Công nghệ chế tạo mạch từ

Công nghệ chế tạo mạch từ

CHƯƠNG MỘT

CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MẠCH TỪ

CHƯƠNG 1

CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MẠCH TỪ

I NHIỆM VỤ CỦA MẠCH TỪ :

Trong cấu tạo máy biến áp mạch từ đóng một nhiệm vụ quan trọng Công dụng của mạch từ đối với máy biến áp gồm hai công dụng chính là :

• Dẫn từ

• Đóng vai trò khung làm chỗ tựa cho các cuộn dây

Do đó mà mạch từ cần phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật tương ứng là : - Dẫn từ tốt

- Có tổn hao do dòng điện xoáy nhỏ nhất

- Kết cấu chắc chắn , đảm bảo khi nâng hạ , vận chuyển mà không làm xê dịch vị trí các cuộn dây

II VẬT LIỆU CHẾ TẠO MẠCH TỪ : 1 THÉP KỸ THUẬT ĐIỆN :

Mạch từ máy biến áp thường được chế tạo bằng thép kỹ thuật điện Thép kỹ thuật điện là kim loại đa tinh thể do nhiều tinh thể dạng khối tạo thành Tuỳ thuộc vào chế độ cán mà cấu trúc tinh thể của thép cũng khác nhau

H.1 H.2a

Hình 1 : cho thấy cấu trúc tinh thể của thép cán nóng Các tinh thể không nằm theo hướng , mà nằm lộn xộn cho nên từ trở theo tất cả các hướng là như nhau

Hình 2a : cho thấy kết cấu tinh thể của thép cán nguội được sắp xếp theo qui luật Cho nên từ trở theo mỗi hướng sẽ khác nhau

H2.b

Hình 2b : là hình vẽ qui ước hướng sắp xếp

- Hướng 100 : là hướng dọc theo chiều cán , có từ trở là nhỏ nhất - Hướng 110 : là hướng vuộng góc với hướng cán , có từ trở trung bình - Hướng 111 : là hướng chéo góc 55 , có từ trở lớn nhất

Việc dùng tôn cán nguội thay cho tôn cán nóng cho phép nâng từ cảm trong mạch lên từ 1,45 đến 1,65 ÷ 1,72 T Giảm được khối lượng mạch từ đồng thời giảm được tổn hao và dòng điện không tải Tổn hao trong các máy dùng tôn cán nguội chiếm từ 0,1 ÷0,2 % công suất máy , trong khi tổn hao không tải khi dùng tôn cán nóng đạt tới 0,3 %

Trong khi làm việc thì thép kỹ thuật điện bị già hoá theo thời gian Sự già hóa này được đánh giá bằng hệ số già hoá tính bằng % tăng tổn hao riêng Hệ số này đo bằng thí nghiệm Cho già hoá nhân tạo được thực hiện bằng giữ mẩu thép trong lò có nhiệt độ 1200c đối với tôn cán nguội , 1500 c đối với tôn cán nóng trong thời gian 120 giờ Hệ số này thường không quá 3% đối với tôn cán nóng và 6% đối tôn cán nguội

Đối với thép kỹ thuật điện thì tính dẫn từ của nó chịu sự ảnh hưởng của tác động cơ học và nhiệt độ

Aûnh hưởng của cắt và đột lỗ trong quá trình pha tôn và đột lỗ sẽ chịu tác động của cơ khí Kết cấu tinh thể của thép tại mép cắt hoặc lỗ đột sẽ bị biến cứng Sự biến cứng sẽ làm giảm từ cảm của thép và tăng tổn hao Sự biến cứng chỉ xảy ra ở mép cắt nơi chịu ứng suất cơ khí mạnh nên mức độ giảm

Khi cắt hoặc đột lỗ cần phải làm cho độ ba via là nhỏ nhất Nhỏ hơn 2 lần chiều dày lớp sơn giữa các lá thép Nếu ba via quá lớn sẽ làm giảm khả năng dẫn từ của thép

Aûnh hưởng của việc ép mạch từ : khi ép mạch từ đặt biệt đối với tôn cán nguội cần xác định được lực ép tối ưu Nếu lực ép không đủ lớn thì kết cấu mạch từ sẽ lỏng lẻo dễ biến dạng Nếu lực ép quá lớn , tính dẫn từ của thép kỹ thuật điện cán nguội sẽ giảm , tổn hao dòng không tải sẽ tăng Thực tế nên chọn lực ép sao cho áp suất trên bề mặt lá thép giữa trụ hoặc gông nằm trong khoảng từ 1 32

cmkg

Aûnh hưởng nhiệt : sự biến cứng sẽ làm giảm tính dẫn từ của thép kỹ thuật điện Để khắc phục người ta sử dụng phương pháp ủ lá tôn Sau khi gia công cơ ở nhiệt độ 790÷8300c Giải pháp này đạt hiệu quả cao khi chiều rộng các lá tôn đến 300mm và dùng ở mật độ từ thông 1÷2 T Khi chiều rộng lá tôn lớn hơn và ở mật độ từ thông 1,8 T thì hiệu quả ủ giảm mạnh Aûnh hưởng do va đập , cuốn , bẻ và chất nặng trong quá trình vận chuyển lắp ghép chế tạo sẽ làm tăng tổn hao Do đó cần hạn chế những sự việc trên

2 THÉP KẾT CẤU :

Thép kết cấu để làm các chi tiết như xà ép gông , ty treo , boulon , các tấm thép hai bên trụ và gông Các loại thép này thường là thép hợp kim thấp , hàm lượng cacbon trong thép khoảng 0,1 ÷ 0,4 % Trong các máy lớn đặt biệt để giảm khối lượng thép kết cấu người ta dùng thép có tính chất cơ khí cao như hợp kim niken nhẹ , crôm , molipden Những loại thép này có giới hạn bền cao mà tính chất từ trong thực tế không khác mấy so với thép kết cấu hợp kim thấp

III CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MẠCH TỪ :

1. KẾT CẤU MẠCH TỪ MÁY BIẾN ÁP :

Mạch từ của máy biến áp được ghép lại từ nhiều lá thép kỹ thuật điện Các lá thép này được ghép theo nhiều kiểu tuỳ theo loại ba pha hoặc một pha , theo công dụng và điều kiện làm việc của máy biến áp Ở đây luận án giới thiệu hai kiểu ghép là đối với máy biến áp ba pha người ta chọn kiểu lắp hình tim các lá thép chéo góc 450 Đối với máy biến áp một pha chọn kiểu lắp lá tôn cuốn

