить их ориентацию; при этом удельные
потери и удельная намагничивающая мощность в этой стали су-
щественно увеличиваются. Поэтому разборка и сборка магнито-
провода, резка, штамповка и шлифовка пластин требуют особой
тщательности исполнения с тем, чтобы не снизить магнитных
свойств этой стали, восстановление которых может быть до-
стигнуто только отжигом.
В связи с тем, что потери в 'текстурованной стали могут воз-
расти на 50% и даже более, а отжиг стали в ремонтных условиях
совершенно исключается (даже не все отечественные трансформа-
торные заводы производят отжиг), при ремонте магнитопроводов
необходимо особо бережно относиться к этому сорту стали. Не
следует допускать небрежного обращения с листами стали (уда-
ров, бросания, изгибов листов и пр.) и необходимо точно соблю-
дать технологию при ее механической обработке.
Влияние различных внешних нагрузок на магнитные свойства
стали, рекомендации и методы 'механической обработки изложены
ниже в данной главе, а также в гл. 7.
Холоднокатаная малотекстурованная электротехническая сталь
выпускается двух сортов — слаболегированная и повышенно-леги-
рованная соответственно с содержанием кремния 1—1,8%
и 2,8—3,5%.
Индукция насыщения этой стали несколько выше горячеката-
ной. Анизотропия стали невелика; разница в значениях магнитной
индукции в магнитном поле напряженностью 25 а/см вдоль и по-
перек прокатки листа не превышает 1 300 гс для марок стали
ЭП00, Э1200, Э1300 и '1 600 гс для марок Э3100, Э3200. Листы
малотекстурованной холоднокатаной стали имеют гладкую и чи-
34
стую поверхность; поэтому сталь дает высокий коэффициент запол-
нения объема 'магнитопровода.
Горячекатаная электротехническая сталь, так же как и холодно-
катаная, условно подразделяется на динамчую in траисформатср-
ную. Трансформаторная сталь (марок Э41, Э42, Э43 и Э43А)
имеет практически одинаковое содержание кремния (колеблется
в пределах 3,8—4,8%). В средних магнитных полях до 5 а!см
магнитная проницаемость сталей Э43 и Э43Л за счет более крупно-
зернистой структуры выше чем у сталей ЭН и Э42. В магнитном
поле выше 5 а! см проницаемость сталей Э43 и Э43А уменьшается
по сравнению со сталями марок ЭН и Э42.
Горячекатаная сталь имеет слабо выраженную кристаплогра-
фическую текстуру, поэтому значения магнитной проницаемости
в различных .направлениях листа отличаются мало. Наибольшая
проницаемость отмечается по направлению прокатки и наименьшая
под углом 60—90° к направлению прокатки. В табл. 1 приведены
некоторые данные по анизотропии магнитной индукции в средних
и сильных полях для стали марки Э42 толщиной листа 0,35
и 0,5 мм.
Таблица 1
Анизотропия магнитной индукции электротехнической
стали марки Э42 в средних и сильных магнитных полях
Толщина листа, мм Напряжен- ность поля, а]см Магнитная индукция для разных углов к направлению прокатки, гс
0 30° 60° 90°
4,0 12000 11 800 11 600 11 300
0,35 8.0 13 500 13 400 13 100 12 800
25 15 000 14 800 14 500 14 300
100 17 300 17 200 17 100 17 100
4,0 11 900 11 700 11 600 11 500
8,0 13 500 13 200 13 100 13 100
0,5 25 15 000 14 700 14 600 14 600
100 17 400 17 300 17 100 17 000
Несмотря на то, что анизотропия магнитных свойств горяче-
катаной стали значительно меньше, чем холоднокатаной, раскрой
листов на .пластины следует вести так же, как и для холоднока-
таной текстурованной стали, т. е. так, чтобы направление магнит-
ного потока в стержнях и ярмах совпадало с направлением про-
катки Для этого при раскрое длина пластин должна всегда рас-
полагаться вдоль большего размера стандартного листа стали,
а их ширина — по ширине стандартного листа.
В связи с тем, что в горячекатаной стали большая часть зерен
кристаллической решетки ориентирована произвольно, эта сталь
более устойчива при механической обработке, чем холоднокатаная
текстуровапная сталь. Но практикой доказано, что ее магнитные
свойства также снижаются при производстве различных технологи-
ческих операций, ударах и изгибах. Например, при удалении ста-
рой межлистовой изоляции с помощью быстровращающихся кар-
3* 35
дощеток (см. § 21,6) удельные потери в пластинах после ее обра-
ботки в среднем возрастают на 6—8%. Поэтому при различных
технологических операциях, производимых при ремонте и рекон-
струкции магнитопроводов, собранных из горячекатаной стали
(штамповка, очистка листов от загрязнений, ржавчины, остатков
старой изоляции и т. д.), где неизбежны механические воздействия
на сталь, следует оберегать ее от резких ударов, изгибов ли-
стов и т. п.
9. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
И КРИВЫЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ
СТАЛИ
Намагничивание сталей характеризуется следующими основны-
ми физическими величинами: магнитной индукцией В, измеряемой
в гауссах (ас), килогауссах (кгс) или теслах (1 тл=10* гс), на-
пряженностью магнитного поля Н, выражаемой в амперах или ам-
пер-витках на 1 см (или 1 jh) длины пути магнитного потока (обыч-
но а/см или ав/см). Выше упоминалось, что то классификации
Рис. 8. Кривые намагничивания электротехнической
стали марок Э42 и ЭЗЗО.
стали различных марок предназначаются для работы в слабых маг-
нитных полях при значениях Н от 0,002 до 0,008 а/см, в средних по-
лях при Н от 0,03 до 10 а/см и в сильных магнитных полях, характе-
ризующихся напряженностью магнитного поля Н более 10 а/см.
Трансформаторные стали разных марок предназначены для ра-
боты в средних и сильных магнитных полях при частоте 50 гц
На рис. 8 показаны кривые намагничивания (зависимость ин-
дукции В, кгс, от напряженности магнитного поля Н, а/см) для
наиболее употребительных марок трансформаторной стали — го-
рячекатаной Э42 и холоднокатаной ЭЗЗО; кривые сняты на постоян-
ном токе.
36
Иногда напряженность магнитного поля Н выражают в эрстедах
[э]. Соотношение между ампером (или ампер витком) на санти-
метр и эрстедом
1 ajcM=0,4 л э=11,256 э.
Магнитный поток измеряется в максвеллах [икс] или в веберах
[вб]: 1 вб=108 мкс.
Рассмотрим основные характеристики магнитных материалов,
но предварительно кратко напомним о связи и основных соотноше-
ниях между указанными физическими величинами.
Если к катушке высотой I, см, имеющей w витков, подвести
постоянный ток величиной I, а, то в катушке возникнет магнитное
поле. Напряженность Н магнитного поля определяется по намагни-
чивающей силе Iw.
Iw Iw
Н =0,4r. -j-= 1,256 — , э, (1)
где произведение Iw принято называть намагничивающей силой;
Iw/l — напряженность магнитного поля на сантиметр длины сред-
ней линии магнитной индукции (ав/см или а/см).
Если внутрь кагушки поместить стальной сердечник, имеющий
длину I |[слс] и 'площадь поперечного сечения стали F |[слс2], то в сер-
дечнике возникает магнитный поток Ф индукции
Ф
В——р-=1>.Н,гс, (2)
где р — магнитная проницаемость стального сердечника.
Магнитный поток в катушке, проходящий по сердечнику,
Ф=ВР=цНР, мкс. (3)
Из формулы (2) видно, что единицей измерения магнитной про-
ницаемости р является отношение гс/э. Если значения индукции,
взятые по кривой намагничивания в различных точках, разделить
на соответствующие этим точкам значения напряженности магнит-
ного поля Н, то получим ряд значений р соответствующей марки
стали.
Величина р характеризует магнитное сопротивление стали
(аналогично удельной проводимости р для проводников). Напри-
мер, магнитная проницаемость электротехнической стали превышает
в несколько тысяч раз магнитную проницаемость воздуха. Это
значит, что сопротивление магнитному потоку воздушного проме-
жутка в 1 мм равноценно сопротивлению магнитной цепи протя-
женностью в несколько тысяч миллиметров. Наиболее высокой маг-
нитной проницаемостью обладает холоднокатаная текстурованная
сталь.
Кривая, отражающая зависимость магнитной проницаемости
от напряженности магнитного поля, изображена на рис. 9. В соот-
ветствии с кривыми, изображенными на рис. 8 и 9, величина р,
начиная с магнитной проницаемости р0 (в области слабых магнит-
ных полей), постепенно возрастает до наибольшего значения
Рмакс и вновь уменьшается. Следовательно, значение р для дан-
37
ной марки стали не постоянно, а находится в зависимости от хода
кривой намагничивания.
Таким образом, с увеличением .индукции В (т. е с увеличением
магнитной напряженности поля Н) до определенного значения
магнитная проницаемость стали увеличивается, иначе говоря, ее
проводимость улучшается. Но при дальнейшем увеличении индук-
ции по мере насыщения стали 1магнитная проницаемость ее начи-
нает резко снижаться. Следовательно, электротехническая сталь
обладает магнитными свойствами лишь при определенных значе-
ниях индукции насыщения.
Кривые характеристик электротехнической стали (так же, как
и кривые намагничивания, изображенные на рис. 8) не являются
Цо — начальная магнитная
проницаемость; цмакс — ма-
ксимальная 'мапнитная про-
ницаемость.
Р.ис. 10. Начальная кривая намагни-
чивания и петля перемагничивания
ферромагнитного материала (петля
гистерезиса).
строго типичными для данной марки стали, они лишь характери-
зуют общее ее состояние. Различные технологические отклонения,
неизбежные при изготовлении стали, естественно вызывают некото-
рую структурную неоднородность данной выпускаемой партии стали
даже по отдельным ее листам. ГОСТ 802-58 предусматривает наи-
более низкий уровень качества стали. Например, сталь одной и той
же партии по значениям индукции может быть отнесена к одной
марке, а по величине удельных потерь к другой. В этом случае
марка стали присваивается по худшему показателю.
Кривые, показанные на рис. 8, сняты в постоянном магнитном
поле. Хотя электротехническая сталь предназначается для изготов-
ления магнитопроводов, работающих в переменном магнитном поле,
кривые намагничивания большей частью снимают при постоянней
токе, что вполне достаточно определяет качество стали. При необ-
ходимости переменное магнитное поле можно создать путем ком-
мутирования постоянного тока в намагничивающей цепи.
При намагничивании стали в постоянном магнитном поле
путем постепенного увеличения поля до (максимального значения
//макс (рис. 10), затем уменьшения его до нуля и последующего
изменения от —Z/макс до +//макс магнитная индукция изменяется
38
по замкнутой .петле. Такая петля называется статической петлей
гистерезиса, в отличие от динамической петли, снятой в переменном
магнитном поле.
Площадь статической петли гистерезиса пропорциональна по-
терям на гистерезис; динамическая же петля определяет потери
на гистерезис и вихревые токи, точнее, общие удельные потери
в стали, включая различные дополнительные потери, о которых бу-
дет сказано ниже (см. § 10). Поэтому динамическая петля гисте-
резиса всегда имеет большую ширину, чем статическая.
Как видно из рис. 10, сталь при напряженности магнитного
поля Н, равном нулю (точка Q), имеет некоторую намагничен-
ность Вг, называемую остаточной магнитной индук-
цией. Напряженность магнитного -поля, при которой магнитная
индукция (намагниченность стального сердечника) обращается
в нуль (в точках R и Т кривой), называется коэрцитивной
(задерживающей) силой Йс-
Коэрцитивная сила задерживает цикл перемагничивания стали;
в результате этого магнитный поток отстает по фазе от намагни-
чивающего тока, проходящего по обмотке. Это явление запазды-
вания магнитного потока по отношению к току намагничивания и
называется гистерезисом.
Таким образом, сталь «сопротивляется» перемагничиванию и
на преодоление этого сопротивления (коэрцитивной 'аилы) затра-
чивается некоторая 'мощность, которая носит название потерь
на гистерезис. Следовательно, величина потерь на гистерезис
зависит от величины остаточной индукции и коэрцитивной силы
данного сорта (адарки) стали.
Как видно из рис. 10, при возрастании остаточной индукции Вг
и коэрцитивной силы Нс петля гистерезиса будет становиться бо-
лее широкой, что свидетельствует о возрастании потерь в стали.
Потери на гистерезис (как и потери на вихревые токи) выра-
жаются в том, что сталь в процессе перемагничивания нагревается,
т е. электрическая энергия переходит в тепловую.
При наложении магнитного поля вдоль прокатки листа коэр-
цитивная сила по величине имеет наименьшее значение. Наиболь-
шее значение коэрцитивной силы наблюдается при намагничивании
стали под углом 90° к направлению прокатки листа. Более ярко
анизотропия коэрцитивной силы выражена в холоднокатаной тек-
стурованной стали.
Коэрцитивная сила имеет различные величины в зависимости
от марки электротехнической стали. В среднем можно считать, что
в горячекатаной трансформаторной стали ее величина в 2—3 раза,
а в холоднокатаной текстурованной в 8—12 раз меньше, чем
в стали, применяемой для электрических машин, для которой Нс
составляет от 0,8 до 1 э (ранее условно именуемой динамной
сталью)
Отмечено, что если стали сообщить легкий иаклеп, то коэр-
цитивная аила вдоль направления прокатки возрастает, а поперек
прокатки уменьшается. Легкий наклеп возникает, например, при
оклеивании пластин или при их сжатии. При сильных наклепах
коэрцитивная сила резко возрастает (см. § 13,6 и в).
Из показанных на рис. 8 кривых намагничивания электротехни-
ческой стали марок Э42 и ЭЗЗО видно, что для горячекатаной стали
марки Э42 насыщение наступает при максимальной индукции
39
14 000 гс, для холоднокатаной текстурованной стали ЭЗЗО — порядка
18 000 гс. Дальнейшее увеличение индукции, например за счет по-
вышения напряжения, привело бы к резкому возрастанию намаг-
ничивающей мощности.
Дзя стали марки Э42 п.ри возрастании индукции от 14 000
до 15 000 гс (на 7%) намагничивающий ток увеличивается с 9—10
до 30 а)см. т е. более чем .на 200%, что совершенно недопустимо.
Кроме того, увеличение магнитной .индукции сверх максимально до-
пустимой вызовет -повышенный нагрев стали в результате возра-
стания удельных потерь в стали и добавочных потерь в трансфор-
маторе. Значительное увеличение намагничивающего тока приводит
к возрастанию высших гармоник тока холостого хода (см. § 14,а)
и к значительному потреблению реактивной мощности станции, ока-
зывая вредное влияние на линии связи, изоляцию обмоток генера-
тора и экономическую рентабельность сети
Таким образом, увеличение индукции В ограничивается ростом
потерь и тока холостого хода трансформатора. Значение роста тока
холостого хода от индукции для различных марок трансформатор-
ной стали подробно изложено в § 14.
Как уже упоминалось выше, кривые намагничивания стали,
снятые в переменном магнитном поле, несколько отличаются от
кривых, снятых в -постоянном .поле. В -переменном магнитном поле
в толще листов электротехнической стали возникают вихревые
токи, вытесняющие линии магнитной индукции к поверхности
листа. Распределение магнитной индукции и напряженности магнит-
ного поля по сечению листа оказывается неравномерным, в сере-
дине листа их значение меньше, а в поверхностных слоях больше.
Это явление называется поверхностным эффектом1.
Все вышеприведенные характеристики электротехнической стали
соответствуют ее намагничиванию вдоль направления прокатки
стали. Выше упоминалось, что если в .магнитопроводе направление
индукции магнитного потока не совпадает с направлением прокатки
листов, магнитная проницаемость стали понижается и необходимая
для создания магнитного потока мощность увеличивается. Особенно
это резко сказывается для холоднокатаной текстурованной стали.
На рис. 1-1 приведены кривые намагничивания стали марки Э320,
снятые на образцах, вырезанных из листа под разными угчами
к направлению прокатки. Из рассмотрения кривых видно, что при
раскрое и нарезке пластин из листов холоднокатаной текстуро-
ванной стали марок Э310, Э320, ЭЗЗО и ЭЗЗОА необходимо строго
учитывать направление прокатки. Наконец следует упомянуть о яв-
лении магнитострикции1 2. В процессе намагничивания ферро-
магнитного тела происходит изменение размеров и формы этого те-
ла, именуемое магнитострикцией.
Различают несколько видов магнитострикции:
а) продольная — изменение размеров по длине ферромагнит-
ного тела;
б) поперечная — изменение линейного размера в направле-
нии, перпендикулярном -приложенному полю;
1 Иногда поверхностный эффект именуется скин-эффектом.
2 Магнитострикция — греческое magnetis — магнитный, латинское
strictis — натягивание.
40
в) объемная — относительное изменение объема тела в про-
цессе перемагничивания.
Например, гудеиие трансформатора объясняется тем, что при
перемагничивании стали магнитопровода размеры его периодически
изменяются. При таком изменении наблюдается периодическое сжа-
Рис. 11. Кривые намагничивания стали ЭЗЗО, снятые на образцах,
вырезанных под разными углами к направлению прокатки.
Явление магнитострикции объясняется влиянием магнитного
поля на силы взаимодействия между атомами, в результате чего
размеры решетки меняются.
Основная часть магнитострикционных колебаний равна двой-
ной частоте намагничивания, т. е. 100 гц. Магнитострикционный
шум увеличивается при наличии резонансных явлений, когда час-
тота магнитострикционных колебаний совпадает с собственной ча-
стотой колебаний отдельных частей магнитопровода или других
частей трансформатора. С увеличением индукции магнитострикци-
онный шум трансформатора увеличивается.
10. УДЕЛЬНЫЕ ПОТЕРИ В ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ
СТАЛИ
Как указывалось выше, при перемагничивании ферромагнитных
материалов происходят потери энергии, выделяемые в виде тепла.
Мощность потерянной энергии, отнесенная к одному килограмму
стали, называется удельными потерями (вт/кг).
41
Удельные потери в электротехнической ста ж от перемагничи-
вания складываются из потерь на гистерезис, потерь от вихревых
токов и дополнительных потерь [Л. 5]
Ру=Рг+₽в+Рд,
где ру — общие удельные потери;
рг — потери на гистерезис;
рв —потери от вихревых токов;
Рд — дополнительные потери.
В табл 2 по данным [Л. 5] приведено среднее процентное со-
отношение потерь для основных марок трансформаторной стали,
а также числовые значения составляющих удельных потерь (ги-
стерезисных потерь рг, потерь от вихревых токов рв, дополнитель-
ных потерь рд).
Зная основные физические свойства стали и рассматривая таб-
лицу, можно выявить некоторые своеобразные влияния кремния на
величину составляющих удельных потерь. Например, в холоднока-
таной текстурованной стали потери на гистерезис ниже, чем в го-
рячекатаной стали. Потери же на вихревые токи и дополнительные
потери выше. Это можно объяснить пониженным содержанием
кремния и более крупнозернистой структурой холоднокатаной
стали [Л. 5]. Поэтому динамические петли гистерезиса пши /=5Оац
более резко отличаются от статических в холоднокатаных сталях,
чем в горячекатаных.
Листовая сталь толщиной 0,5 мм сравиитетьно со сталью тол-
шиной 0,35 мм той же марки имеет более высокие общие удельные
потери (ру). С увеличением толщины листа наблюдается неболь-
шое снижение гистерезисных потерь и резкое возрастание потерь
от вихревых токов.
С возрастанием индукции резко растут и удельные потери
(см. § 14,а) в стали, но соотношение составляющих потерь, при-
веденных в табл. 2, примерно сохраняется и для других значений
магнитной индукции.
В горячекатаной трансформаторной стали увеличение кремния
на 0,1% вызывает уменьшение удельных потерь в точке Pio/so
в среднем на 0,02 вт!кг (piolso — величина потерь при индукции
10 000 гс и частоте 50 гц). Это соответствует снижению коэрцитив-
ной силы на 0,01 э.
Вероятность возникновения дополнительных потерь рд как
одной из составляющих удельных потерь (рд=ру—рг—рв) в элек-
тротехнической стали зависит от многих трудно учитываемых яв-
лений, имеющих место при перемагничивании стали. Их возникно-
вение связано главным образом с неоднородностью распределения
магнитного поля по всей площади сечения листа при перемагничи-
вании. Потери от вихревых токов рв имеют квадратичную зависи-
мость от частоты поля и толщины листа, зависимость гистерезис-
ных потерь от этих факторов линейна.
Зависимость дополнительных потерь от частоты тока намагни-
чивания близка к квадратичной, хотя полностью не подчиняется
квадратичному закону. Практически дополнительные потери при-
нято считать как добавочные потери к потерям от вихревых токов,
т. е. их относят к вихревым токам.
л2
Таблица 2
Потери на гистерезис от вихревых токов и дополнительные
потери в основных марках трансформаторной стали Вклкс = 10 кгс; f =50 гц
Марка стали Толщина стали, мм Содержание кремния, % ру, вт/кг />г. вт/кг Рг/Ру.’/о Pt, вт/кг Ръ/Ру% />д. вт /кг ^д^у* %
1 Э42 0,5 4,0 1,38 0,94 68 0,23 17 0,21 15
Э42 0,35 4,3 1,15 0,90 78 0,11 10 0,14 12
Э43 0,5 4,0 1,18 0,72 61 0,23 19,5 0,23 19,5
Э43 0,5 4,1 1,12 0,52 46 0,23 21 0,37 33
Э43 0,35 4,3 0,96 0,56 58 0,11 12 0,29 30
Э310 0,5 2,9 1,02 0,28 28 0,30 29 0,44 43
Э320 0,5 3,0 0,85 0,23 27 0,30 35 0,32 38
Э320 0,35 3,0 0,70 0,22 31 0,14 20 0,34 49
ЭЗЗО 0,35 3,0 0,59 0,18 31 0,14 24 0,27 45
Простым и доступным при ремонтах методом подсчета потерь
на вихревые токи является метод разделения потерь. В основу
этого метода положено разделение общих потерь в стали при ее
перемагничивании на их составляющие—потери на гистерезис и
потери от вихревых токов. Разделение становится возможным в ре-
зультате различной зависимости потерь на гистерезис и потерь от
вихревых токов ют частоты переменного поля при намагничивании
стали.
Поскольку потери на гистерезис являются линейной функцией
частоты, а потери от вихревых токов — квадратичной,
jfr = af; )
Рв = bf2.J
Общие потери (ру = рт -ф рв) будут равны
Ру , , f
у — a + bf.
(4)
(5)
Измеряя общие потери при двух частотах переменного тока и
решая систему двух уравнений вида выражения (5), находят ве-
личины а и Ь, затем по формулам (4) определяют потери рт и рв-
Например, при двух измерениях на одном и том же иапряже-
ни, но при разных частотах 50 и 150 гц потери на гистерезис воз-
растают в 3 раза, а потери от вихревых токов в 9 раз; при частоте
400 гц потери увеличиваются соответственно в 8 и 64 раза.
Следует отметить, что для стали, имеющей большие дополни-
тельные потери, результаты разделения потерь таким методом яв-
ляются приближенными.
Практический интерес представляют соотношения магнитной
индукции, удельных потерь и намагничивающей мощности магнито-
проводов, собранных из электротехнической стали различных марок
(см. табл. 3). ГОСТ 802-58 устанавливает для каждой марки электро-
технической стали определенные электромагнитные свойства.
Приведенные в ГОСТ 802-58 характеристики имеют наиболее
низкие значения магнитных и электрических свойств. Но данные
марки стали могут иметь и более высокие некоторые характеристи-
ки. Например, по величине индукции насыщения сталь могла бы
быть отнесена к более высокой марке, но по удельным потерям она
соответствует более низкой марке. Такая сталь, несмотря на ее вы-
сокие намагничивающие свойства, относится к более низкой марке.
Иногда ремонтные предприятия используют эти скрытые резервы,
заложенные в магнитопроводе трансформатора для поднятия его
мощности.
Примечания к табл. 3: 1. Для определения удельных по-
терь в стали тех же марок, но с толщиной листов 0,5 мм таблич-
ные данные для соответствующей марки стали толщиной 0,35 мм
следует умножить на коэффициет, равный: а) для марок Э41 Э42,
Э43 k~ 1,16: б) для марок Э310 и Э320 в области индукций 9 000—
44
Таблица 3
Удельные потери и удельная намагничивающая мощность электротехнической
стали по ГОСТ 802-58 в шихтованном магнитопроводе
Индукция В, кгс Удельные потери при толщине листов 0,35 мм, вт/кг Удельная намагничивающая мощность при толщи- не листов 0,35 и 0,5 мм, ва/хг, Э41, Э42, Э43, Э32О
Э41 Э42 Э43 эзю Э320 эззо в стали ва]кг в зазорах, ва!см2 в стали, ва!кг в зазорах» ва/см2
12 1,94 1,76 1,56 1,12 0,97 0,83 10,0 1,18 3,85 0,47
13 2,29 2,09 1,85 1,31 1,13 0,97 15,7 1,72 5,6 0,85
14 2,64 2,45 2,17 1,52 1,29 1,13 25,8 2,46 8,3 1,37
15 3,00 2,80 2,50 1,75 1,50 1,30 43,5 3,42 12,5 1,98
16 — — — 2,07 1,79 1,55 — — 19,5 2,74
17 — — — 2,50 2,20 1,90 — — 32,5 3,72
18 — — — 3,00 2,72 2,38 — — 62,6 5,20
12 000 гс 6—1,37; в области индукций 12 000—16 000 гс 6 «1,40;
16 000—18 000 гс k~l,28; в) для марки ЭЗЗО 6 «1.34.
2. Потери даны для холоднокатаной стали, отожженной после
механической обработки. Для стали, не подвергнутой отжигу -после
механической обработки, удельные потери, найденные по таблице,
следует умножить на '1,1.
3. Для холоднокатаной стали тех же марок, соответствующей
требованиям ГОСТ 802-54, значения удельных потерь, найденных
по табл. 3, следует умножить на коэффициент k, значения которого
приведены ниже.
Для сталей марок 8=10 000-15 000 гс 8=15 000—17 000 гс
Э310—0,5 6=1,14 6=1,14—1,19
Э310—0,35 6=1,26 6=1,26—1,28
3320—0,5 6=1,2 6 = 1,2—1,25
3320—0,35 6=1,28 6=1,28—1,32
3330—0,5 6=1,32 6=1,32—1,28
3330—0,35 6=1,32 6=1,32—1,37
Для горячекатаной стали ориентировочные значения удельных
потерь по ГОСТ 802-54 и ГОСТ 802-58 следует принимать одина-
ковыми.
4. Значения удельной намагничивающей мощности для стали
марок ЭЗЗО и ЭЗЗОА, найденные по таблице для ст.али марки Э320,
следует умножить на коэффициент k, значения которого приведены
ниже.
Для сталей марок ЭЗЗО и ЭЗЗОА
6=9 200— 16 400 гс /г=0,81
6=16 400—18 000 гс 6=0,77
Для стали марки Э310
6=9 200—16 200 гс /г=1,22
6=16 200—17 200 гс 6=1,35
6=17 200—18 000 гс 6=1,50
И. ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ НА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ
СВОЙСТВА СТАЛИ
В табл. 4 приводится химический состав некоторых марок транс-
фер, шторной стали.
Кремний улучшает магнитные и электрические свойства стали
С увеличением содержания кремния до 4,5 весовых процентов
резко повышается магнитная проницаемость стали, особенно в сла-
бых и средних магнитных .полях, уменьшается коэрцитивная сила,
а также потери от вихревых токов и на гистерезис.
Легирование кремнием приводит к увеличению удельного элек-
трического сопротивления. При увеличении содержания кремния
46
Таблица 4
Химический состав некоторых марок электротехнической
стали
Марка стали Тол- щина листа, мм Способ планки металла Химический состав, %
крем- ний мар- га- нец алюми- ний уг- ле- род фос- фор сера медь хром
ие более
Э42 Э13 Э310 | ЭЗЗО J 0,5 0,35 0.35 0,5 Электро- печной То же 3,9- 4,25 4.21- 4,50 2,90- 3.25 До 0,15 До 0.15 До 0,20 0,05—0,12 До 0,04 Менее 0,03 0,1 0,06 0,04 0.015 0,015 0.015 0,06 0,07 0,006 0,40 0,40 0,15 0,12 0,12 0,05
Примечание. Количество кислорода, азота и водорода в каждой плавке
обычно не определяется, хотя эти элементы могут оказать заметное влияние
на качество стали.
с 1 до 4% удельное электрическое сопротивление стали возрастает
в 2,5 раза. Такое увеличение электрического сопротивления приво-
дит к резкому уменьшению потерь от вихревых токов. Потери на
гистерезис снижаются в результате образования крупнозернистой
структуры, получаемой 'при высокотемпературном отжиге при про-
изводстве стали.
К отрицательному воздействию кремния на магнитные свой-
ства электротехнической стали следует отнести снижение магнит-
ной индукции насыщения. По данным некоторых исследований
[Л. 6] каждый 'процент кремния снижает магнитную индукцию на-
сыщения на 480 гс. Уменьшение магнитной индукции насыщения
приводит к некоторому снижению магнитной проницаемости в об-
ласти средних и сильных магнитных полей (при //>5 а/см). Но эти
отдельные недостатки в значительной степени перекрываются це-
лым рядом существенных преимуществ при легировании стали крем-
нием.
На основании опытных данных установлено, что содержание
кремния в электротехнической стали целесообразно увеличивать
до 6,5%. На практике принято применять легирование кремнием
не более 4,5—4,8%. Дальнейшее увеличение кремния создает зна-
чительную хрупкость стали, усложняет технологию ее резки и
штамповки, а также отрицательно сказывается на магнитных свой-
ствах стали, так как приводит к резкому уменьшению индукции
насыщения. При 33% кремния ферромагнитные свойства стали
вообще исчезают.
Углерод, сера и азот являются наиболее вредными примесями,
.их наличие приводит к увеличению потерь на гистерезис и к более
быстрому старению стали.
Фосфор, наоборот, оказывает положительное влияние на удель-
ные потери, т. е. приводит к некоторому уменьшению потерь как
на гистерезис, так и от вихревых токов.
47
12. МАГНИТНОЕ СТАРЕНИЕ
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ стали и влияние
ТЕМПЕРАТУРЫ НА МАГНИТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Электрическая энергия, расходуемая на перемагничивание стали
магнитопроводов, выделяется в виде тепла, что приводит к нагре-
ванию магнитопровода Особенно значительный нагрев стали вызы-
вают различные неисправности в магнитопроводах (см. гл 3).
Повышение температуры стали приводит к структурному из-
менению — так называемому старению стали; в результате старе-
ния происходит ухудшение магнитных свойств стали.
Магнитное старение вызывается присутствием в стали азота,
углерода и других примесей; присутствие кремния, наоборот, спо-
собствует замедлению процесса старения.
Коэффициент старения стали по индукции определяется отно-
Во — В,
шением —б------, где Во — значение индукции до старения; Bt —
после старения. Коэффициент старения стали по удельным потерям
в процентах определяется как разность удельных потерь, измерен-
ных после старения (р>) и до старения (р®)> отнесенная к удель-
f Pi'— Ро \
ным потерям до старения I ----100% |.
\ Ро J
Значения удельных потерь марок стали по ГОСТ 802-58 со-
ставлены без учета увеличения потерь от старения; для коэффи-
циента старения установлены нормы:
Высоколегированная сталь...................... 3%
Среднелегироваиная и повышеннолегированная
сталь................................... . . 6%
Слаболегированная сталь.....................7—9%
Указанные значения коэффициентов определены при опытах
искусственного старения, производимого путем выдержки образ-
цов в течение 120 ч при 120' С для слаболегнрованной стали и 150 ч
для средне- и повышеннолегированной. Для отжига стали устанав-
ливают особые режимы нагрева и охлаждения, при которых процесс
старения практически не происходит.
При работе трансформаторов в различных температурных ре-
жимах происходит изменение удельных потерь и магнитной прони-
цаемости стали. Снижение магнитной проницаемости для холодно-
катаной стали более значительно, чем для горячекатаной. Так, при
повышении температуры холоднокатаной текстурованной стали
до 260° С магнитная индукция в поле 25 а/см уменьшается более
чем на 1 000 гс (Л. 5]. При остывании листов, если не образуется
окалина, магнитные свойства стали восстанавливаются с некоторым
снижением за счет старения. Перегревы, имеющие место при раз-
личных неисправностях в м.агнитопроводах, также отрицательно
сказываются на магнитных свойствах стали.
При выполнении технологических операций нежелательно про-
изводить нагревы стали, без которых можно обойтись, например об-
жиг межлистовой изоляции пламенем автогена или паяльной лампы.
Подобные нагревы приводят к короблению и созданию окалины на
48
поверхности пластин, вызывая значительное возрастание удельных
потерь и понижение магнитной проницаемости стали.
Конечно, нельзя считать, что нагрев стали во всех случаях
вреден и применять его вообще не следует; это не совсем так На-
пример, кратковременный нагрев стали при пропускании пластин
через конвейерную печь при температуре 450—550° С с целью об-
жига старой бумажной изоляции оказывает незначительное влияние
на структурное изменение стали, поскольку процессы нагрева и
остывания равномерны и кратковременны.
13. ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ МЕХАНИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
НА МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ
СТАЛИ
а) Влияние резки пластин и штамповки отверстий
на магнитные свойства стали
Ранее упоминалось, что электротехническая сталь под воздей-
ствием внешних механических нагрузок частично теряет магнитные
свойства. Величина спада индукции зависит от рода нагрузки (сте-
пени влияния ее на структурное строение стали) и величины на-
грузочных усилий. В технологическом процессе ремонта магнито-
провода необходимо учитывать специфические особенности данной
марки стали. Если ремонт производится без учета физических
свойств стали, можно заранее сказать, что отремонтированный
магнитопровод окажется недостаточно полноценным.
Рассмотрим изменение магнитных свойств электротехнической
стали (ее восприимчивость) в зависимости от различных напряже-
ний в стали, возникающих под воздействием механических на-
грузок.
При резке и штамповке пластин происходит ухудшение маг-
нитных свойств стали за счет образования наклепа. Наклеп при-
водит к спаду индукции в стали данной марки и возрастанию
удельных потерь, т е. возрастанию коэрцитивной силы. Правда,
эти ухудшения магнитных свойств в основном носят местный ха-
рактер, иначе говоря, сосредоточены в местах давления режущих
кромок инструмента. Поэтому степень ухудшения магнитных харак-
теристик в пластинах стали зависит от ширины отрезаемой полосы.
Чем шире полосы, тем меньше сказываются вредные влияния на-
клепа. Зона ухудшения свойств обычно равна 0,05—2 мм от штам-
пованного и 0,5—4 мм от резаного края. Степень ухудшения маг-
нитных свойств стали зависит от качества режущего инструмента.
Острые штампы или ножницы оставляют небольшие заусенцы и ие
вызывают значительного наклепа (см. гл. 7). В некоторых случаях
ударная нагрузка при штамповании оказывает вредные влияния
на магнитные свойства стали в большей степени, чем резание нож-
ницами. Удар по листу оказывает некоторое дополнительное влия-
ние на общее структурное изменение стали и притом в наиболее
резкой форме—в зоне вокруг выштампованного отверстия. Таким
образом, эта зона является местом сосредоточения потерь при пе-
ремагничивании стали, а следовательно, и повышенных ее нагревов.
4—1696 49
Поскольку листы стали под усилием затяжки прессующими
шпильками в зоне отверстий сильно сжаты (опрессованы), это
в свою очередь, как будет видно ниже (см п. в), вызывает допол-
нительное возрастание коэрцитивной силы и удельных потерь на
этих участках пластин. Помимо всего отверстия, уменьшают гео-
метрическую площадь листа и препятствуют равномерному распре-
делению магнитного поля по площади листов и сечению магнитопро-
вода, что приводит к возрастанию потерь в горячекатаной стали
до 10%, в холоднокатаной до 20% [Л. 7].
Пои штампе зке отверстий заусенцы должны быть минималь-
ными (менее двойной толщины межлистовой изоляции). Это важно
не только для избежания замыкания листов в магнитопроводе, но
также и для обеспечения минимального снижения магнитных
свойств стали. Кроме того, процесс удаления заусенцев приводит
в свою очередь к дальнейшему ухудшению свойств стали. Естест-
венно, что чем больше заусенцы, тем больше нагрузка на сталь при
их удалении. Удаление заусенцев производится двумя способами:
закаткой их на стальных валках или шлифовкой. Давление валков
на пластину допускается не более 3 кГ1см2. О влиянии шлифовки
поверхности пластин на магнитные свойства стали сказано ниж.
Снятие наклепа производится отжигом стали путем равномер-
ного нагрева всей площади пластин до температуры 750—850° С
с последующим медленным и равномерным охлаждением. Отжиг
производится в среде, предохраняющей сталь от окисления и на-
углероживания (вакуум, водород, смесь водорода с азотом). Тех-
нология отжига сложна, в ремонтных условиях отжиг возможен
только при наличии специальных условий и под руководством спе-
циалиста-металлурга. При отжиге, кроме снятия внутренних на-
пряжений, могут произойти другие неблагоприятные структурные
изменения. Например, при появлении цементита удельные потери
могут возрасти до 20% сравнительно с потерями, имевшими место
до отжига.
Однако следует отметить, что поскольку в трансформаторах
применяются широкие пластины электротехнической стали, то мест-
ные наклепы не оказывают на них существенного влияния. При
правильной технологии и применении хорошо отлаженного острого
инструмента возрастание потерь от наклепов сравнительно неболь-
шое (около 10% для холоднокатаной и не более 4—7% для горя-
чекатаной стали). Поэтому применение отжига целесообразно лишь
для узких пластин, для широких же пластин отжиг практически
оказывает небольшое влияние на снижение потерь.
б) Влияние шлифовки поверхности пластин
на магнитные свойства стали
В ремонтных условиях старую лаковую изоляцию часто уда-
ляют с пластин стали механическим путем. Для удаления межли-
стовой изоляции пластины пропускают через специальный станок
с быстровращающимися стальными щетками, которые счищают изо-
ляционное покрытие (см. § 21,6) Но вместе с изоляционным покры-
тием стальные проволочные щетки снимают и часть металла с по-
верхности пластин.
Конструкции станков, имеющихся в ремонтных предприятиях,
предусматривают шлифовку вдоль направления пластины. Иссле-
50
дования влияния шлифовки на магнитные характеристики стали по-
казали, что в результате шлифовки пластин вдоль направления
прокатки стали в ней создаются остаточные напряжения, ухудшаю-
щие магнитные -свойства стали. Измерения на аппарате Эпштейна
показали, что удельные потери в пластинах горячекатаной стали,
подвергнутых шлифовке вдоль направления пластин, возрастают
ни 6—8% и более. Для холоднокатаной текстурованной стали воз-
растание потерь значительно выше.
По опубликованным данным ([Л. 5] о влиянии шлифовки на
анизотропию магнитной индукции и коэрцитивной силы можно пред-
полагать, что на кристаллическую решетку ® поверхностном слое
металла действуют растягивающие напряжения, ориентированные
под прямым углом к направлению шлифовки. Так, при шлифовке
вдоль направления прокатки под действием этих растягивающих
напряжений в поверхностных слоях стали создается такая магнит-
ная текстура, которая снижает магнитную анизотропию этой стали
вдоль направления прокатки. Удельные потери в стали при нама-
гничивании вдоль прокатки возрастают.
По данным работы В. В. Дружинина |[Л. 5] при шлифовке об-
разцов стали марок Э43 и Э320 отмечено, что величина потерь, воз-
никающих в стали, находится в зависимости от направленности
приложенных усилий при шлифовке (вдоль или поперек направле-
ния прокатки стали). Например, при -ручной шлифовке образцов
электротехнической стали с помощью наждачной бумаги Ml или
стальной щетки, если шлифовка производится поперек направления
прокатки стали (20—30 раз в одном и том же направления), со-
здаваемая магнитная текстура не оказывает вредного влияния на
магнитные свойства стали при намагничивании ее в направлении
прокатки.
Более чувствительна к шлифовке холоднокатаная текстурован-
ная сталь. После шлифовки вдоль направления прокатки ее маг-
нитные свойства снижаются. Особенно четко эти явления за-
метны при намагничивании стали в слабых и средних магнитных
полях.
Влияние шлифовки на анизотропию коэрцитивной силы стали
марки Э320 при шлифовке поперек направления прокатки пока-
зано в табл. 5.
Таблица 5
Влияние шлифовки на анизотропию
коэрцитивной силы стали марки Э320
(при шлифовке образца поперек направления
прокатки)
4*
Угол между направ- лением прокатки и вектором поля, град Коэрцитивная сила, э
до шли- фовки после шлифовки после стравлива- ния поверхности иа 0,02 мм
0 0,11 0,11 0,11
30 0,34 0,63 0.38
60 0,48 1.09 0,5
90 0,55 1,20 0,58
51
Как видно из таблицы, значение коэрцитивной силы при на-
ложении магнитного .поля под углом 90° к направлению .прокатки
(т. е по направлению шлифовки) увеличилось более чем в 2 раза,
а в направлении прокатки величина ее не изменилась. Интересно от-
метить, что если с отшлифованной поверхности сняты путем трав-
ления слой толщиной 0,02 мм, то анизотропия коэрцитивной силы
восстанавливается.
На рис. 12 приведены кривые намагничивания стали марки
Э320 при ее намагничивании вдоль направления .прокатки (0°) и
по углом 90° до и после шлифовки поперек направления прокатки.
Рис. 12. Влияние шлифовки поперек .направления
прокатки на анизотропию магнитной индукции
стали Э320.
Как видно из рисунка, кривая магнитной индукции в области слабых
и средних магнитных полей при наложении поля вдоль направления
прокатки у шлифованной стали идет более круто, т. е. анизотропия
стали усиливается. По данным лабораторных исследований путем
шлифовки стали поперек направления прокатки при индукции в сла-
бом и среднем магнитном поле можно получить снижение потерь иа
5—8% [Л. 5]. Судя по ходу кривых, влияние шлифовки в области
сильных магнитных полей на анизотропию стали становится мало-
заметным.
В ремонтных условиях целесообразно шлифовать поверхность
стали и закатывать заусенцы поперек направления прокатки или
под углом близким к 90°, так как потерн в этом случае при наложе-
нии магнитного поля вдоль направления прокатки почти не воз-
растают. Правда, в прямых стыках — в местах сочленения стерж-
ней и ярм (заштрихованные участки на рис. 2), намагничивание
стали происходит под различными углами к направлению прокат-
ки. Поэтому под влиянием шлифовки будет наблюдаться некоторое
возрастание потерь на этих участках (см. табл. 5), о чем частично
упоминалось в гл. 1 (см. '§ 2).
