Намоточные работы занимают значительное место при ремонте устройств РЗА. При этом выполняют обмотки реле, магнитных усилителей, дросселей, электроизмерительных приборов, а также наматывают проволочные резисторы.
Совокупность определенным образом расположенных и соединенных проводников, предназначенных для создания или использования магнитного поля, называют обмоткой. Обмотку или ее часть в виде отдельной конструктивной единицы называют катушкой.
По числу слоев витков обмотки бывают однослойные и многослойные по форме контура, вдоль которого укладываются витки, — прямолинейные (если витки уложены вдоль прямой линии — рис. 121, я, 6) и тороидальные, или кольцевые (если витки расположены по окружности — рис. 121, в). Каркасные обмотки размещают па прочном основании обычно из изоляционного материала 2, называемом каркасом. Если такого основания нет, обмотку называют бескаркасной.
Основной операцией намоточных работ является собственно намотка, т. е. укладка требуемого числа витков обмоточного провода, выполняемая, как правило, на намоточных станках. Кроме того, изготовляют каркасы (для каркасных обмоток), заготовляют вывод и изоляционные прокладки, закрепляют выводы и выполняют влагозащитные работы - покрытие, пропитку или заливку обмоток изоляционными лаками или компаундами, сушку до и после этих операций.
Намоточные станки. Намоточный станок с ручным приводом для изготовления прямолинейных обмоток имеет разъемный шпиндель, состоящий из двух частей: резьбовой 5 с планшайбами 13, гайками 3 для закрепления каркаса или оправки обмотки 4, вставляемой в разборную подшипниковую стойку, и гладкой, устанавливаемой в подшипниковую стойку 7. Шпиндель приводится во вращение рукояткой через шестерни 8 и 10 с передаточным числом 1:5 (при одном обороте рукоятки шпиндель делает пять оборотов). Счетчик / служит для счета числа уложенных витков. Обмоточный провод, сходящий с бобины, установленной на стойке, проходит через натяжной зажим.
Кинематическая схема более совершенного намоточного станка с электроприводом показана на рис. 123. Электродвигатель 2 через редукторы 1 и 12 передает вращение планшайбе с наматываемой обмоткой и приводит в движение счетчик 13 числа витков обмотки и специальный механизм раскладки провода. Этот механизм выполнен в виде ползуна 5, который упорами 7 и 9 соответственно переключается на ходовые винты б или 10, вращающиеся в разные стороны и изменяющие направление раскладки обмоточного провода при намотке. Ролик механизма 5, обеспечивающего натяжение сходящего с бобины 3 укладываемого провода, перемещается, оттягивая тормозной штырь 4, который при обрыве провода тормозит бобину.
Намоточный станок для тороидальных обмоток имеет челночный механизм, вращающийся челнок 3 которого взаимодействует зубчатым венцом с зубчатыми колесами 6. На ободе челнока размещена шпуля 5 с обмоточным проводом 4, который через ролик 2 наматывается на кольцевой каркас У, пропущенный в вырез челнока. Механизм приводится в действие электроприводом. Зубчатые колеса б должны отстоять друг от друга на расстоянии, большем выреза челнока, чтобы в то время как одно из них будет находиться в месте выреза челнока, другое окажется в зацеплении с его зубчатым венцом.
Рассмотрим выполнение намоточных работ на примерах изготовления каркасных и бескаркасных катушек.
Каркасы для катушек изготовляют из электротехнического картона, гетинакса, текстолита или другого плотного листового изоляционного материала. Картонные каркасы склеивают из гильзы У, двух щечек 2 и четырех вставок 3. Гетинаксовые или текстолитовые каркасы собирают из двух щечек 4, двух стенок 5 и двух стенок 6 гильзы.
При изготовлении каркасных катушек (рис. 126, а) оправку 5 с каркасом 4 на ней закрепляют в шпинделе 6 намоточного станка. Перед намоткой первого витка его конец 3 изолируют прокладкой 2 из лакоткани, укладывают на гильзу каркаса и закрепляют нитками /. Если его необходимо пропустить через торцовую стенку каркаса наружу, сначала припаивают гибкий изолированный проводник. Между слоями витков прокладывают тонкую (намоточную или кабельную) бумагу, а обмотки отделяют друг от друга слоями лакоткани. Участки провода с нарушенной изоляцией изолируют двумя слоями кабельной бумаги или лакоткани. При сращивании концы проводов зачищают от изоляции, скручивают и пропаивают. Заканчивают намотку катушки следующим образом (рис. 126, б). Под последние 10—15 витков подкладывают двойной слой бумаги и петлю из тафтяной ленты 8. Кусачками перерезают наматываемый провод, оставив конец для припайки вывода, который пропускают в петлю и туго ее затягивают.