1.1 Mạch Từ Máy Biến Aùp Một Pha :

Tận dụng ưu điểm của thép cán nguội là tổn hao nhỏ , đường sức từ chạy có hướng nên người đã tận dụng tính chất này vào lõi thép kiểu cuốn vừa đảm bảo được phương hướng tính dẫn từ của thép , vừa tránh được các khe hở do lắp ghép Điều này làm giảm được đáng kể dòng không tải và nâng cao năng suất Tuy nhiên còn có nhược điểm là quấn khó chặt , khó lắp rắp cuộn dây

Mô tả kết cấu mạch từ máy biến áp một pha : gồm hai lõi tôn cuốn ghép sát nhau và được giữ bởi một gông ép lõi để bảo vệ cũng như để lắp chặt với vỏ thùng khi lắp rắp

1.2 Mạch Từ Máy Biến Aùp Ba Pha :

Lõi sắt hình tim vẫn là kết cấu cổ điễn được chọn làm kiểu lắp ghép cho máy biến áp ba pha vì có các ưu điểm:

- Kết cấu đơn giản , làm việc chắc chắn - Công nghệ chế tạo ít phức tạp

Mô tả kết cấu mạch từ máy biến áp ba pha : - Trụ có đặt cuộn dây

- Gông phần không đặt cuộn dây dùng để khép kín mạch từ Gông thường được ép chặt bằng sắt U

- Xà kẹp trên và dưới liên kết với nhau bằng các ty đứng và ty ép xà Để giữ cho lõi tôn đứng vững ta lắp thêm thanh sắt kê lõi tôn

2 CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO LÕI TÔN :

Do tính đặt thù của hai kiểu lắp tôn khác nhau giữa máy biến áp một pha và ba pha nên luận án sẽ giới thiệu hai dây chuyền công nghệ chế tạo lõi tôn khác nhau

2.1 Công Nghệ Chế Tạo Lõi Tôn Ba Pha :

Sơ đồ dây chuyền chế tạo mạch từ cho máy biến áp ba pha :

Vật liệu sử dụng là tôn silíc cuộn do Nga sản xuất Kích thước khổ tôn là 750mm , dày 0,27mm

2.1.1 Công Nghệ Chế Tạo Lõi Tôn Máy Biến Aùp Ba Pha Theo Phương

Pháp Pha Tấm :

Pha tônCắt tôn

A Công Đoạn Pha Tấm : a Giới Thiệu Máy Pha Tấm :

Dàn gá đỡ cuộn tôn : Trục cuộn tôn đặt trên dàn nhờ ổ bi và có thể xoay tròn để xả tôn ra nhờ một động cơ

Băng chuyền dùng để đỡ và di chuyển tôn tới máy cắt

Sau máy cắt là một hệ thống thiết bị dùng đo chiều dài tự động khi tới một độ dài cần thiết , sẽ có bộ phận chặn tôn là để lưỡi cắt hoạt động Độ dài của tôn có thể điều chỉnh theo ý muốn

b Nguyên Lý Làm Việc Của Máy Pha Tôn :

Người công nhân khởi động động cơ cho quay cuộn tôn Tôn được xả ra và được đưa đến máy cắt nhờ băng chuyền Trên băng chuyền có lắp đặt hệ thống những thanh sắt có nhiệm vụ ép sát tấm tôn trên băng chuyền Tới độ dài cần thiết thanh chặn sẽ dập xuống giữ tấm tôn lại cho dao cắt hoạt động Những tấm pha sau khi được công nhân sắp đặt ngay ngắn đến khi đủ số lượng cần thiết sẽ chuyển đi Tấm pha cần được tính toán thiết kế quy trình cắt và chọn kích thước sao cho hệ số sử dụng là cao nhất (không dưới 85% trọng lượng tấm tôn) Hệ số sử dụng được định nghĩa là tỷ số giữa diện tích tôn sử dụng trên diện tích tôn làm ra nó

c Yêu Cầu Kỹ Thuật :

- Phải pha tôn theo chiều cán

- Lá tôn phải bằng phẳng , các cạnh song song , vuông góc giữa các cạnh với nhau

- Độ bavia phải nhỏ hơn 6%

B Công Đoạn Pha Tôn Từ Miếng Pha Tấm : a Giới Thiệu Về Máy Cắt Tôn :

Máy do Nga chế tạo Lưỡi dao được làm bằng thép có độ bền cơ khí cao để khi cắt lưỡi không bị mẻ hoặc chóng cùn Vì khi lưỡi dao mẻ sẽ tạo ra độ sần sùi trên cạnh tôn , do đó độ bavia sẽ vượt quá mức độ cho phép

b Nguyên Lý Làm Việc

Người công nhân sẽ lấy từng tấm pha được cắt sẵn trên bàn cắt Tấm pha này sẽ được cắt theo từng lá tôn theo kích thước thiết kế trên bản vẽ Các kích cở của tôn được đo đạt bằng gá định vị gắn trên máy cắt Người công nhân chỉ cần đẩy tấm pha vào đúng vị trí giới hạn , nhấn nút để máy

thực hiện việc cắt Tất cả những gá định vị góc cắt khổ cắt , chiều dài cắt đều có thể cân chỉnh theo ý muốn

c Yêu Cầu Kỹ Thuật :

- Phải cắt tôn theo chiều cán

- Lá tôn sau được cắt phải bằng phẳng , các cạnh phải song song với nhau Các góc cắt (450, 900) phải chính xác.