52
в) Влияние растягивающих и сжимающих напряжений
на магнитные свойства стали
Нагрузки на электротехническую сталь, создающие растяги-
вающие или сжимающие напряжения в стали, вызывают снижение
магнитной 'проницаемости Цмакс стали. В более сильной степени
сказываются сжимающие напряжения [Л. 5]. В данном случае име-
ются в виду растягивающие и сжимающие напряжения, создаваемые
вдоль направления прокатки листа. Эти напряжения имеют место
главным образом при изгибах листов (см. ниже).
Если горячекатаная сталь марки Э42 в нормальных условиях
(при о=0) имеет магнитную проницаемость рмакс, равную
10 000 гс/э, то при растягивающих нагрузках 10 кГ/мм2 проницае-
мость рмакс уменьшается примерно до 2 500 гс/э. При сжатии же
наблюдается более резкое снижение максимальной магнитной про-
ницаемости, так при о=10 кГ/мм2 ее величина составляет примерно
500 гс/э. Магнитная восприимчивость холоднокатаной текстуро-
ванной стали оказывается еще выше, чем горячекатаной.
Исследования 'показали, что три воздействии растягивающих
усилий до '10 кГ/мм2 на электротехническую сталь различных марок
коэрцитивная сила практически не изменяется, а при сжимающих
нагрузках происходит резкое возрастаиие величины коэрцитивной
силы. При изменении сжимающих усилий от 0 до 10 кГ/мм2 коэр-
цитивная сила возрастает в горячекатаной трансформаторной стали
в 4—5 раз, в холоднокатаной текстурованной стали — в 8—110 раз.
При прессовке листов активной стали магнитопровода шпиль-
ками давление на площадь листа неравномерно. Значительные дав-
ления имеют место лишь непосредственно около шпилек. По мере
удаления от шпилек степень сжатия листов убывает. Здесь следует
отметить, что листы с большой волнистостью подвержены более зна-
чительным деформирующим усилиям.
Следует также учитывать, что 'прессовка шпильками дополни-
тельно вызывает и другие различного рода деформации, снижаю-
щие магнитные свойства активной стали магни гопровода. Напри-
мер, при коробленых листах или в случаях, когда лаковая пленка
межлистовой изоляции оказывается недопеченной (липкой), пласти-
ны при прессовке подвергаются сильным механическим деформа-
циям. так как не могут сместиться по отношению друг к другу и
занять оптимальное положение. Здесь имеет место принудительное
выпрямление пластин, вызывающее одновременные значительные
растягивающие и сжимающие усилия, направленные в разных пло-
скостях. Кроме того, межлистовая изоляция под действием сжи-
мающих усилий нарушается и электрическое сопротивление ее
резко снижается (см. § 16).
Изгибы листов электротехнической стали приводят к значи-
тельному ухудшению магнитных свойств стали.
При изгибах листов одновременно действуют как растягиваю-
щие, так и сжимающие усилия, величина которых зависит от ра-
диуса изгиба. Наибольшее снижение магнитной индукции ('Магнит-
ной проницаемости) горячекатаной стали происходит в области
магнитных полей напряженностью 0,5—5 а!с.и. Снижение магнит-
ной проницаемости при радиусе изгиба 1—0,5 м составляет 15—30%.
При радиусе изгиба, равном 1 м, удельные потери Рю/so возра-
стают на 10%, при радиусе изгиба, равном 0,5 м— на 20%.
53
В холоднокатаной текстурованной ста пи магнитные свойства
изменяются еше более резко, чем в горячекатаной. На рис. 13 и 14
показано влияние изгиба стали на снижение магнитной проницае-
мости в зависимости от радиуса изгиба 1, 0,5 и 0,2 м (Л. 5].
Как уже упоминалось, в волнистых и коробленых листах при
принудительном выпрямлении короба возникают дополнительные
упругие напряжения, вызывающие снижение магнитной проницае-
6 8 16 24 3Z
Рис. 13. Кривые 1намапничи.ва1ния стали Э42 в недеформирован-
ном виде (г=оо) 'и в изогнутом состоянии при радиусах изгиба 1
и 0,5 м.
отмечает, что в магнитопроводах, изготовленных из листов с высотой
волны 12—15 мм, удельные потери возрастают более чем на 10%
по отношению к магнитопроводам, собранным из листа с волной
5 мм.
Исследования, проведенные В. Т. Печеневым на «Электрозаво-
де», показали: что при легком обстукивании образцов стали молот-
ком потери (при индукции 15 000 гс) в горячекатаной стали увели-
чиваются на величину до 1,5%, а намагничивающая мощность на
6—13%; в холоднокатаной стали потери увеличиваются на 5—7%,
а намагничивающая мощность на 26—34%. Изгибание пластин под
углом 90° с последующим их распрямлением вызывает увеличение
потерь в холоднокатаной стали (при индукции 15 000 гс) на 9—10%,
54
а намагничивающей мощности на 40—50%, в горячекатаной стали
потери увеличились на 1,6%, а намагничивающая мощность при-
близительно на 6%.
Сильные удары по торцовым поверхностям листов стали при
выравнивании кромок во время шихтовки также приводят к воз-
Рис. 14. Кривые намагничивания стали ЭЗЗО з неде-
формгрова'нном виде (г=оо) и в изогнутом состоя-
нии при ра ииусах изгиба 1 и 0,2 м.
растанию удельных потерь. Поэтому при сборке магнитопровода
или при ремонте пластин активной стали не следует ударять непо-
средственно по листам (тем более стальным молотком). Выравни-
вание пластин следует производить легкими ударами деревянным
молотком, или стальным молотком, но через фибровую подкладку,
или пользоваться медными подбойками, избегая во всех случаях
резких ударов.
14. ВЗАИМНАЯ СВЯЗЬ МЕЖДУ ФИЗИЧЕСКИМИ
СВОЙСТВАМИ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ
И ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ТРАНСФОРМАТОРА
а) Потери и ток холостого хода трансформатора
Магнитопроводы трансформаторов обычно собираются из элек-
тротехнической стали определенной марки. Лишь иногда, как ис-
ключение, различные марки горячекатаной стали смешиваются. Это
55
бывает допустимо, поскольку магнитные характеристики горячека-
таной ста ни различных марок близки между собой. Холодноката-
ная же сталь в отечественных трансформаторах, как правило, не
смешивается.
Поскольку магнитолровод собран из электротехнической стали,
то все электромагнитные характеристики этой стали соответственно
отвечают и характеристикам магнитопровода. Но чтобы увязать
электромагнитные характеристики стали с основными характеристи-
ками трансформатора — током и потерями холостого хода — не-
обходимо иметь четкое представление об их взаимосвязи.
При работе без нагрузки трансформатор потребляет из сети
• определенную мощность. Процесс намагничивания оказывает зна-
чительное влияние на работу трансформатора, что будет пояснено
несколько ниже. Предварительно отметим, что ток, проходящий по
первичной обмотке трансформатора, работающего в режиме холо-
стого хода, называется током холостого хода трансформатора. Ток
холостого хода состоит из двух составляющих: реактивной ip., иду-
щей на создание магнитного потока в магнитопроводе, и активной
»ст, покрывающей потери в стали. Результирующий ток (ток хо-
лостого хода) равен геометрической сумме обеих его составляющих:
*0 = Гр + «сТ • (6)
Если бы потери в стали отсутствовали, то трансформатор не
потреблял бы мощность из сети .и намагничивающий ток ip, со-
здающий магнитный поток, был бы чисто реактивным. Действи-
тельно, если бы в стали не было явления гистерезиса и вихревых
токов, то сдвиг фаз между приложенным напряжением и током,
проходящим по первичной обмотке трансформатора, составлял бы
90° (л/2). Следовательно, активная мощность, затрачиваемая на
создание магнитного потока, была бы равна нулю: U i cos 90°=0
(так как cos90°=0). В этом случае в течение каждого периода
происходил бы обмен мощностями между трансформатором и
сетью. Но в реальных трансформаторах вследствие явления гисте-
резиса и наведения в толще стальных листов вихревых токов мощ-
ность, потребляемая трансформатором, не будет чисто реактивной.
Часть этой мощности затрачивается на покрытие потерь в стали,
которые возникают в результате ее перемагничивания.
Следовательно, ток холостого хода трансформатора не является
чисто реактивным током. Угол сдвига фаз между приложенным
к первичным обмоткам напряжением Ui и проходящим по виткам
обмоток током холостого хода будет равен ие 90°, а 90—а
(т. е. меньше 90°), как это графически изображено на рис. 15.
При этом происходит только частичный обмен реактивной мощ
ностью между трансформатором и сетью. Та часть мощности, ко-
торая затрачивается на преодоление потерь в стали, называется
активной мощностью. Активная мощность теряется в трансформа-
торе в виде тепла и носит название потерь холостого хода или
потерь в стали
Рх = Рст=С'| io cos <ро,
где <ро=9О—а — угол сдвига векторов между приложенным напря-
жением Ui и током холостого хода i0 (рис. 15).
56
Дополнительно к сказанному можно отметить, что ток холо-
стого хода, проходя по виткам первичной обмотки, нагревает об-
мотку, создавая тепловые потери io2 • И (где г\ — электрическое со-
противление обмоточных проводов в первичной обмотке). Но теп-
ловые потери настолько незначительны (примерно ‘/юо часть потерь
в стали), что в практике ими пренебрегают.
При холостом ходе имеются также небольшие потери в различ-
ных стальных конструкциях от потоков рассеяния. Их величина
зависит от нагрузочных токов; поэтому при токе холостого хода
они малы и также не учитываются (их значения определяются
из опыта короткого замыкания).
Заранее можно отметить, что основной составляющей тока хо-
лостого хода трансформатора является намагничивающий ток i^.
Намагничивающая мощность трансформатора в 8—40 раз больше
суммы активных потерь в стали и в намагничивающих обмотках.
Наглядная картина холостого хода трансформатора, отражаю-
щая взаимную связь между приложенным к обмоткам .напряжением
U\, током холостого хода i0 (с его реактивной и активной состав-
ляющими и i’ct) и магнитным потоком, может быть в простой
и отчетливой форме представлена векторной диаграммой (рис. 15).
Кратко напомним построение диаграммы.
В горизонтальном направлении откладывают вектор магнитного
потока Ф. Обе э. д. с. будут отставать от 'наводящего их потока
на 90°, т. е. векторы Ei и Е? будут направлены вниз. Пренебрегая
падением напряжения в первичной обмотке трансформатора, счи-
таем, что приложенное напряжение равно и противоположно
э. д. с. Е\, т. е. вектор Ui направлен вверх.
Поскольку реактивная составляющая тока холостого хода,
т. е. намагничивающий ток i^, не вызывает никаких потерь в стали,
а затрачивается только на создание магнитного потока, то векторы
и Ф совпадают. Из-за явления гистерезиса и насыщения стали
форма кривой намагничивающего тока искажается, т. е. намагни-
чивающий ток становится несинусоидальным (рис. 16,а). Для того
чтобы показать несинусоидальный ток на векторной диаграмме,
заменяют действительную кривую тока iu эквивалентной сину-
соидой.
Активная составляющая тока холостого хода йт совпадает по
фазе с напряжением Ui. Диагональ параллелограмма, составлен-
ного токами и г’ст, даст результирующий ток холостого хода io
и угол сдвига <р0 между векторами этого тока и напряжения (Д.
Из векторной диаграммы наглядно видно, что ток холостого
хода образуется в результате наложения активного и реактивного
тока, т. е. является геометрической суммой этих токов (6).
Ток холостого хода io в результате наложения активного си-
нусоидального тока и реактивного несинусоидального станет неси-
нусоидальным. По векторной диаграмме можно проследить, что
увеличение намагничивающего тока приводит к увеличению тока
холостого хода i0. При этом может резко изменяться угол сдвига
фаз <ро между векторами приложенного напряжения, т. е. напря-
жения питающей сети и током холостого хода. Это в свою очередь
может ухудшить сдвиг фаз в рабочей сети и генераторах, о чем
упоминалось в § 9. Более подробно о влиянии намагничивающего
57
а — графическое определение формы кривой реактивной составляющей намаг-
ничивающего тока однофазного трансформатора; б —кривая намагничивания
ферромагнитного материала.
при холостом ходе.
тока на нагрузочную способность трансформатора изложено
Л. М. Шницером [Л. 9].
Величину тока холостого хода главным образом определяет
реактивная составляющая, т. е. намагничивающий ток следо-
вательно, можно считать, что кривая намагничивания данной
марки стали B=f(H) характеризует кривую зависимости тока хо-
лостого хода от индукции. Например, из кривой намагничивания,
изображенной на рис. 16,6 (кривая намагничивания приблизительно
соответствует марке стали Э41), видно, что при индукции, равной
13 000 гс, намагничивающий ток (т. е. практически ток холостого
хода) приблизительно равен 10 а/см (г. е. 10 а на 1 см пути ма-
гнитного потока). Дальнейшее увеличение индукции вызовет рез-
кое возрастание тока холостого хода. Например, при повышении
индукции с '13 000 до 15 500 гс (примерно на 20%) намагничиваю-
щий ток увеличивается с 10 до 50—55 а/см, т. е. ток холостого
хода возрастет на 400—450%.
По мере насыщения стали магнитная проницаемость ее падает
(см § 9 и рис. 9), т. е. магнитное сопротивление увеличивается и
сталь теряет магнитные свойства. Ток холостого хода по мере на-
сыщения стали приобретает резко несинусоидальный (пикообраз-
ный) характер, что указывает на возрастание в нем высших гар-
монических (рис. 16,а).
По кривой намагничивания можно проследить характер изме-
нения тока намагничивания при различных значениях индукции В.
В начале ток возрастает в линейной зависимости от индукции, за-
тем примерно в третьей степени и далее по мере насыщения стали
в еще более высокой степени.
Потерн в стали на пистерезис и от вихревых токов растут
в квадратичной зависимости от индукции. Так, например, если из-
вестно, что удельные потери в стали марки Э41 пр частоте пере-
менного тока 50 гц и индукции 10 000 гс составляют Pio/so=l,6 вт/кг,
то, пользуясь известной формулой пересчета
/ В' V
Р = /’10/50 у0 000 у ’ вт1кг’
можно определить, что для индукции 13 000 гс потери составят:
/13 000 \ г
/'13/50 = 1 у0 000 J вт/кг.
При повышении индукции с 13 000 до 15 000 гс потери в стали
возрастут до
„ /15 000 у
Р15/50 — 1 -6 у о 000 J ^З.Э вт/кг,
т. е на 45—50%.
Здесь возможны некоторые неточности в пересчете потерь, вы-
зываемые некоторыми структурными особенностями отдельных
марок стали и наличием в стали различных дополнительных по-
терь, не подчиняющихся квадратичной зависимости от индукции
(§ 10). Для практических же целей этот пересчет вполне допустим.
59
Таким образом, с увеличением индукции в стали значительно
возрастают потери в стали и особенно резко возрастает ток холо-
стого хода.
Из сказанного выше можно сделать вывод, что главный магнит
ный поток в трансформаторе порождается намагничивающей силой
(ампер-витками) тока холостого хода io (см. § 9). При неиз-
менном напряжении на зажимах трансформатора магнитный поток
остается постоянным при всех нагрузках трансформатора от хо-
лостого хода до номинальной. Так как индукция 'при нагрузке
трансформатора практически остается такой же, как и при холостом
ходе, то потери в активной стали остаются тоже неизменными.
б) Влияние качества электротехнической стали
на работу трансформатора
Выше было установлено, что увеличение индукции в трансфор
маторе для данной марки стали ограничивается ростом потерь
в стали и главным образом тока холостого хода.
Допускаемая индукция в трансформаторах обычно ограничи-
вается значениями, приведенными в табл. 6.
Таблица 6
Допускаемая индукция в стержнях силовых
трансформаторов
Марки стали Мощность одного стержня» ква
до 5 | 5—20 | 25 н выше
В масляных трансформаторах
Э41, Э42 Э310 Э320. ЭЗЗО 9 000—12000 11000—14 000 12 000—15 000 12 000—14 000 14 000—16 000 15 000—16 500 14 000—14 500 16 000—16 500 16 500—17 000
В сухих трансформаторах
Э41, Э42 Э310 Э320, ЭЗЗО 9 000—10 000 10 000—12 000 11 000—13 000 10 000—12 000 11 000—13 000 12 000—14 000 11 000—12 000 12000—14 000 14 000—15 000
В табл. 6 приведены максимальные значения иидукццй, прини-
маемые при расчетах трансформаторов с учетом влияния различных
неблагоприятных факторов конструктивного и технологического ха-
рактера о чем частично было рассказано в гл. 1 и в> § 10—113.
Здесь следует отметить влияние немагнитных зазоров. Зазоры
в стыках пластин, собранных впереплет у шихтованных магнито-
проводов, или зазоры между стержнями и ярмами в стыковой кон-
струкции (рис. 17), как уже упоминалось ранее, могут в значи-
тельной степени увеличить ток холостого хода трансформатора.
В шихтованных магиитопроводах в местах стыков пластин, со-
бранных впереплет, намагничивание стали происходит в поперечном
направлении пластин. Магнитный поток частично проходит через
воздушный промежуток и частично через сквозные соседние листы.
60
При таком наложении магнитного поля индукция в стали в местах
стыков увеличивается. В связи с этим происходит местное увеличе-
ние потерь, главным же образом возрастание намагничивающей
составляющей тока холостого хода.
В табл. 3 и в некоторых технических изданиях [Л. 10] пвиве-
дены таблицы значений удельных потерь (er/кг) и удельной на-
магничивающей мощности трансформаторной стали (ва/кг) и воз-
душных зазоров (ва/см2) в шихтованных магнитопроводах. При
рассмотрении таблиц становится ясным, что величины удельных
потерь и намагничивающей мощности различных марок стали и
зазоров зависят от значений магнитной индукции.
а)
б)
Рис. 17. Немагнитные зазоры.
а — в стыковом магнитопроводе; б — в шихто-
ванном магнитопроводе.
Эти данные имеют практическое значение для расчетов (потерь
и тока холох того хода яри некоторых ремонтных работах (когда
требуется произвести проверочный расчет), главным же образом
при реконструкциях магннтопроводов, когда в магнитопровод добав-
ляется новая сталь, изменяются габаритные размеры, вес и мощ-
ность трансформатора (см. гл 7).
Ниже в краткой форме отражена взаимосвязь основных харак-
теристик электротехнической стали с основными характеристиками
трансформатора — потерями и током холостого хода. Подробные
же методы расчетов магнитных систем изложены в специальной
литературе [Л. 10].
Основными показателями свойств электротехнической стали
магнитопровода, определяющими величины потерь и тока холостого
хода трансформатора, являются
а) удельные потери в ваттах па 1 кг стали (рх);
б) удельная намагничивающая мощность в вольт-амперах на
1 кг стали (ри);
в) удельная намагничивающая мощность в вольт-амперах на
1 см* площади сечения зазоров (риз).
Их числовые значения в основном определяют величины по-
терь и тока холостого хода магнитопровода, собранного из той или
иной марки стали, в зависимости от толщины листов и значений
индукций.
В трансформаторе потери холостого хода (потери в стали) Рх
в ваттах и величина намагничивающей мощности в вольт-
амперах определяются, исходя из веса электротехнической стали
61
магнитопровода. В общем виде расчетные формулы могут быть
представлены следующим образом:
Px = feCIGpx; (7)
(8)
где G— вес стали магиитопровода без изоляции (см. гл. 7, § 34),
кг\
Рх и р^—соответственно удельные потери, вт/кг, и удельная на-
магничивающая мощность, ва/кг, берутся из таблиц в
зависимости от марки стали и индукции;
Р^3 — намагничивающая мощность в вольт-амперах в немагнит-
ных зазорах;
kCT и — опытные коэффициенты, учитывающие увеличение по-
терь и намагничивающей мощности в собранном магии-
топроводе от различных технологических и конструктив-
ных факторов, имеющих место при ремонте и рекон-
струкции трансформаторов.
Величина намагничивающей мощности в немагнитных зазорах
определяется:
для шихтованных магнитопроводов
Ру.з = ва’
для стыковых магннтопроводов
Руз = ЛзО,8Вй3ив, ва,
где п3 — количество немагнитных зазоров;
Рр3 — удельная намагничивающая мощность для воздушных зазо-
ров, eaJCM2, берется нз специальных таблиц;
F — площадь поперечного сечения активной стали стержня
(или соответственно ярма), слг2;
В — индукция в стержне, гс;
— толщина прокладки в стыке, см\
ив — напряжение одного витка обмотки (вольт/виток), в.
В шихтованном магнитопроводе отсутствует сплошной зазор,
поэтому расчет намагничивающей составляющей для зазоров про-
изводится путем условной замены иесплошного зазора эквивалент-
ным сплошным зазором длиной 0,05 см. Площадь поперечного се-
чения зазора принимается равной площади активного сечения ста-
ли стержня (или соответственно ярма) магиитопровода.
Приближенная картина магнитного поля в воздушных зазорах
в стыковой и шихтованной конструкции магиитопровода приведена
на рис. 17.
В связи с тем, что стержни и ярма имеют различные веса
и значения индукций, расчет потерь и тока холостого хода произ-
водится раздельно для стержней и ярм и затем полученные резуль-
таты суммируются.
62
Суммарные значения активной и реактивной составляющих то-
ка холостого хоча всего магнитопровода обычно определяются
в процентах от номинального тока трансформатора
. Рх z
‘ст — 1OjV ’ °/°’
i =-±-
и ЮЛ/
где Pi и Р —значения потерь в стали в ваттах и намагничиваю-
щей мощности в вольт-амперах, подсчитанные по (7)
и (8);
N — мощность трансформатора, ква.
Полный ток холостого хода в процентах от номинального тока
Расчетные предельные значения тока холостого хода ,(*о) и по-
терь в стали (Рх) для данного типа и мощности трансформатора
не должны превышать номинальных значений, предусматриваемых
ГОСТ 401-41. Как уже указывалось, стандартом допускаются откло-
нения (в сторону завышения) от номинальных значений потерь
на 16% и тока холостого хода на 30%; эти допуски при расчете
могут учитываться коэффициентами Лст и k^, приведенными выше.
Существуют и другие методы определения реактивной состав-
ляющей тока холостого хода; например, весь магнитопровод раз-
бивается на отдельные участки и определяется длина каждого
участка (1\, см). По кривой намагничивания в зависимости от ин-
дукции определяется действующее значение магнитной напряжен-
ности Н, а]см.
Намагничивающий ток
S/7Z
‘н-' w ’ а'
где S//Z — сумма произведений HI для всех последовательных участ-
ков магнитной цепи, включая немагнитные зазоры
(см. § 9),
w — число витков намагничивающей обмотки.
Если обе части этой формулы умножить на напряжение обмот-
ки U (U = 4,44fwBF-10~a), то после простых преобразований по-
лучим:
Ui* = ^4,44ВЯ у-10-” Jgct = Pificr-,
здесь В — индукция, гс;
И — напряженность, ав/смс
f — частота, гц',
F — активное сечение стали, смг;
у — удельный вес стали, кг/дм3-
— удельная намагннчиваюРцая мощность, ва[кг;
Gct — вес стали, кг.
63
Таким образом, коэффициент намагничивающей мощности
равен
f
/^= 4.44В/7 у-Ю-".
Следовательно, удельная намагничивающая мощность зависит
от произведения значений индукции В на магнитную напряжен-
ность Н, определяемых по кривой намагничивания данной марки
стали. Для облегчения расчетов значения р^, как уже указывалось,
сводятся в специальные таблицы (см. табл. 3).
Иногда трансформаторы по величине потерь и тока холостого
хода могут находиться на предельных значениях допускаемых от-
клонений. Такие завышенные значения обычно в какой-то степени
или вызваны плохим качеством заложенной стали или же являются
результатом значительного снижения магнитных свойств стали, опре-
деляемых какими-то технологическими нарушениями, связанными
с эксплуатацией или предыдущими ремонтами. Если при ремонте
такого магнитопровода будет допущена небрежность в обращении
со сталью, потери и ток холостого хода в трансформаторе могут
значительно превысить допуски, предусмотренные стандартом,
т. е. по техническому состоянию трансформатор может оказаться
непригодным для эксплуатации. |Магнитопровод принадлежит
к сложным и ответственным узлам трансформатора, а по затратам
на его изготовление — наиболее дорогим. Брак, допущенный при
его ремонте, в большинстве случаев непоправим, так как восстано-
вить нарушенную структуру или текстуру электротехнической стали
в ремонтных условиях не представляется возможным. Поэтому
основное требование, предъявляемое к ремонтному персоналу, за-
ключается в том, чтобы магнитопровод после его ремонта не вы-
ходил по значениям потерь в стали и тока холостого хода из пре-
делов, предусмотренных ГОСТ или техническими условиями на дан-
ный трансформатор
К наиболее сложным работам следует отнести реконструктивные
работы |(см. гл. 7). При реконструкции магнитопровода в активную
сталь в большинстве случаев добавляют определенное количество
новой стали, при этом изменяется вес и габаритные размеры маг-
нитопровода, а при некоторых видах реконструкции увеличивается
количество немагнитных зазоров (стыков пластин). В этих случаях
возрастание потерь и тока холостого хода является естественным
и неизбежным (см. ниже).
Конструктивные изменения размеров и веса магнигопровода
обычно связаны с повышением мощности трансформаторов. Поэтому
при обоснованных расчетах процент роста потерь и тока холостого
хода по отношению к новой мощности трансформатора не должен
выходить из пределов допусков, предусмотренных ГОСТ.
При заготовке новых пластин ухудшение магнитных свойств
стали, вызываемое механической обработкой, при соблюдении пра-
вильной технологии сравнительно невелико и компенсируется тем,
что добавляемая сталь выбирается более высокого качества.
Влияние на структуру и текстуру стали технологических опе-
раций, связанных с разборкой и сборкой магнитопровода, ремон-
том стали, заменой межлистовой изоляции, может быть значитель-
64
ным н привести к заметному возрастанию потерь и тока холостого
хода. Незнание физических свойств электротехнической стали, как
правило, приводит к недооценке влияний технологических операций
на магнитные свойства стали. Кроме того, как следствие такой
недооценки, проявляется небрежность (бросание, резкие удары, из-
гибы листов и т. п.), что дополнительно приводит к потере магнит-
ных свойств стали. В результате собранный магннтопровод может
оказаться неполноценным. Лишь будучи хорошо знакомым с вза-
имной связью характеристик трансформатора и с физическими
свойствами стали, можно избежать возрастания потерь в стали при
технологических операциях практически полностью.
Следовательно, при правильно организованном ремонте нли
реконструкции магиитопровода потери н ток холостого хода в соб-
ранном трансформаторе возрастать не должны.
Глава третья
ОСНОВНЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ
В МАГНИТОПРОВОДАХ, ИХ ПРИЧИНЫ
И МЕТОДЫ УСТРАНЕНИЯ
15. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Один из признаков повреждения магнитопровода—
увеличение потерь холостого хода трансформатора. Ос-
новными причинами повышения потерь холостого хода
трансформатора являются дефекты в межлистовой изо-
ляции активной стали, в изоляции крепежных детален
магнитопровода, в схеме заземления и т. д.
Повышенные потери холостого хода возникают не
только в результате неисправностей в магнипроводе,
они также могут быть вызваны и другими причинами,
например дефектами в обмотках трансформатора, о чем
дополнительно будет сказано ниже.
К наиболее часто встречающимся повреждениям
магнитопровода относятся общее старение межлистовой
изоляции и местные перегревы под действием вихревых
токов или токов, наводимых в короткозамкнутых кон-
турах, в результате замыкания активной стали в от-
дельных частях ярмовыми балками, стяжными шпиль-
ками, забоинами и т. п., а также при дефектах в схеме
заземлений. При значительном местном перегреве ли-
стов активной стали может произойти выгорание от-
дельных участков магнитопровода — пожар в стали.
6—1696 65
Электрический пробой изоляции обмоток на актив-
ную сталь в большинстве случаев вызывает местное вы-
горание и оплавление листов в месте пробоя и точечное
сваривание их друг с другом в различных местах магни-
топровода, расположенных в зоне между точкой пробоя
и точками заземлений (см. § 4). Степень поражения
межлистовой изоляции зависит от величины напряже-
ния пробоя, от места пробоя и схемы размещения за-
землений.
Старение межлистовой изоляции приводит к сниже-
нию ее изоляционных свойств, но при этом бурного раз-
вития дефекта и повышения потерь не происходит.
Также некоторые повреждения в активной стали или
в изоляции крепежных деталей необязательно сразу вы-
зывают аварию трансформатора. Все зависит от харак-
тера и степени развития теплового процесса в зоне по-
вреждения. Но в конечном итоге любая неисправность
в магнитопроводе, если ее вовремя не обнаружить и
не устранить, неизбежно приведет к аварийному режи-
му и к отключению трансформатора.
В эксплуатации первым признаком возможной не-
исправности магнитопровода обычно служат следы хи-
мического разложения масла и повышение потребляе-
мой мощности трансформатора при холостом ходе.
При медленном развитии теплового процесса, на-
пример при общем плохом состоянии межлистовой изо-
ляции или при наличии контура, вызывающего местный
нагрев небольшого участка стали магнитопровода, общее
повышение температуры масла может быть незначитель-
ным. Газообразные продукты разложения масла, про-
ходя через толщу масла, растворяются в нем, не попа-
дая в газовое реле. Таким образом, защита трансфор-
матора может не сработать. В результате крекинг
процесса тяжелые продукты распада масла (шлам)
оседают вблизи нагретого места, масло приобретает
темный цвет и специфический резкий запах. Химический
анализ устанавливает снижение температуры вспышки
и окисление масла (пробивное напряжение взятой про-
бы может не снижаться).
Но, как упоминалось выше, указанные признаки не
обязательно характеризуют только неисправности в маг-
нитопроводе, они также могут быть вызваны и дру-
гими причинами.
66
I
Повреждения в магнитопроводе выявляются внеш-
ним осмотром и проведением специальных испытаний.
Путем внешних осмотров дефектные места обнаружи-
ваются по отложению шлама, наличию темных пятен,
обугливанию изоляции, цветам побежалости на пласти-
нах активной стали и обгоранию заземляющих лент.
Внешним осмотром обычно устанавливаются только
ярко выраженные дефекты или недостаточно доброка-
чественные места. Кроме явно заметных мест повреж-
дений, могут быть еще скрытые, незаметные для глаза
дефекты, наличие которых можно определить только
проведением специальных испытаний.
Причину завышенных потерь не всегда удается опре-
делить быстро. В трансформаторе может иметься та-
кой скрытый дефект или несколько одновременных де-
фектов, для выявления которых требуется проведение
целой серии специальных испытаний. Иногда, например,
для того чтобы выяснить причину завышенных потерь,
производят опыт холостого хода по методу разделения
потерь, возникающих от вихревых токов и гистерезис-
ных явлений. Опыт проводят при двух частотах
(см. гл. 2, § 10).
При наличии местных нагревов обнаружить прибли-
зительное местоположение неисправности иногда удает-
ся при опыте холостого хода, когда активная часть
трансформатора находится в баке с маслом, но крышка
с бака снята. При повышении напряжения до поминаль-
ного или максимально допустимого по условиям опыта
по месту выделения пузырьков на зеркале масла иног-
~ да обнаруживают зону, в которой сосредоточен дефект.
Д После этого активную часть вынимают из бака, произ-
10 водят внешний осмотр и, как правило, повторяют опыт
холостого хода при соответственно пониженном напря-
жении. По местным нагревам и выделению дыма обна-
руживают дефектные места.
Этот опыт бывает удачен при наличии местного
очага повреждения. В случае общего плохого состоя-
ния межлистовой изоляции потери холостого хода обыч-
но возрастают не более чем на 15—20% и распределя-
ются равномерно по всему магнитопроводу. Поэтому при
опыте холостого хода наблюдается общий и равномер-
ный нагрев стали. В этом случае будут отсутствовать
местные выделения пузырьков на поверхности масла или
5* 67
местные перегревы при испытании магнитопровода при
холостом ходе.
Плохое состояние межлистовой изоляции может
иметь место в результате некачественного нанесения
(покрытия) ее на заводе-изготовителе, повреждения при
пробое высоким напряжением изоляции обмоток на
активную сталь, старения изоляции и пр. К некачест-
венному выполнению межлистовой изоляции на заводе
можно отнести случаи недостаточно запеченной лако-
вой пленки. При этом неполимеризованная лаковая
пленка частично растворяется в горячем масле или
листы слипаются друг с другом в отдельных точках
(см. § 13,в).
Неисправности в магнитопроводах, зависящие от
межлистовой изоляции, изложены ниже (см. § 16).
Разрушению межлистовой изоляции в некоторой сте-
пени способствует влага. В магнитопроводах транс-
форматоров, находящихся в эксплуатации, конденси-
руется некоторое количество влаги; она скапливается
между пластинами стали и способствует более быстрому
разрушению межлистовой изоляции. Под действием
эмульсии из горячего масла и влаги изоляционная плен-
ка отслаивается, а оголенные места покрываются ржав-
чиной, имеющей хорошую электрическую проводимость.
Особенно быстрому разрушению подвержена изоляция
из жидкого стекла в трансформаторах иностранных
фирм (см. § 4). Кроме того, влага, стекая и скапли-
ваясь в зоне нижнего ярма, увлажняет нижнюю кон-
цевую изоляцию и нижнюю часть цилиндров обмоток,
создавая мост для электрического пробоя с обмоток на
активную сталь магиитопровода.
Выше отмечалось, что некоторые неисправности
в магнитопроводе выявить крайне затруднительно, тем
более, что их может быть несколько одновременно; обыч-
но неисправность в одном узле влечет за собой повреж-
дение в другом. При устранении дефектов важно не
только устранить повреждение, но и выявить причину,
их вызвавшую, и, если возможно, устранить ее. Недо-
статочно, например, устранить замыкание стяжной
шпильки простой заменой обгоревшей изоляционной
трубки новой; необходимо установить причину такого
повреждения. Замыкание шпильки с активной сталью
могло быть вызвано скрытым очагом пожара в стали.
68
При пробое с обмоток на магнитопровод недостаточно
устранить оплавление стали в месте пробоя, необходи-
мо исследовать, не повреждена ли межлистовая изоля-
ция и пластины стали в других местах магнитопровода
вследствие растекания тока по контуру магнитопровода.
При наличии отгара или потемнения заземляющей лен-
ты (см. § 6) необходимо выяснить причину возникнове-
ния контура, выявить следы повреждений межлистовой
изоляции и устранить их. При наличии повреждения изо-
ляции крепежных деталей необходимо также выяснить
и устранить причины, вызвавшие их повреждение и, если
требуется, усилить изоляцию (см. §5).
Для выявления неисправностей в магнитопроводах,
связанных с дефектами в межлистовой изоляции и с на-
рушением изоляции вспомогательных деталей (§ 16),
производят следующие основные испытания и измере-
ния: испытание качества изоляции стяжных шпилек, на-
кладок, ярмовых балок; измерение электрического со-
противления межлистовой изоляции активной стали ма-
гнитопровода; испытание на нагрев активной стали ма-
гнитопровода с измерением потерь и тока холостого хода
и выявление «потерь в изоляции». Эти же испытания
проводят как контрольные после устранения дефектов.
Кроме указанных испытаний и измерений, в случае
необходимости производят промежуточные испытания,
о которых частично упоминалось выше. Некоторые до-
полнительные рекомендации и способы испытаний и из-
мерений приводятся ниже.
Проведение опыта холостого хода, особенно для
мощных трансформаторов и автотрансформаторов, на
номинальном напряжении является чрезвычайно слож-
ным испытанием и в ремонтных условиях часто приво-
дит к грубым ошибкам в измерении потерь. Основные
трудности заключаются в том, что для испытаний не-
обходимо иметь отдельный генератор, при измерении
необходимо вносить поправки на несинусоидальность
формы кривой подводимого напряжения (см. § 14,а)
и поправки на погрешности измерительных трансформа-
торов. Указанные обстоятельства значительно услож-
няют проведение опыта.
Даже в условиях специальной испытательной стан-
ции иногда отмечаются искажения результатов измере-
ний до 10% и даже выше [Л. 11]. Поэтому, если опыт
69
Рис. 18. Схема дисковой катушки из
двух параллельных проводов. Прм
замыкании в точках д—б из проводов
образуются две параллельные ветви
с разным количеством витков (см.
рис. 19).
1 и 2 — параллельные провода обмотки.
холостого хода проводился на номинальном напряжении,
рекомендуется произвести дополнительное контрольное
измерение потерь при малом напряжении. Для опреде-
ления состояния обмоток следует опыт холостого хода
производить пофазно, тем самым можно выявить де-
фектную фазу, если неисправность находится в обмот-
ках.
Правила и методы проведения опытов холостого хо-
да на напряжениях номинальном и составляющем 5—
10% номинального по-
дробно изложены в
[Л. 11].
Кроме того, следует
отметить, что к резуль-
татам измерения по-
терь холостого хода
необходимо относиться
весьма критически.
Так, например, неболь-
шой начальный очаг
пожара в стали, скры-
тый внутри магнито-
провода, может приве-
сти к увеличению по-
терь холостого хода
всего на 7—10% или
менее. Это вполне бла-
гоприятный результат
измерения (тем более,
что в этом преде-
ле вполне допустима
ошибка в измерении). В результате этот небольшой
очаг может остаться незамеченным. Впоследствии же он
может оказаться причиной крупной аварии. С другой
стороны, увеличение потерь примерно на 25%, а для
трансформаторов малых мощностей даже на 40%, мо-
жет быть менее опасным при условии равномерного
распределения потерь по всему магнитопроводу.
Выше отмечалось, что на возрастании потерь при
опыте холостого хода сказываются не только дефекты
в магнитопроводе, но и в обмотках. Так, замыкание
витков в многопараллельных обмотках может привести
к возрастанию потерь до полуторакратного значения без
70
существенного изменения тока холостого хода [Л. 12].
В обмотках, намотанных из одного провода, витко-
вое замыкание во всех случаях образует явный корот-
козамкнутый виток. При испытании дефект становится
сразу заметным в результате резкого возрастания тока
еще при малом напряжении.
В трансформаторах, у которых обмотки намотаны
из нескольких параллельных
вого замыкания услож-
няется. На рис. 18
изображена катушка
(диск) непрерывной об-
мотки, намотанной из
двух параллельных
проводов; в точках д, б
показано место замы-
кания витков. Если про-
следить по рисунку,
можно убедиться, что в
результате виткового
замыкания обмотка раз-
бивается на две парал-
лельные ветви с разным
количеством витков.
проводов, картина витко-
Рис. 19. Замыкание параллельных
проводов 'в обмотке.
а — наибольшие потери; б — наименьшие
потери; в — потери холостого хода не воз-
растают.
На рис. 19 условно показаны развернутые провода
обмотки, намотанной из двух параллельных проводов;
из этого рисунка также видно, что в результате витко-
вого замыкания образуются параллельные ветви с раз-
ным количеством витков (разница в один виток). Ве-
личина токов, циркулирующих в контурах абдг и вбде,
определяется напряжением одного витка и сопротивле-
нием контуров.
Замыкание витков в многопараллельной обмотке бо-
лее резко выражено, когда точка замыкания находится
в начальном (первом) витке обмотки. Чем ближе к се-
редине обмотки находится место замыкания, тем боль-
ше сопротивление контура и тем меньше замыкание
будет сказываться на возрастании потерь холостого
хода.
Замыкания параллельных проводов в винтовой
(спиральной) обмотке практически не влияют на потери
холостого хода трансформатора. В винтовой обмотке
токи, циркулирующие в замкнутых контурах, зависят от
71
степени сцепления параллельных ветвей с потоком рас-
сеяния обмоток. Потоки рассеяния в обмотках возника-
ют при прохождении по виткам нагрузочных токов
(см. § 14,а); поэтому степень влияния замкнутых парал-
лельных проводов на потери в трансформаторе зависит
от токов нагрузки. Возрастание потерь может быть
обнаружено при опыте короткого замыкания.
Наличие замыкания, его место и характер в любых
обмотках можно определять индуктивным методом,
предложенным Н. В. Пороговым. Метод изложен в ве-
домственной инструкции «Электрозавода».
Опыт холостого хода для выявления дефектов
в магнитопроводе целесообразно производить с времен-
ной обмоткой. В этом случае испытания проводятся
с целью прогрева активной стали и выявления мест
перегревов (см. § 17). Но одновременно можно изме-
рить потери и ток холостого хода, тем более, что на
измерение потерь не будут влиять дефекты в обмотках,
т. е. измеренные потери будут «чистыми» потерями
в стали.
В заключение следует отметить, что испытание маг-
нитопровода на нагрев не входит в программу нормаль-
ных испытаний трансформаторов. Обычно таким испы-
таниям подвергаются магнитопроводы для контроля
качества произведенного ремонта или в случае сомне-
ния в исправности магнитопровода.
16. НЕИСПРАВНОСТИ В МАГНИТОПРОВОДАХ,
ЗАВИСЯЩИЕ ОТ ДЕФЕКТОВ В МЕЖЛИСТОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ
И В ИЗОЛЯЦИИ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ
а) Удельное сопротивление и потери в изоляции
активной стали
ВихревьТе токи, проходящие в толще активной стали
магнитопровода, вызывают появление значительных
потерь в трансформаторе. Величина этих потерь прежде
всего зависит от толщины листов и качества электротех-
нической стали, но в значительной степени зависит и от
качества межлистовой изоляции.
Межлистовая изоляция полностью не исключает,
а лишь ограничивает циркуляцию вихревых токов в тол-
ще стержней и ярм магнитопровода. Величина этих
токов зависит от проводимости изоляционного покры-
72
тия ‘пластин и от размера поперечного сечения стержней
и ярм. Токи, проходящие через изоляцию, вызывают
добавочные потери холостого хода, так называемые
«потери в изоляции».
На заводах принято изолировать электротехническую
сталь изоляционной пленкой определенной минималь-
ной толщины (см. § 4), при которой потери в изоляции
не выходят из пределов, установленных нормами. Нор-
мальное сопротивление межлистовой изоляции опреде-
ляется величиной удельного сопротивления изоляцион-
ной пленки между двумя соседними листами; для транс-
форматоров удельное сопротивление межлистовой
изоляции находится в пределах 25—150 ом)см2
р --- =25 — 150 ом]см2,
~F~
где R — измеренное сопротивление межлистовой изоля-
ции, ом;
п — число пластин в измеряемом пакете;
F — площадь стали в данной плоскости магиитопро-
вода, см2.
