Вступ

Трансформатори широко використовуються для передачі та розподілу електроенергії, для живлення спеціальних пристроїв, в системах автоматики і обчислювальної техніки, в побуті.

Передача електричної енергії на великі відстані здійснюється на великих напругах (6,10, 35 кВ та більше) за допомогою трансформаторів та ліній електропередач. У місці споживання електроенергії напругу за допомогою трансформаторів знижують до потрібної величини.

Передача електроенергії високими напругами має мету максимально знизити втрати в мережах і в перерізі проводів ліній електропередач. Силовий трансформатор є найважливішим елементом установки мережі та систем.

Силові трансформатори характеризуються номінальними величинами, а саме потужністю, напругами ВН та НН, струмами, частотою, втратами і струмом неробочого ходу, втратами і напругою короткого замикання тощо.

Силові трансформатори можуть працювати відокремлено, тобто не будучі електричне зв’язані з іншими трансформаторами електроустановки, або паралельно із одним або декількома трансформаторами електроустановки.

Виробничий процес - це процес виготовлення деталей, складальних одиниць та виробів, починаючи від отримання сировини, матеріалів і напівфабрикатів, і закінчуючи доставкою до складу готового виробу перед відправкою споживачу. Виробничий процес складається з різноманітних технологічних та допоміжних процесів.

Технологічний процес - це процес зміни форми, властивостей, розмірів виробу чи взаємного розташування деталей в ньому.

В даному курсовому проекті розглядається технологічний процес намотування гвинтових обмоток трансформаторів, тому що гвинтові обмотки мають високу механічну міцність та гарне охолодження і застосовуються в якості обмоток НН.

1 Загальна частина

1. Призначення та конструктивні особливості трансформатора

Трансформатором називається статичний електромагнітний пристрій який має дві або більше індуктивне зв’язаних обмоток. Пристрій призначений для перетворення струмів і напруг однієї величини, в струми і напруги іншої, при незмінній частоті. Відрізняють двох обмоткові трансформатори з двома гальванічне не пов’язаними обмотками, а також три обмоткові (багато обмоткові) трансформатори що мають три та більше гальванічне не пов’язаних обмоток. Передача енергії з первинного кола до вторинного відбувається за допомогою змінного електромагнітного поля.

Трансформатор називається силовим якщо використовуються для перетворення електричної енергії у електричних мережах або для безпосереднього живлення приймачів енергії.

Сучасний трансформатор – складний пристрій, який складається із багатьох вузлів, деталей та металоконструкцій. Основними частинами трансформатора є магнітна система і обмотки. Магнітна система призначена для створення в ній основного магнітного поля трансформатора. Зібрана конструкція, що складається з магнітної системи з усіма деталями для її складання та кріплення обмоток називається кістяком.

Магнітна система плоска, тобто осі всіх стрижнів та ярем розташовані в одній площині. Магнітна система складається із стрижнів та ярем. Стрижні призначені для розташування обмоток трансформатора. Ярма призначені для сполучення стрижнів. Стяжка стрижнів виконується склобандажами, ярем – ярмовими балками.

Обмотка – сукупність витків, що утворюють електричне коло.

Відводи – електричні провідники, призначені для сполучення обмоток трансформатора із струмопровідними частинами (виводами та пристроєм регулювання напруги).

Перемикаючий пристрій призначений для регулювання напруги на стороні ВН шляхом зміни коефіцієнту трансформації (співвідношення між числом витків обмоток ВН та НН).

Кістяк трансформатора разом із обмотками, відводами, елементами пристрою перемикання відгалужень обмотки ВН і деталями для їх механічного закріплення складають активну частину трансформатора. Активна частина трансформатора розташовується у баці овальної форми. Бак складається із дна, стінок, кришки. На стінках бака розташовують привідний механізм, термосифонний фільтр, коробки контактних сполучень для пристроїв контролю та сигналізації. Кришку бака застосовують для встановлення виводів, розширника, запобіжної труби, патрубка для заповнення маслом.

Бак заповнюється трансформаторним маслом, яке є охолоджуючим та ізолюючим середовищем. Масло відводить тепло, яке утворюється в магнітній системі та обмотках, і віддає через стінки, кришку бака, а також підвищує ізоляцію між струмопровідним частинами і заземленим баком.

Термосифонний фільтр призначений для очищення масла від продуктів окислення та для поглинання вологи.

Викидна труба – трубчастий пристрій призначений для захисту трансформатора в разі внутрішніх пошкоджень, що супроводжуються неприпустимим підвищенням тиску в баку трансформатора.