- Độ bavia phải nhỏ hơn 0,06

2.1.2 Công Đoạn Chế Tạo Lõi Tôn Máy Biến Aùp Ba Pha Theo Pháp Pha

Băng :

A. Công Đoạn Pha Băng :

a Giới Thiệu Máy Pha Băng :

Dàn gá đỡ cuộn tôn : dàn gá của công đoạn pha băng cũng giống như công đoạn pha tấm Nó gồm có trục đỡ cuộn tôn , trên hai đầu trục có gắn hai vòng bi lớn để trục có thể quay dễ dàng nhờ một động cơ kéo Động cơ này được điều khiển bằng hệ thống rơ le , công tắc tơ

Máy cắt băng : gồm bàn cắt , bên trên có gắn các lưỡi dao Tuỳ vào yêu cầu cần cắt bao nhiêu băng thì sẽ bố trí bao nhiêu lưỡi Phía trước bàn cắt có đặt hệ thống ống thép có thể quay đường kính ống khoảng 20 cm , có nhiệm vụ ép sát miệng tôn lên bàn , tránh sự cong quẹo và định hướng cho miếng tôn đi vào phần dao cắt

Hệ thống rulô : dùng để quấn các miếng băng sau khi pha Nếu cắt ra bao nhiêu băng thì sẽ có bao nhiêu rulô để quấn vào Các rulô bố trí sao cho các sợi băng tôn quấn vào không bị tréo nhau

b Nguyên Lý Làm Việc :

Cho quay rulô để xả tôn ra cho đến khi tạo một lượng vỏng xuống hố trữ tôn Sau đó cân chỉnh lại cho tốc độ xả bằng với tốc độ cắt của máy cắt Hố trữ tôn có nhiệm vụ tạo sự liên tục cung cấp tôn cho máy cắt Giữ cho tốc độ tôn đi qua máy cắt không đổi trong suốt quá trình vận hành Tấm tôn này sau khi qua máy cắt sẽ được phân thành các băng tôn và đổ xuống hết hố dự trữ khác , sau đó được các rulô khác quấn lại thành những cuộn riêng biệt Hố dự trữ tôn có có tác dụng điều tiết các băng tôn ra tự nhiên , không bị lôi kéo Hố này tạo độ dư thừa của dây băng giúp các rulô quấn không gây ảnh hưởng đến quá trình cắt

Trong suốt quá trình vận hành phải theo dõi tiến trình xả tôn , cắt tôn , quấn tôn có khớp nhau không Khi lượng tôn xả ra quá nhiều làm đầy hầm chứa dự trữ gây ách tắc đường ra Nếu xả tôn ra thiếu , không đủ tôn dự trữ gây ảnh hưởng đến công việc cắt Đối với hệ thống rulô quấn phải canh chỉnh điều phối lượng vào và luợng ra để đảm bảo luôn tồn tại một lượng dự trữ nhất định trong hầm chứa tôn Nếu sản lượng quấn của rulô lớn hơn sản lượng băng tôn sau cắt sẽ gây nên hiện tượng các sợi băng tôn bị căng , ảnh hưởng đến công việc cắt Ngược lại thì hầm chứa băng tôn sẽ bị đầy tràn , do đó băng tôn dễ bị rối bời với nhau , ảnh hưởng đến việc cắt

c Yêu Cầu Kỹ Thuật :

- Phải pha băng đúng chiều cán ( tức là chiều dài của tấm băng tôn ) - Lá tôn phải bằng phẳng , các cạnh phải song song với nhau , kích thước

khổ băng tôn trên suốt độ dài đều bằng nhau - Độ ba via phải nhỏ hơn 0,06

B. Công Đoạn Cắt Tôn Từ Miếng Pha Băng :

a Giới Thiệu Về Máy Cắt Tôn :

Máy cắt tôn từ miếng pha băng nhỏ hơn máy cắt tôn bên pha tấm Chiều dài lưỡi dao nhỏ hơn Cả hai máy có những đặc tính , chức năng làm việc tương đối giống nhau

b Nguyên Lý Làm Việc :

Sau khi pha băng xong , các cuộn băng tôn sẽ được chuyển đến máy cắt tôn Mỗi một rulô được gắn trên một bệ đỡ Sợi băng tôn sẽ được kéo ra để máy cắt thực hiện cắt theo kích thước của thiết kế Các lá tôn sau khi cắt sẽ được xếp thành từng chồng phục vụ cho công đoạn lắp rắp

c Công Đoạn Lắp Rắp :

Trong công đoạn lắp rắp sẽ có hai công nhân thực hiện công việc này Trước tiên công nhân phải xác định lõi tôn của máy biến áp có công suất bao nhiêu Lõi tôn gồm bao nhiêu cấp Mỗi cấp có bao nhiêu lá , kích thước mỗi lá là bao nhiêu Tất cả thông số này giúp cho công nhân chuẩn bị vật liệu để tiến hành lắp rắp

Tiến hành công việc lắp rắp : trong công đoạn này có công nhân chuẩn bị những xấp tôn cần thiết để nơi thuận tiện Để khi thao tác lắp rắp gọn gàng nhanh chóng Chuẩn bị một mặt phẳng đủ lớn , trước tiên đặt xà kẹp cho

cách điện phủ kín bề mặt xà kẹp , để cách điện lõi tôn với xà kẹp tránh tổn hao từ Đối máy có công suất nhỏ từ 300 ÷ 400 KVA dùng giấy cách điện từ 1mm đến 2mm Còn đối với công suất lớn từ 560 KVA trở lên thì ngoài giấy cách điện ra người ta còn trang bị thêm những thanh bakêlit dày khoảng 2 ÷ 4 mm dán lên giấy cách điện Mục đích tạo khe hở giữa bề mặt xà kẹp với bề mặt lõi tôn Từ đó dầu biến thế có thể luân chuyển trong khe hở này giúp làm mát lõi tôn

Hai công nhân tiến hành việc tiếp theo là tuần tự đặt những lá tôn đầu tiên của cấp cao nhất lên , cân chỉnh cho ngay ngắn , là nền tảng chính xác cho các lá sau Hình dạng lá tôn ở cấp này là hình chữ nhật và mỗi lần sắp hai lá để tiết kiệm thời gian Lớp thứ hai sẽ đặt lên lớp thứ nhất nhưng xen kẻ che chỗ giáp mí của lớp trước Việc đặt tôn xen kẻ nhau có tác dụng liên kết chặt chẻ các lớp còn lại với nhau giúp lõi sắt từ vững chắc hơn Người công nhân sẽ dùng búa để cân chỉnh cho ngay ngắn và vuông góc giữa các lá tôn với nhau Công việc này phải thực hiện liên tục trong suốt quá trình lắp rắp Ngoài việc cân chỉnh , đòi hỏi công việc phải ăn khớp Cho đến khi đặt đến độ dày cần thiết thì ngưng lại , chuyển sang cấp tiếp theo