При таком сопротивлении потери в изоляции состав-
ляют 1—3% суммарных потерь холостого хода; при
этом потери в стали от вихревых токов ограничиваются,
но составляют не менее 20—30% суммарных потерь
холостого хода.
При ремонте магнитопроводов с переизолировкой
стали толщину и количество слоев изоляции следует
выбирать в соответствии с заводскими условиями, при-
нятыми для данного трансформатора. Известно, что за-
воды применяют как однократную лакировку — для
трансформаторов малых и средних мощностей, у кото-
рых площадь пластин невелика, так и двух- и даже
трехкратную — для трансформаторов крупных габари-
тов.
Наложение лаковой пленки слоями друг на друга
обеспечивает лучшую электрическую и механическую
прочность лакового покрытия, чем, например, одинар-
ный, но более толстый слой.
Таким образом, количество слоев лаковой пленки,
а следовательно, и сопротивление изоляции, выбирает-
ся главным образом исходя из площади листов, что
73
определяет необходимое удельное сопротивление изоля-
ционного слоя. Дополнительно при этом учитывается
волнистость, коробоватость и рябоватость листов. Как
уже отмечалось (см. § 13,в), в магнитопроводе, собран-
ном из стали с значительной волнистостью и коробова-
1 остью листов, сопротивление межлистовой изоляции
резко снижается, и потери в стали резко возрастают.
Расшихтовка и зашихтовка верхнего ярма также вызы-
вает снижение сопротивления изоляции магнитопрово-
да в среднем на 20—30%.
На заводах учитываются указанные факторы ив за-
висимости от качества внешней отделки листов и от
площади пластин выбираются определенная толщина
изоляции и количество слоев лакового покрытия.
б) Выявление дефектов в межлистовой изоляции
с помощью вольтметра
Контуры вихревых токов в толще листов и прохож-
дение токов в изоляции 'могут быть представлены схе-
мой, изображенной на рис. 20.
Рис. 20. Направление электрического
поля в поперечном сечении магнитопро-
вода.
А — толщина пластин электротехнической ста-
ли; о — толщина межлистовой изоляции;
/о — вихревые токи; iIl3 — токи изоляции.
74
Картина прохождения токов в изоляции недостаточ-
но полно выяснена. На основании некоторых расчетов
и экспериментов можно предполагать, что контур цир-
кулирующих токов в изоляции замыкается по перифе-
рийному участку сечения фигуры ярма или стержня,
т. е. по его периметру.
На рис. 20 представлен поперечный разрез несколь-
ких листов магнитопровода и распределение электри-
ческого поля между пла-
стинами. При наличии
нормальной изоляции
между пластинами токи
в изоляции проходят це-
почкой от пластины к
пластине по всей толще
магнитопровода. В соот-
ветствии с диаграммой
распределения электри-
ческого поля (рис. 21)
наибольшая плотность
тока, проходящего попе-
рек изоляции, сосредото-
чена в периферийном
участке сечения магнито-
провода.
Таким образом, при
возбуждении трансфор-
Рис, 21, Диаграмма .распределения
электрического поля между двумя
листами электротехнической стали.
U — разность потенциалов между ли-
стами.
матора токи в толще маг-
нитопровода проходят перпендикулярно плоскости листов
и замыкаются в пластинах, где они накладываются на
проходящие в них вихревые токи. Схематично сечение
магнитопровода с указанием образованного общего за-
мкнутого контура прохождения токов представлено на
рис. 22.
С помощью вольтметра легко определить падение
напряжения на отдельных участках ярма и по всей тол-
ще магнитопровода, как это указано на рис. 23. Изме-
рения можно производить с внешней стороны ярма или
со стороны окна. Более подробно об этом изложено
ниже (см. § 16,6).
В однофазном магнитопроводе токи, проходящие
в изоляции, распределяются по сечению ярма симмет-
рично согласно диаграмме, изображенной на рис. 21.
75
Поэтому при наличии нормальной межлистовой изоля-
ции величины измеренных напряжений как со стороны
наружной части ярма (ui), так и со стороны окна (из)
будут равны и каждое из 'них будет составлять полови-
ну действующего значения величины вольт на 1 виток
обмоток данного трансформатора, на которые подано
напряжение
U] + и2= ив = вольт/виток.
Рис. 22. Токи в поперечном сечении магнито
провода (внешний контур).
а — нормальная циркуляция токов; б — циркуля-
ция токов при соединении крайних пластин
перемычкой.
В магнитной системе трехфазного магнитопровода
отсутствует симметрия в распределении потоков по фа-
зам; соответственно наблюдается и нарушение симмет-
рии в распределении электрического поля, указанного
на рис. 21, и прохождения токов в изоляции. В исправ-
ном магнитопроводе величины измеренных напряжений
между крайними пластинами со стороны наружной
поверхности ярма (щ) и с внутренней стороны (и2!),
т. е. со стороны окна (рис. 23), будут различны. Для
исправного трехфазного магнитопровода измеренные
напряжения должны составлять:
76
изоляции или на наличие
Рис. 23. Варианты подключе-
ния 'вольтметра на активную
сталь при опыте холостого
хода.
1 — магнитопровод; 2 — временная
обмотка; U\— напряжение, изме-
ренное со стороны наружной части
ярма; U2 — напряжение, измеренное
со стороны окна магннтопровода.
it! = 43% ыв при измерении по наружной поверхности
ярма;
и2=65 % «в при измерении со стороны окна,
где ив — e/виток обмоток возбужденного трансформа-
тора.
При практическом измерении вольтметром измерен-
ные величины напряжений должны приблизительно на-
ходиться в указанных соотношениях. Значительное от-
клонение от этих соотношений укажет на наличие не-
исправности в межлистовой
каких-то посторонних за-
мкнутых контуров.
Если электрически со-
единить крайние листы ак-
тивной стали ярма или
стержня, потери в изоляции
магнитопровода трехфазно-
го трансформатора возрас-
тут прибизительно в 2 раза,
однофазного — в 4 раза.
Следовательно, если в нор-
мальных условиях потери
в изоляции составляют око-
ло 1%' общих потерь холо-
стого хода, то при замыка-
нии крайних листов потери
холостого хода возрастут в
трехфазном трансформато-
ре до 2%, а в однофазном
до 4%. При неисправной
межлистовой изоляции циркуляция вихревых токов рез-
ко возрастает, потери в изоляции увеличиваются, соот-
ветственно возрастают и потери холостого хода транс-
форматора.
Судя по некоторым экспериментальным данным,
можно сделать заключение, что разделение магнитопро-
вода на пакеты изоляционными прокладками не приво-
дит к уменьшению потерь и токов в изоляции. Отмече-
но, что двухрамный магнитопровод (имеющий канал,
разделяющий сечение активной стали поперек листов),
имеет меньшие потери в изоляции, чем обычный одно-
рамный магнитопровод с продольными каналами. До-
бавочные потери в межлистовой изоляции пропорцио-
77
нальны квадрату высоты листа, поэтому в двухраммом
магнитопроводе потери в изоляции меньше.
Приведенным выше методом измерении и в соответ-
ствии с указанными соотношениями напряжений, харак-
терными для однофазных и трехфазных трансформато-
ров, пользуются при опыте холостого хода. Подавая
на трансформатор напряжение и измеряя с помощью
вольтметра падение напряжения на участках активной
стали, можно довольно точно определить состояние
межлистовой изоляции магнитопровода. Для дополни-
тельной оценки ее состояния производится измерение
потерь холостого хода с искусственно замкнутым верх-
ним ярмом. При наличии исправной изоляции между
пластинами замыкание крайних пластин активной ста-
ли ярма не вызывает значительного возрастания потерь
холостого хода. Указанные способы дополнительно
изложены в § 17, в котором описываются методы выяв-
ления дефектов при тепловом испытании магнитопро-
вода при холостом ходе.
в) Неисправности, связанные с нарушением изоляции
вспомогательных деталей
Если искусственно замкнуть крайние пластины (или
часть пластин) активной стали ярма или стержня, то
токи, проходящие по перемычке, могут достигать десят-
ков и даже сотен ампер.
При работе трансформатора соединение пластин ак-
тивной стали может появиться в результате нарушения
изоляции стяжных шпилек, ярмовых балок или других
причин, образующих «лишние» заземления (см. § 6).
Непосредственное электрическое соединение ярмовых
балок с активной сталью ярма практически произойти
не может; электрокартонные изоляционные прокладки
2 (рис. 5) надежно изолируют ярмовые балки от их
соприкосновения с активной сталью ярма; замыкание
их возможно лишь через стальные центрирующие втул-
ки 6 или при наличии дефектов в изоляции стяжных
шпилек.
Если хотя бы одна стальная втулка в ярмовых
балках касается активной стали, крайние пластины яр-
ма замыкаются через заземление, ярмовые балки
и стальные части, связывающие балки между собой.
78
Потери в изоляции при этом возрастают. При прохож-
дении тока по замкнутому участку возможно сплавле-
ние пластин активной стали в местах касания стальных
втулок и пожар в стали ярма.
При нарушении изоляции между обеими ярмовыми
балками и стяжной шпилькой также возникает контур,
замкнутый через ярмоные балки и стальные части, свя-
зывающие их. Создание короткозамкнутого контура
внутри активной стали, сцепленного с частью рабочего
потока, 'приводит к пожару в стали.
Замыкание стяжной шпилькой активной стали ярма
приводит к возрастанию потерь в изоляции. Как ука-
зывалось выше, контур токов в изоляции проходит по
периметру сечения ярма (рис. 22). Замыкание стяжной
шпилькой крайних пластин активной стали уменьшит
сопротивление контура. Но замкнутая шпилька, нахо-
дясь внутри ярма, разделит этот контур на две части,
образуя «встречное» замыкание токов в шпильке; токи,
проходящие по шпильке, частично компенсируют друг
друга. Но даже при благоприятных условиях, когда по
шпильке проходит небольшой ток, наличие контакта
металла шпильки с активной сталью, очевидно, вызо-
вет их местный нагрев в точках 'касания. В этом случае
можно предполагать замыкание шпилькой ряда пластин
и пересечение тела шпильки магнитным потоком, что
усилит местную циркуляцию вихревых токов в ярме
и металле шпильки и их нагрев. В результате посте^
пенное развитие дефекта 'может привести к значитель-
ным неполадкам в магнитопроводе трансформатора.
В стержнях, как и в ярмах, замыкание одного конца
стяжной шпильки с активной сталью не вызывает не-
посредственной опасности. При зымыкании обоих кон-
цов шпильки крайние пластины будут замкнуты и по-
тери в изоляции возрастут. Как известно, стяжные
шпильки в стержнях в зависимости от ширины пластин
активной стали могут быть расположены в один или
два ряда. При замыкании на активную сталь или об-
щую стальную накладку двух шпилек, расположенных
в одном ряду по высоте, обе шпильки и крайние пласти-
ны образуют короткозамкнутый виток, сцепленный
с частью рабочего потока. В данном случае этот виток
расположен вертикально, но его частичное сцепление
с потоком может быть за счет несимметричности распре-
79
деления магнитного поля в сечении стали. Величина
э. д. с., наводимой в таком витке, увеличится, если
шпильки имеют некоторое осевое смещение 'по верти-
кали друг относительно друга. При замыкании с актив-
ной сталью или общими стальными накладками двух
шпилек, расположенных в разных рядах, образуется
короткозамкнутый виток, сцепленный с значительной
частью рабочего потока в стержне. Наводимая э. д. с.
в таком витке неизбежно приведет к пожару в стали.
В многорамном магнитопроводе замыкание с общей
стальной накладкой стяжных шпилек, расположенных
в разных рамах, приведет к созданию короткозамкну-
того витка. В таком витке также наводится значитель-
ная э. д. с. и пожар в стали неизбежен.
г) Испытание изоляции деталей крепления
Сопротивление изоляции стяжных шпилек, накладок
и ярмовых балок магнитопровода проверяют мегоммет-
ром напряжением 1 000—2 500 в. Сопротивление изоля-
ции не нормировано, но рекомендуется, чтобы оно было
не ниже 10 Мом.
На отечественных трансформаторных заводах проч-
ность изоляции проверяется напряжением переменного
тока 2 000 в в течение 1 мин. В ремонтных условиях
допускается проводить испытания переменным током
напряжением в пределах 1 000—1 200 в или при отсут-
ствии необходимого источника переменного тока мегом-
метром 2 500 в в течение не менее 1 мин.
На заводах для испытания в стационарных услови-
ях применяют специальный трансформатор мощностью
около 1 ква. При испытании все шпильки магнитопро-
вода соединяют проводом и испытывают одновремен-
но. При испытании шпилек в ремонтных условиях
достаточно иметь испытательный трансформатор не-
большой мощности. Для этого может быть использован
трансформатор напряжения типа НОМ-6 или НОМ-Ю.
Трансформаторы напряжения допускают в режимах,
принятых при испытаниях высоким напряжением, пере-
грузку до 5-кратной величины по отношению к длитель-
но допустимому току, который подсчитывается по ма-
ксимальной мощности, указываемой в паспортах транс-
форматоров напряжений. Поэтому по мощности они
80
вполне обеспечат проведение указанных испытаний.
Практически можно считать, что кратковременная
(двухминутная) мощность трансформаторов напря-
жения равна 0,8 ква для НОМ-6 и 1,5 ква для
НОМ-10.
Испытательное напряжение можно контролировать
со стороны высшего напряжения через другой транс-
форматор напряжения типа НОМ. При исправной изо-
ляции шпилек (накладок, ярмовых балок) вольтметр
Рис. 24 Схема испытания изоляции стяж-
ных шпилек магнитоправода.
1 — электротехническая сталь; 2 — стяжная шпиль-
ка; 3— стальная накладка (или ярмовая балка);
4 — бумажно-бакелитовая трубка; 5 — испыта-
тельный трансформатор; 6— лампа накаливавши;
7 — выключатель; 8 — реостат (нлн ЛАТР).
не должен показывать значительного понижения напря-
жения, которое указало бы по вольтметру на неисправ-
ность изоляции шпильки.
Вместо вольтметра контроль изоляции можно произ-
водить по электролампе (рис. 24). Мощность лампы
подбирают такой, чтобы в режиме холостого хода нить
ее не накаливалась (или имела слабый накал), а заго-
рание лампы происходило только при пробое изоля-
ции.
Если изоляция шпильки доброкачественная, то
испытательный трансформатор работает в режиме хо-
лостого хода. При пробое изоляции вторичная обмотка
испытательного трансформатора замыкается накоротко,
и по обмоткам будет проходить ток короткого замыка-
ния, разогревающий нить накала лампы, которая при
этом загорится.
6—1696 81
д) Измерение электрического сопротивления
межлистовой изоляции
Наиболее простым и эффективным способом опреде-
ления качества межлистовои изоляции является метод
измерения сопротивления изоляции. Измерение сопро-
тивления межлистовой изоляции входит в программу
профилактических испытаний при ремонтах трансформа-
торов и является обязательным испытанием при ремон-
тах магнитопроводов.
Рис. 25. Схема 1измерен-ия сопротивления по-
стоянному току межлистовой изоляции
в пакетах магдитоцровода.
Сопротивление изоляции измеряют методом ампер-
метра — вольтметра. Измерения производят при посто-
янном токе от аккумуляторной батареи напряжением
6—12 в при токе 0,25—2,5 а. Схема измерения приведе-
на на рис. 25.
При измерении медные электроды плотно вставля-
ют между листами активной стали на глубину 35—
40 мм, межлистовую изоляцию при этом не зачищают.
Производят измерение сопротивления каждого пакета
и всего магнитопровода, регулируя величину тока
реостатом лабораторного типа с ползунком. Для умень-
шения падения напряжения в проводах вольтметр под-
ключают непосредственно на медные электроды.
У однорамных магнитопроводов измеряют полное
сопротивление межлистовой изоляции магнитопровода
82
и сопротивление отдельных пакетов и групп пакетов,
разделенных каналами. У многорамных магнитопрово-
дов измеряют полное сопротивление каждой рамы, со-
противление отдельных пакетов в каждой раме и сопро-
тивление между рамами.
Для оценки результатов измерения существуют сле-
дующие основные требования:
1) Сопротивления изоляции симметричных пакетов
не должны отличаться более, чем в 1,5 раза.
2) Сумма измеренных сопротивлений отдельных
пакетов не должна отличаться от измеренного полного
сопротивления более чем на ±3%.
3) Сопротивление изоляции, измеренное между дву-
мя рамами, не должно отличаться от суммы полных
сопротивлений обеих рам более чем на ±3%.
Если имеется заводская техническая документация
(протокол испытания), следует сверить измеренные зна-
чения с данными завода. В протоколах заводских
испытаний принят определенный порядок нумерации
пакетов: первым считается пакет, ближайший к зазем-
ленной стороне магнитопровода. В ремонтных условиях
следует придерживаться того же порядка.
При сомнительных значениях измеренных сопротив-
лений отдельных пакетов, измерение этих пакетов про-
изводят повторно в любом другом месте магнитопрово-
да, удобном для измерения.
Нормы на предельно-допустимые значения сопротив-
лений межлистовой изоляции трансформаторов, нахо-
дящихся в эксплуатации, отсутствуют. При ремонте
магннтопроводов с полной заменой межлистовой изоля-
ции следует придерживаться следующих норм, преду-
сматриваемых заводами при изготовлении новых маг-
нитопроводов {Л. 11].
Трансформаторы однофазные до 40(100 ква..............1,1 ом
„ „ свыше 40 000 ква................ 0.8 ом
„ трехфазные до 31 500 ква, 35 кв . . . . 1,6 ом
„ „ до 15 000 ква, ПО кв.........• . 1,2 ом
„ „ от 20 000 до 40 000 ква, ПО—150 кв 0,8 ом
„ „ 60 000 ква, ПО кв.................1,6 ом
Эти данные относятся ко всем магнитопроводам
с двукратной лакировкой пластин, кроме последнего
типа (60 000 кеа, 110 кв), в котором применяется трех-
кратная лакировка.
6* 83
Трансформаторы, находящиеся в эксплуатации,
обычно имеют пониженные величины сопротивлений
изоляции в связи с некоторым старением и истиранием
ее во время работы. Например, расшихтовка и заших-
товка верхнего ярма уже 'приводит к снижению сопро-
тивления на величину до 30% его первоначального зна-
чения. В трансформаторах иностранных фирм величины
сопротивлений межлистовой изоляции обычно бывают
более низкими, чем в отечественных. Как уже отмеча-
лось, при перешихтовке таких магнитопроводов стре-
мятся придерживаться норм, принятых на отечествен-
ных заводах.
Для анализа качества межлистовой изоляции изме-
ренные значения сопротивлений пакетов могут быть
пересчитаны на величины удельных сопротивлений
(см. § 16,а). Как уже упоминалось, низкие сопротивле-
ния межлистовой изоляции приводят к добавочным
потерям в трансформаторе.
Следует отметить, что величина сопротивления меж-
листовой изоляции магнитопровода не всегда служит
исчерпывающим показателем состояния изоляции маг-
нитопровода. Однако эта величина может быть исполь-
зована при анализе состояния магнитопровода в сово-
купности с другими показателями при определении
его повреждения.
17. ИСПЫТАНИЕ МАГНИТОПРОВОДА НА НАГРЕВ
АКТИВНОЙ СТАЛИ
Как уже упоминалось выше, основной целью прове-
дения опыта холостого хода магнитопровода с времен-
ной обмоткой является выявление скрытых мест замы-
каний в активной стали и короткозамкнутых контуров
в магнитопроводе. Дефекты определяются по наличию
местных перегревов при прохождении по магнитопро-
воду нормального магнитного потока (или несколько
повышенного). При этом же испытании проверяются
надежность замененной межлистовой изоляции, заме-
ненных прокладок в стыках магнитопровода, результа-
ты работ по устранению причин гудения или причин
пожара в стали и т. д. Для проведения этого испытания
наматывают временные витки на стержни магнитопро-
вода, причем оставляют по возможности открытыми
отремонтированные части.
84
Перед началом опыта холостого хода необходимо
произвести испытание качества изотяции стяжных шпи-
лек, накладок, ярмовых балок, проверить наличие
и правильность схемы размещения заземлений активной
стали и ярмовых балок, надежно заземлить магнито-
провод. Должны быть предусмотрены соответствующие
меры по технике безопасности па испытательном стен-
де согласно существующим правилам безопасности
проведения работ, связанных с высоким напряжением
Для намотки временных обмоток желательно при-
менять изолированный провод, который наматывают на
стержни по деревянным рейкам, не закрывая предпола-
гаемые повреждения и отремонтированные участки.
Применение голого провода представляет неудобство
в том отношении, что стержни приходится изолировать
элекгрокартоном, исключая тем самым возможность
внешнего осмотра стержней.
Количество витков и напряжение выбирают из рас-
чета создания в стали магнитопровода номинальной
или несколько большей индукции при заданном напря-
жении питающей сети. Практически принято выбирать
число витков от 10 до 50.
Включением временной обмотки под напряжение ак-
тивную сталь магнитопровода прогревают до 50—60° С.
Места перегревов активной стали можно установить
по термопарам, термометром сопротивления, ощупыва-
нием рукой и по появлению дыма вследствие выгорания
остатков масла на листах. Ощупывание рукой разре-
шается производить только после выполнения меро-
приятий, предусмотренных правилами по технике без-
опасности (снятия напряжения, установки временных
переносных заземлений — закороток, плакатов и после
разряда на землю).
Число витков w на каждом стержне и сечение $ про-
вода (фасонной меди или кабеля) определяются сле-
дующим образом:
Если из расчетной записки или по подсчету на ста-
рой обмотке известны напряжение на один виток и ток
холостого хода (из фирменной дощечки или из прото-
кола заводского испытания),
(9)
85
s = -- Оф л/л/2,
о — 0,0
(10)
где t7<j) — фазное напряжение питания обмотки;
3—3,5 — плотность тока на 1 лш2, принимаемая для
провода временной обмотки;
г’оф — фазный ток холостого хода данного транс-
форматора.
Если же указанные данные отсутствуют (обмотка
сгорела), то число витков и сечение провода определя-
ются из формулы
иф-10»
w^= —
4,44fBF 9
где f —- частота, гц\
В — индукция, ас; величина индукции для указан-
ного испытания с достаточной степенью точно-
ности может быть (принята для магнитопрово-
дов из горячекатаной стали трансформаторов
мощностью от 560 ква и выше 14 500 гс, для
холоднокатаной 16 500 ас;
F— площадь сечения активной стали стержня, см2.
Сечение меди витка определяется согласно (10), т. е.
с___ г»Ф .,2
S 3 — 3,5’ ММ ’
где !оф — фазный ток холостого хода, значение гОф бе-
регся из фирменной таблички или из ГОСТ
401-41 для шихтованных магнитонроводов,
а для стыковых примерно в 1,5 раза больше.
Мощность, необходимую для испытания, определя-
ют по формуле
ква>
(12)
где Рн — номинальная мощность трансформатора, ква-,
i0 — линейный ток холостого хода трансформато-
ра, % номинального.
Формулы (9) — (12) одинаково справедливы для
испытаний трехфазных и однофазных трансформаторов.
При подведении к временной обмотке напряжения
в магнитопроводе создается магнитный поток прибли-
86
зительно номинального значения. В таком режиме дер-
жат магнитопровод около часа, в течение которого про-
веряют на слух, нет ли повышенного гудения или вибра-
ций отдельных листов. После отключения напряжения
проверяют по термометрам и на ощупь рукой все дета-
ли магнитопровода; при исправном магнитопроводе не
должно наблюдаться резко выраженного местного на-
грева.
Р.ис. 26. Схема (Включения термопар с противо-
парой.
а — группа термопар Т, подключенных с противопа-
рой П; б — термопара с припаянной пластинкой.
Измерения температуры в разных точках магнито-
провода наиболее удобно производить термопарами
(рис. 26) или электротермометром типов ЭТ-1 или ЭТ-2
конструкции Центральной высоковольтной лаборатории
(ЦВЛ) Мосэнерго.
Для выявления зоны перегревов можно применять
термокраски. После испытания термокраску смывают
ацетоном.
Стеклянные термометры, особенно ртутные, для этой цели
неудобны. В ртути под действием электромагнитных полей могут
наводиться вихревые токи, что вызовет искажение в показании
температуры. Кроме того, стеклянные баллончики можно легко по-
вредить, ртуть может попасть в различные каналы и зазоры в ста-
ли, замыкая листы.
Термопарами может быть измерена температура в любой точке
магнитопровода как на его поверхности, так и внутри него. Термо-
пары перед испытанием заранее устанавливают в нескольких ме-
стах в зонах предполагаемых наибольших перегревов. При их уста-
новке необходимо тщательно проследить, чтобы провода термопар
были достаточно далеко удалены от токоведущих частей трансфор-
матора. Провода в термопаре должны быть между собой хорошо
изолированы.
В большинстве случаев при испытании магнитопроводов па
нагрев применяют термопары из проводников константана и медн
87
или константана и стали с диаметром провода 0,4—0,7 мм и дли-
ной 5—20 м, но могут применяться также другие металлы и дру-
гих сечений.
Электродвижущая сила некоторых наиболее употребительных
термопар, выполненных из различных проводников, имеет следую-
щие значения:
Электродви-
Материал проводников термопары жущая сила
при 100° С, мв
Константан—серебро ................... 4,0
Константан—медь....................... 4,1
Константан—сталь...................... 5,3
Константан—хромоникель................ 5,6
Висмут—сурьма......................... 10,0
Лри необходимости к месту спая можно припаять тонкую мед-
ную пластинку (|рис. 26,6), которую прикладывают к поверхности
магнитопровода или вставляют между листами стали.
В качестве гальванометра применяют милливольтметр с боль-
шим внутренним сопротивлением. Для этой цели может быть реко-
мендован милливольтметр М-95 на предел измерения 5 мв. Внутрен-
нее сопротивление, равное 5 000 ом, практически исключает влияние
сопротивления термопары и обеспечивает достаточную точность
измерения.
Обычно для измерения температуры, кроме основных термопар,
встречно к ним подключают дополнительную термопару, которая
называется «противопарой» (рис. 26). Противопары выполняют из
того же металла, что и термопары Электродвижущая сила проти-
вопары направлена противоположно э. д. с. термопар, поэтому
гальванометр будет регистрировать разность температур, измерен-
ных термопарой и противопарой. Обычно противопару помещают
в сосуд с маслом, имеющим температуру окружающей среды.
В этом случае гальванометр показывает превышение температуры
измеряемой точки над температурой окружающей среды. Противо-
пару можно также подключить непосредственно к стали магнито-
провода в точке, имеющей температуру, которая не превышает до-
пустимую. В этом случае гальванометр покажет непосредственно
величину превышения температуры в сомнительных местах магни-
топровода сравнительно с температурой точки, к которой подклю-
чена противопара, т. е. точкой нормального нагрева. Регистрацию
перегревов можно производить и без противопар, подключая только
термопары в разные точки магнитопровода.
По схеме, изображенной на рис. 26, с помощью одного галь-
ванометра и одной противопары можно измерять температуры
в различных точках. Выключатели применяются пружинного типа
с самовозвратом, чтобы избежать ошибочного включения одновре-
менно двух термопар. Все термопары градуируют обычно одновре-
менно в общем сосуде с трансформаторным маслом; при этом тем-
пературу нагрева и охлаждения масла контролируют термометром.
Для каждой термопары строят свою градуировочную кривую. Су-
щественное значение для точности измерений термопарами имеет
надежность контактов в зажимах выключателя, гальванометре
и т. д.; поэтому на это надо обратить особое внимание.
88
Электротермометр ЭТ-1 предназначен для измерения
температуры поверхности контактных соединений токо-
ведущих частей под напряжением 6—10 кв. Прибор
прост в обращении, удобен для быстрого выявления
мест перегревов в магнитопроводе. Измерение произ-
водится касанием голпвки прибора к 'поверхности на-
гретого тела. Головка с гальванометром смонтирована
на бакелитовой штанге длиной 1 250 мм; общий вес при-
бора 1,5 кг, диапазон измеряемых температур 0—150° С,
погрешность измерения ±3°С Прибор питается от
гальванического элемента напряжением 1,5 в.
Электротермометр ЭТ-2 имеет такие же технические
характеристики, но предназначен для измерения темпе-
ратур под напряжением 35 кв и 'выше. Для измерения
температуры 'прибор навинчивается на оперативную
штангу. Электротермометры изготовляются ЦВЛ Мос-
энерго.
Пример. Требуется после ремонта испытать стыковой магни-
топровод трехфазного трансформатора мощностью 3 200 ква и на-
пряжением 6 000/3 000 в.
Имеем для проведения испытания следующие данные:
Напряжение источника питания 17ф V3 = 400 в.
Ток холостого хода (ориентировочно по ГОСТ 401-41) для ших-
тованного магнитопровода равен 4%, для стыкового принимаем при-
близительно в 1,5 раза выше, т. е 6%.
Сечение стержня (активное) 740 см2.
Необходимое число витков на фазу при соединении обмоток
трех стержней в треугольник (11)
400-108
W~ 4,44-50-740-14500 ~~ 17,
Линейный ток холостого хода iB при напряжении источника
питания 400 в:
3 200-10’
10 = 0,067Ном = °>06^- = 0,06-4 620 = 277 а.
Принимая плотность тока равной 3,2 а]мм2, получим необходи-
мое сечение витка (10):
89
Вместо 17 витков на фазу сечением 50 мм2 можно намотать
10 витков сечением 85—95 мм2, соединяя обмотки трех стержней
звездой.
Требующаяся для испытания магнитопровода без нагрузки мощ-
ность генератора или испытательного трансформатора в процентах
номинальной мощности трансформатора равна процентам тока хо-
лостого хода. Так, для данного трансформатора 3 200 ква, ток холо-
стого хода которого равен 6%, требуется мощность генератора или
испытатепьного трансформатора
3 200
Р° = ^QQ 6 = 192 ква.
В этом примере основные исходные данные взяты приближенно,
следовательно, индукция также является приближенной; поэтому
потери и ток холостого хода не полностью характеризуют рабочее
состояние трансформатора. Кроме того, необходимо помнить, что
потери холостого хода трансформатора, измеренные при активной
части, вынутой из бака, имеют уменьшенные значения.
Эффективным способом определения качества меж-
листовой изоляции при опыте холостого хода является
следующий метод: опыт холостого хода проводят дваж-
ды: с замкнутыми накоротко крайними листами ярма
магнитопровода (рис 22,6) и без закоротки. При удов-
летворительной межлистовой изоляции увеличение по-
терь при замыкании листов накоротко не должно быть
большим, повышенные значения потерь характеризуют
недостаточно высокое качество изоляции пластин
(см. § 16,6).
Токи, проходящие по закоротке, могут достигать зна-
чительных величин — десятков и даже сотен ампер. По-
этому замыкать листы накоротко следует проводом се-
чением не менее, чем провод временной обмотки, и при
этом создать прочный электрический контакт между
крайними пластинами стали и перемычкой. Замыкание
накоротко можно производить через амперметр на 200—
300 а.
Поскольку испытание трансформатора с временными
обмотками проводят обычно на низком напряжении (от
сети), предоставляется возможность проверить вольтмет-
ром падение напряжения в активной стали с наружной
и внутренней стороны окна (рис. 23) и на каждом паке-
те магнитопровода (рис. 27). Отсутствие напряжения
между пакетами укажет на наличие замыканий листов
в этой зоне.
90
При измерении необходимо строго соблюдать прави-
ла по технике безопасности. Провода должны быть хо-
рошо изолированы и вставлены
в бумажно-бакелитовые трубки, на
концах которых имеются заострен-
ные (игольчатые) контакты, кото-
рыми прикасаются к листам маг-
нитопровода. Испытание следует
проводить на резиновом коврике
в резиновых перчатках, между
трансформатором и испытателем
должен быть установлен барьер.
Как уже указывалось в § 16,6,
в исправном магнитопроводе изме-
ренные напряжения tii между край-
ними пластинами со стороны на-
ружной части ярма (рис. 22,6 и 23)
должны соответствовать: в трех-
фазных трансформаторах 43%,
в однофазном 50% значения вольт
Рис. 27. Схема изме-
рения напряжения на
пакетах мапнитопро-
|вода.
на виток. Меньшие
значения измеренных напряжений укажут на наличие
короткозамкнутых контуров в активной стали магнито-
провода.
Примеры подобных измерений приведены в [Л. 11].
18. ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ МЕТОДОВ РЕМОНТА
И ЧАСТИЧНЫЙ РЕМОНТ МАГНИТОПРОВОДОВ
а) Внешний осмотр и предварительные испытания
Для предварительного заключения о состоянии ма-
гнитопровода производят тщательный осмотр активной
части. Осматривают обмотки, отводы, переключатели,
верхнее и нижнее ярмо магнитопровода. Осмотром про-
веряют состояние заземлений, а также правильность их
размещения по контуру магнитопровода. Осмотром и
измерением при помощи мегомметра проверяют состоя-
ние изоляции ярмовых балок, стяжных шпилек и изоля-
ции обмоток.
Со стороны верхнего ярма измеряют электрическое
сопротивление межлистовой изоляции активной стали
91
магиитопровода (см. § 16,д). Измерение производят по
отдельным пакетам (в соответствии с расположением
пакетов стержней) и целиком по всей толщине ярма.
После тщательного осмотра и измерений можно рас-
щихтовать верхнее ярмо и снять обмотки. По состоянию
межлистовой изоляции пластин верхнего ярма сделать
предварительное заключение о качестве изоляции пла-
стин в магнитопроводе. После снятия обмоток, не уда-
ляя шлама с магиитопровода (т. е. не протирая его
тряпками), производят тщательный наружный осмотр
всего магиитопровода, выявляя отдельные места потем-
нений, цвета побежалости, местных образований шлама,
оплавлений и обгораний, 'механических повреждений ли-
стов и наличия в этих местах следов нагрева. Сомнитель-
ные места отмечают мелом и отражают в журнале или
формулярах.
После осмотра тщательно протирают магнитопровод
и проверяют мегомметром изоляцию стяжных шпилек
в стержнях. Если имеются нарушения изоляции шпилек,
то, не устраняя замыканий, производят измерения элек-
трического сопротивления магнитопровода со стороны
нижнего ярма (с расшихтованным верхним ярмом) по
всем пакетам и всей толщине ярма. Затем устраняют
замыкания шпилек, если таковые имелись, и повторно
измеряют сопротивления. Путем сравнения измеренных
величин сопротивлений (с верхним ярмом и без верхне-
го ярма) производят анализ измеренных величин и сте-
пень влияния верхнего ярма на величину электрического
сопротивления остальной части магнитопровода, а так-
же влияние повреждений изоляции стяжных шпилек.
В нормальных условиях с удалением верхнего ярма
в связи с уменьшением общей площади магнитопровода
электрическое сопротивление должно несколько увели-
читься. Если сопротивление резко возрастет, то это сви-
детельствует о наличии замыкания листов стали в верх-
нем ярме. Такое суждение относится также к отдельным
пакетам.
Данный опыт служит лишь дополнительным показа-
телем для суждения о состоянии магнитопровода и его
отдельных пакетов и установления явных замыканий ли-
стов. Для наглядности рекомендуется составить кривые
всех показаний электрических сопротивлений в зависи-
мости от точек замеров по отдельным пакетам.
92
При необходимости можно произвести дополнитель-
ный осмотр состояния межлистовой изоляции в верхней
части стержней; для этого нужно заменить верхние
стяжные шпильки в стержнях на временные удлиненные
шпильки. Поочередно, распрессовывая верхнюю часть
стержней «веером», осмотреть состояние межлистовой
изоляции. При осмотре верхней части листов стержней
можно составить мнение о качестве изоляционного по-
крытия листов стали стержней.
При проведении этой операции необходимо помнить,
что при удалении стяжных шпилек жесткость стержня
нарушается. Нескрепленные гонкие листы электротех-
нической стали могут легко прогнуться (переломиться),
чго вызовет их повреждение. Чтобы избежать таких
повреждений, необходимо принять соответствующие пре-
дупредительные меры, например стянуть стержень пре-
дохранительными струбцинами. Кроме того, при уста-
новке временной шпильки следует поставить под гайки
(с обеих сторон стержня) прямоугольные стальные шай-
бы—накладки, которые будут препятствовать резкому
перегибу листов в процессе распреосовки стержня.
Различные способы обнаружения неисправностей
в магнитопроводе были изложены выше (§ 15—17). f
б) Выбор методов ремонта
При решении вопроса о способе и объеме ремонта
активной стали необходимо учитывать, что удаление ста-
рой изоляции и повторное изолирование листов стали
в ремонтных условиях являются очень трудоемкими опе-
рациями. Поэтому к юлному удалению изоляции целе-
сообразно прибегать только в крайних случаях: при
наличии повсеместного повреждения изоляции или тог-
да, когда под воздействием высоких температур и по
другим причинам пленка отслаивается от стали, а также
в отдельных случаях (главным образом, при ремонте
трансформаторов иностранных фирм), когда увеличение
диаметра стержня вследствие наложения дополнитель-
ной пленки будет препятствовать монтажу обмоток.
Усиление межлистовой изоляции производят нане-
сением на существующую изоляцию дополнительной
пленки лака на каждый лист или через лист с последую-
щим запеканием. Однако предварительно следует про-
93
верить, не отслаивается ли от пластин старая пленка
вместе с вновь нанесенной после запекания.
Утолщение стержней и ярм, образующееся от нало-
жения на существующую дополнительной изоляции, вы-
зывает сравнительно небольшое увеличение диаметра
стержня, которое в ряде случаев не создает затруднений
при насадке обмоток. Необходимый зазор для насадки
обмоток может быть сохранен за счет дополнительной
опрессовки стержней стяжными шпильками (после дли-
тельной работы трансформатора опрессовка стержней
и ярм несколько ослабевает), за счет установки на стяж-
ные шпильки более низких гаек, уменьшения зазора
между стержнем и электрокартонным цилиндром путем
более плотной намотки цилиндра на стержень и умень-
шения толщины деревянных клиньев, а также за счет
конструктивных запасов, предусмотренных на различные
неровности в стержнях. Внутренний диаметр обмоток
конструктивно предусматривается с определенным запа-
сом. Зазор между описанной окружностью стержня и
внутренним диаметром цилиндра принимается не менее
3,5 мм при диаметре стержня 100—150 мм, 5 мм при диа-
метре 150—500 мм, 1% от диаметра стержня для стерж-
ней диаметром выше 500 мм.
Для решения вопроса о возможности наложения до-
полнительной изоляции на существующую фирменную
определяют степень опрессовки листов активной стали
в сердечниках, для чего производят местную опрессовку
сердечника двумя-тремя накладками при помощи стяж-
ных шпилек без изоляционных тр) бок. Путем измерений
кронциркулем толщин стержня до и после опрессовки
устанавливают резервный запас по толщине и диаметру
стержня. Допрессовку производят ключом до отказа без
применения рычагов.
Подсчет количества пластин в стержне производят
по гребенке верхней части стержня магнитопровода при
снятом верхнем ярме. Прирост толщины изоляции на
каждую пластину при двусторонней лакировке может
быть принят 0,007—0,012 мм на каждую пластину. Спо-
собы определения толщины пленки и метода лакировки
подробно изложены в гл. 5.
В случае частичного нарушения межлистовой изоля-
ции магнитопровода в ярме или в пакетах стержня до-
статочно ограничиться восстановлением изоляции в ме-
94
стах повреждения. При этом необходимо выявить при-
чину, вызвавшую эти 'повреждения, и устранить ее
(см. § 15).
Если внешним осмотром или испытанием обнаруже-
ны дефекты, которые невозможно устранить без разбор-
ки магнитопровода, следует разобрать его и в процессе
разборки произвести отбраковку листов и деталей, имею-
щих поврежденную изоляцию.
Обычно частичному ремонту подвергаются магнито-
проводы, у которых раковина прогара не углубляется
более чем на '/ю часть ширины пластин и общее сниже-
ние сечения активной стали на этом участке не превы-
шает 2—3% сечения магнитопровода. В противном слу-
чае магнитопровод подвергают перешихтовке с равно-
мерной раскладкой поврежденных листов по всему кон-
туру магнитопровода или же с заменой поврежденных
листов новыми, о чем подробно изложено в гл. 6.
в) Частичный ремонт магнитопровода
Частичным ремонтом магнитопроводов называется
такой ремонт, когда повреждения активной стали устра-
няются без разборки магнитопровода, с восстановлением
межлистовой изоляции лишь в том месте, в котором
обнаружено замыкание или выгорание листов стали. При
частичном ремонте не требуются сложные приспособле-
ния для кантовки магнитопровода в горизонтальное по-
ложение, его разборки и сборки. Весь ремонт произво-
дят при его нормальном (вертикальном) положении.
Если в результате неисправностей не произошло зна-
чительных повреждений активной стали магнитопрово-
да, а обнаружены лишь местные дефекты (плохое со-
стояние изоляции верхнего ярма, небольшие местные за-
мыкания и оплавления активной стали и т. д.), магнито-
провод подвергается частичному ремонту.
Некачественная изоляция пластин верхнего ярма
снижает общее сопротивление межлистовой изоляции
всего магиитопровода. Выше уже упоминалось,
что расшмхтовка и зашихтовка верхнего ярма
снижают сопротивление изоляции магнитопровода на
20—30%. В эксплуатации часто встречаются такие
трансформаторы, которые несколько раз подвергались
ремонту с расшихтовкой верхнего ярма. В таких тран-
95
сформаторах межлистовая изоляция пластин магнито-
провода имеет пониженное сопротивление. Имеется це-
лый ряд и других причин повреждения межлистовой
изоляции, о которых уже упоминалось (см. § 15 и 16).
При наличии на пластинах ярма бумажной изоляции
она удаляется и на пластины наносится лаковая пленка
(методы удаления и лакировки изложены в гл. 5). При
лаковой межлистовой изоляции верхнего ярма старый
покров лака обычно не снимается, если он достаточно
эластичен. В этом случае пластины ярма покрываются
дополнительным слоем лака.
Дефекты в активной стали в виде забоин кромок ли-
стов устраняются путем выпрямления загнутых кромок
с помощью плоскогубцев. При наличии забоин в стерж-
нях пластины стержня для выравнивания частично рас-
прессовывают. Для удобства работы между пластинами
вбивают несколько клиньев. Клинья обычно изготовля-
ют из текстолита; можно применять и стальные клинья,
но при забивке их между пластинами закладывают
электрокартон.