Повітроосушник призначений для видалення вологи з повітря, яке надходить до розширника та являє собою посудину, заповнену силікагелем.

Масловказівник призначений для показу рівня масла у трансформаторі. На бічній стінці розширника вказують температурні позначення (плюс 40°С; плюс 15°С; мінус 45°С) для тропічного виконання.

Газове реле призначене для захисту трансформатора в разі внутрішніх пошкоджень, що супроводжуються виділенням газів, а також в разі пошкоджень, що супроводжується потраплянням повітря в це реле.

Виводи призначені для приєднання обмоток трансформатора до зовнішнього електричного кола.

На рисунку 1 зображена будова силового трансформатора.

Рисунок 1 – Будова силового трансформатора

1 – бак; 2 – затискач заземлення; 3 – вентиль; 4 – термосифонний фільтр; 5 – радіатор; 6 – перемикач; 7 – повітроосушник; 8 – газове реле; 9 – розширник; 10 – масловказівник; 11 – викидна труба; 12 – вивід ВН; 13 – привід перемикаючого пристрою; 14 – вивід НН; 15 – нульовий вивід; 16 – кільце для підйому; 17 – відвід НН; 18– кістяк; 19 – ярмова балка кістяка (верхня та нижня); 20 – відвід ВН; 21 – регулювальні відгалуження обмоток ВН; 22 – обмотка НН та ВН; 23 – коток візка

Сигналізаційний термометр призначений для вимірювання температури масла, захисту трансформатора в разі пошкоджень, що супроводжуються неприпустимим нагріванням масла та встановлюється на боковій стінці бака на висоті 1,5 м від дна трансформатора.

1.2 Призначення та конструктивно-технологічні особливості гвинтових обмоток

Обмотки трансформатора уявляють собою його електричні кола, по яким проходить електричний струм. Разом з магнітопроводом вони складають основні елементи трансформатора. В конструкцію обмоток входять вивідні кінці, регулювальні відгалуження, ємнісні кільця й екрани ємнісного захисту.

Обмотки трансформаторів різних потужностей і напруг розрізняються типом намотування, кількістю витків і рівнобіжних у них проводів, поперечним перерізом проводу, напрямком намотування, ізоляцією і схемою з'єднання окремих елементів обмотки.

Рисунок 2 - Розташування обмоток на стрижні магнітопроводу

а — концентричні, б — що чергуються,

1 — стрижень, 2 — обмотка НН, 3 — обмотка ВН, 4 — ярмо

В залежності від призначення трансформатора, його типу, потужності і напруги обмотки виконуються різноманітних конструкцій. За взаємним розташуванням на стрижні обмотки поділяються на: концентричні, розташовані одна усередині іншої (рис. 2, а) та такі, що чергуються (рис. 2, б), у них частини обмоток ВН і НН насаджені поперемінно одна за іншою по висоті стрижня. Вертикальний канал уздовж внутрішньої поверхні гвинтової обмотки і канали між її витками утворюється рейками і прокладками.

Гвинтову поверхню перших крайніх витків обмотки вирівнюють шляхом поступового збільшення висоти набору прокладок між торцем крайнього витка й опорним кільцем. Висота набору прокладок за окружністю для кожної рейки різна; вона вказується на кресленні обмотки (розгортці). Якщо висота набору перевищує 25 мм, для стійкості прокладок встановлюють картонні чи сегменти шайби. Рівнобіжні проводи гвинтової обмотки розташовані концентрично і знаходяться на різній відстані від її осі, тому, якщо не прийняти спеціальних заходів, провідники, розташовані ближче до осі, будуть коротше, а більш віддалені від її — довші. Різниця в довжині і положенні в магнітному полі розсіювання рівнобіжних проводів викликає нерівність їх активного й індуктивного опорів і, отже, нерівномірний розподіл струму між ними. Концентричні обмотки мають форму циліндрів. Обмотки вищої, середньої та нижчої напруги (ВН, СН, НН) мають приблизно однакову висоту. Обмотка ВН часто розташовується зовні, безпосередньо на стрижні чи між обмотками в залежності від призначення трансформатора. Для забезпечення належної електричної міцності обмотки між її витками, чи шарами котушками, а також між даною обмоткою й іншими обмотками і частинами трансформатора повинна бути виконана ізоляція.