Đối với cấp kế tiếp , người công nhân tiến hành tương tự Tuy nhiên do kích thước cấp sau lớn hơn cấp trước nên người công nhân xử dụng thước đo canh phần dư cho đều ra hai bên Và theo trình tự như trên sắp xếp cho đến khi bề dày của cấp đạt tới yêu cầu kỹ thuật thiết kế thì dừng lại Những cấp ngoài cùng được lắp rắp từ những lá tôn vuông góc hình chữ nhật dể làm tăng độ liên kết của kết cấu mạch từ

Những cấp nằm trong thường sử dụng những lá tôn cắt xéo góc 450 để làm giảm từ trở tại khe kết nối , giảm được tổn hao từ trong máy biến áp Các cấp này cũng được tiến hành lắp rắp tương tự như lớp ngoài

Sau khi lõi sắt đã được lắp rắp hoàn chỉnh , sẽ được đặt giấy cách điện xà kẹp lên , cân chỉnh sao cho hai miếng xà đối diện nhau Sử dụng ron xiết chặt lõi tôn lại với nhau với một lực vừa đủ đúng theo yêu cầu kỹ thuật Nếu lực siết quá nhỏ dẫn đến mạch từ lỏng lẻo , dễ bị xê dịch khi vận chuyển Trong lúc vận hành sẽ tạo ra độ rung cao Nếu lực siết lớn quá qui định sẽ làm thay đổi từ tính của lõi sắt từ kỹ thuật điện cán nguội , làm tăng tổn hao về dòng điện không tải

Cách lắp các lá tôn thông thường ở máy biến áp ba pha người ta lắp 2 cấp ngoài cùng (cấp cao) sử dụng tôn có kích thước hình chữ nhật Còn các cấp bên trong (cấp thấp) sử dụng tôn cắt góc 450 kết hợp với tôn chữ nhật

Theo chiều cánTheo bản vẽ Theoo bản vẽ

Mắt thườngThước dâyThước dây

2

Phân đoạn xà hoặc trụChiều dài L 2.1 Xén mặt 1 đầu2.2 Độ bavia

Theo hình cánVuông góc với cạnh khổ tôn Nhỏ hơn hoặc

3.1 Hai cạnh bên3.2 Độ bavia

Theo bản vẽ Phải song songNhỏ hơn hoặc

Phân góc Góc ghép nối bằng 450

bằng 0,06

Thước đo góc Palmer 0-25

5

Lắp rắp5.1 Kích thước tổng quát dài rộng , cao , bề dày

5.2 Kích thước cửa sổ 5.3 Bề dày các cổng 5.4 Bề rộng lá tôn5.5 Các mối ghép

Theo bản vẽTheo bản vẽTheo bản vẽTheo bản vẽKhông chồng mí

6

Hoàn chỉnh6.1 Xà kẹp rắp vào lõi tôn6.2 Các chi tiết cơ khí

•Sắt kê ruột

•Ty đứng

•Ty ép xà

6.3 Các chi tiết cách điện

Kiểm Tra Phần Xà Kẹp

STTChi tiếtTên chỉ tiêu kiểm traYêu cầu kỹ

•Khoảnh giữa hai patte1.6 Patte kẹp dây cao , hạ

•Vị trí

•Kích thước

•Khoảng cách 1.7 Vị trí ốc tiếp địa

1.8 Cửa sổ lắp tấm đệm trụ

•Kích thước

•Kohảng cách

•Độ mặt phẳng

Theo bản vẽ

Theo bản vẽ

Theo bản vẽ Theo bản vẽTheo bản vẽ

Theo bản vẽ

Theo bản vẽTheo bản vẽ

•Cách điện sắt kẹp xà

•Cách điện ty kẹp xà

2.4 Vị trí và kích thước lổ ty đứng 2.5 Patte kẹp hạ , cao

•Độ phẳng mặt 2.7 Lổ bắt sắt kê2.8 Vành đệm bít dây

•Kích thước

•Vị trí

•Độ phẳng mặt

Theo bản vẽ

Theo bản vẽ

Theo bản vẽ

Theo bản vẽTheo bản vẽ

Theo bản vẽ

Theo bản vẽTheo bản vẽ

Theo bản vẽ

Theo bản vẽ

Theo bản vẽ

5.4 Chiều dài ren , bước ren

Theo bản vẽThước dây

6.4 Chiều dài ren , bước ren

Theo bản vẽThước cặp

7Vệ sinh7.1 Mối hàn

7.2 Bavia Chắc chắnSạch , bóng2.2 Đối Với Máy Biến Aùp Một Pha :

Quy trình sản xuất lõi tôn máy biến áp một pha

2.2.1 Khâu Chuẩn Bị Tôn :

Máy biến áp một pha cũng sử dụng cuộn tôn có kích thước giống như máy biến áp ba pha Khổ tôn là 750mm , dày 0,27mm , loại tôn cán nguội Stinol do Nga sản xuất Cuộn tôn được cẩu đến dàn gá Khâu này hoàn toàn giống khâu chuẩn bị tôn ở máy biến áp ba pha

2.2.2 Khâu Pha Băng :

Tôn sau đưa lr6n dàn gá , được kéo qua máy pha tôn , công đoạn pha tôn được mô tả ở phần máy biến áp ba pha

2.2.3 Cuốn ép :

Tôn sau khi pha băng được cuốn vào các rulô , chuyển qua công đoạn cuốn vào khuôn một pha

Khuôn một pha được làm bằng gang , có hình dạng là hình khối chữ nhật được bo tròn hai đầu Kích thước của khuôn tuỳ theo yêu cầu thiết kế bối

Máy quấn : gồm các bộ phận chính như trục quấn được gắn vào trục động cơ thông qua bộ nhông số Tốc độ quay của trục được đo bằng đồng hồ kiểu cơ khí Sau khi gá khuôn quấn lên máy quấn tôn , tôn từ rulô được kéo đến và bước vào giai đoạn quấn tôn Nhờ đồng hồ đếm vòng nên khi quấn đủ số vòng theo yêu cầu thiết kế thì cắt được tôn sau đó sử dụng băng keo dán mối hàn cắt để tôn không bị bung ra trở lại Khi hoàn thành giai đoạn cuốn tôn , sử dụng cơ cấu nâng hạ chuyển khối tôn sang máy ép Mục đích công việc ép là để tôn được ép vào khuôn đúng kích thước yêu cầu kỹ thuật Lực ép được kiểm soát bằng đồng hồ đo lực sao cho đúng mức Lực ép quá lớn sẽ ảnh hưởng đến tính dẫn từ của tôn và có thể hư khuôn quấn Sau khi công việc ép thực hiện xong sẽ chuyển đến công đoạn ủ