После выпрямления загнутых кромок пластин между
ними прокладывают телефонную или кабельную бумагу
и отремонтированный участок магнитопровода вновь
спрессовывают стяжными шпильками.
Очаги прогара и оплавления активной стали более
сложно устраняются, чем забоины. Обычно участок «по-
жара» имеет форму раковины, т. е. очаг углубляется
внутрь магнитопровода. Пластины электротехнической
стали сплавляются между собой настолько прочно, что
для обработки этого участка требуется значительное
время и большая аккуратность. Наплывы металла целе-
сообразно снимать карборундовым камнем с помощью
специальной пневматической машинки или дрели. Фор-
му камня следует подбирать такой, чтобы он свободно
входил в раковину прогара. В затруднительных случаях
наплывы металла срубают острым зубилом. Необходимо
помнить, что резкие и сильные удары по электротехниче-
ской стали (особенно холоднокатаной) в значительной
степени отражаются на ее магнитных свойствах. Обра-
батывать этот участок следует крайне осторожно, выру-
бая только те места оплавления, которые невозможно
обработать камнем. Зубило должно быть изготовлено из
крепкой стали и хорошо отточено.
96
После очистки раковины от наплывов металла пла-
стины магнитопровода на этом участке частично рас-
грессовывают и разъединяют друг от друга с помощью
специально изготовленного ножа или острой отвертки.
Заусенцы с кромок пластин снимают напильником или
шабером; при этом необходимо принять меры, чтобы
металлические опилки не попадали между пластинами
активной стали. После обработки пластины тщательно
протирают тряпками, смоченными в бензине, пропуская
их с помощью ножа между пластинами стали и удаляя
таким образом остатки шлама, шлака от нагара и слу-
чайно оставшиеся опилки. Изолирование пластин друг
от друга в местах повреждения межлистовой изоляции
производят телефонной или кабельной бумагой.
После частичного ремонта магнитопровода обязатель-
но производят измерение сопротивления межлистовой
изоляции и испытание магнитопровода на нагрев
(см. § 16.д и 17).
При частичном ремонте магнитопровода часто тре-
буется замена некоторых изоляционных деталей
(см. § 5). При отсутствии запасных бумажно-бакелито-
вых трубок их несложно изготовить самостоятельно сле-
дующим способом. Нарезать кабельную бумагу полоса-
ми шириной, равной длине бакелитовой трубки, с припу-
ском 20 мм. Нарезанную полосу плотно накатать на
шпильку (или другой металлический стержень соответ-
ствующего диаметра). При накатке слои следует прома-
зать бакелитовым лаком, за исключением двух-трех пер-
вых слоев, прилегающих к шпильке или стержню, Необ-
ходимое количество слоев определяется толщиной стенок
трубки (толщина изоляции должна быть не менее, чем
предусмотрено в заводском исполнении). На изоляцию,
накатанную на шпильку или стержень, во избежание са-
мораскатки следует наложить по длине временный бан-
даж из киперной ленты и запекать изоляцию при темпе-
ратуре 100—110° С в течение 3—4 ч (более точные режи-
мы устанавливаются опытным путем).
После запекания следует снять временный бандаж,
зачистить неровности и обрезать края. Если обеспечить
плотную накатку бумаги, трубка получается достаточно
прочной. Как уже говорилось выше, чтобы создать мак-
симально возможную толщину изоляции, накатку бума-
7—1696 97
Ги Целесообразно производить непосредственно на самой
шпильке.
Изоляционные трубки можно изготовить также из
электрокартона толщиной 0,5—1,0 мм. Перед намоткой
полосу электрокартона слегка смачивают водой. Послед-
ний слой смазывают бакелитовым лаком, затем плотно
бандажируют киперной лентой и запекают. После запе-
кания бандаж удаляют, острым ножом снимают все
местные утолщения и неровности; трубка получается мо-
нолитной и прочной.
Изоляцию под стальные накладки нарезают из элек-
трокартона толщиной 2—3 мм. Размер изоляционной
прокладки должен быть больше размера накладки, что-
бы края изоляции выступали за кромки накладок не
меньше, чем на 5 мм. В порядке рекомендации следует
отметить, что при изготовлении изоляционных деталей
их размеры должны соответствовать заводскому испол-
нению.
Глава четвертая
РАЗБОРКА МАГНИТОПРОВОДОВ
19. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ О РАЗБОРКЕ И СБОРКЕ
МАГНИТОПРОВОДОВ
Как указывалось в гл. 1, магнитопроводы делятся на
два основных типа — стержневой и броневой. Оба типа
магнитопроводов могут быть шихтованными, стыковыми
или иметь смешанную конструкцию: частично шихтован-
ную, частично стыковую. Как известно, принципиальное
отличие между стыковыми и шихтованными конструк-
циями заключается в том, что в шихтованных магнито-
проводах пластины электротехнической стали стержней
и ярм собраны «в переплет», т. е. ярма и стержни пере-
крываются при шихтовке. В стыковых конструкциях, не-
зависимо от того, броневой это магнитопровод или
стержневой, стержни и ярма представляют собой от-
дельные узлы, которые собирают из пластин электро-
технической стали отдельно, т. е. независимо друг от дру-
га. После сборки стержни стыкуют с ярмами, образуя
98
магнитопровод. В местах стыков прокладывают изоля-
ционные прокладки (обычно из электрокартона) толщи-
ной 1—1,5 мм. Эти прокладки необходимы для того, что-
бы пластины стали в местах сочленения не замыкались,
иначе вихревые токи могут вызвать в стыке чрезмерный
нагрев и пожар в стали. Стержи и ярма стягивают
между собой втяжными шпильками.
Технология ремонта с перешихтовкой стали стыко-
вых магнитопроводов как броневого, т ак и стержневого
типов принципиально аналогична. В том и другом слу-
чаях магнитопровод предварительно (до расшихтовки
активной стали) разбирают на части (стержни и ярма),
затем производят перешихтовку стали каждого узла
в отдельности (см. § 29).
Перешихтовка шихтованных магнитопроводов, неза-
висимо от габаритов, производится всегда в горизон-
тальном положении. Для разборки и сборки магнито-
провод необходимо перевернуть из вертикального поло-
жения в горизонтальное. После окончания ремонта и
сборки необходимо вновь поставить его в вертикальное
положение. Такой поворот (кантовка) шихтованных маг-
нитопроводов из вертикального в горизонтальное поло-
жение и наоборот — одна из наиболее сложных и ответ-
ственных операций. Как известно, магнитопроводы со-
бираются из тонкой 1Электротех'Нической стали и имеют
механически непрочную конструкцию. Различные меха-
нические деформации могут не только вызвать перекосы
в конструкции магнитопровода, но и отразиться на маг-
нитных свойствах электротехнической стали. Поэтому
всякая транспортировка магнитопроводов должна про-
изводиться в условиях, не допускающих резких механи-
ческих воздействий (падение, тряска, удары и т. п.). Это
условие необходимо всегда помнить. В этом отношении
ремонт шихтованных магнитопроводов несколько слож-
нее стыковых.
Ниже подробно будет рассмотрена технология пере-
шихтовки стержневых магнитопроводов. Операции по
перешихтовке броневых шихтованных магнчтопроводов
во избежание повторений отдельно рассматриваться не
будут, так как они аналогичны операциям по переших-
товке обычных стержневых магнитопроводов шихтован-
ной конструкции. По тем же соображениям ремонт бро-
невых магнитопроводов стыковой конструкции также
7* 99
будет показан на примере ремонта обычных стыковых
магнитопроводов стержневого типа, так как операции
по их ремонту также аналогичны.
В заключение следует отметить, что разборку магни-
топроводов условно принято производить со стороны ВН
магнитонровода, а сборку — со стороны НН.
а) Кантовка магнитопроводов
В этом параграфе рассматриваются общие вопросы
и некоторые варианты кантовки магнитопроводов приме-
нительно к наличию тех или иных грузоподъемных
средств, а также возможность поворота магнитопрово-
дов при отсутствии подвесных грузоподъемных средств
необходимой мощности, т. е. с учетом производства ре-
монта в различных условиях, которые могут встретить-
ся на местах установок трансформаторов. Наиболее рас-
пространенные конструкции приспособлений и способы
кантовки для определенных конкретных условий (на са-
нях, в стальных или деревянных рамах или вообще без
креплений) рассматриваются в последующих парагра-
фах этой главы и в гл. 6. В приложении 1 приведены
размеры простейших такелажных средств — восьмерок,
рым и балок; в приложении 2 приведены допустимые на-
грузки на стальные канаты.
На ремонтном участке, отведенном для разборки и
сборки магнитопровода, желательно иметь подвесные
грузоподъемные средства, мощность которых обеспечи-
вает подъем ремонтируемого магнитопровода. Отсутст-
вие таких средств, несомненно, усложняет как ремонт
магнитопровода, так и ремонт трансформатора в целом.
Наиболее удобным грузоподъемным средством для
ремонта трансформатора, включая ремонт магнитопро-
вода, служит мостовой кран (или соответствующей гру-
зоподъемности тельфер), рассчитанный на одновремен-
ное перемещение груза в вертикальном и горизонталь-
ном направлении.
Наиболее свободная и плавная кантовка обеспечива-
ется мостовым краном, оснащенным двумя подъемными
крюками. При наличии такого крана не требуется соз-
дания сложных приспособлений и вопросы кантовки
магнитопровода решаются сравнительно просто. В этом
случае магнитопровод, предварительно скрепленный для
100
жесткости балками или установленный на специальном
приспособлении (на санях), поднимают на высоту 5—
10 см от пола. С помощью большого крюка совершают
основной подъем (или опускание), малым же крюком
устанавливают необходимый наклон магнитопровода и
в дальнейшем регулируют лишь его положение в про-
странстве, необходимое для его поворота. Таким обра-
зом, подъемом (или соответственно опусканием) боль-
шого крюка с согласованным опусканием (или, возмож-
но, некоторым подъемом) малого крюка достигается
плавный поворот магнитопровода в необходимое поло-
жение. Схема кантовки магнитопровода на санях пока-
зана на рис. 51 в гл. 6.
При подъеме магнитопровода мостовым краном
с помощью лишь одного крюка или с помощью подвес-
ной лебедки, закрепленной в одной точке, операция кан-
товки усложняется. В данном случае сани или магнито-
провод (при кантовке его без саней) обычно застропли-
ваются тросами за верхнюю часть, и кантовка произво-
дится без отрыва магнитопровода (или приспособлений
вместе с магнитопроводом) от пола, о чем будет сказа-
но несколько ниже. Предварительно можно отметить, что
для придания магнитопроводу необходимого накло-
на (чтобы иметь возможность положить его в горизон-
тальное положение) или во избежание возникновения
опасного рывка в момент перехода его из наклонного по-
ложения в вертикальное нижнюю часть магнитопровода
(или саней) обычно приходится дополнительно оттяги-
вать с помощью лебедки, полиспаста или тали.
В некоторых случаях для обеспечения плавности кан-
товки приходится усложнять конструкцию приспособле-
ния, применяемого для кантовки, например, устройст-
вом поворотных цапф на санях или на крепежных бал-
ках (рис. 28) при кантовке магнитопровода без саней.
Во избежание несчастных случаев или порчи магни-
топровода выбор того или иного варианта кантовки и
техническое выполнение должны быть предварительно
хорошо продуманы. Например, кантовку магнитопрово-
да без саней можно осуществить подъемом магнитопро-
вода за его середину, т. е. подъемные тросы зачаливают-
ся за крепежные балки, устанавливаемые посередине
(поперек) магнитопровода (за оправки, вставленные
по концам поперечных крепежных балок). В данном слу-
101
чае зачаленные тросы как бы заменяют поворотные
цапфы.
Но подобная кантовка может повлечь за собой ава-
рию. Чтобы магнитопровод при его подъеме не мог
мгновенно перевернуться, необходимо несколько смес-
тить центр тяжести и предусмотреть дополнительные
средства крепления, удерживающие его в равновесии.
В качестве таких средств могут быть применены дву-
сторонние растяжки, осуществленные с помощью двух
Рис. 28. Примерная схема крепления маг-
нитоправода швеллерами <и установка цапф
для (перевертывания магиитопровода из вер-
тикального положения в горизонтальное и
наоборот.
/ и 2 — крепежные швеллеры; 3 — цапфы; 4 —
основание цапф; 5 — деревянный брус.
лебедок, или же верхняя часть магнитопровода должна
быть дополнительно застроплена талью или полиспас-
том, подвешенным на крюке основного грузоподъемника.
После подъема магнитопровода на необходимую вы-
соту от пола ослаблением натяга тросов дополнитель-
ных растяжек осуществляется плавный поворот магни-
топровода в необходимую сторону на заранее подготов-
ленную вымостку. При кантовке на тросах расположе-
ние крепежных балок и крепление тросов должны быть
заранее тщательно продуманы и оценены с точки зрения
надежности. Балки должны быть рассчитаны на проч-
ность и надежно закреплены на магнитопроводе.
При кантовке магнитопровода в некоторых случаях
при единичных ремонтах применяют толстый стальной
102
Лист с подложенными под него Катками (стальными тру-
бами). Магнитопровод, опираясь своей нижней частью
на стальной лист, катится по полу под точку подвеса
крюка. При такой кантовке смягчается рывок в момент
перехода магнитопровода из наклонного положения
в вертикальное. Схема кантовки магнитопровода на
стальном листе показана на рис. 29.
Рис. 29. Схема кантовки мапнитопровода
с применением шодвижной -опоры.
1 — магннтопровод; 2 — балки жесткости
(швеллеры); 3 — шпалы; 4— стальной лист
толщиной 10—16 ММ; 5 — катки (стальные
трубы).
Имеется много других средств, могущих обеспечить
плавную кантовку магнитопровюда. В рассматриваемом
вопросе трудно предусмотреть все обстоятельства и ре-
комендовать какие-то определенные, конкретные сред-
ства на все случаи, которые могут встретиться в практи-
ческих условиях. Можно ограничиться лишь некоторыми
практическими советами. При неоходимости все основ-
ные вопросы по применению того или иного способа та-
келажа должен решать руководитель ремонта совместно
с специалистами-такелажниками.
Многие трансформаторные (ремонтные) башни обо-
рудованы лебедками, рассчитанными только на подъем
и опускание груза (горизонтальных перемещений под-
103
весные лебедки обычно не имеют). Поворот магнитопро-
водов с помощью таких подъемных средств по сравне-
нию с мостовым крапом связан с рядом дополнительных
неудобств, но, как уже упоминалось, при соответствую-
щем умении и опыте плавную кантовку можно обеспе-
чить и при наличии этих средств.
Следует отметить, что грузоподъемники, подвешен-
ные в одной неподвижной точке, вообще усложняют ре-
монт трансформатора в целом и создают соответствую-
щие неудобства и при ремонте магнитопровода как наи-
более громоздкой и тяжелой части трансформатора.
Кроме того, ремонт магнитопровода очень трудоемкий
процесс. Его разборка и сборка с учетом всех про-
межуточных работ может занять довольно значи-
тельное время: от 10 дней до 1 мес. и даже более
в зависимости от габарита магнитопровода и объема ре-
монта.
Поэтому иногда бывает невыгодно или даже невоз-
можно на длительное время выделять грузоподъемник
только для ремонта магнитопровода. Для освобождения
места под лебедкой магнитопровод, предварительно по-
вернутый в горизонтальное положение, приходится отка-
тывать в сторону от грузоподъемника, а после оконча-
ния сборки вновь подтягивать под точку подвеса крюка
для возможности его кантовки в вертикальное положе-
ние. Для устройства тележки можно использовать кат-
ки от бака трансформатора.
В некоторых случаях поворот магнитопроводов из
вертикального положения в горизонтальное и наоборот
может быть осуществлен и без применения подвесных
грузоподъемных средств или же с применением средств
небольшой грузоподъемности (например, небольшой
тали). Для этой цели на приспособление, т. е. на сани
или крепежные балки (в случае кантовки магнитопрово-
да без саней), как уже отмечалось, можно закрепить
специальные цапфы, на которых без особых затруднений
допустимо повертывать магнитопровод из вертикально-
го положения в горизонтальное и затем снова в верти-
кальное положение.
В Советском Союзе сети высокого напряжения рас-
кинулись на огромном пространстве и не везде еще соз-
даны удобные средства для ремонта. С этим необходимо
считаться.
104
Иногда ремонтному персоналу приходится работать
в условиях, когда активная часть трансформатора мо-
жет быть вынута из бака с помощью автокрана или
другими средствами вне 'помещения, а разборку, сборку
активной части и ремонт 'магнитопровода производят
в помещении, в котором отсутствуют необходимые гру-
зоподъемные средства. Способ перевертывания магнито-
провода весом 10—12 т на цапфах может быть с успе-
хом применен в подобных условиях.
Для перевертывания магнитопровод должен быть
подвешен на цапфы на расстоянии от пола, позволяю-
щем повернуть его в горизонтальное положение. Поэто-
му для опоры цапф необходимо иметь соответствующей
высоты стойки (козлы или другие надежные устойчивые
опоры).
В ремонтных мастерских или на ремонтных заводах
козлы могут быть изготовлены раздвижными, например
на домкратах, позволяющих осуществлять на них подъ-
ем магнитопровода на необходимую высоту от пола.
В условиях индивидуального ремонта подвеску маг-
нитопровода на козлы можно осуществить различными
способами. Например, практикуется установка магнито-
провода на клиновидные подкладки так, чтобы, если вы-
нуть из-под него клинья, магнитопровод повис на цап-
фах. Более крупные магнитопроводы целесообразно под-
нимать на необходимую высоту с помощью домкра-
тов.
Все детали приспособления, как цапфы (обычно тол-
стостенные трубы), крепежные балки и козлы, должны
быть рассчитаны на прочность.
Для фиксирования магнитопровода в горизонтальном
положении под него подводят заранее подготовленные
вымостки. С одной стороны (обычно со стороны нижних
ярмовых балок) вымостки должны иметь клиновидные
подкладки или винтовые Домкратные упоры. Это важ-
ное условие, так как иначе нельзя было бы уложить по-
вернутый магнитопровод в горизонтальном положении
на две опоры или повернуть магнитопровод нз горизон-
тального положения в вертикальное, не убрав предвари-
тельно опоры.
Кантовка магнитопровода из горизонтального поло-
жения в вертикальное производится также на цапфах.
Для предохранения от самопроизвольного поворачива-
105
ния магнитопровода цапфы целесообразно немного смес-
тить от центра тяжести в сторону верхних ярмовых ба-
лок. Опоры (вымостки), на которые опирался магнито-
провод. убирают только со стороны нижних ярмовых ба-
лок. Подъем в вертикальное положение производится
с помощью тали.
Здесь рассматривались такелажные средства, необ-
ходимые для ремонта магнитопроводов шихтованной
конструкции. Поскольку все стыковые магнитопроводы
(как броневой, так и стержневой конструкции) предва-
рительно разбирают на узлы и ремонтируют (переших-
товывают) отдельными частями, то для ремонта таких
магнитопроводов с перешихтовкой стали не требуются
специальные приспособления для кантовки всего магни-
топровода в горизонтальное положение, как это требует-
ся для ремонта шихтованных магнитопроводов. В этом
отношении технология ремонта стыковых конструкций
несколько упрощается.
В заключение следует отметить, что все приведенные
в данной главе методы и средства кантовок магнитопро-
водов носят лишь обзорный характер. Как уже упомина-
лось выше, трудно предугадать или предвидеть все об-
стоятельства и рекомендовать какие-то определенные
конкретные средства, не зная технической оснащенности
ремонтного участка.
Капитальные ремонты трансформаторов, как прави-
ло, должны производиться по заранее подготовленным
техническим проектам. В техническом проекте должна
быть отражена технология ремонта магнитопровода,
включая и операции по его кантовке. К техническому
проекту должны быть приложены подробные чертежи
всех необходимых приспособлений.
б) Подготовительные работы, инструмент
и приспособления
Ниже рассматривается организация подготовитель-
ных работ по ремонту магнитопроводов шихтованных
конструкций. Но почти все основные организационные
мероприятия, подбор инструмента, а также приспособле-
ний (за исключением кантовочных приспособлений и
установочных швеллеров) большей частью отвечают
требованиям и для подготовки к ремонту стыковых кон-
струкций магнйтопроводов. Основные приспособления,
необходимые для ремонта стыковых магнитопроводов,
подробно изложены в гл. 6.
Выше уже указывалось, что кантовку шихтованных
магнитопроводов, их разборку и сборку рекомендуется
производить на специальном приспособлении. Магнито-
проводы до 3-го габарита включительно имеют сравни-
тельно небольшие размеры и вес, а также жесткую кон-
струкцию. Такие магнитопроводы допустимо кантовать
без приспособлений и дополнительных креплений. Для
кантовки магнитопроводов с высокими стержнями и
трансформаторов 4-го габарита и выше рекомендуется
применять приспособления, предохраняющие стержни
магнитопровода от прогиба. Конструкции некоторых
приспособлений показаны на рисунках, помещенных
в последующих параграфах этой главы и в
гл. 6.
Приспособление может быть изготовлено в виде ме-
таллических саней или просто деревянной или металли-
ческой рамы. Для трансформаторов мощностью свыше
10000 ква следует отдать предпочтение ремонту магни-
топроводов на санях, так как при этом полностью обес-
печивается сохранность размеров собранного магнито-
провода, быстрый и несложный такелаж. В случае ре-
монта на деревянной или стальной раме усложняются
технология разборки и сборки и такелаж магнитопро-
вода.
Для разборки и сборки магнитопроводов необходимо
подобрать комплект гаечных ключей, соответствующих
размерам гаек на магнитопроводе. Подобрать из имею-
щихся и изготовить новые торцовые и замковые ключи,
необходимые при разборке и затяжке прессующих шпи-
лек (см. приложение 3). Следует заранее заготовить не-
сколько (3—4) поперечных установочных швеллеров,
а также продольные швеллеры, из расчета по два швел-
лера на каждый стержень (рис. 30).
Одни и те же установочные швеллеры применяются
как при разборке, так и при сборке магнитопроводов.
При разборке установочные швеллеры служат для пре-
дохранения стержней от прогиба под собственным ве-
сом, когда магнитопровод находится в горизонтальном
положении.
Как видно из рис. 30, поперечные швеллеры устанав-
107
ливаются поперек саней или деревянной рамы и служат
базой для установки продольных швеллеров. Продоль-
ные швеллеры устанавливаются на поперечные и слу-
жат базой для стержней магнитопровода.
Размеры поперечных и продольных швеллеров по се-
чению выбираются исходя из имеющегося в наличии
ассортимента швеллеров, но с таким расчетом, чтобы
они в совокупности заполнили расстояние h между пол-
Рис. 30 Магнитопровод, установленный на
сани.
1 — санн; 2 — магнитопровод; 3 — деревянный
брус; 4 — поперечные установочные швеллеры;
5 — продольные установочные швеллеры; 6 —
оправка для снятия и установки магнитопровода;
7 — упор; 8 — трос; 9 — раскосы.
ками ярмовых балок и стержнями магиитопровода. По-
перечные швеллеры желательно выбирать более крупно-
го профиля, чем продольные, для обеспечения устойчи-
вой и жесткой опоры при сборке магнитопровода. Длина
поперечных швеллеров должна быть приблизительно
равна длине ярмовой балки; длина продольных швелле-
108
ров определяется расстоянием между ярмовыми бал-
ками.
До начала работ по перешихтовке магнитопровода
необходимо изготовить некоторые специальные инстру-
менты и несложные приспособления: три-четыре медные
подбойки (рис. 31) для выравнивания листов стали
Рис. 31. Подбойка.
/ — стальная рукоятка; 2— медная полоса; 3 — за-
клепка.
в процессе шихтовки, комплект стяжных шпилек по за-
водскому образцу с припуском по длине 80—100 мм, че-
тыре стяжные шпильки для временной стяжки ярмовых
балок. Эти шпильки изготовляют также по заводскому
образцу с припуском по длине 200—250 мм. Изготов-
Рис. 32. Переносный стеллаж (корыто) для ли-
стов стали.
1 — рама (угловая сталь 60X60); 2—скоба (полосовая
сталь 70X16); 3 — полоса (полосовая сталь 70X16);
4 — днище (доска сосновая 40X1 970); 5 — борт (доска
сосновая 25X 50X1 970).
ляют также четыре-пять переносных стеллажей в виде
корыт (рис. 32) для транспортировки листов активной
стали при расшихтовке их, очистке от старой изоляции,
лакировке и т. д.
Для контроля совпадения отверстий листов стали
при шихтовке магнитопровода применяют специальные
109
стальные контрольные оправки. Количество оправок дол-
жно быть таким, чтобы каждый лист стали при шихтов-
ке попадал не менее чем на две оправки. При длине лис-
тов больше 1 000 мм количество оправок на один лист
должно быть не менее трех. Длина оправок выбирается
приблизительно в 1,5 раза длиннее стяжных шпилек, диа-
метр на 0,5—1 мм меньше диаметра отверстий в листах
стали. Концы оправок затачивают на конус на длине
45—50 мм для облегчения насадки листов.
Следует заранее подготовить ремонтную площадку
для разборки и сборки магнитопровода. Как уже упоми-
налось, ремонтную площадку желательно оборудовать
в помещении, имеющем подъемные сооружения соответ-
ствующей грузоподъемности. В противном случае необ-
ходимо предусмотреть размещение других такелажных
средств. Размеры помещения определяются габаритами
приспособления для кантовки с уложенным на него маг-
нитопроводом, а также расположением стеллажей и
других приспособлений, необходимых при ремонте. При-
мерное расположение оборудования и рабочих мест на
ремонтной площадке приведено на рис. 33.
До начала ремонта следует снять эскизы магнито-
провода с указанием точных его размеров, расположе-
ния и толщины пакетов, расположения заземлений и про-
кладок масляных каналов, расположения и размеров
всех имеющихся изоляционных прокладок и вспомога-
тельных деталей. Производят также измерения величин
зазоров в стыках между листами активной стали в фир-
менном исполнении. Все эскизы и результаты измерений
прикладывают или заносят в журнал ремонта.
Сани или другие приспособления для разборки и
сборки магнитопровода могут быть изготовлены на
месте ремонта из двутавровых балок, швеллеров, листо-
вой стали, железнодорожных рельсов. В каждом отдель-
ном случае необходимо произвести соответствующий
расчет на прочность. При затруднениях в конструирова-
нии саней рекомендуется пользоваться опытом других
ремонтных предприятий или чертежами трансформатор-
ных заводов.
Габаритные размеры саней задаются с учетом габа-
ритных размеров магнитопровода. Длина полозьев са-
ней (как длинных, так и коротких) зависит от высоты
ремонтируемого магнитопровода и его толщины и вы-
110
бирается, исходя из расположения магиитопровода на
санях с припуском по длине полозьев около 0,5 м. Рас-
стояние между полозьями саней выбирается, исходя из
размера магнитопровода по ширине, расстояния между
осями стержней и по конфигурации ярмовых балок.
Опорные поверхности обоих полозьев саней должны на-
ходиться в одной плоскости.
Стеллаж
Рис. 33. Расположение приспособления при
разборке и сборке магиитопровода.
Магнитопроводы наиболее распространенных типов
трансформаторов бывают двухстержневые (однофазные
трансформаторы), трехстержневые (однофазные и трех-
фазные трансформаторы) и пятистержневые (трехфаз-
ные трансформаторы). Профиль полок ярмовых балок
может быть разнообразный, например прямой профиль
балки или с уступами, имеющими закругленные или
трапецеидальные очертания, и т. д. Кроме того, на ярмо-
111
вых балках могут быть приварены различные дополни-
тельные детали и планки. Все это в совокупности необ-
ходимо учесть при выборе расстояния между полозьями
саней с тем, чтобы магнитопровод, поставленный на са-
ни для его кантовки, стоял без перекоса и плотно при-
легал полками ярмовых балок к длинным полозьям
саней (рис. 30 и 34). Например, для трехфазного трех-
Рис. 34. Некоторые схемы установки ярмовых балок
на длинные полозья саней (см. также рис. 45).
1 — полозья саней; 2 — ярмовые балки; 3 — подкладки (дере-
вянные брусья).
стержневого трансформатора с ярмовыми балками,
имеющими закругленные уступы, расстояние между
полозьями саней удобно выбирать таким, чтобы ярмо-
вые балки опирались на длинные полозья саней прямой
частью полок (рис. 34). Для однофазного двухстержне-
вого трансформатора целесообразно выбирать расстоя-
ние между полозьями саней, приблизительно равное
расстоянию между осями магнитопровода (МО). Если
в этом случае на длинные полозья саней ярмовые балки
будут опираться своими закруглениями, что создает не-
которую неустойчивость магнитопровода на санях, не-
обходимо произвести дополнительное выравнивание
ярмовых балок деревянными брусками, как указано на
рис. 34.
Исходя из веса магнитопровода и его деталей, под-
бираются такелажные средства—стальные канаты,
рымы, восьмерки и т. п. (см. приложение 1).
Вес магнитопровода подсчитывают по объему магни-
топровода или берут из таблиц. В приложении 4 приведе-
112
ны веса магнитопроводов некотсчрых типов трансформа-
торов. Приблизительно вес магнитопровода трансформа-
тора 4—5-го габарита можно определить, зная вес
активной части трансформатора. В этом случае вес
активной части следует разделить на коэффициент 1,54
для двухобмоточных трансформаторов и на 1,64 для
трехоботочных.
После проведения подготовительных работ сани
с помощью крана устанавливают короткими полозьями
на пол; устойчивость и горизонтальность коротких по-
лозьев на полу выравнивают подкладками. После уста-
новки саней на короткие полозья необходимо, не снимая
тросов, предохранить сани от возможного опрокидыва-
ния при помощи специальных металлических упоров 7
(рис. 30), изготовленных из стальных толстостенных труб
диаметром 2—2,5".
Для предохранения стержней магнитопровода от
прогиба при кантовке необходимо до установки магни-
топровода на сани расположить поперек длинных по-
лозьев саней установочные швеллеры 4 (рис. 30), за-
крепив их болтами или струбцинами к длинным
полозьям саней с таким расчетом, чтобы поставленный
на сани магнитопровод опирался на длинные полозья
как полками ярмовых балок, так и стержнями. Количе-
ство упоров и их расположение выбирается из расчета,
чтобы стержни не прогибались, когда магнитопровод
будет уложен в горизонтальное положение. Продольные
установочные швеллеры 5 (рис. 30) необходимы
в основном при сборке магнитопроводов. Для разборки
магнитопровода их установка необязательна и можно
ограничиться установкой только одних поперечных
швеллеров 4. Установленные поперек длинных полозьев
саней три-четыре швеллера будут служить достаточной
опорой для магнитопровода и предохранят стержни от
прогиба, когда магнитопровод будет находиться в гори-
зонтальном положении. Если высота поперечных швел-
леров окажется недостаточной для опоры на них магни-
топровода, можно установить прокладки из досок, дере-
вянных брусьев и т. п., прикрепив их к поперечным
швеллерам проволокой или киперной лентой. Прокладки
следует подбирать таких размеров, чтобы стержни маг-
нитопровода, установленного на сани, имели на них
прочную опору.
8—1696 113
Опорные поперечные и продольные швеллеры и про-
кладки по стержням должны быть размещены так, что-
бы они не загораживали гайки стяжных шпилек и дава-
ли бы возможность устанавливать на гайки торцовый
гаечный ключ для удаления стяжных шпилек при раз-
борке магнитопровода.
Убедившись в надежной устойчивости саней, можно
отчалить тросы от приспособления и поставить магнито-
провод на короткие полозья саней, подложив предвари-
тельно под нижнее ярмо брусья или шпалы. Соответст-
вующим подбором брусьев, шпал и подкладок необхо-
димо добиться устойчивости магиитопровода в верти-
кальном положении, а также плотного прилегания полок
ярмовых балок и стержней к полкам длинных полозьев
саней. Для безопасности следует привязать магнитопро-
вод к саням тросами за подъемные рымы (рис. 30). После
того, как все подготовительные работы будут окончены,
можно производить кантовку магиитопровода в горизон-
тальное положение.
20. РАЗБОРКА МАГНИТОПРОВОДОВ
а) Разборка шихтованных магнитопрозодов
на металлических санях
Распрессовку магнитопровода начинают с ярм. Пе-
ред распрессовкой стержней и ярм ярмовые балки необ-
ходимо стянуть временными удлиненными шпильками,
продетыми через специальные отверстия, имеющиеся на
концах балок и заменить в каждом стержне несколько
стяжных шпилек на удлиненные. Замену производят по
одной шпильке примерно на равном расстоянии по дли-
не стержня. Отсоединяют заземления ярм от ярмовых
балок, если они не были отсоединены ранее. После этого
производят распрессовку обоих ярм с помощью времен-
ных удлиненных шпилек. При этом постоянные стяжные
шпильки и изоляционные трубки из ярм удаляют. После
окончания распрессовки обе ярмовые балки снимают,
перед снятием рекомендуется замаркировать их.
После распрессовки ярм производят распрессовку
стержней. При этом также удаляют постоянные стяжные
шпильки и изоляционные трубки. Распрессовку каждого
стержня следует начинать с середины и производить
в обе стороны стержня равномерно.
114
обезжиривание листов, протерев их тряпками, смочен-
ными в бензине. Обезжиривание производят в том слу-
чае, если фирменная межлистовая изоляция не подлежит
удалению, а поверх нее будут накладывать дополни-
тельный слой лаковой изоляции.
При расшихтовке многорамных магнитопроводов и
магнитопроводов трансформаторов иностранных фирм
следует снять эскиз расположения всех реек и прокла-
док. Все рейки и прокладки замаркировать. Все
эскизы прикладывают к технической документации по
ремонту.
б) Разборка шихтованных магнитопроводов
на деревянной или металлической раме
При затруднении в изготовлении стальных саней
ремонт магнитопровода можно произвести на деревян-
ной или металлической раме. В этих случаях от ремонт-
ного персонала, особенно от
Рис. 36. Крепление магнито-
провода в деревянной раме.
1 — продольные бревна (по
2 бревна на каждую сторону);
2 — поперечные бревна; 3 —
стальные шайбы; 4 — шпильки
с гайками; 5 — выравнивающие
подкладки; 6 — швеллеры для
предохранения стержней от про-
гиба.
такелажников, требуется ис-
ключительная осторожность,
особенно при кантовке круп-
ных и тяжелых магнитопрово-
дов. Неправильная и неосто-
рожная кантовка может при-
вести к деформации магнито-
провода и повреждению листов
активной стали. Поэтому кан-
товку в таких случаях целесо-
образно поручать специали-
стам-такелажникам, проинфор-
мировав их о конструктивных
особенностях магнитопровода
и недопустимости деформации
его во время кантовки.
Для кантовки, разборки и
сборки магнитопровода на де-
ревянной конструкции необхо-
димо изготовить из бревен или
брусьев по две рамы 1 и 2
(рис. 36). Нижнюю основную
раму следует заранее собрать
на стальных шпильках из креп-
ких деревянных бревен. Пло-
116
скости бревен, прилегающие к магнитопроводу и противо-
положные им, должны быть обработаны и параллельны,
так как на них, как на основании, будут производить
разборку и сборку, и они будут нести основную нагрузку
при кантовке.
Другая верхняя рама является вспомогательной, она
может быть изготовлена менее прочной из необработан-
Рие. 37. Схема крепления мапнитощровода стальными балками
(швеллерами).
1 — стальные балки (швеллеры); 2— оправка; 3 — трос.
ных бревен; кроме того, заранее собирать эту раму на
шпильках не требуется, но отверстия под шпильки долж-
ны быть просверлены до сборки.
При выборе расстояния между продольными бревна-
ми руководствуются теми же соображениями, что и при
выборе расстояния между полозьями металлических
саней.
Размеры бревен и шпилек выбирают по расчету на
прочность с учетом веса и размеров магнитопровода,
а также допускаемых напряжений для применяемых по-
род древесины. Применяемые бревна не должны быть
поражены гнилью и червоточиной. Другие дефекты,
117
снижающие их прочность, должны быть учтены при рас-
чете рамы на прочность. Аналогичную конструкцию
имеют и стальные рамы. Примерная конструкция сталь-
ной рамы для сборки и кантовки магнитопровода приве-
дена на рис. 37.
в) Разборка
стыковых магнитопроводов
В стержневых и броневых конструкциях стыковых
магнитопроводов процесс демонтажа ярм и колонн не
представляет сложности и не требует специальных пояс-
нений. Распрессовка пластин стали в ярмах и колоннах
и разборка листов принципиально не отличаются от
операций при разборке шихтованных магннтопроводов.
Разборку и сборку пластин стали производят на спе-
циальном столе (верстаке), конструкция которого при-
ведена в гл. 6 (§ 29).
Перед разборкой и в процессе разборки необходимо
снять основные размеры и занести их в эскизы и в фор-
муляр ремонта; кроме того, необходимо составить
подробную схему заземлений всех частей магнитопро-
вода, а также эскизы размеров и расположений всех
вспомогательных деталей и их изоляции, выявить мате-
риал и установить размеры изоляционных прокладок
в каждом стыке в фирменном исполнении, установить
степень неровностей (волнистости) на стыковых поверх-
ностях колонн и ярм в фирменном исполнении, соста-
вить подробные эскизы колонн и ярм с расположением
всех пакетов и масляных каналов и точных размеров
всех деталей, составить схему шихтовки (расположение
коротких и длинных листов) с указанием размеров со-
ставных листов.
Не рекомендуется смешивать между собой пластины
с обоих ярм, а также пластины разных стержней.
При разборке листов одной из колонн, а также ярма
следует сосчитать количество листов в каждом пакете.
Это потребуется для уточнения необходимой толщины
лаковой пленки при изолировке листов, а при сбор-
ке облегчит сортировку листов по позициям и паке-
там.
Глава пятая
МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ
СТАЛИ МАГНИТОПРОВОДОВ ОТ СТАРОЙ
ИЗОЛЯЦИИ. ЛАКИРОВКА ЛИСТОВ СТАЛИ
И ЗАПЕКАНИЕ ЛАКОВОЙ ПЛЕНКИ
21. ОЧИСТКА СТАЛИ
а) Общие сведения
Очистка листов стали магнитопроводов от старой
изоляции производится механическим, химическим спо-
собами, отжигом и отпариванием в горячей воде (при
бумажной изоляции).
Для удаления лаковой изоляции наиболее эффектив-
ным способом является способ химического травления.
Этот способ не снижает магнитные свойства стали, как,
например, механический способ очистки. Даже наобо
рот, стравливание некоторого чрезвычайно тонкого слоя
металла с поверхности пластин может привести к не-
которому улучшению качества стали (см. § 13,6j.
В настоящее время ищут новые способы очистки ли-
стов стали от лаковой изоляции, в частности электро-
химическим способом и с помощью ультразвука. Пока
эти способы мало исследованы. До настоящего времени
отсутствуют какие-либо технические сведения по прак-
тическому применению ультразвука для очистки электро-
технической стали и его воздействие на структурные и
магнитные свойства стали. Можно лишь предполагать,
что с помощью ультразвука можно более быстро произ-
водить очистку старой изоляции, а возможно и снятие
наклепов в стали, возникающих в результате ее механи-
ческой обработки.
б) Механический способ очистки
Механическая очистка листов стали осущес гвляется
стальными кардолентными щетками, при этом очистка
небольших партий стали производится ручным способом,
очистка больших партий — на специальном станке. Мно-
гие ремонтные предприятия имеют специальные станки
для очистки изоляции листов стали при помощи вра-
щающихся кардощеток.
119
Станки для очистки листов стали независимо от их
конструкции устроены по одному принципу: рабочие
валики, обтянутые кардолентой, приводятся во враще-
ние от электродвигателя. Подача листов под карцощет-
ки и дальнейшая транспортировка их из станка произ-
водится валиками, покрытыми резиной. Эти валики
приводятся во вращение от редуктора. Первая пара рези-
новых валиков подает лист под валики с кардощеткой,
которые производят снятие изоляции с листа. При выхо-
де листа из-под валиков с кардощеткой его подхватывает
другая пара резиновых валиков и транспортирует из
станка. Валики с кардощеткой закрывают кожухом из
листовой стали.
Учитывая, что часто ремонт магнитопровода произ-
водят на месте установки трансформатора, конструкция
станка должна обеспечивать его быструю разборку и
сборку. Для сравнительно небольших партий стали же-
лательно иметь станок, который после замены некото-
рых узлов можно было бы использовать для лакировки
стали. Рабочие валики станка должны легко сниматься
для замены кардоленты, которая быстро изнашивается
и требует замены через каждые 3—4 ч работы станка.
Лист стали после очистки от изоляции стальными
щетками проходит через волосяные щетки для очистки
от пыли и дополнительные валики, покрытые сукном
или войлоком, смачиваемым бензином для обезжирива-
ния листов стали.
При работе на станке необходимо строго соблюдать
правила по технике безопасности: работу производить
в рукавицах, фартуках, защитных очках и распираторах.
Рабочие валики должны быть плотно закрыты кожухом.
Категорически запрещается производить ремонт, чистку
или наладку станка во время его работы. Около станка
должны быть свободные проходы. В помещении необхо-
димо иметь противопожарный инвентарь (пенные огне-
тушители и ящик с песком). Работу следует производить
в хорошо вентилируемом помещении. Станок должен
иметь заземление.
Удаление изоляции механическим путем стальными
щетками на станке — наиболее распространенный и
простой способ, обеспечивающий быструю очистку ста-
ли. Однако в результате ударов стальных проволок по
листу при вращении кардощеток происходит нагартов-
120
ка стали, кроме того, как уже указывалось (гл. 2), шли-
фовка вдоль пластин, дополнительно вызывает увеличе-
ние потерь в стали. В связи с этим многие ремонтные
организации в настоящее время отказываются от меха-
нического способа очистки стали и переходят на очистку
химическим способом.
в) Химический способ очистки
Химическим способом легко удаляются лаковая и
бумажная изоляции. Удаление лаковой изоляционной
пленки химическим путем производится следующим
образом. Листы стали погружают в сосуд, заполненный
20—25%-ным раствором едкого натра (каустической
соды) или раствором тринатрийфосфата. Для ускорения
процесса растворения лаковой пленки производят пере-
мешивание и подогрев раствора до температуры 60—
80° С. Подогрев и перемешивание лучше всего осуще-
ствить пропусканием через раствор пара или горячего
воздуха. При отсутствии пара и горячего воздуха можно
дно бака подогревать электрическими, печами, а переме-
шивание раствора производить подачей в него неболь-
шой струи сжатого воздуха. Время пребывания листов
стали в растворе едкого натра или тринатрийфосфата
подбирается опытным путем в зависимости от качества
изоляционного покрытия и концентрации раствора.