Для охолодження між обмоткою й іншими частинами трансформатора, а також між шарами, чи котушками окремими витками роблять канали. В одних випадках охолодні канали забезпечують одночасно і надійну ізоляцію обмотки, в інші для посилення ізоляції застосовують спеціальні ізоляційні деталі — кутові шайби, циліндри, перегородки, тощо.

В усіх типах обмоток прийнято розрізняти напрямок намотування. Осьовим вважається напрямок, рівнобіжний подовжньої осі обмотки. Радіальне намотування спрямоване по радіусу окружності обмотки. За напрямком намотування подібно різьбі гвинта розрізняють “праві” і “ліві” обмотки. Це відноситься до циліндричних і гвинтових обмоток. За конструктивно-технологічними ознаками розрізняють наступні основні типи обмоток: безперервні; переплетені; дискові; гвинтові; циліндричні.

Гвинтова обмотка складається з ряду витків, намотаних за гвинтовою лінією, з масляними каналами між ними. Кожен виток складається з декількох однакових рівнобіжних прямокутних проводів, що укладаються плазом щільно у радіальному напрямку. Гвинтову обмотку (рис. 3) іноді називають багато паралельною обмоткою, тому що загальне число рівнобіжних провідників в обмотці може досягати 100 і більше (у потужних трансформаторах). В залежності від числа рівнобіжних проводів і витків гвинтова обмотка може виконуватися одноходовою чи багатоходовою, тобто вся обмотка складається з двох чи більше окремих гвинтових обмоток для забезпечення рівномірного розподілу струму по провідниках і відповідно зменшення додаткових втрат багато паралельні обмотки варто обов'язково виконувати з транспозицією (перекладкою рівнобіжних проводів витка в процесі намотування). При недосконалій транспозиції виникають додаткові втрати від циркулюючих струмів у рівнобіжних провідниках обмотки.

Рисунок 3 - Гвинтова одноходова обмотка

У гвинтових обмотках застосовують різні види транспозиції. В одноходовій обмотці звичайно застосовують комбінацію двох видів транспозиції: групову, коли рівнобіжні проводи поділяються на дві групи і обидві ці групи міняються місцями, і загальну, коли змінюється взаємне розташування всіх рівнобіжних проводів. Часто ці транспозиції називають спеціальною (груповою) і стандартною (загальною).

В одноходовій гвинтовій обмотці застосовують також транспозицію Бюда. Вона складається з двох групових транспозиції і однієї загальної.

У двоходовій гвинтовій обмотці застосовують рівномірно розподілену транспозицію (транспозицію Хобарта). При цьому число перестановок в обмотці звичайно дорівнює числу рівнобіжних проводів.

Гвинтова обмотка має значну торцеву поверхню, що дозволяє забезпечити її стійкість до великих осьових зусиль при коротких замиканнях, вона має гарну механічну міцність і достатню поверхню охолодження. Тому її застосовують для обмоток НН, що мають невелику кількість витків при великих струмах у трансформаторах і автотрансформаторах потужністю від 1000 кВА й вище.

При відносно великому числі витків і невеликій висоті обмотувального проводу іноді застосовують гвинтову обмотку, у якої кожна пара суміжних витків розділена шайбами або прокладками товщиною 0,5 - 1 мм, а інші канали виконані набором прокладок товщиною 2-4 мм. Таку обмотку називають "напівгвинтовою".

1.3 Вибір типу виробництва та опис режиму роботи дільниці намотування гвинтових обмоток

Згідно з річною програмою випуску, яка становить 4000 штук обирається серійний тип виробництва.

При серійному виробництві вироби випускаються партіями або серіями з регулярною повторюваністю. При серійному виробництві бажано налагодити поточне виробництво. Цьому допомагає застосування групових методів обробки. Обладнання універсальне, спеціальне, спеціалізоване, велика кількість оснащення і приладів. Використовуються не тільки універсальні, але й спеціальні інструменти.

Поточне виробництво дозволяє зробити процес виготовлення виробів більш організованим, впорядковано розташувати устаткування дільниць та цехів за напрямом виробничого процесу, що сприяє зростанню продуктивності праці. Організація потокового виробництва є найпершою умовою для комплексної механізації і автоматизації виробництва.

Дільниця намотування гвинтових обмоток працює в дві зміни. Початок першої зміни о 7:00, закінчення о 16:00. Обідня перерва з 11:00 до 11:40. На протязі зміни є дві технологічні перерви тривалістю 10 хвилин. З 16:00 до 16:10 відбувається перезміна. Друга зміна починається о 16:00 та продовжується до 23:00. На протязі зміни також є дві технологічні перерви, обідньої перерви не має.