2.2.4 Khâu ủ :

Khâu ủ là rất quan trọng , nó sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Khâu ủ có nhiệm vụ phục hồi khả năng dẫn từ của vật liệu sắt từ thép cán nguội , ngoài công việc ủ có thể định dạng cho lõi tôn

Khâu ủ được tiến hành :

❃ Kiểm tra ủ trước khi vận hành :

- Làm vệ sinh buồng lò trước khi vận hành - Không để vật dễ cháy nổ trong buồng lò - Nền lò phải khô ráo

❃ Qui định vận hành lò ủ :

a Chuẩn bị : Lõi tôn sau khi ép đạt , được vệ sinh sạnh sẽ bụi bặm , dầu mở sẽ được kiểm tra về chất lượng , kích thước đúng yêu cầu thì được chuyển qua khâu ủ

Tiến hành sắp xếp lõi tôn vào buồng lò theo qui định

Sau khi sắp xếp lõi tôn đủ cho một mẻ ủ Đậy nắp lò , kiểm tra đạt độ kín giữa nắp và miệng lò thì cho phép hoạt động

b. Vận hành lò :

Trước khi vận hành lò công nhân vận hành lập nhật ký trực lò theo biểu đồ có sẳn và báo cho kỹ thuật viên phân xưởng , quản đốc phân xưởng xác nhận và nộp cho phòng kỹ thuật để theo dõi

❃ Qui trình ủ :

a Qui định về sắp xếp lõi tôn vào lò ủ :

- Kích thước lò : nền lò 1100 × 1100mm , chiều cao vách 1334mm - Lõi tôn được xếp thành từng lớp , giữa các lớp lót sứ cách

- Khoảng cách tối thiểu từ cạnh ngoài lõi đến vách lò là 100mm

Loại máy (KVA) 10 ; 15 ; 25 37,5 ; 50 75 ; 100

b Qui định về việc ủ lõi tôn của nhiều máy trong cùng một mẻ ủ :

Trong cùng một mẻ ủ cho phép ủ lõi tôn của nhiều loại máy nhưng phải theo các điều kiện sau đây :

- Trường hợp cho ủ nhiều loại lõi tôn khác nhau trong một mẻ ủ

- Các lõi tôn trong cùng một lớp ưu tiên cùng loại , chỉ cho phép xếp 2 loại trên có cùng có công suất máy kế nhau Lõi tôn dưới phải lớn hơn hoặc cùng loại với lõi tôn lớp trên

- Số lượng lõi tôn trên lớp của lớp trên phải bằng số lượng lõi tôn trên lớp của lớp dưới

- Số lớp trên mẻ ủ không vượt quá số lớp của lõi tôn máy biến áp lớp nhất trong mẻ ủ

- Khi lắp rắp lõi tôn với bối dây phải thoả điều kiện sau : 2 lõi phải cùng một mẻ , một lớp

c Qui trình ủ :

- Gia nhiệt từ nhiệt độ mội trường đến 8200c - Duy trì nhiệt độ 8200c throng thời gian 6 giờ - Tắt điện và giữ cho tôn cùng cùng lò đến 4000c

- Mở nắp lò , dùng quạt gió làm nguội cưỡng bức đến 400c - Lấy tôn ra ngoài để chuyển qua khâu cắt tôn

Giản đồ nhiệt của quá trình ủ

2.2.5 Khâu cắt và lắp lại :

- Sau khi ủ xong , các lõi tôn được chuyển đến khâu cắt , mục đích của việc cắt là để lắp rắp vào cuộn dây máy biến áp được dễ dàng

Công đoạn cắt được tiến hành như sau : - Gá lõi tôn lên dàn gá để xả tôn ra

- Cứ 2 vòng thì người công nhân làm dấu bằng cách đánh số thứ tự

- Người công nhân sau đó cắt đứt băng tôn ngay chổ được làm dấu bằng máy cắt

- Sắp xếp những miếng cắt thành dạng lõi tôn như ban đầu rồi chuyển qua khâu lắp rắp

Công việc cắt tôn sau khi ủ là một nhược điểm lớn trong công nghệ chế tạo lõi tôn một pha Vì khi cắt sẽ ảnh hưởng bởi sự biến cứng tại nơi cắt tôn làm tăng tổn hao riêng của lõi tôn

CHƯƠNG HAI

CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO DÂY QUẤN

CHƯƠNG 2

CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO DÂY QUẤN

I GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN VÀ DẪN ĐIỆN : 1 VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN :

Trong vận hành máy biến áp , chất lượng cách điện quyết định tuổi thọ và độ tin cậy của máy Yêu cầu của cách điện là có cường độ cách điện cao độ bền điện cao , chịu nhiệt , tính năng hóa học ổn định trong dầu và theo thời gian , có độ bền cơ khí cao ( chịu ép , chịu uốn , chịu rung )

Theo yêu cầu trên trong chế tạo máy biến áp người ta thường dùng các loại sau :

- Giấy cáp : thường dùng của Nga , ký hiệu K08 , K12 , K17 có chiều dày là 0,08 ; 0,12 ; 0,17 Trong máy biến áp thường dùng loại K12 để cách điện giữa các lớp của cuộn dây Dưới dạng băng nhỏ rộng 2 ÷ 3 cm quấn thành từng lớp dày 0,1 đến 3 ÷ 5 cm để cách điện dây dẫn ra và tăng cường cách điện cho cho những vòng đầu của cuộn dây Trong máy biến áp cách điện cáp là một trong những giấy cách điện chính

- Giấy điện thoại : do Nga sản xuất , ký hiệu là KTH , chiều dày qui định là 0,05mm Giấy điện thoại dùng làm cách điện giữa các lớp , cách điện của dây dẫn ra của một vài cuộn dây quấn bằng dây đồng tròn

Khi sử dụng hai loại giấy cách điện trên cần chú ý đến các đặc điểm sau : chịu nhiệt kém (110 ÷ 1150c) , khi ngâm dầuđộ bền cơ kém rõ rệt

- Vải sơn cách điện chịu dầu là loại vải sơn bông hoặc lụa tơ tằm tẩm ba lần sơn , dày 0,17 ; 0,2 ; 0,24mm cuộn thành cuộn rộng 700 ÷

1000mm Vải sơn có dạng băng rộng 2 ÷ 3cm dùng để quấn xung quanh dây dẫn ra ở những nơi đòi hỏi độ bền cơ học và đàn hồi Vải sơn loại đen tuyệt đối không dùng được vì nó có tẩm hắc ín , nếu ngâm trong dầu sẽ làm cho hắc ín tan trong dầu.