Вынутые из раствора листы стали промывают в горя-
чей (90—95° С) воде, после промывки сушат и передают
на изолировку. Здесь нужно отметить, что листы стали
нагреваются в воде настолько, что, вынутые из воды,
они высыхают на воздухе без дополнительного обогрева.
Но листы не всегда удается тщательно промыть от про-
дуктов распада изоляции и обычно на них остаются
следы щелочи; поэтому на поверхности листов образует-
ся налет ржавчины. Чтобы этого избежать, листы стали
приходится дополнительно промывать в ванне со сла-
бым раствором кислоты, лучше нестойкой, например
уксусной, или же производить их очистку бензином или
керосином. Для очистки бензином или керосином обыч-
но приспосабливают лакировальный станок или станок
для механической очистки изоляции. В первом случае
вместо лака на валки подают бензин или керосин, и лист
дополнительно проходит через суконки или волосяные
121
Щетки. Во втором случае валки вместо кардоленты
обтягивают суконкой и смачивают керосином.
Процентное содержание каустической соды или три-
натрийфосфата, время, требуемое для удаления изоля-
ции, периодичность замены загрязненного раствора и
промывочной воды в каждом конкретном случае опреде-
ляют опытным путем в зависимости от состояния лако-
вой пленки, размера сосудов, количества одновременно
загружаемых листов и т. д.
Химический способ очистки листов стали еще мало
распространен, технология его применения недостаточно
отработана и не оформлена в виде разработанных тех-
нологических процессов, инструкций и т. д. На основе
ознакомления с опытом применения этого способа от-
дельными бригадами и небольших экспериментальных
работ, проведенных на образцах, составлены краткая
технология химической очистки листов стали от старой
лаковой изоляции, перечень основных приспособлений,
механизмов и инструмента и основные меры по технике
безопасности, которые приводятся ниже.
В процессе работы приведенная ниже технология и
конструкция приспособлений должны уточняться и со-
вершенствоваться с целью сокращения сроков очистки
листов стали, сокращения трудовых затрат и создания
более удобных и безопасных методов выполнения этой
работы.
Для химической очистки листов стали необходимо
следующее оборудование и приспособления: мостовой
кран, тельфер или другое подъемное устройство, предна-
значенное для загрузки листов стали в ванну и выгрузки
из ванны, контейнеры для укладки листов и погружения
их в ванну, две ванны с крышками; одна ванна исполь-
зуется для щелочного раствора, а вторая для промывки
листов в горячей воде, и приспособление для быстрой
сушки промытых листов.
Если достигается хорошая промывка от следов щело-
чи и продуктов распада изоляции, то в качестве су-
шильного устройства может быть использована кон-
вейерная установка для изолировки и запекания изоля-
ции листов стали (см. § 23,6), воздуходувка, печи и т.п.
Для дополнительной очистки листов применяют приспо-
собления, указанные выше и имеющиеся на месте ре-
монта, при помощи которых можно достигнуть быстрой
122
очистки листов от следов щелочи и остатков разложив-
шейся изоляции после промывки их в горячей воде.
Контейнер (рис. 38) представляет собой каркас, со-
стоящий из двух-трех рам, сваренных из угловой стали.
В этот каркас укладывают пластины стали; чтобы листы
не прилегали плотно друг к другу, между ними заклады-
вают прутки стальной проволоки диаметром 5—6 мм.
Контейнер рассчитывают на загрузку в него 150—
200 листов. После заполнения контейнера его кантуют
так, чтобы пластины в рамах располагались на ребро.
Рис 38. Схема контейнера с пласти-
нами трансформаторной стали.
/ — контейнер; 2 — пластины стали;
3— трос.
В таком виде пластины стали погружают в ванну с рас-
твором щелочи, выдерживая в растворе едкого натра до
полного растворения изоляционной пленки. Для ускоре-
ния химического процесса раствор периодически переме-
шивают пропусканием пара или сжатого воздуха. После
необходимой выдержки отключают пар или воздух, про-
ходящий через щелочный раствор, крышку с ванны сни-
мают и приспособление с листами стали приподнимают
над ванной, чтобы дать стечь раствору. Затем приспо-
собление погружают в ванну с проточной горячей водой,
закрывают крышкой и включают пар или воздух для
перемешивания воды в ванне. Одновременно с промыв-
кой в освобожденную ванну с щелочью погружают дру-
гой такой же контейнер с листами стали и т. д.
После промывки контейнер с листами стали передают
бригаде для разборки, окончательной очистки и сушки
123
листов, а также для закладки новой их партии. В таком
же порядке производят очистку изоляции всех листов
стали магиитопровода.
По мере загружения новых партий листов стали про-
исходит нейтрализация и засорение раствора, поэтому
после очистки нескольких партий листов необходимо
восстанавливать концентрацию раствора, а при за-
грязнении менять раствор.
При химическом способе очистки листов стали
используют едкий натр, попадание которого на кожу
человека может вызвать тяжелые, труднозаживаемые
ожоги. При этом способе очистки необходимо строго со-
блюдать правила по технике безопасности. Персонал
следует проинструктировать и допускать к работе только
тех лиц, которые прошли инструктаж специалиста-хи-
мика. Работы по очистке стали необходимо производить
в защитных очках, резиновых перчатках, брезентовых
рукавицах и передниках. Нельзя допускать разбрызги-
вания раствора едкого натра при загрузке и разгрузке
ванны, а также выбрызгивания раствора или горячей
воды от пропускания пара или воздуха для перемешива-
ния. Следует строго соблюдать все предписания специа-
листа-химика.
Руководитель работ обязан обеспечить подачу к ван-
нам пара или воздуха небольшого давления, которое не
вызывало бы разбрызгивания жидкости, а создавало
лишь ее перемешивание в виде легкого бурления. При
наличии ванн с электронагревом необходимо соблюдать
правила безопасности для электроустановок.
г) Очистка отжигом
Некоторые ремонтные организации удаляют бумаж-
ную изоляцию путем отжига листов стали на конвейер-
ной печи. После отжига остатки изоляции удаляют воло-
сяными щетками, затем листы протирают чистой тряп-
кой, смоченной бензином.
Удаление старой лаковой изоляции отжигом связано
со значительными трудностями. Даже при замедленном
движении ленты конвейера обычно полного отжига
лаковой пленки не достигается, в отдельных местах пла-
стин остаются следы лакового покрытия. Отжиг листов
стали пламенем (горелками и т. п.) не рекомендуется,
124
так как это может привести к резкому снижению маг-
нитной проницаемости стали в результате создания ока-
лины, коробления пластин и т. д.
д) Очистка отпариванием в горячей воде
При наличии на листах стали бумажной изоляции
удаление последней часто производят путем отпаривания
в воде, нагретой до кипения. Практикуется также до-
бавка слабого раствора каустической соды (3—5%).
В этом случае сталь подлежит промывке в теплой про-
точной воде. Процентное содержание раствора каустиче-
ской соды и время, необходимое для отделения бумаж-
ной изоляции, устанавливают опытным путем.
22. ЛАКИРОВКА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ
МАГНИТОПРОВОДОВ
а) Общие сведения
При восстановительном ремонте магнитопровода сле-
дует стремиться к сохранению толщины пленки межли-
стовой изоляции. В противном случае стержни окажутся
толще или тоньше, чем они были, т. е. окружность,
описанная вокруг фигуры стержня, примет элипсовид-
ную форму. Но выполнить это условие не всегда воз-
можно.
При замене бумажной межлистовой изоляции лако-
вой стержни становятся более тонкими. Практикуемое
заполнение активной стали пластинами электрокартона
не дает положительных результатов, наоборот, создаются
ненормальные усповия для распределения магнитного
потока по сечению магнитопровода. Произвольное раз-
деление магнитной системы на параллельные магнитно-
изолированные участки приводит к неравномерному рас-
пределению в них индукций, вызывая возрастание по-
терь и перегревы в наиболее магнитно-нагруженных
участках. Более детально этот вопрос рассматривается
в разделе, посвященном реконструктивным работам
(см. гл. 7). Здесь же следует упомянуть, что создания
параллельных магнитных цепей следует избегать. Наи-
более целесообразно заполнять это «лишнее» простран-
ство в сечении стержней и ярм пластинами электротех-
нической стали. В крайнем же случае целесообразно
125
удовлетвориться тем, что некоторое пространство в сече-
нии магнитопровода не будет использовано.
Необходимо также стремиться, чтобы толщина изо-
ляционного покрытия пластин не приводила к возраста-
нию толщины стержней. В трансформаторах иностран-
ных фирм с обмотками, намотанными на жестких баке-
литовых цилиндрах, небольшое увеличение диаметра
стержня вызовет невозможность насадки обмоток.
В отечественных трансформаторах небольшое возраста-
ние толщины стержней обычно не вызывает затруднений
в монтаже обмоток, оно компенсируется уменьшением
толщины деревянных распорных клиньев и более плот-
ной намоткой на стержни мягких электрокартонных ци-
линдров.
На «Электрозаводе» нормы на допускаемые отклонения разме-
ров сечений стержней при изготовлении магнитопроводов приняты
следующие:
Диаметр стержня, мм Допуск на толщину стержня, % Допуск на толщину среднего пакета, мм
Свыше 310 до 548 h 1 + 4
, 548 » 588 -1 + 5
» 588 , 666 '1 + 8
, 666 » 940 -1 + ю
Для толщины остальных пакетов (кроме среднего) допускается
отклонение ±1 мм. Допуски даны для толщины пакетов без учета
«веера» кромок пластин, образуемого при прессовке стержней.
При перешихтовке магнитопровода иногда на старую
изоляцию накладывают новый слой лаковой пленки (на
каждый лист или через лист). В этом случае толщина
стержней может увеличиться против указанных разме-
ров на величину до 1,5—2% номинальной толщины
стержня. Это следует учитывать, заранее выясняя, не по-
мешает ли такое утолщение стержней установке обмоток
(см. § 18,6).
Для определения активной площади поперечного
сечения стали стержня (или ярма) магнитопровода
пользуются коэффициентом заполнения стали k, равным
отношению площади активной стали в поперечном сече-
нии стержня ко всей площади его сечения. При данной
толщине листов коэффициент заполнения зависит от
толщины межлистовой изоляции, степени волнистости,
коробоватости листов и силы сжатия стяжными шпиль-
ками. Усредненный коэффициент заполнения стали при-
веден в табл. 7.
126
Таблица 7
Значение коэффициента заполнения к
Толщина стали, мм 0.35 0,5
Изоляция листов стали Бума- га Лаковая или фос- фатная пленка Жаро- прочное покрытие Бума- га Лаковая или фос- фатная пленка Жаро- прочное покрытие
Коэффициент заполнения k 0,85 0,9 0,93 0,875 0,93 0,96
Приведенные коэффициенты заполнения выведены из
условий номинальной толщины листов электротехниче-
ской стали 0,35 и 0,5 мм, а также определенной величины
коробоватости и волнистости листов. Сила сжатия пла-
стин в пакетах принята равной 3 кГ/см2 в стержнях и
1 кГ/см2 в ярмах. В действительное!и могут быть зна-
чительные отклонения от этих данных. Поэтому при на-
личии готовой конструкции магнитопровода коэффициент
заполнения стали устанавливается непосредственным
измерением (более подробно см. гл. 7).
Влияние качества межлистовой изоляции на работу
трансформатора и основные требования, предъявляемые
к изоляционной пленке, изложены в § 16.
О некоторых лаках и эмалях, применяемых для изо-
лировки листов стали, их преимуществах и недостатках
было подробно изложено в гл. 1 (см. § 4). Здесь рас-
сматриваются способы изолировки стали лаками № 302
и 202.
Наиболее качественное покрытие лаком может быть
достигнуто на лакировальном станке (рис. 39), так как
на нем удобнее наложить равномерную пленку необхо-
димой толщины. Количество лака, необходимое для
лакировки стали, подсчитывают по весу активной стали
(см. § 23,е). Нанесение пленки кистью, пульверизатором
или окунанием ппедставляет собой трудоемкий процесс
и, кроме того, этим способом трудно достичь качествен-
ной, равномерной и желательной толщины пленки. На-
личие неравномерной пленки затрудняет качественную
сборку магнитопровода, поэтому этими спссобами мож-
но пользоваться в ограниченных случаях, например при
127
Необходимости восстановления изоляции небольшой пар-
тии листов или восстановления изоляции поврежденных
мест на отдельных листах.
Рис. 39. Лакировальный станок.
1 — патрубок для подсоединения бачка с лаком; 2 — капельни-
ца; 3 — резиновые валики; 4 — ременная передача; 5 — электро-
двигатель с редуктором; 6 — ванна; 7 — подставка; 8 — трубка
для слива излишнего лака из ванны.
б) Краткое описание лакировального станка
Основными рабочими узлами в лакировальном станке
являются вращающиеся валики, облицованные резиной.
Валики покрываются резиновой оболочкой путем обли-
цовки их листовой маслобензостойкой резиной с вулка-
низацией шва или путем насадки на них набора резино-
вых шайб. Набор резиновых шайб (также из маслобен-
128
зостойкой резины) прочно сжимают гайками между
двумя стальными шайбами и протачивают на токарном
станке. Валики с набором резиновых шайб более устой-
чивы в работе, обеспечивают качественную лакировку и
более просты в изготовлении. Обычно один из валиков
приводится во вращение электродвигателем через ре-
дуктор, другой валик вращается под действием силы
трения.
В настоящее время существует несколько типов лаки-
ровальных станков, спроектированных ремонтными орга-
низациями, но все они по принципу 'своей работы ничем
не отличаются один от другого. В основу всех суще-
ствующих конструкций положена конструкция лакиро-
вальной машины, применяемой на электромашинострои-
тельных заводах.
Лакировка листов происходит при прохождении их
между двумя вращающимися рабочими валиками, кото-
рые смачиваются лаком. Смачивание лаком верхнего
валика осуществляется через капельницу, которая рас-
положена над ним, нижний валик частично погружен
в ванну, наполненную лаком. Нижняя ванна в процессе
работы пополняется лаком, стекающим с верхнего ва-
лика. Поступление лака в капельницу происходит само-
теком из бачка, расположенного над лакировальным
станком. В ремонтных условиях лакировальные станки
часто применяют без капельниц и напорного бачка.
В перерывах между пропусками листов стали нижний
валик, смачиваясь в ванне, успевает наносить на верх-
ний валик слой лака, вполне достаточный для лакировки
листа стали длиной 1—1,5 м. В процессе работы на
станке требуется лишь изредка пополнять лаком ниж-
нюю ванну. Отсутствие капельницы и напорного бачка
упрощает конструкцию лакировального станка.
Толщину лаковой пленки, наносимой на лист, регу-
лируют при помощи пружин путем изменения давления
верхнего валика на нижний. Давление пружин регули-
руется гайками.
в) Подготовка к работе на лакировальном станке
и регулировка зазора между рабочими валиками
Прежде чем приступить к лакировке пластин, необ-
ходимо хорошо очистить весь станок, особенно бачок
для лака, ванну нижнего валика, капельницу и все по-
9—1696 129
верхносги, соприкасающиеся с лаком от пыли и засох-
шего лака, убрать мусор вокруг станка, проверить соот-
ветствие применяемых лаков и растворителей суще-
ствующим техническим условиям, после чего можно за-
полнить бачок и ванну нижнего валика лаком. Рабочая
вязкость лака по воронке НИИЛК № 7 при 18—20° С
должна быть в пределах 15—24 сек и подбирается
опытным путем в зависимости от степени нажатия вали-
ков и толщины наносимой лаковой пленки. Заводы при-
меняют вязкость лака в пределах 20—24 сек. Разбави-
тели лака (керосин, бензин и уайт-спирит) применяются
в зависимости от способа и режима запекания лаковой
пленки. Необходимо строго соблюдать правила по тех-
нике безопасности, помнить, что применение бензина
более опасно, чем керосина.
Путем пробной лакировки нескольких пластин не-
трудно определить и отрегулировать нормальное по-
ступление лака на рабочие валики станка. По отлакиро-
ванным образцам производят проверку состояния по-
верхности резиновых валиков. При наличии дефектов,
дающих некачественную пленку или биение, следует
устранить дефекты или заменить валики.
Листы стали, поступающие на лакировку, не должны
иметь загрязнений, ржавчины и отстающих пленок ока-
лины. Края листов должны быть ровными, не иметь по-
гнутости, наклепа и заусенцев. Нижний рабочий валик
должен быть покрыт лаком приблизительно на */з диа-
метра. Сам процесс лакировки несложен, но для пред-
варительной наладки станка требуется большое вни-
мание.
За несколько минут до лакировки следует пустить
лак через капельницу на верхний валик и установить
зазор между резиновыми валиками. Величина зазора
должна быть по всей длине валиков одинаковой и уста-
навливаться опытным путем (см. ниже). Необходимо
отрегулировать зазор так, чтобы лаковая пленка была
качественной и нормальной по толщине. Регулировку
зазора производит руководитель ремонта или мастер.
Прежде чем приступить к массовой лакировке, не-
обходимо произвести пробную лакировку и запекание
партии листов, после чего проверить толщину и качество
пленки (см. ниже). При положительных результатах
можно приступать к массовой лакировке; в случае же
130
неудовлетворительного качества лаковой пленки произ-
водят новую регулировку величины зазора между вали-
ками и снова пропускают пробные образцы до тех пор,
пока не будет достигнута качественная лаковая пленка
необходимой толщины.
По инструкции «Электрозавода» зазор между вали-
ками устанавливается при помощи динамометра и эта-
лона из трансформаторной стали толщиной 0,5 мм, ши-
риной 300 мм, длиной 250 мм. При прохождении эталона
по ширине (300 мм) под рабочими валиками машины
сила натяжения по динамометру должна колебаться
в пределах: при однократной лакировке 1,5—3 кГ, при
двукратной лакировке 3,5—5 кГ. Определение силы на-
тяжения на эталоне производится при нормальной по-
даче лака на валики.
Величины усилий, с которыми пластина втягивается
валиками, предусмотренные инструкцией «Электрозаво-
да», не являются обязательными для всех типов лакиро-
ванных станков и подбираются опытным путем в зави-
симости от вязкости лака, диаметра валиков и пр. При
необходимости они могут достигать 6—8 кГ, давая плен-
ку лака толщиной порядка 0,003 мм на сторону.
г) Работа на лакировальном станке
При работе на лакировальном станке необходимо
соблюдать чистоту, чтобы пыль, грязь и любые посто-
ронние предметы не попадали в сосуды с лаком и на
лаковую пленку. Следует следить за нормальной пода-
чей лака на резиновые валики, не пропускать через
валики листы, имеющие погнутые кромки или загрязне-
ния и ржавчину, следить за исправностью станка и на-
личием смазки подшипников.
Не менее 2 раз в смену проверяют величину зазора и
качество лаковой пленки. Результаты проверки фикси-
руют в журнале ремонта. Для второй и третьей лакиро-
вок листы охлаждают до температуры 40—50° С.
Проход вокруг лакировального станка должен быть
очищен от тары и других предметов, мешающих доступу
к станку. Работать на станке следует в брезентовых
рукавицах и передниках. Место установки станка долж-
но быть оборудовано противопожарными принадлежно-
9* 131
стями, на время работы желательно установить пост по-
жарной охраны.
Рабочее место должно быть оборудовано вентиля-
цией и другими средствами, обеспечивающими охрану
здоровья работающих и требования промышленной са-
нитарии и техники безопасности.
Лаки и растворитель должны храниться в специаль-
но отведенном месте в герметически закрывающихся
сосудах.
23. ЗАПЕКАНИЕ ЛАКОВОЙ ПЛЕНКИ
а) Общие сведения
Лак № 302, нанесенный тонким слоем на лист стали,
высыхает при температуре 200—210° С за время не более
12 мин, образуя прозрачную пленку, обладающую элек-
троизоляционными свойствами. Время улетучивания
применяемых разбавителей различно. Например, время
улетучивания керосина весьма велико, поэтому для уско-
рения процесса запекания применяется огневая сушка.
При температуре 450—500° С в течение 40—45 сек про-
исходит удаление летучих веществ, воспламенение и сго-
рание керосина и полимеризация лака.
Трансформаторный электроремонтный завод (ТЭРЗ)
Ленэнерго применяет конвейерную печь с температурой
около 300эС, обеспечивая сушку лаковой пленки без ее
воспламенения. В результате сушки без вспышки рас-
творителя получается более высокая электрическая
прочность межлистовой изоляции В качестве нагрева-
теля в печи применяются стальные стержни (проволока)
диаметром 12,5 мм. Источником питания, при помощи ко-
торого производится также и подбор оптимальных тем-
пературных режимов, служит регулировочный трансфор-
матор на 50—60 в. Продолжительность запекания около
2 мин.
Запеченная на стальном листе как при огневой, так
и печной сушке лаковая пленка обладает высокой меха-
нической прочностью и адгезией к стали (т. е. хорошей
способностью прилипания к стали), твердостью, тепло-
стойкостью и влагостойкостью.
Ранее в ремонтной практике лакировка и запекание
листов стали трансформаторов выполнялись раздельно.
Даже nipn изолировке большой партии стали лакирован-
132
ные пластины подвешивали на крючьях в специально
изготовленном приспособлении («контейнере») и загру-
жали в печь с температурой 100—150°С. Этот способ
требует затраты значительного труда и времени Исклю-
чается возможность следить за качеством лаковой плен-
ки в процессе лакировки и запекания. О качестве пленки
можно судить только после окончания запекания оче-
редной партии листов. В связи с тем, что листы стали
помещаются в сушильное устройство в вертикальном по-
ложении, на нижних краях листов обычно образуются
наплывы. Этим способом запекания не рекомендуется
пользоваться. Он может быть допустим только при вос-
становлении изоляции небольшой партии стали или при
восстановлении поврежденных участков изоляции на
отдельных листах стали, а также при восстановлении
поврежденных участков изоляции на отдельных листах.
При восстановлении межлистовой изоляции крупной
партии стали целесообразно применять принятый на
электромашиностроительных заводах конвейерный метод
лакировки и запекания, представляющий единый и не-
прерывный технологический процесс, при котором обес-
печиваются высокие производительность и качество ла-
ковой пленки, а также своевременный контроль в про-
цессе производства работ. Быстрый (в течение 40—
45 сек) нагрев не приводит к структурным изменениям
в электротехнической стали.
До последнего времени основным препятствием для
применения в ремонтных условиях непрерывного про-
цесса лакировки и запекания являлось относительно
сложное устройство конвейерной установки для запека-
ния отлакированных листов стали.
В настоящее время имеется опыт успешного примене-
ния в ремонтных условиях весьма простой конструкции
конвейерной установки, которую без особых затрат легко
изготовить на ремонтной площадке.
б) Конвейерная установка
Изображенная на рис. 40 конвейерная установка
сконструирована для работы в условиях выездных ре-
монтов. Установка состоит из лакировального станка и
нагревательной конвейерной печи.
В данной книге не рассматриваются конструкции
конвейерных установок, применяемых в стационарных
133
условиях. Многие ремонтные предприятия имеют такие
установки. На центральном ремонтном заводе Донбасс-
энерго, Мосэнерго, ТЭРЗ Ленэнерго имеются небольшие,
но высокопроизводительные стационарные конвейерные
установки с электрическим нагревом. При необходимости
их конструкция может быть заимствована.
Рис 40. Общий вад коввейфной установки
1 — ведущий шкив клииоремен'ной передачи; 2 — резиновые валки лакировали-
ного станка; 3—ведомый шкив клиноременной передачи; 4 — цепи роликовые
(велосипедные); 5 — промежуточный валик (стальной стержень диаметром
20—30 мс со свободно надетыми отрезками труб); 6—спираль из круглой
нихромовой проволоки; 7 — каркас печи (два стальных ящика); 8—направ-
ляющий валик (стальной стержень с канавками для цепи); 9— кирпичная
кладка; 10 — приводной валик цепной передачи (труба с равномерно прива-
ренными по окружности стальными прутками).
Ниже рассматриваются наиболее простые конвейер-
ные установки, предназначенные для работы на местах
установки трансформаторов.
Иногда практикуется перевозка пластин электротех-
нической стали разобранного магнитопровода в мастер-
ские или машиностроительные заводы специально для
лакировки стали; это едва ли целесообразно, особенно
на большие расстояния. Кроме того, при операциях по-
грузки, разгрузки и перевозки стали она подвергается
различным деформациям, ударам и тряске, что неизбеж-
но снижает магнитную проницаемость, особенно в холод-
134
нокатаной текстурованной стали. Во многих случаях бы-
вает выгоднее соорудить на месте ремонта простую и
дешевую конвейерную установку.
При изготовлении конвейерной установки на месте
ремонта лакировальные станки, имеющиеся на ремонт-
ных предприятиях, могут быть после небольшой пере-
делки приспособлены и использованы как основные узлы
конвейерной установки. Переделка существующего лаки-
ровального станка сводится, в основном, к укреплению
на нем устройства для связи лакировального станка
с цепной передачей конвейера печи. Устройство состоит
из двух кронштейнов, на которых смонтирован привод-
ной валик цепи, связанный с редуктором ,и валиком ла-
кировального станка при помощи клиноременной или
цепной передачи. Кронштейны, обычно изготовленные
из угловой стали, закрепляются непосредственно на ла-
кировальном станке.
Конвейерная печь, как видно из рис. 40, состоят из
каркаса, кирпичной кладки, нагревательных элементов,
системы цепей, приводного валика, направляющих и
промежуточных валиков.
Каркас печи 7 состоит из двух ящиков, изготовлен-
ных из листовой стали толщиной 2,5—3 мм. В торцовых
поверхностях ящиков делаются вырезы для свободного
прохода цепей конвейера. Каркас можно также выпол-
нить в виде открытой сварной конструкции из профиль-
ной стали.
Кирпичная кладка 9 размещается в указанных сталь-
ных ящиках и выполняется без связывающего раствора.
Для низа печи применяется обычный строительный кир-
пич. Верхняя часть печи, на которую укладывают спи-
рали, целесообразно выложить из огнеупорного кирпича,
но в случае отсутствия его можно пользоваться обыч-
ным строительным кирпичом. В данной конструкции на-
гревательные элементы 6 изготовлены в виде спиралей,
навитых из круглой нихромовой проволоки диаметром
от 2 мм и выше. Навивку производят на оправку диа-
метром 25—35 мм на токарном станке.
В указанной печи предусмотрено шесть нагреватель-
ных спиралей (рис. 40), которые располагают по длине
кладки печи. Для обеспечения качественного запекания
лака требуется, чтобы общая мощность нагревателей
составляла около 50—55 кет. Мощность нагревателей
135
может быть ограничена до 25—30 кет. Этой мощности
будет достаточно для качественного запекания на кон-
вейере при условии, если печь закрывают сверху листо-
вой сталью и дополнительно утепляют асбестом по всей
длине установки, но в этом случае дым и газы от сгора-
ния разбавителя выходят из печи через различные не-
плотности и попадают к лакировальному станку, что зна-
чительно затрудняет процесс лакировки. При мощности
нагревателя 50—55 кет печь сверху закрывают частично;
в местах зоны воспламенения и сгорания разбавителя
печь можно оставить открытой или поставить в этих мес-
тах специальные колпаки из листовой стали с вытяжны-
ми трубами. При таком устройстве дым и газы частично
удаляются.
При расчете нагревателей в зависимости от сечения
имеющейся нихромовой проволоки можно воспользо-
ваться основной формулой
*=4.
где R — сопротивление, олг;
р — удельное сопротивление нихрома, равное 1,2;
I — длина проволоки, л;
s — сечение проволоки, мм2.
Допускаемая нагрузка на нихромовую проволоку
должна быть не более
-^- = 2 2,3 вт[см2,
где р — мощность спирали, вт\
d— диаметр проволоки, см-,
I — длина проволоки, см.
При изготовлении спиралей необходимо избегать со-
единения концов скруткой, а производить его сваркой
автогеном.
Приводной валик цепи должен иметь две звездочки,
при отсутствии их валик изготовляют из стальной трубы
диаметром 50—100 мм. Вдоль трубы приваривают про-
волоки диаметром 4—5 мм. Диаметр трубы надо подо-
брать таким, чтобы на ее внешней окружности размести-
лось необходимое число таких проволок с равномерными
расстояниями между ними, равными шагу цепи. Труба
с приваренными кусками проволоки выполняет роль
136
звездочки велосипедной цепи, т. е. проволока на трубе
при зацеплении с цепью выполняет 'роль зубцов звез-
дочки.
Зная время запекания, т. е. время 'Прохождения
листа стали через печь, нетрудно подобрать шкивы
соответствующих диаметров.
Рис. 41. Схема привода конвейера.
1 — резиновые валки; 2 и 3 — шкивы клиноремен-
ной передачи; 4— приводной валик (труба); 5 —
стальная проволока, приваренная к трубе; 6~
велосипедная цепь; 7 — клиновидный ремень.
Принципиальная схема привода конвейерной уста-
новки изображена на рис. 41. В соответствии с указан-
ной на рисунке схемой клиноременной передачи подби-
рают необходимые диаметры ведущего и ведомого шки-
вов (rfi и с?г).
В качестве примера можно привести следующий ва-
риант подбора шкивов.
Известно: число оборотов резиновых валков лакиро-
вального станка 12 об!мин\ длина печи /=4 м; время
прохождения пластины стали через печь /раб=40 сек.
Тогда скорость движения цепи:
Уцепи = ЛТ7=Й'60 = 6 м!мин
Имеется цепь с шагом /=19,05 мм. В качестве при-
водного валика для такой цепи можно использовать
стальную трубу диаметром с?=80 мм. По окружности
трубы приваривают стальные прутки из проволоки диа-
метром 4,5 с расстоянием (шагом) между прутками
137
19,05 мм. Число зубцов (число приваренных к трубе
стальных прутков)
n(d + d') _л(80 + 4,5) 1Д
t 19,05 1Ч‘
Скорость приводного валика цепной передачи
_________ ^цепи* 1 000 6* 1 000 qq
Tt — 14-19,05 “22,1
Из известной формулы передаточного отношения
d^n^d^,
где di и «1 — диаметр ведущего шкива и скорость его
вращения;
й?2 и п2— диаметр ведомого шкива и скорость его
вращения, можно подобрать необходимые
диаметры шкивов.
Если взять С?2= ЮО мм, то
, 22,5-100
= —is----= 190 мм.
Цепи 4 для конвейера могут быть использованы ве-
лосипедные, мотоциклетные, от сельскохозяйственных
машин и др. Цепи располагают в два ряда (некоторые
ремонтные предприятия при отсутствии цепей применяют
стальные тросы). Расстояние между цепями выбирают
в зависимости от необходимой ширины конвейерного
полотна. Следует предусмотреть,чтобы листы стали не
проваливались между цепями; с этой целью ряды цепей
соединяют между собой стальными стержнями. Расстоя-
ние между стержнями рекомендуется выбирать в преде-
лах 150—250 мм. Натяг цепей осуществляют путем
установки распорок между лакировальным станком и
печью.
Изображенная на рис. 40 конвейерная печь имеет две
цепи. Устройство с большим количеством цепей не ре-
комендуется. В результате некоторого несовпадения
в зацеплении с приводным валикой из-за различных
длин и натягов цепей обычно создаются перекосы при
движении цепей. Устройство конвейера с более широким
полотном — с применением цепей, расположенных в 3—
4 ряда, целесообразно лишь в стационарных условиях.
138
Рис. 42. Одинарная приводная
цепь конвейерной установки
В этом случае требуется более тщательное изготовление
и наладка всего приводного механизма конвейера.
В условиях единичных ремонтов можно упростить
всю конструкцию конвейера, применяя только одну цепь.
В этом случае следует лишь приварить к пластинам цепи
стальные прутки, как это указано на рис. 42. Стальные
прутки можно изготовить из
полосовой стали толщиной
2—3 мм и шириной 20—
25 мм, согнув их для жест-
кости .в виде угольника
(«корытца»). Для привода
цепи целесообразно приме-
нять не трубу, а специаль-
ную звездочку.
Между лакировальным
станком и конвейерной
печью взамен клиноремен-
ной передачи удобно при-
менять цепную; при этом
устраняется некоторое воз-
можное проскальзывание
ремня, поэтому вся система
лакировальный станок —
конвейерная печь будет ра-
ботать более синхронно.
Некоторые ремонтные пред-
приятия считают целесооб-
разным монтировать элек-
тропривод (редуктор) кон-
вейерного устройства не на
лакировальном станке, а
* « о / — цепь; 2 — прутки, приваренные
В КОНЦе КОНВеЙерНОЙ печи К пластинам цепи,
с тем расчетом, чтобы не
лакировальный станок приводил в движение конвейер,
а, наоборот, конвейерные цепи вращали валки станка.
Направляющие вапики 8 (рис. 40) устанавливают на
кронштейнах из угловой стали. В запроектированной
установке предусмотрено применение валиков в подшип-
никах. Для упрощения конструкции в качестве подшип-
ников можно использовать отрезки труб. Промежуточ-
ные валики 5 служат в качестве дополнительной опоры
от провисания цепей конвейера. Концы валиков закреп-
139
ляют в специально просверленных отверстиях стенок
кожуха печи или приваривают к стенкам кожуха элек-
тросваркой. Для лучшего скольжения цепи на валики
можно надевать отрезки труб.
Конвейерная установка отличается простотой в изго-
товлении и сборки на месте ремонта магнитопровода.
Необходимо лишь, чтобы ремонтные предприятия распо-
лагали некоторыми основными деталями конвейерной
установки, которые легко могут доставляться на место
ремонта, например цепи Галля и спирали. Приводной
валик цепной передачи, а также клиноременная (цеп-
ная) передача должны быть заранее смонтированы на
лакировальном станке, который также доставляется на
место ремонта.
Для работы на конвейерной установке печь должна
быть предварительно хорошо прогрета. Обычно прогрев
производят в течение 2—2,5 ч.
Спирали конвейерной печи надежно укрыты в кир-
пичной кладке, поэтому в пожарном отношении она не
представляет опасности. Основным ее недостатком
является выделение дыма и газа. Но поскольку такая
установка является временным и очень дешевым соору-
жением, то нет смысла в условиях единичных ремонтов
совершенствовать вытяжную систему установкой гро-
моздких и неэкономичных сооружений по отсосу дыма.
При монтаже временной конвейерной установки надо
заранее учитывать, что дым и газ неизбежно будут из
нее выделяться, поэтому печь желательно устанавливать
в хорошо вентилируемом и расположенном отдельно не-
рабочем помещении. В летнее время удобнее устанав-
ливать печь под временным навесом, а в хорошую по-
году на открытом воздухе, оградив ее от попадания
пыли.
При работе на конвейерной установке необходимо
соблюдать правила по технике безопасности для элек-
троустановок.
Лакировку и запекание листов стали магнитопровода
на конвейерной установке производят следующим обра-
зом. После необходимого прогрева печи, наладки и ре-
гулировки станка производят пробную лакировку и за-
пекание опытных образцов. При достижении необходи-
мого качества и толщины лаковой пленки приступают
к массовой лакировке и запеканию.
140
Листы стали, проходя через валики станка, автома-
тически попадают на движущуюся через печь ленту кон-
вейера. В конце конвейера поток листов стали с запе-
ченной лаковой пленкой сползает с цепей на специально
подставленный стеллаж (верстак), где листы укладыва-
ются стопкой друг на друга.
Чтобы листы стали не разбрасывались при выходе
из конвейера, а укладывались стопкой, необходимо при
пропуске листов через резиновые валики станка вклады-
вать их в определенном порядке и в одном и том же
месте валиков.
Время прохождения листов по конвейеру равно 40—
45 сек. За это время происходит воспламенение и сгора-
ние разбавителя (керосина) и запекание лаковой
пленки. Охлаждение пластин осуществляется водой (ду-
шевая установка) или воздухом.
В случае, если смонтированная конвейерная уста-
новка не обеспечивает необходимого качества запека-
ния, регулировку режимов можно производить измене-
нием температуры печи переключением отпаек в спира-
лях и дополнительным утеплением верхней части печи
или же изменением скорости движения цепей конвей-
ера путем подбора необходимых диаметров шкивов
в приводе клиноременной передачи.
в) Контроль толщины лаковой пленки
Проверка толщины лаковой пленки осуществляется
путем измерения штангенциркулем пакета из 50 листов
стали, зажатого между двумя стальными плитами, до
лакировки и после лакировки и запекания. Толщина
пакета измеряется вместе с нажимными плитами. Для
зажима контрольного пакета можно приспособить любой
постоянный груз, выбранный из расчета полного сжатия
листов. Для проверки выбирают листы, по возможности
не волнистые и не коробленые. Измерение толщины до
и после лакировки производят обязательно в одном и
том же месте, для чего на каждом листе в местах заме-
ров делают отметку мелом.
Прирост толщины определяется по формуле
50 ’
141
где h\ — толщина пакета вместе с нажимными плитами
до лакировки, мм;
h2— то же после лакировки, мм;
50 — число листов в пакете.
Толщина пленки на один лист при однократной ла-
кировке должна быть равна расчетной величине (0,007—
0,02 мм). Толщину лаковой пленки фиксируют в жур-
нале ремонта.
г) Контроль качества лаковой изоляции
На руководителя ремонта возлагается обязанность
периодически не реже 1 раза в 1 ч производить проверку
качества лакировки путем осмотра поверхности листов
и не реже 2 раз в смену про.изводить контроль качества
лаковой пленки (проверяется ее толщина и электриче-
ское сопротивление). Качество лакированных и запечен-
ных листов трансформаторной стали должно соответ-
ствовать определенным требованиям. Пленка лака
должна иметь сплошную блестящую и гладкую поверх-
ность, без пропусков, натеков и обгоревших мест. Пленка
должна быть твердой, но не хрупкой, иметь прочное
сцепление со сталью и не иметь отлипа в холодном со-
стоянии. При нажатии пальцем на пленке не должно
оставаться отпечатка.
Цвет пленки лака должен быть однородным по всей
поверхности, от светло-коричневого после первой лаки-
ровки и до темно-коричневого после второй и третьей
лакировки. Недостаточно высушенная пленка с двойным
и тройным покрытием имеет желтый цвет, обугленная —
черный матовый цвет. В определении цвета пленки не
следует забывать, что лак № 202, в отличие от лака
№ 302, при запечке дает более темную пленку — почти
черного цвета, но с глянцевым оттенком.
Сопротивление изоляции лаковой пленки должно со-
ответствовать нормам, предусмотренным заводом-изго-
товителем для данного типа магнитопровода (см. ниже).
Для контроля качества применяемого лака на отече-
ственных заводах в отдельных случаях производят испы-
тание лаковой пленки на пробой напряжением 100—
150 в. В ремонтных условиях это испытание не является
обязательным.
142
д) Измерение сопротивления изоляции пленки
В ремонтных условиях измерение сопротивления изо-
ляционной пленки на пластинах стали производят в со-
ответствии с инструкциями трансформаторных заводов *.
Контролю после лакировки -подвергают листы трансфор-
маторной стали всех размеров, охлажденные до темпе-
ратуры не менее чем 40—50°С. Измерение производят
в трех точках, лежащих на оси отверстий, и в трех точ-
ках на гладкой поверхности пластин.
Испытываются три пакета, состоящие каждый из
двух пластин, и затем один пакет, собранный из ранее
испытанных шести пластин. При сборке .пакетов кромки
пластин должны совпадать. Образцы закладывают
между медными электродами с контактной поверхностью
150 см1 2 так, чтобы осевая линия электродов была на-
правлена вдоль пластин.
Примерная схема установки для измерения сопротив-
ления изоляции пластин изображена на рис. 43. Сжатие
пакета между электродами осуществляется грузом 7,
обеспечивающим удельное давление электродов порядка
5—6 кГ1см2. При испытании на электроды подводят на-
пряжение 6—12 в от аккумуляторной батареи и с по-
мощью реостата устанавливают ток не более 0,4. а.
Падение напряжения измеряется вольтметром.
Величины сопротивлений изоляции при двукратной
лакировке не должны быть менее значений, приведенных
ниже.
В пакете, собранном из двух пластин
5 ом в точках расположенных по оси пластин;
10 ом в точках, расположенных на гладкой поверхности.
В пакете, собранном из шести пластин
20 ом в точках, расположенных ио оси пластин,
40 ом в точках, расположенных на гладкой поверхности.
При однократной лакировке сопротивление изоляции,
измеренное на гладкой поверхности пакета из шести
пластин, >не должно быть ниже 10 ом.
Если измеренные сопротивления окажутся ниже ука-
занных величин, необходимо произвести повторное испы-
тание. Если результаты повторятся, лакировку следует
1 Производственная инструкция ЗЛ180, р. 13, «Электрозавод»,
1958.
143
остановить и выяснить причины, вызывающие понижен-
ное сопротивление изоляции. Пониженное сопротивление
изоляции может быть вызвано загрязнением лака, ржав-
чиной на листах, заусенцами и т. д.
Рис. 43. Схема проверки электрического со-
противления изоляции листов стали.
1 — источник постоянного тока 6—12 в; 2 — ампер-
метр постоянного тока на 0,5 а с ценой деления
не более 0,01 а; 3 — вольтметр постоянного тока
на 3—15 в с ценой деления ие более 0,5 в; 4 —
электроды медные полосовые толщиной 8, шири-
ной 40 и длиной 300 jwjh (площадь 120 см2); 5 —
испытываемый пакет, набранный из листов
трансформаторной стали; 6 — реостат сопротивле-
нием около 300 ом иа силу тока 0,5 а; 7 — груз,
обеспечивающий давление 6 кГ!см2 на площадь
электрода.
При пуске станка после наладки руководитель работ
должен более тщательно следить за качеством изоляции
отлакированных листов и не менее 2 раз в смену произ-
водить испытание электрического сопротивления лако-
вого покрытия. Внеочередной контроль электрического
сопротивления лакированной стали производят при
изменении режима работы на лакированом станке.
е) Определение стоимости изолировки,
расход лака и разбавителя
Трудоемкость изолировки 1 т стали зависит от коли-
чества пластин. Соответственно этому возрастает стои-
мость изолировки и расход лака. В зависимости от тол-
щины пластин стали магнитопровода 0,35 или 0,5 мм
144
соотношение стоимости трудовых затрат определяется
отношением -^-gg- = l,43. Поэтому по трудовым затратам
стоимость изолировки стали с толщиной пластин 0,35 мм
дороже изолировки пластин толщиной 0,5 мм более, чем
на 40%.