Намотанную катушку снимают со станка, вынимают из нее оправку и припаивают к концам одним из приведенных на рис. 127 способов выводы. Если выводы гибкие (рис. 127, я), концы катушки зачищают, делают скрутку, которую пропаивают и изолируют. При жестких выводах и диаметре обмоточного провода до 1,5 мм концы катушки зачищают, наматывают на средний хвостовик выводов и пропаивают места соединения. При жестких выводах и диаметре обмоточного провода более 1,5 мм концы можно расклепать, наложить на средний хвостовик выводов, прикрепить несколькими витками медной проволоки и пропаять.
Выводы закрепляют на катушках каждый отдельно нитками 5, подложив под них прокладки из микаленты. Поверх выводов накладывают и закрепляют картонную прокладку с прорезью под контактную часть б, если они жесткие, и с отверстием, через которое пропускают гибкие. Изоляция 2 концов 3 катушки 1 должна находить на прокладки не менее чем на 5 мм, а сами концы во избежание разрыва в месте пайки укладывают зигзагом. Расстояние между выводами должно быть не менее 20 мм, а от края прокладок 4 до края жестких выводов и мест пайки гибких — не менее 8 мм.
При изготовлении бескаркасных катушек оправку 4 со съемными щечками 5 устанавливают на станок, наматывают на нее один-два слоя тонкого картона или плотной бумаги, которые промазывают сверху клеящим лаком (например, бакелитовым), не захватывая самой оправки, чтобы она не приклеилась. Поверх образованной таким образом гильзы 3 укладывают куски тафтяной ленты и начинают наматывать провод. Уложив два-три слоя провода, покрывают их лаком и скрепляют, накладывая свободные концы тафтяной ленты. Затем укладывают следующие куски тафтяной ленты, наматывают еще два-три слоя провода и повторяют это до окончания намотки, после чего концы тафтяной ленты укладывают на последний слой провода, накладывают несколько слоев тонкого картона, которые скрепляют нитками. Катушку просушивают, а затем снимают с оправки.
Аналогично выполняют намотку бескаркасной катушки на оправку, имеющую съемные щетки с прорезями. Установив оправку в намоточный станок, укладывают на нее четыре куска тафтяной ленты, выпуская концы через прорези по обе стороны оправки и закрепляя на щечках. Каждый кусок должен быть такой длины, чтобы им можно было связать витки катушки после намотки. На оправку наматывают один-два слоя тонкого картона, затем обмоточный провод и, окончив намотку, полученную катушку скрепляют с четырех сторон концами тафтяной ленты, снимают с оправки, сушат и пропитывают или покрывают изоляционным лаком либо компаундом.
Для намотки рамок электроизмерительных приборов применяют шаблон, состоящий из двух накладных щечек 3 и основания в виде четырех пластинок 2 толщиной, соответствующей ширине наматываемой рамки. В каждой пластинке закреплено по две направляющие шпильки, которые при сборке шаблона входят в отверстия щечек. Щечки сжимают гайками, которые навертывают на трубку с наружной резьбой, вставленную через отверстия 4. При намотке рамки каждый ряд проводов слегка смачивают профильтрованным бакелитовым лаком. Чтобы после намотки и просушки рамку можно было легко снять с шаблона, его рабочую часть перед намоткой покрывают тонким слоем парафина и оклеивают фольгой, поверх которой тоже наносят слой парафина.
Определение числа витков и проверка катушек на отсутствие короткозамкнутых витков. Для определения числа витков катушек применяют устройство (рис. 131), имеющее двух стержневой магнитопровод со съемным ярмом 4У эталонную катушку 7 с ответвлениями на одном из стержней 5, первичную обмотку из двух секций 2 и 6 с одинаковым числом витков, переключатель ответвлений 8 и милливольтметр 9. Проверяемую катушку 1 надевают на стержень 5, подключают к первичной обмотке питание от сети переменного тока 220 В и, замкнув магнитопровод ярмом 4, устанавливают переключатель 8 в положение, при котором милливольтметр будет показывать отсутствие напряжения между свободными выводами встречно-последовательно включенных эталонной 7 и проверяемой 1 катушек (на рисунке — это начало проверяемой катушки, обозначенное точкой, и второе сверху ответвление эталонной катушки). При этом число витков проверяемой катушки будет равно известному включенному числу витков эталонной.