Визначений тип виробництва впливає на організацію та здійснення процесів, розроблення технологічного процесу та його фактори – на глибину розподілу процесу на операції, спеціалізацію робочих місць, обладнання, пристроїв, інструментів та кваліфікацію робітників.

На підставі вимог до визначеного типу виробництва складається опис заданого технологічного процесу.

2. Спеціальна частина

2.1 Технологічний процес намотування гвинтових обмоток

До початку намотування перевіряється відповідність скомплектованого оснащення, деталей і обмотувального проводу технологічній карті і кресленню. З цією метою вимірюється зовнішній діаметр шаблона, встановленого на намотувальному верстаті, розмір перетину й ізоляції проводу, відповідність номера замовлення, написаного на кожній рейці з набором дистанційних прокладок, номеру замовлення трансформатора, для якого буде виготовлена ця обмотка.

При виконанні підготовчих робіт до намотування багато паралельних гвинтових обмоток рекомендується на стійки встановлювати робочі (технологічні) барабани з намотаним на них проводом. Довжина намотаного проводу на один робочий барабан повинна бути не менш (чи кратній) довжини однієї паралелі обмотки. Технологічні барабани встановлюються на каретку в декілька рядів у 2— 3 яруси.

Процес намотування одноходової обмотки з груповими й загальної транспозиціями (рис. 4) починається із комплектування початкового виводу, після чого всі проводи заводяться у натяжне пристосування. На встановленому комплекті рейок дистанційні прокладки зсовуються в ліву чи праву сторону (в залежності від напрямку намотування), закріплюються кінці обмотки на шаблоні і починається намотування обмотки. За кожне обертання верстата виготовляється один виток з багатьма паралелями на невеликій частоті обертання (8 – 16) об/хв., чергуючи намотування витків обмотки з встановленням прокладок. Для створення опорної поверхні обмотки між гвинтовою поверхнею крайнього витка й опорним кільцем на кожній рейці встановлюється різна кількість прокладок. Для стійкості прокладок вони скріплюються сегментами.

Виконавши перший виток, присуваються до нього прокладки, що утворюють канал між першим і другим витками, потім намотується другий виток із кроком, рівним товщині проводу плюс канал між витками. Після другого витка симетрично по окружності накладається три - чотири загальних бандажі з кіперної стрічки на обидва витки. Проводиться намотування 1/4 витків обмотки до початку першої транспозиції.

Намічається центр першої групової транспозиції, закріплюється останній намотаний виток обмотки затискачем і всі проводи розділяються на дві групи: з однаковим числом - при парній кількості проводів у витку, різним - при непарній (в одній із груп на один провід більше). Ці групи (рис. 4,б) міняються місцями після перекладці їх у двох полях, суміжних із центром транспозиції. В одному полі виконуються переходи проводів однієї групи, а через поле - іншої. Кожен провід верхньої групи вигинається окремо (за допомогою пристосування для гнуття при виконанні переходів), а потім всі проводи складаються стопкою, бандажуються тафтяною стрічкою в напівперекриття й укладаються з витком. Для запобігання замикання суміжних проводів першої й другої груп до і після виконання транспозиції між групами закладається смуга електрокартону і додатково на вигнуті частини витка установлюються відбортовані прокладки з електрокартону.

Плавний перехід проводів здійснюється за допомогою клинів з електрокартону, що підкладаються під проводи в місці переходу (рис. 4,б). Клини вирівнюють радіальний розмір витків у зоні транспозиції, і на них розташовуються обидві групи проводів, що транспонуються. Після виконання транспозиції обидві групи проводів помінялися місцями: верхня група стала нижньою, а нижня – верхньою. У зоні транспозиції відбулося як би роздвоєння витка, а потім злиття, за рахунок чого збільшився канал. Тому при виконанні транспозиції уважно стежать за правильним виконанням каналу.

Продовжується намотування витків до половини обмотки і виконується загальна транспозиція. Початок-і кінець обмотки повинні бути симетричними щодо її середини (рис. 4, а). Для виконання загальної транспозиції у полі, зазначеному в розгортці обмотки, намічається перехід на першому (верхньому) проводі, виток закріплюється затискачем та зі смуг електрокартону виготовляються два клини. Висота клина повинна бути менше радіального розміру витка на один провід, а довжина його визначається довжиною частини окружності, зайнятої переходами всіх проводів витка.