Расход лака на изолировку электротехнической стали
определяется по формуле
Q = Gan, кг,
где Q — расход лака, кг;
G — вес лакируемой электротехнической стали, т;
а — расход лака на однократную двустороннюю
лакировку 1 т стали, кг;
п— число лакировок.
Расход лака на лакировку 1 т электротехнической
стали ,(а) в зависимости от толщины лакируемой стали
следующий:
Расход лака на лаки-
Толщмна ровку 1 m стали
стали, мм (однократное
покрытие), кг
0,5 7,15
0,42 8,5
0,35 10,4
0,3 11,9
Указанное значение расхода лака на 1 т электротех-
нической стали установлено для лакировок лака-
ми № 202 или 302 с количеством нелетучих около 50% и
с нанесением лака при помощи валков на конвейерной
установке. Технологические потери при этом способе
приняты равными 10%)', увеличение веса активной стали
при однократной двусторонней лакировке после сушки
около 12,5 г[м2. Толщина пленки лака, получаемая при
этих данных, составляет около 0,012 мм на две стороны.
Расход разбавителя керосина (уайт-спирита) для ла-
кировки электротехнической стали принимается рав-
ным 10%) расхода лака, включая расход разбавителя на
промывку валков, очистку ванночек и другие технологи-
ческие нужды.
При необходимости применения более летучих раз-
бавителей или при применении метода лакировки, отлич-
ного от принятой технологии (на конвейере), норма рас-
хода разбавителей соответственно изменяется.
10-1696 145
Глава шестая
СБОРКА МАГНИТОПРОВОДОВ
24. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ
В этой главе рассматривается технология сборки
стержневых магнитопроводов шихтованной и стыковой
конструкции. Технологические операции сборки броне-
вых магннтопроводов (шихтованных и стыковых) спе-
циально не выделяются. Поскольку технологические опе-
рации сборки броневых и стержневых магнитопроводов
аналогичны (см. § 19), отдельное выделение операций
сборки броневых магнитопроводов привело бы к излиш-
нему повторению.
Пластины стали, имеющие подгары, оплавления и
другие дефекты, следует заранее рассортировать так,
чтобы в процессе перешихтовки их можно было равно-
мерно распределить по всему контуру магнитопровода,
чередуя поврежденные листы с неповрежденными.
В практике ремонтов принято придерживаться сле-
дующих положений. Пластины с подгарами, оплавле
ниями и другими повреждениями можно оставлять в том
же стержне при условии, если уменьшение сечения
стержня в зоне повреждения не превышает 2% от всего
сечения стержня; поврежденные листы следует чередо-
вать с неповрежденными. При уменьшении сечения от
2 до 6% поврежденные листы, чередуя с неповрежден-
ными, распределяются равномерно по всем стержням.
При выгорании листов более 6% они подлежат частич-
ной или полной замене новыми, близкими по качеству
стали или имеющими более высокое качество. При ча-
стичной замене поврежденную часть листа отрезают и
делают соответствующую вставку; при этом вставка и
оставшаяся часть листа должны иметь отверстия под
стяжные шпильки для их крепления.
Следует напомнить, что сборку магнитопроводов при-
нято начинать со стороны НН; соответственно этому все
пластины активной стали и детали магнитопровода
должны быть заранее рассортированы и разложены
в соответствующем порядке.
Сборку шихтованных магнитопроводов однофазных,
трехфазных, однорамных и двухрамных трансформато-
ров производят на тех же приспособлениях, на которых
146
производилась их кантовка в горизонтальное положение
и разборка.
Перед началом сборки шихтованных магнитопрово-
дов на ремонтной площадке устанавливают приспособ-
ление, .проверяют совпадение плоскостей полозьев саней
или бревен нижнего основания рамы. Выравнивание
плоскостей и создание устойчивости приспособления
производят при помощи подкладок. На стеллажах рас-
кладывают стопками по позициям и пакетам пластины
стали (рис. 33), а также подготавливают и укладывают
у рабочего места все изоляционные и крепежные детали,
необходимые для сборки'магнитопровода.
Сборку магнитопровода начинают с установки на
приспособлении ярмовых балок нижнего и верхнего
ярма стороны НН, строго выдерживая определенное
расстояние между ними. При сборке на металлических
санях ярмовую балку нижнего ярма располагают на
расстояние 100—120 мм от вертикальной полки коротких
полозьев (рис. 44). Это необходимо для того, чтобы .по-
сле сборки магнитопровода можно было прочно закли-
нить между .нижним ярмом и 'полками коротких полозьев
деревянные брусья 3 (рис. 30), которые служат опорой
магнитопроводу при кантовке его в вертикальное поло-
жение. При сборке на деревянной раме ярмовая балка
нижнего ярма ставится на раму вплотную к попереч-
ному бревну. Ярмовые балки должны иметь прочную
опору на приспособлении. Для устойчивого положения и
для выравнивания плоскостей ярмовых балок применяют
домкраты или подкладки. В большинстве случаев слож-
ная конфигурация ярмовых балок недостаточно обеспе-
чивает их устойчивость на полозьях саней, поэтому
ярмовые балки целесообразно располагать не непосред-
ственно на полозьях саней или раме, а на трех-четырех
деревянных подкладках (рис. 45). Подкладки обычно
устанавливают на дополнительных швеллерах 4 (по
одному швеллеру под каждую ярмовую балку) и закреп-
ляют поперек полозьев саней или рамы. Подкладки,
вставленные между полками ярмовой балки, создают
устойчивость и прямолинейность расположения балок
на приспособлении. Высоту подкладок надо выбирать
такой, чтобы плоскость ярмовых балок совпадала с пло-
скостью продольных установочных швеллеров. Кроме
того, при применении подкладок предоставляется воз-
10* 147
Мощность более широкого выбора размеров установоч-
ных швеллеров из имеющегося в наличии ассортимента.
Для поперечных установочных швеллеров желательно
брать более крупный профиль во избежание прогиба их
под действием собственного веса магнитопровода и веса
прессующего груза (см. ниже).
Рис. 44. Расположение ярмовых бачок, поперечных и
продольных швеллеров на приспособлении при сборке
мапнитопровода трехфаэного трансформатора (одно-
рядная стяжка стержней стяжными шпильками).
1 — сани; 2 — ярмовые балки; 3 — продольные швеллеры;
4 — поперечные швеллеры; 5 — деревянные рейки для опоры
оправок; 6 — изоляционные прокладки (мосты); 7 — опорные
подкладки для ярмовых балок.
На ярмовых балках раскладывают рейками вверх
комплект изоляционных прокладок (мостов) 6 (рис. 44).
Поперек приспособления укладывают и закрепляют два-
три установочных швеллера 4, располагая их между
ярмовыми балками на одинаковом расстоянии друг от
друга. На металлических санях или стальной раме по-
перечные установочные швеллеры можно закрепить
к полкам саней болтами или струбцинами. На деревян-
ной раме закрепление поперечных швеллеров производят
при помощи хомутов (с резьбой на концах)., охватываю-
148
Щих бревйо й проходящих в специально просверленйые
отверстия в .полках швеллеров; хомуты закрепляют
гайками.
После закрепления поперечных устанавливают про-
дольные швеллеры 3, расположив их симметрично по два
швеллера под каждым стержнем. Размер а (рис. 44)
между швеллерами должен быть выбран таким, чтобы
стяжные шпильки с гайками и шайбами проходили сво-
бодно и чтобы торцовый ключ свободно устанавливался
Рис. 45. Установка ярмовых балок иа санях с применением
подкладок.
/ — длинные полозья сашей; 2 — ярмовая балка; 3 — деревянный
брус; 4 — швеллер; 5 —продольный установочный швеллер; 6 — по-
перечный установочный швеллер.
на гайки шпилек. Закрепляют продольные швеллеры
к поперечным болтами. На «Электрозаводе» поперечные
швеллеры закрепляют к саням струбцинами, а продоль-
ные не закрепляют, но перед кантовкой магнитопровода
привязывают ремнями к стержням магнитопровода. Для
опоры стальных оправок при шихтовке магиитопровода
между каждой парой швеллеров прокладывают деревян-
ные рейки 5 (рис. 44).
На изоляционные прокладки (мосты) со стороны
нижнего ярма укладывают стальные пластины жест-
кости 5 (рис. 46), а на стальные пластины — электро-
картонные полосы 4. На продольных швеллерах разме-
шают прессующие накладки стержней с изоляцией;
На отечественных заводах стальные пластины жест-
кости ставят на магнитопроводах трансфооматоров от
7 500 ква и выше. Стальны₽ пластины служат наклад-
149
Ками, перекрывающими стыки стержней с нижним
ярмом. Они создают жесткость конструкции, предохра-
няют от возможного перелома и деформаций во время
Рис. 46. Общий вид размещения деталей «а санях
перед началом шихтовки трехфазного магнитопрово-
да с двумя рядами стяжных шпилек в стержнях
(на рисунке не показано размещение прессующих на-
кладок стержней).
1 — сани; 2 — ярмовые балки стороны НН; 3 — изоляционные
прокладки ярмовых балок (мосты); 4 - полосы из электро-
картона; 5 — стальные пластины; 6 — поперечные швеллеры;
7 — продольные швеллеры; 8 — уравнительные полосы из
электрокартона; 9 — деревянные рейки для опоры оправок.
сборки и разборки обмоток при расшихтованном верхнем
ярме.
На продольные установочные швеллеры укладывают
и привязывают к ним киперной или тафтяной лентой
уравнительные полосы 8 из электрокартона для вырав-
150
нивания ими плоскостей установочных швеллеров и
ярмовых балок с изоляционными прокладками (рис. 46).
При необходимости производят дополнительное вырав-
нивание ярмовых балок и установочных швеллеров при
помощи подкладок. Разместив стальные накладки стерж-
ней с изоляцией и проверив правильность и симметрич-
ность расположения ярмовых балок и совпадение пло-
скостей изоляционных мостов с изоляцией стальных на-
кладок стержней, уложенных на продольных швеллерах,
можно приступать к укладке позиций активной стали
стержней и ярм.
Для предохранения от прогиба на случай возможной
опрессовки грузом собранного магнитопровода под по-
перечными установочными швеллерами заранее выкла-
дывают вымостки из шпал, брусьев и т. п.
25. СБОРКА ОДНОФАЗНЫХ И ТРЕХФАЗНЫХ
ОДНОРАМНЫХ ШИХТОВАННЫХ МАГНИТОПРОВОДОВ
Начало шихтовки магнитопровода производится
с первого пакета нижнего ярма по эскизу расположения
листов стали, снятому при 'разборке магнитопровода
(рис. 35). Укладку начинает бригадир или старший ра-
бочий, который укладывает листы нижнего ярма и поло-
вину среднего стержня. Вслед за бригадиром остальные
рабочие производят укладку листов крайних стержней,
верхнего ярма и второй половины среднего стержня той
же позиции. Укладка всех остальных позиций до конца
сборки производится в том же порядке. В процессе
сборки производят измерение толщины собранных паке-
тов штангенциркулем, предварительно стягивая измеряе-
мый пакет струбциной.
После укладки первого пакета устанавливают кон-
трольные стальные оправки. Предварительно в отвер-
стия ярмовых балок вставляют центрирующие втулки и
подставляют опоры (подкладки), удерживающие оправ-
ки и втулки от выпадения. Контрольные оправки в от-
верстиях стержней расставляют в шахматном порядке
(рис. 47). Количество оправок должно быть таким, что-
бы каждый лист ложился не менее чем на две или три
оправки в зависимости от длины листа. Собранный пер-
вый пакет магнитопровода необходимо тщательно вы-
равнять путем подбивки медной подбойкой (рис. 31),
151
ликвидируя образовавшиеся зазоры в стыках и перекры-
тие кромок листов. Не следует применять стальные под-
бойки или ударять по торцу стальным молотком (см.
§ 13,в). После выравнивания пакета по величинам зазо-
ров (или нахлестов) определяют правильность располо-
жения ярмовых балок. При наличии перекоса ярмовые
балки верхнего и нижнего ярм выравнивают легкими
ударами кувалды через деревянную подкладку. При не-
обходимости дополнительно подправляют торцовые по-
Р'ис 47. Расположение контрольных стальных
оправок при сборке мапнитопровода.
верхности собранного пакета магнитопровода, как ука-
зано выше. Кроме того, необходимо дополнительно про-
верить правильность формы магиитопровода, измерив
собранные пакеты магнитопровода по диагоналям с угла
на угол рулеткой или метром. После окончания провер-
ки можно вставить заземления на нижней и верхней
ярмовых балках стороны НН, расположив их в фирмен-
ном исполнении, и начать сборку второго пакета.
В процессе сборки пакета следует проверять верти-
кальность оправок и отсутствие завала их в стороны.
Обычно проверку производят «на глаз» по совпадению
рядов оправок и по величине зазоров в стыках между
листами. Допускаемая на отечественных заводах вели-
чина зазоров в стыках листов стали при шихтовке маг-
нитопроводов принята для трансформаторов 4-го габа-
152
рита до 1,0—2 леи, а для трансформаторов 3-го габарита
до 0,5—1 мм.
Тщательно следя за величиной зазоров в стыках пла-
стин и вертикальностью контрольных оправок, собирают
второй и остальные пакеты до масляного канала. В про-
цессе сборки контрольные оправки часто смещаются
в стороны особенно, когда листы укладывают небрежно,
рассчитывая, что впоследствии их можно выправить. Та-
кая небрежность неизбежно приведет к перекосам в со-
бираемом магни гопроводе. При «набрасывании» листов
на оправки последние от ударов смещаются в стороны
от вертикального положения и, действуя как рычаг,
смещают нижние, уже набранные и выравненные паке-
ты. Поэтому при сборке магнитопровода листы стали
следует осторожно надевать на оправки, не сбивая опра-
вок в стороны ударами листов.
Необходимо помнить, что незначительный и малоза-
метный завал в начале сборки может привести в конце
сборки к значительному перекосу стали магнитопровода.
Поэтому в процессе шихтовки необходимо каждые 10—
12 мм толщины пакета выравнивать подбивкой. Каждый
собранный пакет в целом также должен быть вырав-
нен. При подбивке пакетов «заедание» оправок в от-
верстиях устраняется легкими ударами молотка по
оправке.
Качество сборки пакетов контролирует мастер или
руководитель ремонта. Наиболее удобно контролировать
качество сборки с помощью угольника (рис. 48). Для
этого необходимо иметь на приспособлении специально
подготовленные и установленные в нескольких местах
контрольные площадки как базы, на котовые можно
помещать контрольный угольник. Горизонтальность по-
верхности этих площадок должна быть проверена уров-
нем. Такие ровные места всегда можно найти на при-
способлении; при их отсутствии можно устанавливать
по уровню специальную контрольную плиту.
В процессе самой укладки стали контроль ведет бри-
гадир. Правильность укладки листов характеризуется
величиной и равномерностью зазоров в стыках, поэтому
после укладки очередного пакета необходимо проверять
зазоры стыков листов. Зазоры всех стыков в стержнях
и ярмах должны быть равномерными и одинаковыми
по величине и не превышать фирменных.
153
Неравномерная величина зазоров в стыках (а боль-
ше ai) свидетельствует о завале листов стали в сторону
большего зазора а (рис. 48). Иногда удается устранить
завал сдвигом перекошенного пакета при помощи опра-
вок, осторожно действуя ими как рычагами в сторону
меньшего зазора сц, сдвигая затем листы стали вдоль
стержня (или соответственно ярма) также при помощи
Р.ис. 48. Некоторые примеры завалов 'пакетов «тали в стержнях
или ярмах -и методы контроля.
а — завал всех пакетов; бив — примеры частичных завалов; в — опре-
деление завала по величине зазоров между пластинами (завал в сто-
рону большего зазора в стыках).
оправок до 'получения равномерного зазора и совпаде-
ния его с линией зазоров ранее зашихтованных пакетов.
Скос зазоров в сторону от вертикальной линии выравни-
вают таким же способом. Дополнительно производят
подбивку всех пакетов со стороны отверстий легкими
ударами молотка по оправке и затем медной подбойкой
или ударами молотка через эластичную (фибровую)
подкладку со стороны торцовых поверхностей паке-
тов.
Ранее неоднократно отмечалось и полезно отметить
это еще раз, что удары по электротехнической стали
154
крайне вредно отражаются на магнитных свойствах ста-
ли. Поэтому следует по возможности избегать сильных
и резких ударов.
Установку прокладок масляного канала (рис. 49)
производят в фирменном исполнении согласно эскизу,
составленному при разборке магнитопровода. Прежде
чем продолжать дальнейшую сборку, необходимо еще
раз тщательно проверить собранные пакеты на отсут-
ствие завалов, проверить
также установку прокладок
масляных каналов и пра-
вильность расположения
приваренных прутков. Пос-
ле этого можно приступить
к сборке остальных пакетов
магнитопровода. В процессе
сборки необходимо следить
за совпадением отверстий
в ярмовых балках с отвер-
стиями в пакетах ярма, так
как возможно, что вследст-
вие частых ударов подбой-
ками при выравнивании па-
кетов может произойти не-
который увод ярмовой бал-
ки. В случае смещения яр-
мовую балку следует поста-
вить на место легкими уда-
рами кувалды. В дальней-
шем прокладки масляных
каналов следует устанавли-
вать также в строгом соот-
ветствии с заводским испол-
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
Рис. 49. Расположение прутков
на пластинах, образующих ка-
налы для масла ib (Стержнях и
ярмах
а — однофазный однорамный; б —
трехфазный; в — однофазный двух-
рамный магннтопровод.
нением. Проверка правильности установки прокладок
лежит на обязанности руководителя работ.
Перед сборкой центральных пакетов стержней под-
кладывают под пакеты с обеих сторон вдоль каждого
стержня магнитопровода подставки, предупреждающие
свисание собираемых пакетов (рис. 50), а по углам маг-
нитопровода устанавливают ступенчатые деревянные
бруски, снятые при разборке.
После сборки центрального пакета оправки можно
поднять вверх по мере надобности. Для создания опоры
155
оправкам в новом положении в щель масляного канала
просовывают полоски из электрокартона, перекрывая
таким образом отверстия.
После окончания шихтовки центрального пакета маг-
нитопровода производят проверку качества шихтовки и
измеряют толщину набранных пакетов. Нормы на допу-
скаемые отклонения сечений 'стержней, принятые «Элек-
трозаводом», приведены в § 22,а.
По окончании шихтовки сверху последнего пг?кета
укладывают электрокартонные и стальные пластины
жесткости, перекрывающие яр-
ма и стержни (см. § 24) (если
это предусмотрено конструкци-
ей магнитопровода), и разме-
щают на стержнях прессую-
щие накладки с изоляцией.
После этого можно вставить
в отверстия стержней магнито-
провода стяжные шпильки (ко-
роткой стороной резьбы вниз).
На шпильки предварительно
надевают бакелитовые труб-
ки, электрокартонные шайбы,
стальные шайбы и верхние
гайки. Если стяжные шпильки
вышли с обратной стороны
стержней, то на них надевают
снизу электрокартонные и ме-
таллические шайбы и наверты-
вают гайки. Если шпильки ока-
Рис. 50. Установка опор
под пакеты в стержнях при
сборке 1магнито1провода.
/ — приспособление (сани); 2 —
швеллер; 3 — деревянный бру-
сок; 4 — установочные швел-
леры.
зались короткими, то сначала опрессовывают стержни
временными удлиненными шпильками или грузом весом
10—15 т, а затем устанавливают на шпильки шайбы и
гайки.
После этого груз (или временные шпильки) можно
снять и окончательно затянуть гайки торцовым ключом.
Затяжку производят верхними гайками, придерживая
соответствующую нижнюю гайку торцовым (замковым)
ключом Затяжку начинают с середины стержня и про-
изводят в обе стороны равномерно.
В процессе затяжки стержней представляется воз-
можность вставить в пазы прямоугольной просечки на
торцовых поверхностях ярм электрокартонные коробки.
156
В эти коробки вставляют стальные прессующие планки
(брусья) и временно закрепляют их снизу через отвер-
стия в ярмовых балках болтами, предварительно поста-
вив под болты замковые пластины. Затем вынимают
ярмовые оправки, укладывают на ярма комплект изоля-
ционных прокладок (мостов) рейками вниз, на мосты
кладут ярмовые балки нижнего и верхнего ярма стороны
ВН и приступают к прессовке ярм. Для затяжки ярм
следует вставить стальные втулки 6 (рис. 5) и стяжные
шпильки комплектно с изоляционными и крепежными
деталями. Снизу от руки навертывают гайки, предвари-
тельно установив под них шайбы и завертывают болты
в прессующие брусья.
Прессовку каждого ярма производят равномерно.
В случае, если стяжные шпильки окажутся короткими,
ставят по краям ярмовых балок временные удлиненные
шпильки, просунув их в специальные отверстия, и равно-
мерно производят прессовку ярм. Навертывают гайки на
стяжные шпильки и завертывают болты в брусья. Прес-
совку ярм можно производить также грузом 10—15 т,
положив груз на середину ярмовой балки. После того
как гайки стяжных шпилек ярм будут слегка затянуты,
следует проверить правильность установки ярмовых ба-
лок. При обнаружении перекоса выравнивают балки и
окончательно затягивают стяжные шпильки ярм и болты
прессующих брусьев. Затяжку производят равномерно,
переходя от средней шпильки к болтам прессующих
брусьев.
Усилие, с которым производят затяжку, определяет-
ся конструкцией самого магнитопровода, т. е. диаметра-
ми шпилек и их количеством (см. § 22,а). Затяжку гаек
производят нормальным гаечным ключом без примене-
ния рычагов и излишних усилий. Необходимо лишь до-
стигнуть равномерного и плотного сжатия пластин, обес-
печивающего механически прочную и жесткую конструк-
цию, выдерживающую кантовку магнитопровода и подъ-
ем активной части, а также прочность стержней при рас-
шихтованном верхнем ярме (во время насадки обмоток
стержни не должны перекашиваться).
Чрезмерно плотная затяжка не рекомендуется в свя-
зи с тем, что, во-первых, создается излишняя напряжен-
ность в электротехнической стали, ухудшающая ее маг-
нитные свойства (см. § 13,в), а во-вторых, при сильной
157
затяжке трудно добиться равномерного сжатия пла-
стин. В сильно спрессованных стержнях прессующие на-
кладки как бы вдавливаются в стержень, образуя «веер»
пакетов, который может вызвать дребезжание кромок
листов при работе трансформатора.
Из сказанного следует, что сила затяжки пластин
активной стали не должна быть чрезмерной; нужно ста-
раться ограничить ее минимальной величиной, обеспечи-
вающей механическую прочность магнитопровода. В дан-
ном случае степень затяжки определяется производст-
венными навыками, т. е. чувством меры, которым дол-
жен обладать каждый квалифицированный слесарь.
Дополнительные сведения о стяжке стержней приве-
дены в гл. 7 (§ 30).
После окончания затяжки стержней и ярм произво-
дят измерение электрического сопротивления межлисто-
вой изоляции в собранном магнитопроводе (см. § 16,д).
Чтобы завершить сборку магнитопровода, произво-
дят дальнейшую его комплектовку. Верхние и нижние
ярмовые балки стороны НН и ВН соединяют планками,
на нижние ярмовые балки привертывают опорные пла-
стины 9 (раскосы), показанные на рис. 30. Под голов-
ки болтов ставят замковые пластины с шайбами. Раско-
сы устанавливают в том случае, если они не помешают
кантовке магнитопровода.
До начала кантовки магнитопровода в вертикальное
положение необходимо заранее вставить две такелаж-
ные оправки 6 в отверстия подъемных рым, раскрепить
магнитопровод на санях деревянными брусками 3 и при-
вязать его к саням тросами за подъемные рымы
(рис. 30).
‘Способы кантовки магнитопроводов в вертикальное
положение были описаны в гл. 4 (см. § 19,а); схема кан-
товки на санях показана на рис. 51. Можно напомнить,
что кантовка магнитопровода на санях при наличии
мостового крана с двумя крюками (или при наличии
двух мостовых кранов) не представляет сложности. При
наличии мостового крана с одним крюком кантовка маг-
нитопровода на санях значительно усложняется. В этом
случае кантовку производят подъемом саней с магнито-
проводом за длинные полозья с одновременным передви-
жением тележки мостового крана. Необходимо при этом
соблюдать крайнюю осторожность, учитывая, что при
158
подходе саней с магнито-
проводом к вертикально-
му положению в резуль-
тате смещения центра тя-
жести магнитопровода на
короткие полозья может
произойти резкий опроки-
дывающий рывок саней
с магнитопроводом. Что-
бы избежать такого опас-
ного толчка, под корот-
кие полозья саней под-
ставляют выкладку из
шпал, на которую и уста-
навливают сани.
Если ремонтный пер-
сонал не имеет достаточ-
ного опыта в такелажных
работах, кантовку магни-
топровода следует пору-
чать бригаде специали-
стов-такелажников.
Перекантовав сани с
магнитопроводом из го-
ризонтального положения
в вертикальное, устанав-
ливают, не ослабляя тро-
сов, упоры 5 под длинные
полозья саней (рис. 51).
Убедившись в надежной
устойчивости приспособ-
ления с магнитопроводом,
можно отчалить тросы
обоих крюков и отвязать
магнитопровод от саней,
затем снять магнитопро-
вод и поставить его на
пол.
После снятия магни-
топровода с приспособле-
ния и установки его на
пол следует проверить
состояние изоляции стяж-
Рис. 51. Схема кантовки мапнитоправода на санях.
магннтопровод; 2 - приспособление для сборки и кантования (сани); 3-чалкн; 4 - опорные брусья; 5 - предохранитель-
ный упор.
159
ных шпилек, обратив внимание на длину изоляцион-
ных трубок: длинные трубки будут препятствовать
прессовке активной стали, при коротких трубках воз-
можно замыкание телом шпильки стали магнитопро-
вода. Если будут обнаружены дефекты, производят не-
обходимую замену и усиление изоляции, как это было
указано в § б.
Одновременно с проверкой изоляции шпилек произ-
водят «отделку магнитопровода». Ослабив несколько
шпилек в стержне и подтягивая одни и ослабляя другие,
Рис. 52. Ппесссзк? стержней стяжными шпильками.
/ — стержень магнитопровода; 2 —«стальные прессующие на-
кладки; 3 —замковый ключ; 4 — ломнк для отламывания
концов шпилек.
выпрямляют волнистость в стержнях. Кроме того, вы-
равнивают изоляционные и стальные шайбы (или на-
кладки) так, чтобы они были расположены симметрич-
но по отношению друг к другу и к шпилькам. Также по-
очередно выравнивают гайки на стяжных шпильках
со стороны короткой резьбы (т. е. со стороны НН) так,
чтобы конец шпильки находился вровень с гайкой. По-
сле выравнивания гаек производят раскерновку каждой
шпильки со стороны короткой резьбы с гайкой в трех-
четырех точках (рис. 52) и окончательно подтягивают
гайки с другой стороны шпилек до отказа торцовым
ключом. От поворота шпильки закерненную гайку бло-
кируют замковым ключом (рис. 52).
Выступающие длинные концы стяжных шпилек сле-
дует надрезать ножовкой вровень с гайкой (на одну
треть толщины шпильки) и отломать надрезанные концы
специальной оправкой-ломиком (рис. 52). Образовав-
шиеся на шпильках острые кромки и заусенцы снимают
напильником. Для предохранения гаек от отвинчивания
160
шпильки зачеканивают молотком или раскернивают
в трех-четырех точках, как указано на рис. 52.
После отделки магнитопровода следует проверить
правильность размещения заземлений магнитопровода
(см. § 6), продуть магнитопровод сжатым воздухом и
произвести все необходимые испытания собранного маг-
нитопровода: измерить электрическое сопротивление
межлистовой изоляции активной стали, испытать проч-
ность изоляции стяжных шпилек приложением напряже-
ния 2 кв от источника переменного тока промышленной
частоты (см. § 16,г) и испытать магнитопровод на на-
грев и потери (см. § 17), если в этом имеется необходи-
мость.
26. СБОРКА ОДНОФАЗНЫХ ДВУХРАМНЫХ
ШИХТОВАННЫХ МАГНИТОПРОВОДОВ
Подготовительные работы к сборке выполняются
аналогично сборке трехфазного однорамного магнито-
провода. Под стержни устанавливают по два продоль-
ных швеллера так, чтобы на каждом из них можно было
произнести сборку внутренней и наружной рамы
(рис. 53). Между каждой парой швеллеров проклады-
вают деревянные рейки 8 для опоры стальных оправок.
Швеллеры должны быть расставлены так, чтобы они не
мешали установке прессующих шпилек с шайбами и гай-
ками и установке на гайки торцового ключа. На каждую
пару продольных установочных швеллеров устанавлива-
ют стальные стяжные пластины (накладки) и сверху
закрывают пластинами из электрокартона.
Выравнивание плоскостей продольных установочных
швеллеров (с наложенными на них стальными наклад-
ками и изоляцией) с плоскостями ярмовых балок и изо-
ляцией (мостами) производят при помощи подкладок,
устанавливаемых под ярмовые балки и швеллеры, и
дополнительных выравнивающих электрокартонных про-
кладок, это производится аналогично выравниванию
установочных швеллеров при ремонте трехфазных одно-
рамных магнитопроводов.
Сборку как обычно следует начинать со стороны НН
и производить раздельно по рамам. Первой собирают
внутреннюю раму, затем наружную.
Начало сборки внутренней рамы производят так же,
как и для однорамных магнитопроводов. Укладку лис-
11—1696 161
тов первых двух позиций производят согласно эскизу,
составленному при разборке магнитопровода (рис. 54),
в дальнейшем всю сборку производят по технологии
сборки трехфазных однорамных магннтопроводов.
Производят сборку первого пакета. После укладки
первой позиции выравнивают расположение стальных
Рис. 53. Расположение яр левых ба ток и установочных, швеллеров
при сборке однофазного двухрамного магмитопрезода.
1 — приспособление для сборки (сани); 2— ярмовая балка с изоляцией (мо-
стом); 3 и 4— продольные и поперечные установочные швеллеры; 5- - струб-
цины; 6— швеллер; 7 — деревянный брус; 8— деревянные рейки для опоры
оправок.
накладок и электрокартонных пластин относительно от-
верстий в листах внутренней рамы с учетом расположе-
ния отверстий наружной рамы.
Вставляют стальные контрольные оправки в отвер-
стия стержней и ярм так, чтобы каждый лист при ших-
товке ложился не менее чем на две оправки. Оправки
следует располагать по возможности ближе к стыкам.
Одновременно в отверстия ярм устанавливают стальные
162
центрирующие втулки и подставки, предохраняющие от
выпадения оправок и центрирующих втулок.
Производят сборку всех пакетов внутренней рамы
аналогично сборке однорамного трехфазного магнито-
провода.
При сборке двухрамных магнитопроводов следует
учитывать, что по мере набора пластин стержни рамы
становятся неустойчивыми, так как их центр тяжести
Рис. 54. Эскиз расположения пластин стали в начале шихтовки
с указанием расположения дистанционных прокладок.
/ — буковые дистанционные прокладки; 2 — временные рейки. Дистанционные
прокладки и рейки устанавливают в начале шихтовки наружной рамы. Контур
наружной рамы показан штрихпунктиром.
находится вне опоры. Для предупреждения опрокидыва-
ния нужно ставить дополнительные упоры под пакеты
(рис. 55).
Сборку наружной рамы производят также по обще-
принятой схеме, учитывая при этом некоторые конструк-
тивные особенности двухрамных магнитопроводов. Для
образования канала между рамами устанавливают ди-
станционные прокладки (рейки). Со стороны ярм уста-
навливают буковые дистанционные прокладки, которые
временно (для устойчивости) закрепляют электрокар-
тонными скобами; скобы вставляют между листами вну-
П* 163
тренней рамы на расстояние 40—50 мм от верха магни-
топровода (рис. 56). Категорически запрещается закреп-
лять дистанционные прокладки металлическими предме-
тами. Дистанционные прокладки необходимо изготов-
лять из хорошо просушенного бука по образцу завод-
Рис. 55. Установка швеллеров и
подставок для предохранения па-
кетов при сборке от опрокиды-
вания.
1 —• приспособление для сборки (саии);
2 — установочные швеллеры; 3 — опора
для установочных оправок; 4 — наклад-
ки с -изоляцией; 5 — деревянные бру-
ски; 6 —швеллер (подставка).
ских, увеличив их длину
в 1,5 раза.
Со стороны стержней
устанавливают времен-
ные дистанционные про-
кладки и также закреп-
ляют электрокартонными
скобами, как указано вы-
ше (рис. 56). Временные
рейки могут быть изго-
товлены из стали, тексто-
лита или бука.
(Проверив количество и
размещение постоянных и
временных прокладок и
расположение прессую-
щих стальных пластин,
можно приступить к сбор-
ке первого пакета; затем,
как обычно, следует вста-
вить оправки. Начало
укладки первых листов
производят согласно эски-
зу первых двух позиций,
снятому при разборке
(рис. 54). После сборки
первого пакета следует
проверить совпадение от-
верстий стержней в паке-
те с отверстиями прессующих стальных и электрокартон-
ных пластин.
В дальнейшем сборку всех пакетов наружной рамы
производят аналогично сборке внутренней рамы. Пла-
стины стали укладывают вплотную к дистанционным
рейкам. В процессе сборки удаляют временные скобы,
установленные для крепления прокладок. Собираемые
пакеты, как и при сборке внутренней рамы, предохра-
няют от свисания установкой подставок (рис. 55). После
164
сборки наружной рамы
временные рейки, уста-
новленные между стер-
жнями, удаляют, ос-
тавляя лишь буковые
прокладки между ярма-
ми. Обе рамы скрепля-
ют между собой сталь-
ными накладками. Для
заземления внутренней
рамы под одну из ма-
лых накладок устанав-
ливают несколько пла-
стин из электротехни-
ческой стали, замыкая
тем самым электриче-
ски внутреннюю раму
с наружной. Ленту за-
земления ставят толь-
ко в наружную раму.
Ранее было принято
замыкать рамы уста-
новкой пластин элек-
тротехнической стали
во многих точках. В на-
Рис 56. Временное крепление дистан-
ционных прокладок.
1 — стержень магнитопровода; 2 — времен-
ные стальные рейки; 3 — буковые дистан-
ционные прокладки; 4 — скобы из электро-
картона; 5 — рукоятка рейки; 6 — ярмо
магнитопровода.
стоящее время такая
перемычка из четырех-пяти пластин устанавливается
лишь в одном каком-нибудь месте на одном из стерж-
ней и является вполне достаточным заземлением.
Кантовку производят аналогично кантовке однорам-
ных трехфазных магнитопроводов.
27. СБОРКА ТРЕХФАЗНЫХ ДВУХРАМНЫХ
ШИХТОВАННЫХ МАГНИТОПРОВОДОВ
Подготовительные работы к сборке выполняются
аналогично сборке трехфазных однорамных и однофаз-
ных двухрамных магнитопроводов. Установочные про-
дольные швеллеры ставят по два под каждый стержень
с такими расчетом, чтобы между ними свободно прохо-
дили стяжные шпильки обеих рам с шайбами и гайками
и торцовый гаечный ключ.
12—1696 165
При шихтовке трехфазного двухрамного магнитопрэ-
вода производят сборку одновременно обеих рам, начи-
ная со стороны НН. Сборку выполняют 5 чел. (рис. 33),
один из них производит сборку среднего стержня и на-
ходится внутри магнитопровода между двумя стержня*
ми. Начало укладки первых листов производят анало-
гично сборке трехфазных однорамных магнитопроводов
и согласно эскизу расположения листов первых двух по-
зиций, снятому при разборке магнитопровода (рис. 57).
Рис. 57. Примерная схема расположения листов стали в нача-
ле шихтовки грехфазного двухрамного маг.нитоП|ровода.
Весь процесс сборки трехфазных многорамных маг-
нитопроводов производят в следующей последователь-
ности: укладывают первые листы обеих рам (первой по-
зиции); выравнивают расположение прессующих и элек-
трокартонных пластин так, чтобы отверстия в пластинах
и листах магнитопривода совпали, выравнивают ярмо-
вые балки.
Производят сборку первого пакета обеих рам и вы-
равнивают его медной подбойкой; выравнивают углы
внутренней и наружной рамы, проверяют правильность
формы магнитопровода измерением собранных пакетов
по диагоналям (с угла на угол); проверяют расстояние
между рамами.
Вставляют в отверстия стержней и ярм стальные
оправки так, чтобы каждый лист при шихтовке ложился
не менее чем на две оправки; производят сборку второ-
го и третьего пакетов.
16С
Расставляют между рамами в ярмах постоянные бу-
ковые дистанционные прокладки, а между рамами
стержней — временные стальные, выравнивают собран-
ные пакеты.
Собирают остальные пакеты магнитопровода.
В остальном сборка трехфазных двухрамных магни-
топроводов принципиально не отличается от сборки од-
норамных трехфазных и двухрамных однофазных магни-
топроводов.
Кантовку двухрамных магнитопроводов производят
аналогично кантовке трехфазных однорамных магнито-
проводов.
28. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РЕМОНТУ ШИХТОВАННЫХ
МАГНИТОПРОВОДОВ
При выполнении всех рассматриваемых выше опе-
раций предварительная зашихтовка верхнего ярма для
кантовки магнитопровода из вертикального положения
в горизонтальное всегда была обязательна. Однако
если конструкция магнитопровода позволяет создать
жесткость без наличия верхнего ярма, кантовку из вер-
тикального положения в горизонтальное можно произ-
водить без верхнего ярма, усилив жесткость магнитопро-
водов швеллерами.
Распределение крепежных швеллеров на магнитопро-
воде зависит от его конструкции, жесткости, габаритов,
веса и т. д. У однорамных магнитопроводов 3-го и 4-го
габаритов обычно бывает вполне достаточно произвести
крепление, указанное на рис. 58.
Установленные поперек магнитопровода с обеих сто-
рон стержней по два-три швеллера, закрепленные на
стяжных шпильках стержней или через окна между
стержнями, обычно обеспечивают достаточную механи-
ческую прочность и жесткость конструкции. Швеллеры
распределяют равномерно по высоте стержня в проме-
жутке между верхними швеллерами и нижними ярмо-
выми балками (рис. 58).
Оба верхних швеллера и нижние ярмовые балки сле-
дует стягивать вертикальными шпильками. Если по кон-
струкции магнитопровода предусмотрены стяжные вер-
тикальные шпильки, можно воспользоваться ими, при
отсутствии стяжных шпилек, изготавливают вновь две
12* 16?
шпильки и производят стяжку выступающих концов
верхних швеллеров и нижних ярмовых балок по торце-
вым поверхностям магнитопровода со стороны крайних
стержней (рис. 58).
Дальнейшие работы по кантовке производят в обыч-
ном порядке. Тросы зачаливают за концы верхних
Рис. 58 Крепление магнитопповода без верхнего
ярма для установки на сани.
I — подкладки для крепления стяжных шпилек; 2 — стяж-
ные шпильки; 3 — поперечные швеллеры.
швеллеров, магнитопровод поднимают и устанавливают
на сани для кантовки. На санях производят выравнива-
ние швеллеров так, чтобы стержни опирались на длин-
ные полозья саней во избежание их прогиба в горизон-
тальном положении магнитопровода. После выравнива-
ния магнитопровод привязывают к длинным полозьям
саней, закрепляют расшихтованные выступающие верх-
ние концы стержней для предотвращения их свисания
168
при кантовке и, следовательно, возможности поврежде-
ния листов, п производят кантовку магнитопровода в го-
ризонтальное положение. Процесс кантовки не отли-
чается от кантовки на санях магнитопровода с заших-
тованным верхним ярмом.
Кантовку небольших магнитопроводов с расшихто-
ванным верхним ярмом производят без саней. Магнито-
провод скрепляют поперечными швеллерами, зачалива-
ют тросы за верхние швеллеры и укладывают его в го-
ризонтальное положение.
Сборку магнитопроводов даже небольших трансфор-
маторов производят в обычном порядке. Собирают весь
магнитопровод полностью, включая и ярма.
Сборка магнитопровода без верхнего ярма и кан-
товка в таком виде в вертикальное положение нецелесо-
образны. Это не приводит к сокращению времени, а на-
оборот значительно усложняет всю работу по сборке,
снижая качество последней. В этом случае усложняется
выравнивание листов в стержнях в процессе сборки
в связи с тем, что отсутствует возможность контролиро-
вать их положение относительно листов верхнего ярма;
поэтому при последующей зашихтовке верхнего ярма
может создаться значительная неровность шихтовки,
увеличение зазоров стыков и т. д. Кроме того, без верх-
него ярма магнитопровод имеет значительно меньшую
жесткость, чем целиком собранный, что может привести
к деформации стали при такелажных работах. Опера-
ция же последующей расшихтовки верхнего ярма (для
монтажа обмоток) не вызывает значительных затрудне-
ний.
29. СБОРКА СТЫКОВЫХ МАГНИТОПРОВОДОВ
Сборка таких магнитопроводов как броневого, так и
стержневого типа технологически несложна, но требует
большого внимания и аккуратности при укладке и оп-
рессовке листов, а также правильного подбора и ис-
пользования приспособлений.
На заводах при сборке стыковых магнитопроводов
пользовались специальными магнитными плитами. В ус-
ловиях же единичной перешихтовки колонн и ярм. как
показала практика ремонтов, не требуется применение
дорогостоящих магнитных плит. Сборку производят на
обычных стальных плитах, простроганных на станке
169
по 4-му классу чистоты обработки. Сборка на таких
плитах обеспечивает вполне удовлетворительное ее ка-
чество.
Толщину изоляционных прокладок между ярмами и
колоннами необходимо выбирать по фирменному испол-
нению (обычно в трансформаторах 4-го габарита тол-
щина прокладки находится в пределах 1—1,5 лиг). Про-
кладки изготовляют из электрокартона или набора ас-
бестовой бумаги толщиной 0,2 мм, пропитанной бакели-
товым или глифталевым лаком (сверху и снизу асбеста
накладывают кабельную бумагу), иногда прокладки из-
готовляют из пластины миканита толщиной 0,5—0,7 мм,
заключенной между двумя слоями электрокартона тол-
щиной 0,3—0,5 мм. Миканит и электрокартон склеива-
ют между собой бакелитовым или глифталевым лаком.
В ремонтной практике принято применять прокладки из
электрокартона.
