Общие сведения об обмотках
Обмотка электрической машины является основной ее частью. Надежность машин, главным образом, определяется качеством обмоток. Поэтому к ним предъявляются высокие требования электрической и механической прочности, влагостойкости и нагревостойкости.
Обмоткой электрической машины является система проводников, соединенных между собой по определенной схеме и вложенных в пазы сердечника. Обмотка состоит из витков, катушек и катушечных групп, проводники которых изолируют от корпуса машины корпусной изоляцией и друг от друга межвитковой изоляцией.
Виток обмотки состоит из двух последовательно соединенных между собой проводников, уложенных в два паза сердечника. Число витков обмотки определяется в зависимости от номинального напряжения машины, а площадь сечения их от мощности машины.
Катушка обмотки представляет собой несколько последовательно соединенных витков и уложенных соответствующими сторонами в два паза сердечника. Те части катушки, которые лежат в пазах сердечника, называют пазовыми (активными), а расположенные вне пазов — лобовыми частями катушек. Катушки могут быть мягкими (намотанными из изолированного проводи круглого сечения) или жесткими (намотанными или согнутыми из проводов прямоугольного сечения).
Катушечная группа состоит из нескольких последовательно соединенных катушек одной фазы, расположенных в соседних пазах сердечника.
Для обмоток применяют провода, изготовленные из электротехнической отожженной красной меди ММ (медная мягкая) и МТ (медная твердая). Провода изолируют хлопчатобумажной пряжей, лаками, стекловолокном и др. Чаще всего применяют медные провода, покрытые эмалевой изоляцией. Например, провода: ПЭЛ — эмалированные лаком на масляной основе, ПЭЛБО — эмалированные масляным лаком и покрытые одним слоем нитей из хлопчатобумажной пряжи, ПЭЛЛО — изолированный масляным лаком и одним слоем лавсановых нитей. Применяются также обмоточные алюминиевые провода марок АПВ, АП БД, ПЭТВА и др.
В качестве пазовой изоляции и прокладок применяют электроизоляционные картон (марок ЭВ, ЭВС, ЭВТ) и лакоткани.
Для защиты обмоток от механических повреждений чаще всего используют хлопчатобумажные ленты, пленочные материалы (мелинекс и др.), стеклоленту.
Для пропитки изготовленных обмоток используют различные лаки на основе смол, битумов, высыхающих масел и т. д. Так, для пропитки обмоток применяют масляно-битумные лаки, например, БТ-987 (бывший № 447). Они создают прочность, повышают влагостойкость и теплопроводность обмоток.
Покровные лаки БТ-95 (масляно-битумный) и КФ-95 (масляно-смоляной) создают на поверхности обмоток защитные влагостойкие, маслостойкие и термостойкие покрытия.
После ремонта обмотки электрических машин покрывают эмалью с целью повышения влагостойкости или маслостойкости обмотки. Для этого используют разновидности эмали ГФ-92ХС (глифталемасляная), которые хорошо цементируют обмотку, повышают ее механическую прочность.
Обмотки электрических машин подразделяются на петлевые, волновые и комбинированные. Наибольшее распространение в статорных обмотках получили петлевые обмотки, а в фазных обмотках асинхронных машин — волновые. Комбинированные обмотки, состоящие из элементов петлевых и волновых обмоток, применяются чаще всего для якорей электрических машин постоянного тока.
По способу выполнения обмотки электрических машин подразделяют на всыпные и протяжные. Всыпные обмотки выполняют при намотке с полузакрытыми пазами, протяжную обмотку — с закрытыми пазами. Способы укладки обмотки в пазы зависят от формы пазов (рис. 102).
Рис. 102. Формы пазов:
а — закрытый; б — полузакрытый; в — полуоткрытый; г — открытый.
Закрытые пазы используют в фазных и короткозамкнутых роторах асинхронных двигателей. Провода в пазы вставляют с торца сердечника (рис. 102, а). Полузакрытые пазы — в статоpax машин переменного тока мощностью до 100 кВт и роторах и якорях машин мощностью до 15 кВт: провода круглого сечения всыпают по одному через узкую .прорезь паза (рис. 102,(5).
Полуоткрытые пазы применяют также в статорах машин переменного тока мощностью 120 — 400 кВт: в пазы вкладывают жесткие катушки, разделенные в каждом слое на две (рис. 102, в).
Открытые пазы используют в якорях машин постоянного тока мощностью свыше 200 кВт, роторах асинхронных машин мощностью до 100 кВт и статорах асинхронных (мощностью выше 400 кВт) и крупных синхронных машинах. В пазы вкладывают жесткие катушки с удержанием их клиньями из дерева или других изоляционных материалов (рис. 102, г).
По способу заполнения пазов обмотки электрических машин могут быть однослойными и двухслойными. При однослойной обмотке сторона катушки занимает весь паз по его высоте, а при двухслойной — только половину паза, в то время как другую половину этого паза заполняет соответствующая сторона другой катушки.
Роль междувитковой изоляции играет изоляция самого провода. Изоляция, отделяющая провода обмотки от корпуса, напевается корпусной. Ее конструкция зависит от формы паза и напряжения машин и может быть гильзовой или непрерывной. Гильзовая изоляция состоит из нескольких слоев изоляционного материала, уложенных в полузакрытые пазы перед укладкой обмотки. При полуоткрытых и открытых формах пазов прямолинейную часть проводов или катушек с гильзовой изоляцией обертывают несколькими слоями изоляционного материала. Слои обмоток и лобовые части скрепляют изоляционными лентами.
Обмотки машин напряжением выше 1000 В выполняют с непрерывной изоляцией, выбранной в зависимости от класса нагревостойкости. Количество слоев определяется рабочим напряжением машины.
Иногда при ремонте обмоток электрических машин приходится использовать имеющиеся провода взамен отсутствующих проводов требуемых марок и сечений. В этом случае намотку катушек вместо одного провода проводят двумя и более параллельными проводами, суммарное сечение которых эквивалентно расчетному сечению.
Коэффициент заполнения паза проводами должен быть в пределах 0,7 — 0,75. При коэффициенте более 0,75 укладка проводов будет затруднительна, а при коэффициенте менее 0,7 — провода свободно разместятся в пазах, но не будет использована мощность двигателя.
Ремонт обмоток проводит обмотчик на обмоточных участках ЭРЦ, которые имеют готовые элементы обмоток, получаемые с заводов-изготовителей или изготавливаемые силами ЭРЦ. После определения характера неисправности обмоток приступают к их ремонту.