- Băng vải : loại băng dệt , có khổ rộng 1,5 đến 3cm bằng sợi bông Loại này chủ yếu để cột , đai ,bó các chi tiết của cuộn dây

- Bìa cách điện : bìa cách điện được dùng nhiều trong máy biến áp như chế tạo ống cách điện , dập các tấm cách giữa các vòng dây và các tấm đệm lót Bìa cách điện có bề dày 0,5 ÷ 3mm Năng lực hút dầu tuỳ theo nhiệt độ dầu và bề dày bìa Bìa cách điện để hút ẩm nên cần được bảo quản nơi khô ráo

- Thành phần giấy bakêlit : làm thành từng ống , có độ bền cơ và độ bền điện cao Trong máy biến áp hay dùng loại ống , chiều dày cả hai bên là 2 ; 4 ; 6 ; 8mm và hơn nữa dài đến 500mm Để cách điện cho dây dẫn ra Làm dạng hình ống lớn để cách điện giữa các cuộn dây hay giữa các cuộn dây với trụ sắt

- Ghêtinắc roct 2718-50 : chế tạo bằng giấy tẩm sơn bakêlit , ép chặt ở nhiệt độ cao , làm thành từng phiến có chiều dày khác nhau , có độ bền cơ và điện cao Trong máy biến áp dầu dùng loại A để bắt chặt các đầu dây , làm bảng điều chỉnh điện thế

- Gổ : trong máy biến áp thường loại gổ dẻ trắng , làm thanh đệm để lồng cuộn dây và cách điện trụ hay làm thanh đệm giữa các lớp của cuộn dây nếu điện thế không vượt quá 10KV Gổ dẻ đỏ làm kẹp dây dẫn ra , làm dầm ép gông từ của máy biến áp dầu

- Sơn tẩm : dùng loại sơn gơliptan để tẩm cuộn dây máy biến áp dầu Táøc dụng làm đông cứng các vòng dây lại với nhau Tăng hệ số dẫn nhiệt của cuộn dây và nâng tính chịu ẩm

- Sứ : được chế tạo từ chất điện môi , phổ biến nhất là vật liệu gốm kỹ thuật điện Cũng có loại sứ được chế tạo từ thủy tinh tôi hoặc thủy tinh ủ Trong máy biến áp dầu dùng để đưa đầu dây dẫn bên hạ áp và cao áp từ trong máy biến áp lên mặt máy

- Dầu máy biến áp : dầu vừa cách điện tốt , vừa dùng để tản nhiệt , làm lạnh cuộn dây và lõi sắt bằng phương pháp đối ưu Cần phải thường xuyên làm sạch , lọc , thay thế

2 VẬT LIÊU CÁCH ĐIỆN :

Trong công nghệ chế tạo máy biến áp , vật liệu dẫn điện được sử dụng chủ yếu là đồng Đồng thuần nhất có điện dẫn suất cao , chỉ đứng sau bạc Tính dẫn điện cao , chống được sự ăn mòn của khí quyển và tính d8àn hồi cao đã làm cho đồng trở thành vật liệu quan trọng để chế tạo dây dẫn điện

- Đồng cứng (MT) có đặc tính độ bền cao khi kéo và độ dãn dài nhỏ , đồng cứng còn có tính cứng và đàn hồi khi uốn Đồng cứng thường được sản xuất để làm dây tiếp xúc

- Đồng mềm (MM) có đặc tính tương đối dẻo , độ cứng nhỏ và độ bền không lớn , nhưng độ dãn dài khi đứt rất lớn và điện dẫn suất cao Đồng mềm thường được sản xuất để làm cáp , dây dẫn , dây để quấn máy điện Trong việc chế tạo cuộn dây máy biến áp , người ta thường xử dụng dây đồng tròn hay dây đồng dẹt Dây đồng được chế tạo từ đồng có hàm lượng đồng ít hơn 99,9% Dây đồng được chế tạo với các đường kính từ 0,03 đến 100mm và chia ra 2 mã hiệu : MT đồng cứng và Mr đồng mềm

Dây đồng dẹt được chế tạo với kích thước theo cạnh nhỏ là 0,83 đến 12,5mm và cạnh lớn là 2,1 đến 35mm và chia làm hai mã hiệu :MrT dây đồng dẹt cứng và MrM dây đồng loại mềm

II THIẾT BỊ DÙNG ĐỂ QUẤN DÂY : 1 MÁY QUẤN DÂY :

Máy quấn dây gồm các phần chính là :

• Động cơ ba pha dùng để kéo quay trục , động cơ được điều khiển quay 2 chiều

• Bộ phận ly hợp : dùng để điều khiển tốc độ quay hay dừng động cơ Bộ ly hợp được điều khiển bằng chân

• Gá khuôn dây : dùng để giữ chặt khuôn trên phương ngang để quấn dây

• Đồng hồ đếm vòng dây kiểu cơ khí

2 HỆ THỐNG GIÁ ĐỠ CÁC CUỘN DÂY :

Bộ giá đỡ các cuộn dây trước khi quấn và hệ htống hướng dẫn , kẹp giữ căng sợi dây trước khi sợi dây đi vào khuôn quấn dây đómg vai trò rất quan trọng đến bối dây Nếu sợi dây không đủ căng , cuộn dây của máy biến áp sẽ không chặt chẻ Nhưng nếu căng quá sẽ khó quấn , mặt khác sợi dây đi qua móc kẹp có thể xây xát cách điện

3 KHUÔN QUẤN :

Tuỳ theo mỗi loại máy , kiểu máy mà người ta xử dụng khuôn quấn dây khác nhau Ở luận án giới thiệu khuôn quấn có dạng tròn Kích thước tuỳ vào cở máy Khuôn quấn dây được làm bằng gỗ , đáy có hình đa giác , có lổ