Операции по удалению старой изоляции, лакировке
и запеканию межлистовой изоляции, а также испытание
стыковых магнитопроводов изложены в соответствующих
главах.
Приспособления, применяемые при сборке ярм и ко-
лонн, просты в изготовлении. Большая часть из них
может быть изготовлена в любых механических мастер-
ских. Наиболее сложные приспособления (сборочные
плиты) могут быть изготовлены в мастерских или на
заводе, где имеется строгальный или фрезерный станок
необходимых габаритов.
Для сборки ярм и колонн необходимо изготовить
монтажный стол (’верстак), сборочную плиту для сборки
ярм, контрольную плиту для 'сборки колонн и подсобные
приспособления — боковую опорную плиту для крепле-
ния оправок при сборке ярм и стальные круглые оправ-
ки для сборки ярм и колонн.
Монтажный стол (верстак) сваривают из швеллеров
№ 10 (или большего номера); примерный эскиз стола
приведен на рис. 59.
Сборочную плиту принято изготовлять из листовой
стали толщиной 35—40 мм. На сборочной плите соби-
рают ярма, но одновременно она приспосабливается и
для сборки колонн. Габаритные размеры сборочной
плиты задаются по размерам ярма. Обычно ширину
плиты принимают равной двойной толщине ярма, дли-
170
ну—равной длине ярма или на 150—200 мм меньше,
для того чтобы по свисающим с плиты торцам ярма
контролировать стыковые поверхности.
Плита должна иметь несколько окон, расположен-
ных таким образом, чтобы при сборке ярм через них
можно бы по контролировать качество сборки стыковых
поверхностей, а при сборке колонн—пропускать стяж-
ные шпильки с гайками для крепления колонн.
Рис. 59. Монтажный стол для сборки ярм и колонн стыкового
магнитопровола однофазного трансформатора 20 000 ква, ПО кв.
1 — швеллеры № 10; 2 — стальные трубы диаметром 60—70 мм (можно за-
менить швеллерами); 3 — угловая сталь 35X35. Й и L выбираются по раз-
мерам сборочной плиты (рис. 60).
Опорные поверхности плиты должны быть разделены
между собой окнами или выступать над остальной по-
верхностью плиты для того, чтобы листы стали ярма
опирались на них только стыковой частью кромки,
остальная часть кромки листов не должна опираться на
плиту, т. е. должна находиться против специально вы-
резанных окон (рис. 60,а) или выборок глубиной 1 —
2 мм (рис. 60,6) между опорными поверхностями. Та-
кое расположение опорных поверхностей будет способ-
ствовать более высокому качеству сборки ярм.
Для придания жесткости к плите следует приварить
два ребра с таким расчетом, чтобы они не мешали уста-
новке плиты на монтажный стол. После приварки ребер
рабочую поверхность плиты обрабатывают на строгаль-
ном (или фрезерном) станке по 4-му классу чистоты
обработки. Обработанную плоскость выверяют линейкой.
171
Рис. 60. Плиты для сборки ярм и колонн стыкового
магнитопровода однофазного трансформатора
20 000 ква, НО кв.
а — плита со сплошными вырезами (3 окна); б — плита без
центрального окна; 1 — отверстия для крепления боковой
опорной плиты при сборке ярм (см. рис. 63); 2 — отвер-
стия для крепления вертикальных плит при сборке колонн
(см. рис. 63); 3 — отверстия для установки оправок
и стяжных шпилек при сборке колонны (диаметр отвер-
стия— под размер торцового ключа); 4— контур колонны
при сборке ее на плите; 5 — знаки (X) отмечающие поло-
жение стяжных шпилек колонн >при сборке нх на плите.
Размеры: Н — двойная толщина ярма; L —длина ярма ми-
нус 100—200 мм; А — ширина монтажного стола плюс
30—50 .м.и; К «1,25 толщины ярма.
Для двухстержневого магнитопровода более удобно
производить сборку ярм на плите с большим окном
в центре плиты (рис. 60,а); однако если окно по разме-
рам получится таким, что значительно ослабит жест-
кость плиты или вызовет коробление ее, можно вместо
центрального окна делать выборку в металле (рис. 60,6)
и дополнительно устраивать небольшие окна, если
в этом имеется необходимость.
172
Для крепления к сборочной плите дополнительных
приспособлений (боковой опорной плиты, контрольных
плит) в ней сверлят необходимые отверстия.
Сборочная плита устанавливается на монтажном
столе без крепления. Плиту выравнивают по уровню при
помощи подкладок.
В случае затруднения в изготовлении цельной сбо-
рочной плиты из листовой стали сборку ярм можно про-
изводить на маленьких плитах, которые прикрепляют
к монтажному столу с предварительной выверкой их
Р.ис. 61. Боковая опорная плита для сборки ярм.
1— плита; 2 — ребро жесткости; 3 — пластины для крепления опорной плиты
на сборочной плите; 4— иакладки для крепления оправок (см. рис. 63).
в одну плоскость при помощи уровня и контрольной ли-
нейки. Колонны в этом случае собирают на швеллерах,
установленных и закрепленных на монтажном столе
с предварительной выверкой горизонтальности по
уровню.
Монтажный стол изготовляют по размеру сборочной
плиты. Поперечные балки должны привариваться с та-
ким расчетом, чтобы они не закрывали окон в плите и не
мешали установке стяжных шпилек в колоннах магнито-
провода.
Боковая опорная плита (рис. 61), изготовленная из
листовой стали толщиной 6—10 л.и или швеллеров,
служит для крепления ярмовых балок и оправок при
сборке ярм. Она закрепляется болтами на сборочной
плите под углом 90° к последней.
Расположение и количество отверстий в опорной пли-
те должны совпадать с отверстиями для стяжных шпи-
173
лек в ярмовой балке, диаметр отверстий — превышать
на 5—10 мм наружный диаметр торцового ключа. Часть
из этих отверстий служит для крепления оправок,
остальные предназначаются для размещения стяжных
шпилек с комплектом шайб и гаек.
Изготовление боковой опорной плиты не является
обязательным. Взамен ее можно приварить или привер-
нуть болтами к столу отрезки швеллеров под углом 90°
к плоскости стола (рис. 62) и к ним прикрепить ярмо-
вую балку и необходимое количество оправок.
Рис. 62. Приспособления для сборки ярм и колонн
(без боковой плиты).
1 — сборочная плита; 2 — монтажный стол; 3 — швеллеры,
приваренные к столу для крепления ярмовых балок
и оправок.
Контрольная плита 5 (рис. 63,а), изготовленная из
листовой стали или швеллеров, служит контрольной
плоскостью для стыковой поверхности колонны при ее
сборке. Для сборки колонн контрольную плиту закреп-
ляют на сборочной плите строго вертикально. Площадь
плиты зависит от площади сечения колонны. Ширина
плиты должна быть меньше ширины центрального паке-»
та колонны, а в середине плиты должно быть окно для
наблюдения за качеством сборки. Длину (высоту пли-
ты) можно принять приблизительно равной двойной тол-
щине активной стали колонны. Контрольная поверхность
плиты должна быть обработана по 4-му классу чисто-
ты и выверена под линейку.
174
Примерный эскиз установки контрольной плиты 5,
изготовленной из швеллеров, и положение ее при сборке
колонны показаны на рис. 63,а.
Контрольные оправки 4 для сборки ярм стержневого
стыкового магннтопровода удобно изготовлять из тол-
Рис. 63. Примерная схема (расположения колонн .и ярм при их сборке.
а — сборка колонны; б — сборка ярма; 1 — монтажный стол; 2 — сборочная
плита; 3—боковая опорная плита; 4 — оправка; 5 — контрольная плита; 6 —
активная сталь; 7 — подставка под пакеты стержня; Й — ярмовая балка;
9 — швеллер для размещения прессующих -накладок колонны.
стостенных стальных труб. Предназначаются они для
насадки листов стали при шихтовке (рис. 63,6). При
сборке ярм оправки служат одновременно стяжными
шпильками для подпрессовки листов в процессе сборки
ярма. В этих оправках с обоих концов труб вваривают
шпильки с резьбой: с одного конца помещается корот-
кая шпилька, служащая для закрепления оправки в при-
способлении (в боковой плите), с другого конца—
длинная, предназначенная для подпрессовки листов.
Оправки для сборки колонн имеют вваренные шпильки
только с одного конца (для крепления оправок), вторые
же концы остаются свободными.
175
Оправки (трубы) обтачивают на токарном станке на
0,5—1 jit.it меньше диаметра отверстий в листах активной
стали. Длину труб выбирают приблизительно равной
полуторной толщине ярма (или соответственно колон-
ны). Обычно как ярма, так и колонны собирают не бо-
лее чем на трех-четырех оправках.
Шихтовку ярм на сборочной плите с укладкой листов
на ребро 'выполняют в следующем порядке.
Устанавливают сборочную плиту на монтажный
стол (верстак) и выверяют ее плоскость строго горизон-
тально по уровню.
Устанавливают ярмовую балку на сборочной плите
и закрепляют ее болтами к боковой опорной плите или
швеллером, приваренным к столу. Ярмовая балка долж-
на быть установлена строго под углом 90° к плоскости
сборочной плиты. Устанавливают и закрепляют опразки
из расчета не менее двух оправок на каждый лист. Оп-
равки должны быть установлены так, чтобы листы
совершенно свободно насаживались, не висели на них,
а опирались на стыковую поверхность сборочной
плиты.
Устанавливают ярмовую изоляцию и производят на-
садку на оправки партии листов стали на толщину
150—200 лип; листы выравнивают медной подбойкой.
Подпрессовывают набранные листы к ярмовой балке
при помощи оправок. Подпрессовку производят равно-
мерно без перегибов листов в местах нажима и без об-
разования «веера» по концам. Подпрессовку листов
удобно производить давлением не непосредственно
на стальные листы, а через деревянные прокладки
(рис. 64).
С этой целью вдоль ярма (сверху и снизу оправок»
устанавливают две широкие доски 8 так, чтобы они
охватывали всю площадь листов по длине ярма. При
помощи прямоугольных шайб 6 и отрезков труб 7, наде-
тых на оправки 4, гайками оправок создается равномер-
ный нажим на доски до необходимой плотности под-
прессовки листов. Подпрессованные листы скрепляют
между собой стальными скобами в верхней и нижней
частях ярма (в нижней части через вырезы в плите).
Производят сборку остальных листов ярма, периоди-
чески подпрессовывая их, закрепляя скобами и вырав-
нивая все неровности в положении листов медной под-
176
бойкой. В процессе укладки листов и их подпрессовки
необходимо строго следить, чтобы листы располагались
на плите под углом 90° к ее плоскости и своими кром-
ками плотно прилегали к опорным поверхностям плиты.
Устанавливают ярмовую изоляцию и вторую ярмо-
вую балку. Вставляют временные шпильки во все отвер-
стия ярма. Слегка поджимают их, снимая с активной
Рис. 64. Подцрессовка листов при сборке ярма магнитопровода одно-
фазного трансформатора.
/ — монтажный стол; 2 — сборочная плнта; 3 — боковая опорная плнта; 4—
оправка; 5 — нажимная шайба; 6 — шайба; 7 —труба; 8 — доски; 9 — скобы;
10— листы ярма; 11— ярмовая балка.
стали стальные скобы. Производят тщательный осмотр
стыковых поверхностей, выравнивают все листы.
Устанавливают заземления и окончательно произво-
дят затяжку ярма. Затяжку следует производить равно-
мерно, начиная с середины и передвигаясь поочередно
в обе стороны. Производят тщательную проверку каче-
ства сборки на отсутствие завалов, перекосов и асиммет-
рии в расположении пакетов. Проверяют величины не-
ровностей (волнистости) и отсутствие перекосов в стыко-
вых поверхностях, пользуясь контрольной линейкой
и угольником. Проверяют размеры ярма по чертежам
магиитопровода. Убедившись в правильности сборки,
177
заменяют временные шпильки на постоянные с установ-
кой соответствующей изоляции (см. § 5). Сопротивление
изоляции ярмовых балок и шпилек проверяют мегом-
метром, а электрическую прочность повышенным на-
пряжением 2 000 в (см. § 16,г).
Снимают ярмо с монтажного стола и производят из-
мерение электрического сопротивления межлистовой
изоляции активной стали (см. § 16,д).
Сборку колонн производят без замены приспособле-
ний. Если окна в сборочной плите велики и не позволя-
ют произвести размещение накладок непосредственно
на плите, то сборку колонны производят на швеллерах
или двух уголках, установленных на сборочной плите.
Необходимые размеры швеллеров (уголков), коли-
чество и расположение их на плите определяются разме-
рами и конструктивными особенностями колонн. Этот
вопрос че представляет сложности и легко может быть
решен па месте ремонта; необходимо лишь помнить, что
все устройство должно быть расположено строго гори-
зонтально и проверено по уровню.
При сборке колонн листы стали укладывают плашмя
на накладки колонн. Сборка контролируется вертикаль-
но установленной плитой 5 (рис. 63,а). Процесс сборки
несложен, и качество сборки зависит в основном от тща-
тельности выверки вертикальных и горизонтальных
плоскостей приспособлений.
Сборку колонн производят следующим образом.
Устанавливают вертикально по отвесу контрольную
плиту и закрепляют ее на сборочной плите строго под
углом 90° к плоскости сборочной плиты.
Раскладывают в определенном порядке на сборочной
плите или на специальных подкладках из швеллеров
или уголков накладки колонны так, чтобы отверстия
в них совпадали с вырезами (окнами) в плите для воз-
можности установки и крепления стяжных шпилек
с шайбами и гайками оправок. При этом строго прове-
ряют совпадение и горизонтальность плоскостей накла-
док между собой. Одновременно тщательно выверяют
положение контрольной плиты так, чтобы плоскость на-
кладок составляла с вертикальной плоскостью контроль-
ной плиты угол 90°.
Несоблюдение хотя бы одного из указанных выше
условий приводит при сборке к перекосу колонн.
178
Закрепляют на нескольких накладках оправки под
углом 90° к их плоскости (из расчета не менее двух
оправок на каждый лист) и укладывают на накладки
электрокартонные Пластины необходимой толщины.
Устанавливают заземления.
Собирают первый пакет. Листы укладывают до упо-
ра их в контрольную плиту. Выправляют пакет, поль-
зуясь медной 'подбойкой. Измеряют толщину пакета для
сравнения его с толщиной того же пакета в фирменном
исполнении. Собирают второй и третий пакеты, устанав-
ливая под них с обеих сторон подставки 7 (рис. 63),
предупреждающие свисание собираемых пакетов. Под-
ставки устанавливают так и в таком количестве, чтобы
в пакетах полностью устранялись волнистость и пере-
косы.
Собирают остальные пакеты, тщательно подбивая
листы до упора в контрольную плиту и наблюдая через
ее окна за качеством образующейся стыковой поверхно-
сти. Вторую, открытую стыковую поверхность колонны
также тщательно выверяют под угольник по отношению
к плоскости сборочной плиты (рис. 63,а).
Необходимо учитывать, что по мере набора листов
и «разбухания» колонны листы принимают все более
волнистую форму и теряют горизонтальность по отно-
шению к сборочной плите, что неизбежно приводит
к смещению отдельных листов при опрессовке колонны
и к нарушению качества стыковых поверхностей. Для
выравнивания волнистости и горизонтальности располо-
жения листов и пакетов в процессе сборки необходимо
устанавливать под уступы пакетов дополнительные под-
кладки (швеллеры, деревянные брусья), располагая их
симметрично по обе стороны колонны, и по всей ее дли-
не; горизонтальность их расположения должна быть вы-
равнена по уровню.
Снимают оправки. Устанавливают электрокартонную
пластину (изоляцию) и верхние стальные накладки.
Вставляют временные стяжные шпильки и равномерно
прессуют колонну временными шпильками, начиная
опрессовку с середины колонны. При необходимости ко-
лонну предварительно можно подпрессовать грузом.
Производят тщательную проверку качества сборки
на отсутствие завалов, перекосов и асимметрии в распо-
ложении пакетов. Тщательно проверяют величину неров-
17&
ностей (волнистости) и отсутствие перекосов в стыковых
поверхностях, пользуясь контрольными линейками и
угольником. Проверяют размеры колонны по чертежам
магнчтопровода. После тщательной всесторонней про-
верки заменяют временные шпильки на постоянные, изо-
лированные от стали магнитопровода.
Измеряют электрическую прочность изоляции на-
кладок, стяжных шпилек и электрическое сопротивление
межлистовой изоляции собранной колонны.
Основное условие при шихтовке стыковых магнито-
проводов заключается в том, чтобы избежать возникно-
вения перекосов в стыковых поверхностях колонн и ярм
в процессе их сборки. Наличие перекосов в магнитопро-
воде неизбежно приведет в будущем к серьезной аварии
трансформатора. Поэтому не будет излишним повторить
еще раз, что для избежания перекосов и достижения
высокого качества сборки необходимо тщательно про-
верять горизонтальность сборочной плиты и только
после этого производить выверку по отношению к ней
всех плоскостей других приспособлений. Нельзя до-
пускать, чтобы листы, уложенные в пакеты, паспола! а
лись в различных плоскостях или волнообразно, так как
при стяжке они, выпрямляясь, неизбежно создадут не-
ровности в стыковых поверхностях. Недопустимо, чтобы
хоть один из листов выходил за плоскость стыковой по-
верхности, так как вправить его обратно без переборки
листов практически не представляется возможным.
После сборки размеры колонн и ярм должны строго
соответствовать фирменным данным (или данным про-
екта).
Чистота стыковых поверхностей в части средней вы-
соты неровностей (проверенная линейкой и щупом)
должна быть обеспечена в пределах 0,2—0,3 мм, что
при толщине прокладки 1 —1,5 мм вполне обеспечивает
нормальную работу трансформатора.
Если листы в колонне при их укладке имеют значи-
тельную волнистость, то прессовку колонны стяжными
шпильками целесообразно производить между двумя
контрольными плитами, стянутыми между собой, осо-
бенно если колонны состоят из целых листов (без сты-
ков по длине колонны). В этом случае требуется тща-
тельная выверка обеих плит между собой и по отноше-
нию к сборочной плите и накладкам Расстояние между
180
контрольными плитами должно быть таким, чтобы листы
входили между плитами практически без зазора.
Монтаж стержневого стыкового магнитопровода про-
изводят в следующем порядке. Прежде всего устанавли-
вают на пол (на подкладки) нижнее ярмо магнитопро-
вода строго в горизонтальном положении по уровню.
Затем устанавливают на нижнее ярмо "колонны, проло-
жив предварительно между ними изоляционные про-
Рис. 65. Сборка стыковых мапнитопроводов.
/ — уровень; 2 —линейка металлическая; 3 —зазор с изо-
ляционной прокладкой. Выравнивание верхних стыковых
колонн по уровню 1 и линейке 2 достигается установкой
прокладок разной толщины в нижних стыках 3.
кладки, и производят выверку высоты -колонн по линейке
и уровню (рис. 65), регулируя высоту всех колонн
в строго горизонтальном положении путем изменения
толщины прокладок в нижних зазорах.
Укладывают прокладки на верхние стыки колонн
(все прокладки верхних зазоров должны быть одинако-
вой толщины) и устанавливают верхнее ярмо. Затем
снова проверяют центровку колонн по отношению к яр-
мам, окончательно стягивают ярма стяжными шпиль-
ками и устанавливают необходимые заземления.
После окончания сборки производят дополнительное
испытание изоляции стяжных шпилек магнитопровода
(см. § 16,г).
181
Рекомендуется намотать временную обмотку, произ-
вести проверку на отсутствие местных перегревов магни-
топровода и измерить потери и ток холостого хода (см.
§ 17). Результаты измерений должны быть записаны
в журнал ремонта. После этого можно передать магни-
топровод для монтажа обмоток.
В заключение в порядке рекомендации следует от-
метить, что прокладки из электрокартона удобнее уста-
навливать в стыки 'слегка увлажненными. Увлажненные
прокладки, обладая большой растекаемостью, свободнее
примут определенную форму с учетом всех неровностей
обеих стыковых поверхностей. Излишняя толщина там,
где это потребуется, будет выдавлена за счет заполне-
ния соседних мест. Таким образом, все пространство
в стыках будет заполнено изоляцией.
Прокладки должны выбираться такой минимальной
толщины, при которой невозможны были бы сквозные
прорезы их отдельно выступающими пластинами.
Глава седьмая
РЕКОНСТРУКЦИЯ И МОДЕРНИЗАЦИЯ
МАГНИТОПРОВОДОВ
30. НЕКОТОРЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
РЕКОНСТРУКТИВНЫХ РАБОТ
Основными технико-экономическими показателями
реконструкции или модернизации трансформатора явля-
ются увеличение мощности трансформатора, повышение
его надежности и долговечности в эксплуатации и сни-
жение потребляемой активной и реактивной мощности.
Эти показатели кладут в основу расчетов экономической
эффективности при составлении технического проекта
реконструкции силового трансформатора.
Реконструкциям подвергаются обычно трансформа-
торы старых серий, проработавшие 15—20 и более лет,
т. е. трансформаторы, которые по срокам эксплуатации
нуждаются в полной замене изоляции. Поэтому иногда
бывает выгодно взамен восстановительного ремонта
произвести реконструкцию магнитопровода с целью по-
1 82
Ёышения мощности и улучшения эксплуатационных ха-
рактеристик трансформатора.
При реконструкции трансформатора вместе с ростом
мощности неизбежно возрастают потери мощности,
а следовательно, и нагрев трансформатора, поэтому
иногда возникает необходимость в увеличении поверх-
ности охлаждения бака или изыскании других способов
форсированного отвода тепла.
Из практики реконструкции трансформаторов отече-
ственного производства старых серий выявилось, что мно-
гие из них имеют некоторые тепловые резервы, обеспе-
чивающие повышение мощности до 20% и даже больше
без сложных конструктивных изменений охладительной
системы трансформатора. Но следует отметить, что в не-
которых трансформаторах такие резервы отсутствуют.
При высоких температурах происходит быстрый про-
цесс старения изоляции. Для масляных трансформато-
ров с классом изоляции А ГОСТ предусматривает пре-
дельно допустимые расчетные температуры для обмоток
105° С, магнитопроводов 110° С и для масла 95° С. Ис-
следованиями установлено, что превышение температу-
ры на 8° С сокращает срок службы трансформатора
примерно в 2 раза. Отсюда можно сделать вывод, на-
сколько важным является тепловой расчет трансформа-
тора при его реконструкции.
При повышении мощности трансформатора рекон-
струкция существующей системы охлаждения часто
обеспечивает необходимый дополнительный отвод тепла.
Но, учитывая, что этот вопрос не соответствует тематике
настоящей книги, ограничимся лишь упоминанием о не-
которых резервах повышения мощности, заложенных
в системах охлаждения. Например, в трансформаторах
старых серий крыльчатки дутьевых вентиляторов имеют
форму, которая не обеспечивает их полного использова-
ния. В настоящее время, изменяя форму крыльчаток,
усиливают поток охлаждающего воздуха настолько, что
путем замены только лишь одних крыльчаток мощность
трансформатора иногда может быть значительно повы-
шена (до 10%'). В мощных трансформаторах усиление
охлаждения возможно за счет дополнения естественного
масляного охлаждения принудительной циркуляцией
масла через охладители ДЦ с воздушны/м охлаждением.
Большую эффективность усиления теплоотдачи внутри
183
бака может обеспечить направленность масла непосред-
ственно в каналы обмоток и магнитопровода. Могут
применяться и другие методы форсирования охлажде-
ния, как установка дополнительных радиаторов и др.
Если места на баке для размещения радиаторов недо-
статочно, радиаторы комплектуют в 'батареи и выносят
в сторону от бака.
Основная цель реконструкции магнитопровода за-
ключается в том, чтобы иметь возможность разместить
на нем новые обмотки с новым сечением меди и коли-
чеством витков. При этом ставится задача улучшить ос-
новные характеристики трансформатора. Но поскольку
вопросы реконструкции обмоток не предусматриваются
тематикой и объемом этой книги, в дальнейшем они
будут рассматриваться лишь в краткой форме и попутно
с основным материалом.
В настоящее время ремонтные предприятия осуще-
ствляют следующие основные виды реконструктивных
работ:
1. Добавление электротехнической стали в магнито-
провод с целью увеличения активного сечения стержней
и ярм магнитопровода.
2. Увеличение длины ярм с целью увеличения шири-
ны окна магнитопровода или для переделки однофазного
магнитопровода в трехфазный.
3. Наращивание длины (высоты) стержней магнито-
провода.
Добавление электротехнической стали в магнитопро-
Ьод обычно связано с полной разборкой ('перешихтов-
кой) магнитопровода и заменой старой межлистовой
изоляции. В некоторых случаях возможно наращивание
длины стержней магнитопровода путем вшихтовки в их
верхнюю часть дополнительных пластин стали. В этом
случае добавление стали иногда производят без полной
разборки магнитопровода.
Технология выполнения указанных видов реконструк-
тивных работ будет изложена ниже. Здесь же рассмат-
риваются общие вопросы технологии реконструкции
магнитопроводов, которые ранее были не полностью
учтены в предыдущих глазах, посвященных ремонту
магнитопроводов и которые, несмотря на их общ-
ность, более относятся к области реконструктивных ра-
бот
184
Следует отметить, что основная часть технологиче-
ских вопросов реконструкции магнитопроводов является
общей с технологией ремонта матнитопроводов. Поэтому
ранее рассмотренная технология ремонта (см. гл. 4—6)
почти целиком относится и к выполнению реконструктив-
ных работ. Например, технологические операции по
разборке и сборке магнитопроводов, методы удаления
старой межлистовой изоляции и наложение новой и др.
являются общими.
При реконструкции магнитопровода с заменой меж-
листовой изоляции и добавлением новой стали сущест-
венное значение имеет умение правильно определить
площадь активного сечения стержней. Определение ко-
личества пластин и их толщины с изоляцией произво-
дится непосредственным подсчетом и измерением. Коли-
чество пластин 'в каждом пакете магнитопровода удобно
подсчитывать по шлицам и выступающим пластинам
верхней части стержня при расшихтованном верхнем
ярме. Толщину пластины без изоляции можно устано-
вить путем измерения микрометром. Непосредственным
измерением по соотношению толщин пластин в пакетах
с изоляцией и без изоляции можно установить точный
коэффициент заполнения стали и определить среднюю
величину толщины изоляционной пленки. Расчетный
коэффициент заполнения стали после реконструкции
магнитопровода определяется >в зависимости от приня-
той толщины лакового покрытия. Размеры толщин лако-
вых пленок в зависимости от количества слоев (количе-
ства лакировок) приведены 'в гл. 1 (см. § 4). В свою
очередь толщина лаковой пленки и количество слоев
определяются необходимой величиной удельного сопро-
тивления изоляции между двумя пластинами (см. гл. 3,
§ 16).
Усредненный (табличный) коэффициент заполнения
k (см. § 22,а, табл. 7) не всегда может обеспечить точ-
ный подсчет площади активного сечения стали, так как
в действительности коэффициент заполнения k для од-
ного и того же вида изоляции и толщины пластин может
иметь различные значения. Как указывалось (см.
§ 22,а), при данной толщине пластин коэффициент за-
полнения стали магиитопровода зависит от толщины
изоляции, степени волнистости и коробоватости листов
и силы их сжатия стяжными шпильками.
13—1696 185
Как известно, электротехническая сталь может иметь откло-
нения по толщине в пределах ±8—10% для горячекатаной
и ±6—8% для холоднокатаной стали (ГОСТ 802-58) и различную
толщину межлистовой изоляции. Бумажная изоляция может иметь
толщину в пределах 0,04—0,06 мм; толщина лаковой изоляции так-
же может быть различной, так как она зависит от густоты приме-
няемого лака, силы нажатия валков лакировальной машины и ко-
личества лакировок (см. '§ 22,в). Так двусторонняя толщина пленки
при однократной лакировке может быть в пределах 0,007—0,02 «
Коробоватость и волнистость листов также различны. ГОСТ
802-58 допускается для горячекатаной стали высота волны до
12 мм и высота короба до в мм на 1 м длины листа; соответствен-
но для холоднокатаной стали эти величины составляют до 6 и до
4 мм на 1 м длины листа. Расчетная сила тяжести (сжатие пластин)
зависит от количества и диаметра стяжных шпилек. Стяжка пластин
стержней рассчитывается по удельному давлению в среднем пакете
стержня. При этом условно принимают, что давление по ширине
среднего пакета распределяется равномерно. Считается, что удель-
ное давление р, кГ/см2, увеличивается пропорционально диаметру
стержня [Л. 3, стр. 54, 56] и должно примерно соответствовать
величине D/200, где D — диаметр стержня в миллиметрах. Напри-
мер, для трансформатора ТДГ-20000/110 с диаметром стержня маг-
нитопровода 588 мм давление должно быть около 3 кГ/см1. В прак-
тике йасто применяют большую силу стяжки (<3,5—3,7 кГ/см2), учи-
тывая, что в процессе эксплуатации сила сжатия уменьшается за
счет снятия разного рода внешних и внутренних напряжений, воз-
никаемых в пластинах при их прессовке.
Из приведенных выше соображений можно сделать определен-
ный вывод, что усредненным коэффициентом заполнения, приведен
ным в табл. 7, целесообразно пользоваться лишь для предвари-
тельных расчетов, когда отсутствуют точные данные по толщине
пластин, изоляции и внешней отделке стали.
Например, по данным «Электрозавода» [Л. 3] электротехниче-
ская сталь большей частью имеет минусовой допуск. Количество
пластин на 100 мм толщины пакета приведено в табл 8.
Таблица 8
Число пластин на 100 мм толщины пакета магнитопровода
Толщина и изоляция стали 0,35 мм 0,5 мм
бумага лак бумага лак
Число пластин 270 290 190 200
В приведенном примере толщина стальных пластин меньше ее
номинальных размеров. Данные таблицы соответствуют средней
фактической толщине около 0,33 мм для стали, имеющей номиналь-
ную толщину 0,35 мм; 0,47 мм для стали 0,5 мм. Как отмечалось,
электротехническая сталь по толщине может иметь и другие разме-
186
ры, например плюсовой допуск, тогда данные, приведенные
в табл. 8, будут иметь другие значения. Следовательно, точный ко-
эффициент заполнения стали в магнитопроводе может быть опре-
делен лишь измерением.
Для измерения толщины стержней или пакетов (учитывая воз-
можное ослабление прессовки пластин) стержни следует дополни-
тельно подпрессовать стяжными шпильками. При подпрессовке изо-
ляционные трубки с шпилек удаляют, так как их концы могут
препятствовать стяжке. Завинчивание гаек производят гаечным
ключом без применения рычагов.
При перешихтовке магнитопровода с бумажной межлпстовой
изоляцией бумагу с пластин стали удаляют и на пластины наносят
лаковую изоляцию. Поскольку коэффициент заполнения стали
с лаковой межлистовой изоляцией выше, чем с бумажной, стержни
и ярма неизбежно окажутся тоньше, чем были раньше. Окружность,
описанная вокруг ступенчатой фигуры стержня, примет эллипсо-
видную форму. Вывод очевиден: наиболее целесообразно заполнить
это пространство электротехнической сталью и за счет увеличения
активного сечения стали повысить мощность трансформатора на-
столько, насколько позволяет увеличение сечения и размеры окна
магнитопровода.
Как уже отмечалось в гл. 5, при восстановительном ремонте
для выравнивания фигуры стержня по кругу иногда в сечении маг-
нитопровода устраивают дополнительные охлаждающие каналы или
закладывают в активную сталь пластины электрокартона. Указы-
валось, что указанные способы искусственного утолщения стержней
ухудшают характеристики трансформатора, снижая его технико-
экономические показатели, поэтому при реконструкциях магнитопро-
вода они вообще недопустимы.
Устройство дополнительных каналов в данном случае излишне,
так как сталь с лаковой изоляцией по сравнению с бумажной
и без того отличается более высокой термостойкостью и теплопро-
водностью. Заполнение активной стали электрокартоном вообще
является излишним, больше того, оно может привести к вредным
последствиям. Пластины картона не только затрудняют теплоотдачу,
но разделяют магнитную систему на изолированные параллельные
ветви.
В магнитных системах трансформаторов всегда имеется неко-
торая неравномерность распределения индукции по пакетам стерж-
ней и ярм. Искусственно разделять магнитопровод на несколько
магнитно-изолированных параллельных ветвей (если эта разбивка
не обоснована расчетами) нецелесообразно. В этом случае следует
ожидать более значительной неравномерности в распределении маг-
нитного потока по магнитно изолированным участкам. Неравномер-
ное распределение магнитной индукции в сечении магнитопровода
приведет к возрастанию потерь и повышенному нагреву отдельных
пакетов стали.
По данным Г. Н. Петрова магнитные потери возрастают так-
же из-за появления в магнитных потоках отдельных пакетов выс-
ших гармонических. Если на магнитно-изолированный пакет (раз-
деленный масляным каналом) намотать некоторое количество
витков, то с помощью осциллографа можно обнаружить несинусои-
дальность формы кривой э. д. с-, наводимой в этих витках. Кажцой
13* 187
высшей гармонической э. д. с. соответствует высшая гармоническая
того же порядка в магнитном потоке [Л 13].
В трансформаторах иностранных фирм встречаются магнито-
проводы. разделенные на параллельные участки тонкими слоями
электрокартона. Но, как уже отмечалось, это не может служить
основанием для подобного разделения во всех случаях. Такие
трансформаторы изготовлены на основании обоснованных расчетов
и проверены экспериментально. Это возможно только в условиях
завода, но не в ремонтных условиях, когда отсутствует возмож-
ность лабораторных исследований. При перешихтовке таких маг-
ннтопроводов обычно принято межлистовую изоляцию усиливать,
перегородки же между пакетами удаляют.
Как отмечалось, в магнитопроводах обычной конструкции
(в которых активная сталь не разбита на отдельные параллельные
магнитные цепи) также возникает некоторая неравномерность
в распределении потока по пакетам стержней и ярм. Считается,
что в стержнях наибольшая индукция имеет место в крайних паке-
тах и наименьшая в среднем, в ярме же наблюдается обратная
картина. Наибольшая неравномерность распределения индукции
между пакетами наблюдается в конструкциях магнитопроводов
с прямоугольной формой ярма; более благоприятными условиями
отличаются магнитопроводы со ступенчатой формой ярма, близкой
к форме поперечного сечения стержня. Наиболее неблагоприятный
эффект от поперечного потока сказывается в холоднокатаной ани-
зотропной стали. Поэтому ярмам магнитопроводов, собираемых из
холоднокатаной стали, всегда стремятся придать многоступенчатую
форму. Некоторые иностранные фирмы эти поперечные переходы
магнитного потока из пакета в пакет частично ограничивают уста-
новкой электрокартонных перегородок между пакетами. В отечест-
венных трансформаторах разделение активной стали на парал-
лельные участки не производят.
Существует много причин, вызывающих перераспределение
магнитного потока в магнитопроводах. Очевидно, кроме формы
сечений ступеней и ярм, на перераспределение потока влияют мно-
гие другие факторы, как-то: величина сопротивления межлистовой
изоляции, различная магнитная проницаемость участков стали,
явление магнитного поверхностного эффекта (см. § 9 и 10), зазоры
в стыках пластин и т. д.
Из сказанного можно сделать вывод, что различные «заполни-
тели» активного сечения магнитопровода в виде ненужных допол-
нительных каналов или прокладок электрокартона применять не-
целесообразно. В этом случае желательно использовать имеющиеся
резервы ((дополнительные 6—8%) для увеличения площади актив-
ного сечения стали магнитопровода.
При добавлении стали иногда бывает допустимо увеличить
толщину стержней несколько выше их номинальных размеров.
Некоторое увеличение диаметра стержня обычно не вызывает опа-
сений, оно может быть учтено при изготовлении новых обмоток.
Но даже при сохранении прежнего внутреннего диаметра обмоток
небольшое увеличение диаметра стержня компенсируется, как уже
отмечалось, установкой деревянных клиньев и планок меньшей тол-
щины и более плотной намоткой мягких электрокартонных цилин-
дров на стержнях. При реконструкции магнитопровода значительный
188
эффект можно получить добавлением в стержни целиком нового
среднего пакета, если уменьшение ширины окна в магнитопроводе
не повлияет на размещение обмоток (см. § 32).
При дополнении сечения магнитопровода новой электротехни-
ческой сталью целесообразно применять сталь с лучшими магнит-
ными характеристиками, чем основная сталь, заложенная на заводе-
изготовителе. Естественно, что добавленная сталь с худшими маг-
нитными свойствами приведет к некоторым добавочным потерям
холостого хода, тем более, что ее механическая обработка в свою
очередь приведет к дополнительному спаду ее магнитной прони-
цаемости.
Опасение, что более высококачественная сталь, заложенная
в магнитопровод, может вызвать неблагоприятные параллельные
магнитные ветви в магнитной цепи, практически необоснованно.
Магнитопровод вообще собирается из пластин стали с различными
магнитными характеристиками. Как упоминалось (см. гл. 2), элек-
тротехническая сталь одной и той же марки, но разных партий
н даже отдельные листы одной и той же партии и марки имеют
различные магнитные характеристики. На заводах при сборке магни-
топроводов иногда при недостатке определенной марки горячеката-
ной стали смешивают ее различные марки. Как правило, качество
магнитопровода не ухудшается, если в горячекатаную сталь до-
бавляется холоднокатаная. Следовательно, магнитные характеристи-
ки отдельных пластин в магнитопроводе в этих случаях различны.
Больше того, некоторые иностранные фирмы намеренно собирают
магнитопровод из разных 'сортаментов стали, размещая их по се-
чению соответствующим образом. Например, бельгийская фирма
АСЕС собирает магнитопроводы мощных трансформаторов как це-
ликом нз холоднокатаной стали, так и нз двух разных по качеству
сталей. Средняя часть магнитопровода собирается нз дорогостоя-
щей холоднокатаной стали марки «гиперсил» (сталь американского
и французского производства), наружная же часть — из обычных
сортов электротехнической стали [Л 1].
Резервы повышения мощности трансформаторов за
счет увеличения сечения активной стали магнитопрово-
дов не для всех конструкций трансформаторов одина-
ковы; в значительной степени они зависят от конструк-
тивного исполнения магнитопровода и обмоток. Можно
заранее отметить, что в магнитопроводах броневого
типа (с чередующимися обмотками) возможности уве-
личения площади сечения активной стали колонн значи-
тельно выше, чем, например, стержней в магнитопро-
водах стержневого типа. В то же время в магнитопрово-
дах стержневого типа трансформаторов, предназначен-
ных для питания электропечей, имеющих чередующиеся
обмотки, заложены большие резервы повышения мощно-
сти, чем в силовом трансформаторе с обычными «кон-
центрическими» обмотками.
189
31. РЕКОНСТРУКЦИЯ МАГНИТОПРОВОДОВ
С УВЕЛИЧЕНИЕМ ПЛОЩАДИ АКТИВНОГО СЕЧЕНИЯ
СТАЛИ
а) Магнитопроводы стержневого типа
С увеличением площади сечения активной стали
стержня мощность трансформатора может быть повы-
шена за счет снижения числа витков и увеличения сече-
ния обмоточных проводов.
При замене бумажной межлистовой изоляции на ла-
ковую с добавочным заполнением сечения магнитопро-
вода электротехнической сталью и с сохранением диа-
метра стержней бывает возможно за счет замены
обмоток поднять мощность трансформатора на 25- -30%'.
Дополнительно этому будут способствовать некоторые
резервы, заложенные в габаритных размерах магнито-
проводов старых серий. Сниженные нормы изоляцион-
ных расстояний на напряжения НО--220 кв позволяют
соответственно снизить размеры некоторых изоляцион-
ных промежутков и 'получить для размещения обмоток
дополнительное место в окне магнитопровода. В транс-
форматорах 6—35 кв изоляционные расстояния обмоток
снижаются за счет установки угловых шайб. Более зна-
чительное повышение мощности трансформатора воз-
можно при увеличении диаметра стержней и соответст-
венно толщины ярм.
При перешихтовке магнитопроводов с лаковой меж-
листовой изоляцией старую изоляцию удаляют и пласти-
ны лакируют вновь. В данном случае резервы в толщине
межлнстовой изоляции отсутствуют; поэтому рекон-
струкция магннтопровода с целью повышения мощности
возможна только за счет увеличения диаметра стержней
и резервов в размерах окна магнитопровода. Но по-
скольку с увеличением диаметра стержней ширина окна
магнитопровода снижается, то использование указанных
резервов в некоторых случаях также сокращается. Ка-
залось бы, что такая реконструкция вообще нецелесооб-
разна, но в действительности это не так.
Увеличение диаметра стержней для силовых транс-
форматоров (имеются в виду стержневые магннтопрово-
ды) может быть обоснованным в том случае, если
междуфазовые расстояния не лимитированы, например
190
при переделке трехобмоточного трансформатора в двух-
обмоточный.
В печных трансформаторах для питания электропе-
чей, имеющих чередующиеся обмотки, реконструкция
магнитопровода (с одновременной реконструкцией об-
моток) полностью себя оправдывает. В ряде случаев
чередующиеся обмотки в таких трансформаторах бывает
выгодно заменить на обмотки концентрического типа.
При этом обмотки НН, изготовленные в виде труб,
согнутых из медного листа, являются наружными, поэто-
му междуфазовые расстояния резко уменьшаются.
В качестве конкретного примера можно привести
реконструкцию печного трансформатора типа ЭТЦП-
10000/35 мощностью 9 000 ква, произведенную Электро-
промремонтом. При реконструкции диаметр стерж-
ней был увеличен с 509 до 555 мм путем установки до-
полнительного центрального пакета толщиной 124 мм.
Остальные пакеты магнитопровода распределены сим-
метрично вновь изготовленному центральному пакету.
Таким образом, если фигура стержней ранее имела шесть
ступеней, то после реконструкции стержни приняли вось-
миступенчатую фигуру. Верхнее ярмо ранее имело пря-
моугольную форму, после реконструкции в центральной
верхней части ярма был осуществлен уступ (гребень)
толщиной 124 мм и высотой 80 мм над верхней частью
ярма. Как уже упоминалось, ступенчатая форма ярма
приводит к более благоприятному распределению маг-
нитного потока по стержням и ярмам.
В результате реконструкции активное сечение стерж-
ней было увеличено с 1 634 до 1 950 см2. Мощность
трансформатора была повышена до 15 000 ква
(т. е. почти на 66%) и трансформатору был присвоен
тип ЭТЦП-15000/35. Общие потери в трансформаторе в
результате повышения мощности возросли с 173 до
230 кет, в том числе потери холостого хода возросли
с 32,5 до 41,2 кет, т. е. их величина не выходит за пре-
делы норм для печных трансформаторов мощностью
15 000 ква.