Рисунок 4 – Виконання транспозиції в одноходовій гвинтовій обмотці

Після вигинання верхнього проводу у виді переходу, він ізолюється й вкладається поруч із витком на стовщену частину першого клина. Другий клин своєю тонкою частиною підкладається під проводи витка, що залишилися. Таким чином, у першому полі рівнобіжні проводи витка поділилися на дві групи (рис. 4,а). У наступному полі вигинається і ізолюється перехід, потім вкладається другий провід на перший. В кожному полі згинаються послідовно провідники витка у виді переходів та вкладаються поруч на вже перекладені раніше провідники. Після виконання загальної транспозиції кожний провід у витку поміняв своє місце розташування.

Продовжуючи намотування, намотується ще 3/4 витків обмотки до початку другої групової транспозиції, що виконується аналогічно першій, тобто дві групи провідників знову змінюють своє місце розташування.

Після виконання всіх трьох транспозицій провідники будуть розташовані в зворотному порядку в порівнянні з їх початковим положенням. У процесі намотування останнього витка обмотки гвинтова поверхня вирівнюється різною кількістю прокладок на кожній рейці.

Пристосування для установки рейок знімається, закріплюється останній виток струбциною, обрізають кінці проводу і комплектують кінцевий вивід обмотки. Проводи вигинаються під прямим кутом (кожний окремо) та розташовуються так, щоб забезпечити можливість виводу кінців через спеціальні отвори або поглиблення в опорному кільці котушки. Щоб окремі провідники не замикалися, кожен провід у місці вигину ізолюється крепованим папером. Кінець обмотки ізолюється лакотканиною чи смугами крепованого папера і закріплюється між двома рейками.

Якщо одноходова обмотка виконується з транспозиціями Бюда, то розкладка проводів перед намотуванням обмотки й транспозиціями виконується по-іншому. Намотування обмотки проводиться так, як описано раніше, чергуючи намотування витків з установленням дистанційних прокладок. При виконанні групової транспозиції останній намотаний виток закріплюється затискачем, всі рівнобіжні проводи витка поділяються на чотири групи і кожна група змінюється місцями. Перекладення кожної групи проводів виконується через поле, тому вся групова транспозиція займає сім полів. У першому полі проводи першої групи згинаються у виді переходу й укладаються поруч з витком. Таким чином, виток як би розділяється на два, з різними радіальними розмірами. Для вирівнювання радіального розміру котушки під першу (у новому витку) і четверту групи (у витку, що залишився) підкладаються і бандажуються клини зі смуг електрокартону (мал. 4, а) так, щоб до сьомого поля після початку транспозиції четверта група була піднята до рівня верхньої групи, а перша група була опущена до рівня нижньої групи. В третьому полі згинаються провідники другої групи. Провідники третьої групи згинаються у четвертому полі й укладаються на другу групу провідників; у шостому поле згинається остання (колишня нижня) четверта група проводів і укладається на верх третьої групи.

При груповій транспозиції чотири групи проводів помінялися місцями: серединою транспозиції є поле, що знаходиться на 1/4 висоти обмотки, щодо якого симетрично розташовані переходи першої, другої, третьої і четвертої групи. Місця переходів усіх груп ізолюються; під середні групи підкладаються смуги товщиною 2 мм і шириною, рівній сумі двох осьових розмірів проводу і каналів між ними, довжиною на 10 мм менше довжини поля. Під першу й останню групи, що перекладаються, встановлюється смуга і відбортовані прокладки з електрокартону товщиною 1 мм, довжиною на 10 мм менше довжини поля, висотою 10 мм і бандажується кіперною стрічкою в напівперекриття. Намотування витків обмотки продовжується до початку загальної транспозиції.

Для виконання загальної транспозиції всі проводи витка поділяються на дві групи, а потім проводи кожної групи змінюються місцями щодо середини своєї групи, тобто проводи верхньої групи змінюються місцями щодо середини цієї групи, а проводи нижньої групи — щодо середини своєї групи. В результаті крайні проводи займають після транспозиції місця середніх проводів, а середні - крайніх (у своїх групах). В кожному полі згинаються два провідники (по одному з кожної групи). Транспозиція займає число полів, рівне половині числа рівнобіжних проводів витка плюс одне поле, що знаходиться в середині транспозиції. Починається виконання загальної транспозиції з вигину переходів на першому верхньому й останньому нижньому проводі. Між вигнутими проводами вкладається клин з електрокартону так, щоб до кінця транспозиції ці проводи знаходилися в середині перекладеного витка обмотки. Другий такий же клин встановлюється між проводами витка обмотки, що перекладається. Так згинаються і перекладаються усі проводи до кінця транспозиції.