H.3

- Đối với bối dây hình oval , khuôn quấn dây có dạng hình chữ nhật được bo tròn hai đầu như hình 4

H.4

- Đối với máy biến áp một pha lõi tôn cuốn thì khuôn quấn bằng gang có dạng chữ nhật Khuôn quấn bằng gang vì loại máy biến áp một pha có công

đoạn ủ tôn nên không thể sử dụng gỗ làm khuôn quấn Khuôn quấn có dạng

III CÁC KIỂU QUẤN DÂY :

Sử dụng các kiểu dây quấn là : kiểu quấn một lớp (dây quấn hình trụ) , kiểu xoắn ốc liên tục (kiểu quấn bánh) , kiểu hình xoắn (kiểu quấn xoắn ốc) Tuỳ theo cấp công suất điện áp mà người ta sử dụng các kiểu quấn trên để quấn

1 KIỂU QUẤN LỚP :

1.1 Kiểu Quấn Lớp Sử Dụng Dây Tiết Diện Hình Chữ Nhật :

Sử dụng kiểu quấn này có thể quấn bằng một sợi dây hay ghép nhiều sợi Nếu dòng điện quá lớn thì ghép nhiều sợi Người ta tránh ghép hướng kính vì theo chiều đó từ thông rò khác nhau gây nên tổn hao vì dòng điện xoáy khác nhau Khi quấn một lượt thì gọi là quấn lớp đơn , quấn hai lượt gọi là quấn kép

Khi quấn kiểu này trước tiên bẽ đầu dây một góc 900 , ghim đầu dây lên khuôn quấn Đặc điểm của dây quấn hình trụ là các vòng dây được quấn sát nhau Giữa các lớp có đặt các thanh bakêlit để tạo rãnh dầu dọc trục Để cho hai đầu dây quấn bằng phẳng dùng các tấm cacton bakêlit cắt chéo để

dây ra cho vuông góc rồi băng đai lại cho chặt Dùng băng vải buộc chặt bối dây theo chiều dọc và tháo cuộn dây ra khỏi máy quấn

Dây quấn hình trụ một lớp

Dây quấn hình trụ hai lớp

1.2 Kiểu Quấn Dây Lớp ( nhiều lớp ) Sử Dụng Dây Quấn Tròn :

Bước chuẩn bị để quấn dây này tương tự như các loại dây quấn khác

Sau khi quấn và ghim đầu dây , đặt vòng cách điện ở đầu cuộn dây ta bắt đầu quấn Vòng cách điện có chiều dài bằng đường kính dây dẫn có tác dụng cách điện , đề phòng phóng điện từ cuộn dây lên gông từ , chiều cao của biên từ 4 đến 5 cm Ngoài tác dụng cách điện , vòng cách điện còn có tác dụng san bằng đầu cuộn dây và giữ vòng dây cuối cùng Sau khi quấn xong một lớp đặt vòng cách điện đầu cuộn dây , đặt cách điện lớp và bắt đầu quấn lớp thứ hai theo chiều ngược lại Vì cuộn dây có nhiều lớp do đó việc tản nhiệt gặp khó khăn , để khắc phục điều này người ta tạo ra các rãnh thông dầu dọc trục bằng cách đặt các thanh bakêlit theo cuộn dây Đối với máy lớn người ta chia cuộn dây thành hai cuộn để tạo rãnh thông dầu ngang trục Khi quấn kiểu hình trụ nhiều lớp sử dụng dây quấn tròn , người ta có thể sử dụng một sợi hay nhiều sợi chập lại để quấn , nhưng ít khi chập tới ba sợi Khi dùng tới ba sợi cũng không cần đến hoán vị vì vị trí của nó phân bổ tương đối đều đặn Việc rút dây ra làm đầu phân thế cũng dễ dàng không cần cắt hay hàn đầu dây

Dây quấn hình trụ nhiều lới dây dẫn tròn

2 KIỂU QUẤN XOẮN ỐC LIÊN TỤC :( kiểu quấn bánh )

Thông thường khi quấn dây , người công nhân nhận được một phiếu công nghệ , trong đó ghi đầy đủ các số liệu của dây quấn như bản vẽ khai triễn và số liệu cần thiết như : kích thước dây , số vòng dây của mỗi bối , số bối của dây quấn , hướng quấn , số tấm cách điện Dây quấn xoắn liên tục là loại dây quấn có nhiều bánh dây quấn liên tiếp từ một hoặc nhiều sợi dây dẫn chữ nhật chập lại Hướng quấn dây vuông góc với trục quay Mỗi bánh dây gồm nhiều vòng dây chiều cao bánh dây bằng chiều cao dây dẫn Bánh thứ nhất cuốn từ ngoài vào trong đến bánh thứ hai lại quấn từ trong ra ngoài Số bánh dây này là số chẵn và phải đi từng đôi một Như vậy bánh thứ nhất đầu dây vào nằm ngoài thì ở bánh cuối cùng dầu dây cũng ra nằm ở vòng ngoài Trong trường hợp sử dụng nhiều dây chập , tối đa là bốn sợi , thì phải hoán vị Giữa các bánh dây có rãnh dầu và đệm cách điện

Ưu điểm của cuộn dây là cường độ cơ học tốt , làm mát tốt Nhược điểm là khó quấn dây , chế tạo phức tạp

Dây quấn này có thể cho bên cao áp và hạ áp , loại cuộn dây này chỉ sử dụng cho các loại máy biến áp có dung lượng lớn hơn 560KVA

Sau đây là trình tự quấn dây kiểu xoắn ốc liên tục chỉ bằng một sợi dây : - Chuẩn bị khuôn quấn va các tấm gá trên thanh đệm dọc khuôn

- Cắm đầu dây vào khuôn sau khi cho qua bộ phận nắn , ép , cho máy quay làm việc

- Quấn sơ bộ bằng máy thứ nhất cho đủ số vòng theo bản vẽ , lúc này đầu dây vào nằm dưới

- Uốn cong đầu dây trên lệch khỏi phương của nó bằng bề rộng của dây , bọc thêm cách điện nơi cuốn Gạt tấm cách nơi uốn dây sau đó xả bánh dây ra và quấn lại bằng tay Lúc này nơi cuốn cong nằm dưới và đầu dây vào nằm trên Đẩy bánh dây vào vị trí theo yêu cầu ,dùng băng vải cột bánh dây đó để khỏi bung ra