Проверку на отсутствие короткозамкнутых витков выполняют с помощью устройства (рис. 132), имеющего разомкнутый магнитопровод с первичной обмоткой и двумя расположенными симметрично по обе стороны от нее секциями 3 и 5 с одинаковым числом витков вторичной обмотки, соединенными встречно-последовательно. При подключении питания от сети переменного тока 220 В к первичной обмотке милливольтметр 1 будет показывать отсутствие напряжения между свободными концами секций 3 и 5 вторичной обмотки, поскольку индуктируемые в них ЭДС, равные по значению и противоположные по фазе, уравновешены. Равновесие не нарушится, если проверяемая катушка 2, надетая на один конец магнитопровода, не имеет короткозамкнутых витков. При этом стрелка милливольтметра не отклонится от нулевого деления. При наличии в проверяемой катушке короткозамкнутых витков по ним будет: проходить Индуктированный ток, равновесие магнитных потоков и индуктируемых в секциях 3 и 5 вторичной обмотки ЭДС нарушится и стрелка милливольтметра отклонится от нулевого деления.
Пересчет катушек электрических аппаратов на другие напряжения и токи. При ремонте аппаратов РЗА иногда приходится перематывать катушки на другие номинальные напряжения или токи.
В первом случае исходными данными являются номинальное напряжение U 1э число витков и диаметр провода катушки до перемотки и номинальное напряжение С/2, на которое ее надо перемотать. Необходимое число витков vv2 и диаметр провода d2 для перемотки определяют по формулам:
Во втором случае исходными данными являются номинальный ток /ь число витков wx и диаметр провода dx катушки до перемотки и номинальный ток /2, на который ее надо перемотать. Необходимое число витков Щ и диаметр провода d2 для перемотки определяют по формулам:
Рассмотрим примеры расчета катушек наиболее распространенных аппаратов и сопоставим их результаты с паспортными данными.
Пример 1. Катушку магнитного пускателя ПА IV на напряжение Ux = 220 В с числом витков wt = 1600 из провода диаметром d = 0,35 мм требуется пересчитать на напряжение U2 = 380 В. Пользуясь приведенными формулами, определим число витков w2 = WiC/2/^1 = 1600 х 380/220 = 2700 витков и диаметр провода d2 = d{ yU JU2 Щ 0,35 x x /220/380 = 0,266 мм.
В паспорте магнитного пускателя ПА IV на напряжение 380 В указано, что его катушка имеет 2700 витков провода диаметром 0,27 мм.
Пример 2. Реле напряжения РН53/400 (Ux = 400 В) имеет катушку с числом витков iv| = 14000 из провода диаметром dx = 0,09 мм, которую требуется пересчитать на напряжение U2 = 60 В. Определим число витков и диаметр провода для перемотки: vv2 = 1400-60/400 = 2100 витков; d2 = 0,09 j/400/60 = 0,23 мм.
В паспорте реле напряжения РН53/60 указано, что его катушка имеет 2000 витков провода диаметром 0,25 мм.
Пример 3. Катушку промежуточного реле РП23 на напряжение 17j = 110 В с числом витков = 15 200 провода диаметром dx = 0,11 мм требуется пересчитать на напряжение U2 = 220 В. Определим число витков и диаметр провода для перемотки: w2 = 15 200-220/110 = 30400 витков; d2 = 0,11j/110/220 = 0,078 мм. В паспорте реле РП23 на 220 В указано, что катушка имеет 30 000 витков провода диаметром 0,08 мм.
Пример 4. Последовательную (токовую) обмотку (номинальный ток = 4 А, число витков wx = 120, диаметр провода dx = 0,86 мм) промежуточного реле РП232 требуется пересчитать на номинальный ток /2 = 1А. Определим число витков и диаметр провода для перемотки
w2 = 120-4/1 = 480 витков; d2 = 0,86 /l/4 = 0,43 мм. В паспорте реле РП232 с последовательной обмоткой на ток 1 А указано, что она имеет 485 витков провода диаметром 0,41 мм.
Пример 5. Последовательную обмотку указательного реле РУ 21/0,1 (номинальный ток I* = 0,1 А, число витков wx = 1800, диаметр провода dx = 0,35 мм) требуется пересчитать на номинальный ток 1 А. Определим число витков и диаметр провода для перемотки: vv2 = 1800-0,1/1 =180
витков; d2 = 0,351/1/0,1 = 1,1 мм. В паспорте реле РУ21/1 на номинальный ток 1 А указано, что его катушка имеет 180 витков провода диаметром 1 мм.
Как видно из приведенных примеров, расчетные данные или совпадают, или незначительно отличаются от паспортных на аппаратуру на те напряжения (или токи), на которые производился перерасчет.