Размеры бака и системы охлаждения (циркуляцион-
ное 'водомасляное охлаждение) оставлены без измене-
ния.
Увеличение мощности трансформатора на 50% было
достигнуто за счет реконструкции магнитопровода,
191
в связи с чем появилась возможность установить новый
тип обмоток большей мощности.
В данном случае необходимо пояснить, что в транс-
форматорах для электропечей в результате только за-
мены обмоток с чередующихся на концентрические мощ-
ность трансформатора может быть повышена до 25—
30%, в некоторых случаях даже до 40%. Например, на
аналогичном трансформаторе ЭТЦГНОООО'Зб 'взамен че-
редующихся обмоток были установлены обмотки кон-
центрического типа (магнитопровод реконструкции не
подвергался). Мощность трансформатора была повы-
шена с 10 000 до 12 500 ква (на 25%').
При значительном увеличении мощности часто тре-
буется усиливать систему охлаждения трансформатора,
о чем упоминалось выше.
Для увеличения диаметров стержней, как уже упоми-
налось, в сечение магнитопровода добавляют новый па-
кет электротехнической стали. Магнитные свойства
добавляемой стали должны быть лучше, чем основная
сталь магнитопровода. При реконструкции магнитопро-
вода должны одновременно учитываться все резервы по-
вышения мощности, которые имеются в трансформаторе.
Технология заготовки пластин (нарезка их из листов
электротехнической стали и штамповка в них отвер-
стий), подбор их ширины и количества для устройства
центрального пакета изложены ниже (§ 34).
б) Броневые магнитопроводы
Мощность трансформатора со стыковым магнитопро-
водом броневого типа может быть значительно повыше-
на (до 40%' и даже более) за счет увеличения площади
поперечного сечения активной стали в стержнях и яр-
мах. Поскольку в броневом стыковом магнитопроводе
стержни и ярма конструктивно устроены одинаково
(в виде прямоугольных брусьев), для сокращения услов-
но примем для них общее наименование — колонны.
Для примера на рис. 66 изображен броневой стыко-
вой магнитопровод трансформатора для электропечей
мощностью 20 000 ква после его реконструкции. Ранее
трансформатор имел мощность 11 400 ква. Путем добав-
ления в колонны магнитопровода электротехнической
стали мощность трансформатора 'была повышена
на 75%'.
192
Р'ис. 66. Броневой стыковой маЕнитолровод печного трансформа-
тора 20 000 ква, 10,5 кв.
1 — колонна бокового ярма; 2 — промежуточное ярмо; 3 — прокладки в сты-
ках; 4 — колонны стержня.
Как известно, весь стыковой магнитопровод броне-
вого типа (стержни и ярма) собирается в виде прямо-
угольных брусьев, т. е. из пластин одной ширины. Ши-
рина пластин обычно бывает невелика, в самых крупных
магнитопроводах она не превышает 350 мм. Лишь
в последние годы американская фирма Алис-Чалмерс
начала выпускать броневые магнитопроводы из холод-
нокатаной стали, стержни которых имеют ступенчатую
фигуру и скошенные стыки в местах сочленения с ярма-
ми (см. гл. 5).
193
Все старые магнитопроводы броневого типа собраны
из горячекатаной стали, но при реконструкции к ним
допустимо добавлять и холоднокатаную сталь. В данном
случае анизотропную холоднокатаную сталь целесооб-
разно применять в стержнях магнитопровода, в которых
направление намагничивания (вектор потока) совпадает
с направлением прокатки стали, о чем уже упоминалось
выше (см. § 30).
Для того чтобы вновь нарезанные пластины электро-
технической стали заложить в колонну, необходимо
предварительно выровнять их длину. Выравнивание
пластин производят в жестко стянутых пакетах на шли-
фовальном (строгальном или фрезерном) станке. После
выравнивания длины пакеты разбирают и с каждой
пластины (обычно вручную) снимают заусенцы, образо-
вавшиеся в результате механической обработки.
Выравнивание вновь набранных пакетов может про-
изводиться различными способами (по усмотрению ру-
ководителя работ), но необходимо помнить, что указан-
ная работа сложна и требует точности, поэтому ее
следует поручать опытным специалистам-механикам.
Ниже приводятся некоторые рекомендации.
Для обработки пластины могут быть собраны в от-
дельные пакеты, которые жестко стягивают, затем шли-
фуют под размер фирменных колонн. Иногда удобнее
(и точнее) каждый пакет новой стали закреплять на
«своей» колонне и ошлифовывать гребенку с «набран-
ного пакета» вровень со стыковыми поверхностями ко-
лонны. Но в любом случае в результате шлифовки
(а тем более фрезеровки или строжки) на кромках
пластин образуются заусенцы,‘которые замыкают все
пластины собранного пакета. Эти заусенцы необходимо
тщательно удалить, для чего пакет разбирают.
В случае закрепления стали в «своей» колонне необ-
ходимо принять меры, чтобы не ослабить прессовку
колонны, иначе пластины в ней сместятся относительно
друг друга и для их выравнивания потребуется допол-
нительная кропотливая работа. Поэтому удаление фир-
менных стяжных шпилек из колонны производят пооче-
редно. После удаления каждой шпильки ее немедленно
заменяют заранее заготовленной удлиненной шпилькой;
при этом колонна в местах замены шпильки предвари-
тельно стягивается струбцинами.
194
Заменив поочередно все фирменные стяжные шпиль-
ки на удлиненные, следует строго выровнять плоскость
накладок с тем, чтобы вновь наложенные пластины
электротехнической стали располагались строго парал-
лельно пластинам в колонне и не деформировались при
их прессовке.
Удаление старой изоляции с пластин, наложение
новой, а также разборку и сборку колонн производят на
приспособлениях и по технологии ремонта стыковых
магнитопроводов (см. гл. 4—6).
В заключение следует отметить, что вышеприведен-
ные рекомендации не являются строго обязательными,
они служат лишь предупредительной мерой от возмож-
ных ошибок, которые могут быть допущены при рекон-
струкциях броневых магнитопроводов. В каждом, от-
дельном случае на указанные работы заранее состав-
ляется технический проект, в котором предусмотрен
порядок технологических операций и необходимые кон-
струкции приспособлений, обеспечивающие высокую
производительность труда и качество исполнения.
32. РЕКОНСТРУКЦИЯ МАГНИТОПРОВОДОВ
С УВЕЛИЧЕНИЕМ ШИРИНЫ ОКНА. МОДЕРНИЗАЦИЯ
ОДНОФАЗНЫХ МАГНИТОПРОВОДОВ
К реконструктивным работам относится переделка
магнитопровода с увеличением расстояний МО между
стержнями (увеличение ширины окна магнитопровода).
В этом случае к пластинам электротехнической стали
обоих ярм добавляются новые пластины-вставки такой
длины, при которой допустимо раздвинуть стержни на
необходимые расстояния. Если такие вставки имеются
в фирменном исполнении ярм, то они заменяются более
длинными.
Такая реконструкция трансформатора может быть
вызвана необходимостью переделки двухобмоточного
трансформатора в автотрансформатор или же 'в трехоб-
моточный трансформатор, например, когда по условиям
эксплуатации не требуется установка дополнительного
трансформатора с новым напряжением. Но как будет
пояснено далее, подобная реконструкция связана со
значительными трудностями.
Естественно, что с удлинением магнитной цепи,
а тем более при создании дополнительных стыков между
13* 195
пластинами активной стали Ярма (если вновь устанав-
ливают дополнительные'вставки), трансформатор будет
иметь повышенные потери в стали и главным образом
повышенный ток холостого хода. Поэтому при такой
реконструкции магнитопровода целесообразно одновре-
менно с расширением размеров окна увеличить площадь
поперечного сечения активной стали так, чтобы получить
ту оптимальную величину индукции, при которой значе-
ния потерь и тока холостого хода будут находиться
в норме для данного типа трансформатора.
В данном случае сборка магнитопровода не пред-
ставляет особой сложности. Как известно, дополнитель-
ные вставки применяются во многих магнитопроводах
мощных трансформаторов. Следует лишь их разложить
рационально так, чтобы все стыки перекрывались сплош-
ными листами и при этом не усложнялся процесс
сборки.
Более сложными являются работы по увеличению
длины ярмовых балок и особенно бака трансформатора.
Надставка их не всегда бывает осуществима и поэтому
в некоторых случаях требуется изготовление новых.
Проведение таких реконструктивных работ должно быть
обосновано технической и экономической целесообраз-
ностью.
Как упоминалось, удлинение магнитной цепи и нали-
чие дополнительных стыков ib ярмах увеличивают маг-
нитное сопротивление и могут привести к заметному
возрастанию тока холостого хода трансформатора. По-
этому до начала составления проекта реконструкции
необходимо произвести предварительные расчеты потерь
и тока холостого хода. Их значения будут являться ис-
ходными данными для дальнейшего пересчета трансфор-
матора и определения других параметров и послужат
базой для экономической оценки результатов рекон-
струкции трансформатора.
Ранее указывалось, что одним из способов увеличе-
ния трансформаторной мощности является реконструк-
ция действующих устаревших конструкций трансформа-
торов, перепроектирование и переделка их на новые
экономичные параметры. Центральный ремонтный завод
Донбассэнерго широко использует такие устаревшие
трансформаторы. Например, практикуется переделка
однофазных трансформаторов мощностью 6 667 ква, на-
196
пряжением ПО кв в трехфазные мощностью 15 000 ква,
напряжением 35 кв, трансформаторы типа ОМ-5000/1Ю
и ОМ-3334 в трансформаторы типа ТМТГ-7500/110 и
ТМ-6400/35. Из трех однофазных магнитопроводов изго-
товляют два трехфазных.
В данном случае модернизация этих трансформато-
ров осуществляется путем удлинения ярм установкой
дополнительных вставок с таким расчетом, чтобы по
длине ярмо соответствовало трехстержневому магнито-
проводу. Таким образом, из шести ярм однофазных
магнитопроводов собирают четыре ярма трехфазных.
Подобная модернизация осуществима как для шихто-
ванных, так и для стыковых магнитопроводов.
33. реконструкция МАГНИТОПРОВОДОВ
С НАДСТАВКОЙ СТЕРЖНЕЙ ПО ВЫСОТЕ
Увеличение высоты стержней магнитопровода позво-
ляет устанавливать на них более высокие обмотки, что
в свою очередь допускает увеличение сечения меди об-
моточных проводов или количества витков в обмотках.
При такой реконструкции можно в случае необходи-
мости заменять медные обмотки на алюминиевые.
Как и при удлинении ярм (см. § 32), увеличение вы-
соты стержней достигается дополнительными вставками.
Каждая пластина в стержне наращивается дополнитель-
ной вставкой новой пластины электротехнической стали.
Вставки размещаются в нижней и верхней части стерж-
ня равномерно так, чтобы их стыки перекрывались сле-
дующей пластиной. Установка вставок в стержни не
представляет как особой сложности, так и новизны; по-
добные вставки применяются почти во всех крупных
магнитопроводах и для их установки не требуется пояс-
нений. Следует лишь отметить, что если в магнитопро-
воде имелись подобные вставки, их следует заменить
на новые более длинные, обеспечивающие необходимое
увеличение высоты стержней.
В зависимости от схемы шихтовки пластин магнито-
провода установка дополнительных вставок в ряде слу-
чаев может снизить механическую прочность стержней.
В таких случаях следует принять соответствующие меры
по обеспечению их прочности. Рекомендуемые методы
усиления механической прочности стержней приводятся
несколько ниже.
197
Путем дополнительных вставок в стержни практи-
чески можно увеличить их высоту до любого размера,
вернее до любого расчетного предела, обеспечивающего
сохранение характеристик трансформатора и его техни-
ко-экономических показателей.
Ремонтные предприятия осуществляют подобную
реконструкцию магнитопроводов в трансформаторах до
4-го габарита путем замены существующих в стержнях
коротких вставок на более удлиненные или установкой
дополнительных вставок. В частности, ЦРМЗ Донбасс-
энерго реконструирует трансформаторы ТМ-5600/35
в трансформаторы типа ТД-10000/35. Высота стержней
при этом увеличивается на 240 мм\ бак остается без
изменения, добавляется лишь один радиатор и устанав-
ливаются вентиляторы для искусственного воздушного
охлаждения.
Надставку стержней можно осуществить без раз-
борки магнитопровода. Заранее заготовленные с вы-
штампованными отверстиями под стяжные шпильки и
отлакированные пластины вшихтовывают в верхние
концы стержней (в места, предназначенные для пластин
верхнего ярма). Высота стержней в данном случае уве-
личивается на высоту ярма. Отверстия в верхней части
стержней, предназначенные для стяжки ярма, использу-
ются для установки дополнительней стяжной шпильки,
обеспечивающей крепление верхней части стержня.
Но такой способ увеличения окна значительно сни-
жает механическую прочность магнитопровода и имеет
другие существенные недостатки и поэтому не рекомен-
дуется.
В большинстве трансформаторов старых серий
1—4-го габаритов отечественного производства бак по
высоте позволяет увеличить высоту магнитопровода на
высоту ярма и даже выше без дополнительных его пере-
делок (при необходимости же бак может быть наращен
надставкой). При реконструкции магнитопровода путем
вшихтовки дополнительных пластин в стержни основная
сложность реконструкции заключается также в обеспе-
чении механической прочности стержней. При слабом за-
креплении вшихтованных пакетов при подъеме активной
части или под действием осевых усилий короткого замы-
кания стяжные шпильки на этом участке стержней бу-
дут работать на изгиб и на срез, а бумажно-бакелито-
198
вые трубки на смятие. Нарушение изоляции шпилек,
как известно, может вызвать аварию трансформатора
(пожар в стали).
В большинстве трансформаторов до 3-го габарита
предусматривается стяжка верхних и нижних ярмовых
балок вертикальными стяжными шпильками. Конструк-
ции трансформаторов с вертикальными стяжными
шпильками обеспечивают соответствующую механиче-
скую 'прочность надставного стержня. Если трансформа-
тор де имеет вертикальных шпилек, то при реконструк-
ции магнитопровода их следует установить или принять
другие меры, обеспечивающие механическую прочность
стержня (см. ниже).
Диаметры стяжных шпилек выбирают по весу актив-
ной части.
Вес активной части (нагрузка на четыре Диаметр
шпильки), кг шпильки
До 1000 12 мм
1 000—2 000 16 .
2 000—3 000 20 .
3 000—5 000 1 .
5 С00—8 500 174 .
В более крупных трансформаторах, у которых отсут-
ствуют вертикальные стяжные шпильки, стягивающие
верхние и нижние ярмовые балки (и установить их
затруднительно), целесообразно устанавливать сплош-
ные стальные накладки (плиты), перекрывающие весь
стержень и оба ярма. Такие стальные полосы толщиной
4—6 мм целесообразно изготовлять из немагнитной
стали. При изготовлении из конструкционной стали их
следует разрезать на 2—3 части и вновь сварить, вста-
вив между ними куски немагнитной стали (обычно
немагнитную сталь наваривают сверху в виде на-
кладки). Немагнитные вставки будут препятствовать
прохождению потоков рассеяния вдоль всей пла-
стины.
Прессующие плиты перекрывают оба ярма и скреп-
ляются с ярмовыми балками, поэтому при подъеме ак-
тивной части они сами воспринимают все усилия, не
подвергая активную сталь деформациям.
В заключение можно отметить, что для решения
вопроса о целесообразности реконструкции магнитопро-
вода с надставкой стержней по высоте, как и для дру-
199
гих видов реконструкции, иногда приходится произвести
несколько вариантов предварительных расчетов потерь
в стали, нагрузочных потерь и тока холостого хода При
этом принимается тот вариант, который обеспечивает
наиболее экономичную работу трансформатора в экс-
плуатации (см. § 30). Дополнительно производят пове-
рочный расчет на механическую прочность (динамиче-
скую устойчивость стержней и обмоток).
При надставке стержней выгодно одновременно уве-
личивать диаметр их (если позволяет ширина окна
магнитопровода). В этом случае новый центральный
пакет в стержнях и несколько длинных пластин, зало-
женных в другие пакеты, значительно усилят механиче-
скую прочность стержней.
34. ЗАГОТОВКА ПЛАСТИН ИЗ ЛИСТОВОЙ
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ
Резка пластин из листов электротехнической стали
и штамповка в пластинах отверстий представляют собой
сложные и ответственные операции. Механическая об-
работка электротехнической стали приводит к спаду
магнитной проницаемости, а следовательно, к возраста-
нию потерь в ней. Особенно резкое ухудшение магнит-
ных свойств отмечается в холоднокатаной трансформа-
торной стали (см. § 9). Величина снижения магнитных
свойств электротехнической стали в значительной сте-
пени зависит от качества применяемого инструмента и
способов (технологических приемов) ее обработки.
При механической обработке следует учитывать, что
горячекатаная сталь отличается более значительной
хрупкостью, чем холоднокатаная. При недостаточно
острых ножницах (обычно гильотинных) или плохо
подогнанных режущих кромках штампов (пуансона и
матрицы) в горячекатаной стали образуются рваные
кромки, а в холоднокатаной значительные вмятины
и заусенцы.
В ремонтных условиях иногда взамен штамповки
прибегают к высверливанию отверстий на сверлильном
станке. Этот метод связан со значительными технологи-
ческими трудностями: сверло быстро тупится, выкраши-
вает (ломает) края отверстия, создавая трещины, или
200
оставляет значительные заусенцы. Поэтому целесообраз-
нее для этой цели применять штампы.
Для восстановления потерь магнитных свойств от
наклепов пока имеется лишь единственный способ —
отжиг пластин (см. § 13,а); но, как указывалось выше,
Рис. 67. Допуски при изготовлении пластин активной стали
Номинальный размер а и Ь, мм Допускаемые отклоне- ния размеров, мм Допускаемая выпуклость или вогну- тость f, мм Отклонение от прямого угла С, мм
от ДО а ь
0 +0.4 0,3
300 400 -0,4 0 0,5
0 +0,5 0,5
400 800 -0,5 0
0 1,0 | 0,7
800 1 500 -1,0 —
производить отжиг в ремонтных условиях не представ-
ляется возможным. Поэтому для того чтобы максималь-
но сохранить магнитные свойства стали, резка и штам-
повка должны производиться острым, хорошо отлажен-
ным инструментом, оставляющим небольшие заусенцы.
В гл. 2 (см. § 13,а) было отмечено влияние режуще-
го инструмента на магнитные свойства стали, поэтому
нет нужды вновь останавливаться на этом вопросе. От-
метим лишь, что на трансформаторных заводах, осна-
щенных специальными высококачественными инстру-
ментами и станочным оборудованием, допускаются
заусенцы не более 0,025 мм.
Необходимость строгого соблюдения допусков по дли-
не пластин (рис. 67) создает дополнительную сложность
их нарезки. Ранее указывалось (см. § 14,6), что зазоры
в стыках между пластинами создают большое магнит-
ное сопротивление намагничиванию активной стали.
14—1696 201
При больших зазорах магнитный поток полностью оги-
бает этот зазор, замыкаясь через соседние пластины
(рис. 17). Такое местное сгущение и наличие попереч-
ного намагничивания вызывает увеличение тока холосто-
го хода и потерь в стали.
Особенно трудно выдержать указанные допуски при
резке листов с сильным короблением и волнистостью.
Если стальной лист разрезать на две части и сомкнуть
разрезанными частями вместе, то по линии разреза по-
лучится воздушный зазор (рис 68). Эта неровность
кромки является результатом снятия внутренних напря-
Рис. 68. Образование зазора при соединении двух частей разре-
занного листа электротехнической стали.
жений в стали. Вследствие неравномерного нагрева
и охлаждения листов после их прокатки и отжига при
изготовлении стали, в листах, сложенных в стопу, края
охлаждаются быстрее, чем середина; в результате этого
на краевых участках листов создаются сжимающие,
а в срединных — растягивающие напряжения. Подобные
же явления деформации в результате снятия напряже-
ний наблюдаются при штамповке отверстий. В резуль-
тате снятия внутренних напряжений возможно искаже-
ние формы отверстий или паза и смещения осей вы-
штампованных отверстий. Таким образом, при резке и
штамповке в результате частичного снятия внутренних
напряжений удельные потери электротехнической стали
должны несколько снижаться [Л. 5]. Но практически
это снижение потерь (1—3%) не играет роли в связи с
тем, что увеличение потерь от наклепов более значитель-
ное. Лабораторные исследования на нарезанных полос-
ках стали шириной 30 мм [Л. 5] показали, что в марках
стали Э43 и Э43А увеличение потерь от наклепа состав-
ляет 4—7%, для стали ЭЗЗО около 10%|. При применении
202
же тупого Инструмента потери резко возрастают
(см. гл. 2); резку листов и штамповку отверстий следует
поручать опытному специалисту-механику.
Выпуклости и вогнутости кромок при резке пластин
так или иначе неизбежны по причинам, указанным вы-
ше. Дополнительно они образуются от ряда других
причин: неправильной установки упоров, слабого при-
жима листа, неравномерности давления ножа на лист
Рис. 69. Установка упоров под кромки пластин при
штамповке отверстий.
а — правильная; б — (неправильная. С — смещение оси отверстий
от осевой линии пластины.
и т. д.; при этом ножи, сбивая лист в сторону, разрезают
его по кривой линии. Кривизна линии разреза особенно
заметна при сильно коробоватых и волнистых лис-
тах.
При штамповке отверстий в пластинах необходимо
учитывать вогнутость или выпуклость кромки пластин.
Упоры под кромки пластин целесообразно устанавли-
вать по краям пластины (рис. 69,а). В этом случае
вогнутость или выпуклость кромки окажет меньшее
влияние на смещение отверстий от центральной линии
пластины (размер с), чем при упорах, установленных
в средней части пластины (рис. 69,6).
Значительные осевые отклонения при штамповке от-
верстий получаются в листах с сильно волнистой и коро-
боватой поверхностью, а также в результате провисания
листа (рис. 70). Штамповку отверстий в таких листах
следует производить при большем количестве упоров,
предохраняющих листы от провисания. Для особенно
волнистых листов необходимо устанавливать сверху до-
полнительные прижимы, расправляющие листы по длине.
203
При штамповке отверстий в два ряда первый ряд
отверстий штампуют, упирая лист кромкой к ограничи-
телю. Для штамповки второго ряда пластины насажи-
вают отверстиями па штифты. Для того чтобы пластина
после прокола отверстия легко снималась с пуансона,
применяют резиновый буфер. Силой упругости резина
поднимает пластину, снимая ее с пуансона.
Разметку и резку пластин из листа электротехниче-
ской стали следует всегда производить вдоль направле-
ния прокатки. Пластина по длине должна располагаться
Рис. 70. Провисание листа стали .при недостаточном количестве
.подставок.
/ — лист стали; 2 — пуансон; 3 — матрица; 4 — подставка.
по длинной стороне листа, а ее ширина — по ширине
листа. Это имеет существенное значение; как указыва-
лось ранее (см. гл. 2), магнитные свойства пластин
стали значительно выше при намагничивании ее вдоль
направления прокатки, чем поперек прокатки. Напри-
мер, спад индукции в этом случае даже в области силь-
ных магнитных полей (25 а/см) составляет для горяче-
катаной стали 4—5%, для холоднокатаной анизотропной
стали 22—25%.
Все указанные выше рекомендации по механической
обработке стали даны применительно к ремонтным ус-
ловиям, независимо от того, производится ремонт в спе-
циализированных мастерских или на местах установки
трансформатора. Соответствующие рекомендации приме-
нительно к заводским условиям изложены в (Л. 2]. Мно-
гие операции заводской технологии, а также инструмен-
ты и приспособления могут быть использованы и
в ремонтных условиях.
Здесь целесообразно остановиться на некоторых
рекомендациях, связанных с добавлением электротехни-
ческой стали в стержни при устройстве центрального
пакета.
204
При реконструкциях Магиитопровода, когда уже
имеется основное количество стали и задан новый диа-
метр стержня, фигура сечения стержней при добавлении
центрального пакета принимает определенную форму.
Размеры ширины пластин и толщина центрального па-
кета определяются геометрическим построением новой
фигуры стержня по заданному диаметру описанной
окружности. В ремонтных условиях принято ширину
пластин выбирать на 0,5—1 мм меньше ее номинального
эскизного размера. Это допуск на утолщение пакета от
наличия ®еера при прессовке стержней, от некоторого
смещения пластин и т. д.
Существующие пакеты перегруппировывают симмет-
рично новому центральному пакету, чтобы на опреде-
ленных радиусах образовались уступы необходимых раз-
меров для размещения распорных деревянных клиньев
крепления обмотки. Одновременно стремятся разместить
пакеты так, чтобы коэффициент использования площади
круга kKp был максимальным.
При эскизном построении фигуры стержня необхо-
димо предусматривать место для размещения стальных
накладок, изоляции, гаек, выступающих концов стяжных
шпилек. Размер f (рис. 71) может быть взят следую-
щим.
Диаметр стержня, Л
мм Размер г, мм
250—500 12—20
500—700 20—30
700—850 30—40
Оптимальные размеры пакетов, образующих ступени
с максимальным коэффициентом заполнения круга &кр,
приведены на рис. 71.
Размеры по ширине и толщине пакетов приведены
в долях диаметра стержня. Как видно из рисунка, раз-
меры толщины одних пакетов соответствуют ширине
пластин в других пакетах. Например, толщина централь-
ного пакета равна ширине пластин крайнего пакета.
Толщина трех средних пакетов (центрального и двух
смежных с ним) равна ширине пластин второго край-
него пакета и т. д.
Соблюдение таких оптимальных соотношений в прак-
тике не всегда бывает возможным, поэтому эти соотно-
шения служат вспомогательными данными и характери-
205
зуют Максимальный коэффициент заполнения площади
круга площадью ступенчатой фигуры.
В целях экономии электротехнической стали жела-
тельно, чтобы выбранная ширина пластин обеспечивала
Рис 71. Размеры пакетов стержня (в долях от диамет-
ра круга), обеспечивающие максималоное заполнение
площади круга ступенчатой фигурой.
максимальное использование 'Площади листа электро-
технической стали. Для этого ширину пластин выбирают
такой, чтобы определенное количество пластин по воз-
можности с меньшим остатком укладывалось по ширине
стандартного листа, или чтобы полоса остатка от рас-
206
кроя могла быть использована для закладки в другой
пакет.
В некоторых случаях при значительном увеличении
диаметра стержня создают дополнительные каналы
охлаждения магнитопровода. Необходимость каналов и
их размещения обычно определяют расчетом, а также
выявляется из опыта устройства аналогичных (серий-
ных трансформаторов, находящихся в эксплуата-
ции.
В обычных однорамных матнитопроводах трансфор-
маторов отечественного производства принята следую-
щая форма стержней и количество каналов.
Диаметр стержня, мм
до 350
350—400
400—450
450—550
550—650
650—750
Число продольных
(вдоль пластин) кана-
лов шириной 6 мм
Нет
1
2
3
4
5
Число ступе-
ней стержня
От 4 до 6
6
6
6
8
8
Расположение продольных каналов в сечении стерж-
ня производится с таким расчетом, чтобы общая тол-
щина пакета не превышала между двумя каналами
50—100 мм, а между крайним каналом и наружной по-
верхностью стержня 100—120 мм.
Для образования продольных каналов на пластины
Электротехнической стали приваривают стальные прутки
диаметром 6 мм. В ярмах прутки располагают верти-
кально, в стержнях — наклонно, как это схематично
показано на рис. 49.
Вес активной стали подсчитывается умножением из-
меренного объема пакетов стержня и ярм на коэффици-
ент заполнения стали. Удельный вес трансформаторной
стали принимают 7,55 кг/дм? для горячекатаной и
7,65 кг/дм3 для холоднокатаной. Расчет объема и веса
стержней и ярм следует производить по пакетам с уче-
том их реальных размеров.
Приблизительный вес лаковой изоляции принимают
для пластин толщиной 0,5 мм равным 0,5% веса стали,
при толщине 0,35 мм равным 0,75%; вес бумажной изо-
ляции пластин соответственно 1 и 1,5%.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
РАЗМЕРЫ ВОСЬМЕРОК, РЫМ
И БАЛОК ДЛЯ ПОДЪЕМА
ДЕТАЛЕЙ
Размеры восьмерок
Диаметр d материала, мм Отверстие D, мм Допускаемая нагрузка, к Г
10 40 75
15 50 175
20 60 300
25 65 550
30 70 850
35 80 1 200
40 90 1 500
45 100 2000
50 110 2 500
60 120 4 000
65 130 4 500
70 130 5 500
Размеры рымов и шпилек
Г ру зопо дъе мнос ть рыма, кг d0 * dt da da
До 50 мю 30 12 30
51—120 М12 30 12 30
121—300 М16 35 14 35
301—600 М20 40 16 40
601—1 000 М24 50 21 54
1 001—1 600 мзо 60 25 66
1 601—2 500 М36 70 30 78
2 501—3 200 М42 80 36 94
3 201—4 500 М48 90 42 ПО
208
Размеры балок
Тип балки Сечение или номер балки Расстояние 1, м
2 3 ♦ 5
Деревянная, квадратного ЮХЮ см 330 220 170 130
сечения 15X15 . 1 120 750 560 450
20X20 . 2 670 1 750 1 300 1 050
е 25X25 , 5 200 3 500 2600 2100
Стальная двутавровая, № 10 520 330 260 200
установленная на высо- № 16 1 800 1 200 900 700
кое ребро № 20 3 250 2 200 1 650 1 300
№ 26 6 700 4 450 3 350 2 650
№ 30 10 000 6 600 4 900 4 000
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ДОПУСКАЕМЫЕ НАГРУЗКИ СТАЛЬНЫХ КАНАТОВ
Дна- метр каната, мм Вертикальная нагрузка, кг
иа один конец иа два конца
угол наклона, град
0 30 45 60
8.7 287 574 500 404 287
11.0 446 872 775 630 446
13,0 642 1 284 1 150 900 642
15,0 876 1752 1520 1 230 876
17,5 1 144 2 288 1 990 1 610 1 144
19,5 1 480 2 960 2 570 2 090 1 480
21,5 1 785 3 570 3100 2 510 1 785
24,0 2 190 4 380 3 810 3 080 2 190
26,0 2 570 5 140 4 470 3 620 2 570
28,0 3 030 6 060 5 270 4 270 3 030
30,0 3510 7 020 6 НО 4 940 3510
32,5 4 030 8 060 7 000 5 670 4 030
34,5 4 590 9 180 7 980 6 450 4 590
37,0 5 170 10 340 9000 7 290 5 170
39,0 5 790 И 580 10 070 8 150 5 790
43,5, 7 100 14 200 12 350 10 000 7 100
47,5 8 580 17 160 14 950 12 100 8 580
52,0 10 300 20 600 17 900 14 500 10 300
209
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ЗАМКОВЫЕ КЛЮЧИ ДЛЯ СБОРКИ МАГНИТОПРОВОДОВ
(рис. 72)
Рис. 72. Замковые ключи для сборки магннтопроводов.
Испол- нение S А П1 d h D L Ь
номи- нальный размер до- пуск
1 221 +0.4 120 25,4 14 12 35 120 30
2 27/ +0.1 120 31,2 18 15 42 120 35
3 32 +0.5 +0.2 140 36.9 22 18 50 140 40
4 22 +0.4 +0,1 240 25,4 И 12 35 210 30
Размер А выбирают по расстоянию между центрами отверстий соседних
стяжных шпилек (см. рис. 52). Рабочие поверхности цементировать на глубину
0,8—1 мм и калить.
ТОРЦОВЫЕ КЛЮЧИ ДЛЯ СБОРКИ МАГНИТОПРОВОДОВ]
(рис. 73)
Рис. 73. Торцовые ключи 5 = 36—105 мм дря сборки
магнитопровода.
1 — головка; 2— шайба; 3— труба; 4—ручка
Исполнение номи- нальный размер допуск В D О, А d £>2 dt Z К L t Z?
1 2 36 +0.2 +0,3 60 41.8 42,5 42 35 110 240 60 500 16 20
3 4 5 46 30 75 53,5 по 240 340
6 7 55 +0,2 + 0,4 35 85 63,7 12 48,5 48 41 ПО 240 65 600 20 25
8 9 10 65 75 85 95 105 40 45 95 105 120 130 140 75,5 86,5 98,5 ПО 121,5 60,5 60 53 340 80
11 12 50 55 15 76 89 75,5 88,5 68 80 380 95 ПО 700 800 25 30 35
Материал головки / — сталь 10 или 15. Рабочие поверхности цементировать
на глубину 2 — 2,5 мм. Материал шайбы 2, трубы 3 и ручки 4—Ст. 3.
14* 211
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
ХАРАКТЕРИСТИКИ МАГНИТОПРОВОДОВ НЕКОТОРЫХ
ТРАНСФОРМАТОРОВ*
Тип трансформатора Верхний предел номинального напря- жения обмоток, кв Ток холостого хода при номинальном напряжении, % Потери холостого хо- да при номинальном напряжении, кет Вес, т
стали магнито- провода всего трансфор- матора
вн сн НН
ТМ-1000/10 10 6,3 5,0 4.9 1,43 5,0
ТМ-1000/35 35 — 10,5 5,5 5,1 1,52 6,4
ТМ-1350 10 10 — 6,3 6,0 6.0 1,73 6,7
ТМ-1350/35 35 — 10,5 5,5 6.5 1,86 7,6
ТМ-1800/10 10 — 6,3 4,5 8.0 2,25 8,9
ТМ-1800/35 35 — 10,5 5,0 8,3 2,39 9,1
ТМ-2400/10 10 — 6.3 4,5 8,0 2,25 8,9
ТМ-1800/35 35 — 10,5 5,0 8.3 2,39 9,1
ТМ-2400/10 10 — 6,3 4,5 9,2 2,46 10,3
ТМ-2400/35 35 — 10.5 5,0 10,0 2,67 10,5
ТМ-3200/10 10 — 6.3 4,0 11,0 3,24 13,2
ТМ-3200/35 38,5 —— 10,5 4,5 11,5 3,42 13,4
ТМ-4200/10 10 — 6.3 4,0 14,0 4.06 15,3
ТМ-4200/35 35 — 10,5 4,5 14,5 4,26 15,5
ТМ-5600/10 10 —. 6,3 4,0 18,0 5,16 19,2
ТМ-5600/35 38,5 — 10,5 4,5 18,5 5,34 19.4
ТМГ-5600 ПО 121 -—. 38,5 4,5 25,5 7,66 35,3
ТМТГ-5600/110 121 38,5 11 5,0 30,0 8,46 43,0
ТМ-7500/35 38,5 — 11 3,5 24,0 6,21 22,8
ТМГ-7500/110 121 — 38,5 4,0 33,0 9,26 40,5
ТМТГ-7500/110 121 — 11 4,6 35,0 10,54 48,6
ТД-10<Х)0/35 38,5 — 11 3,0 29,0 8,11 25,0
ТДГ-10000/110 121 — 38,5 3,5 38,5 9,82 40,0
ТДТГ-10000/110 121 38,5 11 3,4 45,0 12,65 50,4
ТД-15000/35 38,5 — 11 3.0 39,0 10,58 31,1
ТДГ-15000/110 121 — 38,5 3.5 50,0 14,26 50,3
ТДТГ-15000/110 121 38,5 11 4,0 63,0 17,57 60,8
ТД-20000/35 38,5 — 11 2,5 48,0 13,02 37.0
ТДГ-20000/110 121 —- 38,5 3,0 60,0 17,05 59,0
ТДТГ-20000, НО 121 38,5 И 3,5 76 21,37 71,0
ТД-31500/35 38.5 — 11 2,2 73,0 19,22 56,5
ТДГ-31500/110 121 — 38,5 2,7 86,0 22,14 72,0
ТДТГ-31500/110 121 38,5 11 3,0 ПО 28,16 98,7
ТДГ-40500/110 121 — 38,5 2,7 ПО 29,48 88
ТДГ-60000/110 121 — 38,5 2,7 140 37,62 115
ТДТГ-60000/110 121 38.5 15,75 3.0 150 40,9 142,5
ОДГ-10500/1Ю 121 — 38,5 3.3 29,5 8,36 31,5
1 Г. Н. П е т р о в, Электрические машины, Госэиергоиздат. 1956
212
Продолжение приложения 4
Тип трансформатора Верхний предел номинального напря- жения обмоток, кв Ток холостого хода при номинальном напряжении, % Потери холостого хо- да при номинальном напряжении, кет Вес, т
стали магнито- провода всего трансфор- матора
ВН СН НН
ОДТГ-10500/110 121 38,5 11 3,6 35,5 9,98 36,7
ОДГ-13500/110 121 — 38,5 3,3 33,5 10,44 36,5
ОДТГ-13500/1Ю 121 38,5 И 3,0 41,0 12,7 45,0
ОДТГ-20000/110 121 — 38,5 2,85 47,0 14,6 45,6
ОДТГ-20000/110 121 38,5 11 2,8 59,0 17,55 56,0
ОДГ-40000/110 121 —— 15,75 2,5 84 24,1 76
ОДГ-20000/220 242 — 15,75 3,3 71 21,3 84
ОДТГ-20000/220 242 121 15,75 4,0 83 24,3 115
ОДГ-25000/220 242 — 15,75 4,2 83 23,5 94
ОДГ-30000/220 242 — 15,75 4.2 84 23,5 96
ОДТГ-30000/220 242 121 15,75 3,1 111 32,6 137
ОДТГ-33000/220 242 121 15,75 2,9 112 33,3 145
ОДГ-40000/220 242 —- 15,75 2,3 105 30,7 112
ОДТГ-40000/220 242 121 15,75 2,4 145 37,2 136
ЛИТЕРАТУРА
1. Энергетика за-рубежом, Трансформаторы, вып. 1, Госэнерго-
издат, 1958.
2. Б у р м а н П Г. и Крайз А. Г., Производство магнито-
проводов трансформаторов, Госэнергоиздат, 1959.
3. С а п о ж н и к о в А. В., Конструирование трансформаторов,
Госэнергоиздат, 1959.
4. Морозов Д. Н., «Энергетика за рубежом», Трансформа-
торы, вып. 8, Госэнергоиздат, 1962.
5. Д р у ж и н и н В. В. Магнитные свойства электротехниче-
ской стали, Госэнергоиздат, 1962
6. Мескин В. С., Ферромагнитные сплавы, ОНТИ, 1937.
7. Родионов В. Г., Влияние отверстий в ярмах и стержнях
магнитопроводов на потери и на ток холостого хода трансформа-
торов, «Вестник электропромышленности», 1962, № 2.
8. П е ч е н е в В. Т., Проблемы производства и применения
электротехнических сталей, Свердловский совнархоз, 1950.
9. Ш н ицер Л. М., Основы теории и нагрузочная способность
трансформаторов, Госэнергоиздат, 1962.
10. Тихомиров П. М., Расчет трансформаторов, Госэнергоиз-
дат, 1962.
11. Алексенко Г. В., АшрятовА. К. и Фрид Е. С.,
Испытание высоковольтных и мощных трансформаторов и авто-
трансформаторов, ч. I, вып. 8, Госэнергоиздат, 1962.
12. Каганович Е. А., Испытание трансформаторов малой
и средней мощности, Госэнергоиздат, 1959.
13. Петров Г. Н., Электрические машины, ч. I, Госэнергоиз-
дат, 1956.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие................................................ 3
Введение.......................... ...................... 4
Глава первая. Устройство магннтопроводов •............ 7
1. Общие сведения..................................... 7
2. Стержневые магнитопроводы.......................... 9
3. Броневые магнитопроводы........................... 13
4. Изоляция листов активной стали ................... 14
5. Изоляция деталей крепления активной стали ........ 18
6. Заземление магнитопроводов ....................... 23
Глава вторая. Активная сталь магнитопровода.......... 30
7. Общие сведения.................................... 30
8. Классификация электротехнической стали............ 31
9. Электромагнитные характеристики и кривые намагничи-
вания трансформаторной стали ....................... 36
10. Удельные потери в электротехнической стали. 41
11. Влияние примесей на электромагнитные свойства стали 46
12. Магнитное старение электротехнической стали и влия-
ние температуры на магнитные характеристики .... 48
13. Влияние внешних механических нагрузок на магнитные
свойства Электротехнической стали.................... 49
14. Взаимная связь между физическими свойствами электро-
технической стали и характеристиками трансформатора 55
Глава третья. Основные повреждения в магнитопрово-
дах, их причины и методы устранения................... 65
15. Общие сведения.................................... 65
16. Неисправности в магнитопроводах, зависящие от дефек-
тов в межлистовой изоляции и в изоляции вспомога-
тельных деталей...................................... 72
17. Испытание магиитопровода на нагрев активной стали . 84
18. Выбор рациональных методов ремонта и частичный ре-
монт магнитопроводов ................................ 91
Глава четвертая. Разборка магнитопроводов................. 98
19. Общие замечания о разборке и сборке магнитопроводов 98
20. Разборка магнитопроводов..........................114
215
Глава пятая. Методы очистки электротехнической стали
магнитопроводов от старой изоляции. Лакировка
листов стали и запекание лаковой пленки..............119
21. Очистка стали....................................119
22. Лакировка электротехнической стали магнитопроводов 125
23. Запекание лаковой пленки ....................... 132
Глава шестая. Сборка магнитопроводов.....................146
24. Подготовительные работы..........................146
25. Сборка однофазных и трехфазных однорамных шихтован-
ных магнитопроводов ................................ 151
26. Сборка однофазных двухрамных шихтованных магнито-
проводов ............................................161
27. Сборка трехфазных двухрамных шихтованных магнито-
проводов ............................................165
28. Рекомендации по ремонту шихтованных магиитопрово-
дов..................................................167
29. Сборка стыковых магнитопроводов..................169
Глава седьмая. Реконструкция и модернизация магнито-
проводов ............................................182
30. Некоторые технологические особенности реконструктив-
ных работ........................................... 182
31. Реконструкция магнитопроводов с увеличением площади
активного сечения стали ............................ 190
32. Реконструкция магнитопроводов с увеличением ширины
окна. Модернизация однофазных магнитопроводов ... 195
33. Реконструкция магнитопроводов с надставкой стержней
по высоте............................................197
34. Заготовка пластин из листовой электротехнической
стали...........................................200
Приложения...............................................208
Литература......................• •.................214
Цена 63 коп.