- Để quấn tiếp bánh thứ ba , uốn đầu dây giống như như lần uốn trước , tăng cường cách điện nơi uốn , gạt tấm cách điện vào , quấn tạm lên khuôn cho đúng số vòng Khi đúng số vòng , tiếp tục uốn đầu dây , tăng cường cách điện , gạt tấm cách điện vào ngay chổ uốn , xả bánh dây và ghim đầu dây mới uốn xuống sát khuôn và dùng tay quấn lại Lừa bánh thứ ba vào sát tấm cách điện Lúc này đầu dây nằm dưới dễ dàng cho việc quấn bánh thứ tư

- Như vậy cứ bánh lẻ thì sau khi quấn tạm bằng máy , xả ra và quấn lại bằng tay Mục đích là để đổi đầu dây dưới lên trên Còn bánh chẵn thì chỉ quấn tiếp tục , không cần đổi vì đầu dây đã nằm ở dưới

- Các bánh dây lại được chuyền vào sát vào bánh trước và tiến hành dồn chặt các vòng dây Khi dồn chặt , kéo căng sợi dây và và dùng búa gổ vổ vào bối dây , dùng băng vải buộc chặt đầu dây Tất cả các bối không quấn lại bằng tay kẹp dây cho chặt và quấn chặt luôn Tất cả các chổ chuyển tiếp giữa các bối đều được uốn nhờ có dụng cụ quấn chuyên dùng và bọc tăng cường cách điện Nếu số vòng dây của bối là số nguyên thì tất cả các chổ chuyển tiếp đều trùng nhau theo một đường thẳng dọc khuôn Nếu số vòng dây của mỗi bánh không phải là số nguyên thì chổ chuyển tiếp giữa các bánh không trùng nhau

- Khi muốn ra đầu dây để điều chỉnh , người công nhân quấn đếm số vòng dây cần thiết mà tại đó phải ra dây Sử dụng giấy nhám chà sạch chổ cần ra dây Dùng lá đồng có tiết diện bằng tiết điện dây quấn móc vào dây quấn , dùng mỏ hàn chì hàn lại Nơi ra dây phải cách điện kỹ , cặp hai miếng bìa cách điện hai bên lá đồng Ngoài ra còn chắn thêm bìa cách giữa bánh ra dây và bánh không ra dây.

- Sau khi quấn dây bối dây , tháo khỏi khuôn , sủ dụng gá kẹp bối dây lại đúng kích thước và chuẩn bị chuyển qua khâu sấy

Các tấm cách điện để ngăn cách các bối dây

3 KIỂU QUẤN HÌNH XOẮN : (kiểu xoắn ốc)

Cuộn dây được quấn liên tục gồm nhiều sợi dây ghép song song với nhau thành một vành dây bẹt để quấn Cách này dùng để quấn khi giảm số vòng dây và tăng cường tiết diện để dẫn dòng điện lớn , nên hay dùng cho cuộn dây hạ thế Dây quấn hình xoắn có hai loại : dây quấn xoắn mạch đơn và dây quấn hình xoắn mạch kép Khi dòng điện quá lớn thì phải dùng cuộn dây quấn mạch kép hay còn gọi là cuộn dây quấn xoắn hai lượt Giữa hai lượt là nêm kê

Ưu điểm của cuộn dây kiểu xoắn là cường độ cơ học tốt , tản nhiệt tốt Tuy nhiên vì chiều dài của một vòng dây trong một vành dây không dài bằng nhau nên từ thông rò không đều nhau điện kháng của các vòng dây không bằng nhau , cường độ điện phân bố không đều đặn làm tăng tổn hao phụ Để khắc phục điều này người ta hoán vị các sợi dây

Hoán vị các sợi dây khi quấn dây quấn hình xoắn mạch kép

Dây quấn hình xoắn mạch đơn Dây quấn hình xoắn mạch kép

Sự tăng chiều cao của dây quấn Hoán vị các sợi dây trong dây hình xoắn một lớp khi hoán vị quấn hình xoắn mạch đơn Sau đây là trình tự quấn dây kiểu xoắn mạch kép :

- Chuẩn bị khuôn quấn , lồng ống lồng bối dây , trên ống lồng đặt các thanh thông dầu dọc trục có gá các miếng canh

- Uốn vuông góc đầu dây , bọc thêm cách điện , ghim đầu dây vào khuôn và cố định đầu dây bằng băng vải Cho máy làm việc theo chiều quấn được yêu cầu trong bản vẽ

- Trong khi quấn sử dụng tấm cách để cách biệt các vòng dây quấn - Khi quấn đến chổ cần hoán vị , người công nhân sử dụng dụng cụ bẻ dây để uốn đầu dây cần hoán vị Phương hoán vị được mô tả bằng hình vẽ đã trình bày ở hình trên Sợi dây ở trê mạch một được chuyển xuống thành nằm dưới cùng của mạch số hai Số sợi dây chập là số chẵn , số lần hoán vị bằng số lần chập

- Khi quấn đủ số vòng theo bản vẽ , người công nhân đo chiều dài đầu dây ra vừa đủ và cắt Tiến hành uốn đầu dây tương tự đầu dây vào Tăng cường cách điện nơi uốn , ghim đầu đầu dây và cột bằng băng vải Đầu dây ra và đầu dây vào phải thẳng hàng theo phương dọc trục - Quấn xong tháo khuôn , sử dụng gá ép ép bối dây lại cho đúng kích thước theo bản vẽ

Trong khi quấn dây , một công nhân có nhiệm vụ điều khiển máy quấn và quấn dây , một công nhân khác sử dụng búa gổ để điều chỉnh cho dây được thẳng sát và đều đặn

Sau khi thực hiện qui trình quấn dây trình quấn dây Các bối dây được quấn theo kiểu xoắn ốc liên tục và kiểu xoắn ốc được chuyển qua công đoạn tẩm sấy trước khi lắp rắp

❃ Qui trình tẩm sấy bối dây máy biến áp :

1 Chuẩn bị dung dịch tẩm sấy :

Pha dung dịch tẩm là Phenolic , dung môi Alcohol Vệ sinh thùng tẩm sạch sẽ

Dung dịch tẩm được pha trong thùng và có nắp đậy kín