Намотування витків обмотки продовжується до другої групової транспозиції. Для запобігання перекриття проводів між собою при виконанні групової транспозиції переходи вигинаються в сторону намотаної частини обмотки.

Після закінчення намотування обмотка прошивається зовнішніми рейками, вирівнюються стовпи дистанційних прокладок за спеціальною рейкою, вимірюються розміри полів та обмотка передається ВТК.

В процесі виготовлення кожної обмотки контролюються технологічні операції її виробництва, про що виконується запис у поопераційній карті.

При намотуванні контролюється радіальний розмір і щільність котушки, величина встановлених каналів, розташування і правильність виконання переходів з котушки в котушку, відводів, відпайок, петель, напрям намотування.

Систематично визначається якість паяння обмотувального проводу й ізоляції місця паяння. Кожна сота пайка, виконана намотувальником (чи одна пайка з загальної кількості, виконаної за тиждень), вирізається і після візуального огляду передається у лабораторію для виміру опору місць паяння.

Кількість пайок, виконаних у кожній котушці, також контролюється. Не допускається різке збільшення кількості пайок в одній чи двох обмотках.

Кожна багато паралельна і багатоходова обмотка перед зняттям її з верстата перевіряється на відсутність замикань між рівнобіжними проводами або ходами і на правильність виконання транспозиції. Перевірка ізоляції здійснюється за допомогою мегомметра чи контрольної лампи напругою 36В. Перевірка правильності виконання транспозиції проводиться шляхом звірення намотаної обмотки з кресленням і прозвонювання паралелей за допомогою контрольної лампи.

2.8 Характеристика технологічного забезпечення процесу намотування обмоток

Для намотування обмоток необхідне наступне обладнання та пристосування: горизонтально-намотувальний верстат ТТ-21; каретка; планшайба; обертовий центр; шаблон; універсальна оправка; пристосування для вигину проводу при переходах з котушки в котушку; пристосування для вигину проводу на кут до 90°; струбцина; важільні ножиці.

Принципове влаштування намотувального верстата: передня бабка встановлюється безпосередньо на фундамент і кріпиться болтами. В чавунному корпусі передньої бабки монтується шпиндель верстата й механізм зміни швидкостей обертання. На передньому кінці шпинделя консольне закріплена планшайба. Обертання планшайби здійснюється від електродвигуна. Керування верстатом дистанційне – від ножної педалі. При натисканні на неї відбувається пуск верстата, при відпусканні – зупинка. Для гальмування при зупинці верстата встановлене стрічкове гальмо.

Оправки і шаблони, застосовані при намотуванні обмоток на горизонтальних верстатах, закріплюють однією стороною в планшайбі передньої бабки, а другий кінець оправки підтримується обертовим центром, встановленим у панель задньої бабки.

Завдяки незначному тертю в підшипниках, центр обертається разом з оправкою і отвір у шаблоні не зношується. Для швидкої встановлення і закріплення шаблонів застосовують повідки, що прикручують до планшайби верстата.

Основні вимоги, пропоновані до намотувальних шаблонів і оправок: шаблони повинні забезпечувати одержання обмоток правильної форми з заданими радіальними й осьовими розмірами; обмотки повинні легко зніматися із шаблона; шаблони повинні швидко і легко встановлюватися та зніматися з верстата; бути безпечними в роботі; по можливості універсальними чи переналагоджуваними; бути дешевими у виготовленні при максимальній довговічності в експлуатації.

Для виконання переходів з котушки на котушку і транспозиції, а також оформлення початкових і кінцевих відводів необхідно робити вигин проводів на ребро. Ці операції виконують за допомогою спеціальних пристосувань різної конструкції. Пристосування повинні бути легкими і не повинні вимагати витрати великих зусиль для виконання вигину, а також по можливості бути універсальними і не ушкоджувати ізоляцію проводу.

На (рис. 4, а) показане пристосування для вигину проводу при переході з котушки в котушку. У фасонному сталевому важелі є два болти з голівками овальної форми. В залежності від товщини проводу регулюється зазор між голівками болтів.

На (рис. 4, б) показане найбільш розповсюджене в обмотувальному виробництві пристосування для згинання проводу. У сталевій пластині 1 зроблені прорізи по ширині і товщині проводу. Рухлива планка 2 при пересуванні закріплює провід у пазу й запобігає його випаданню і скручуванню.

На (рис. 4, в) показане пристосування для згинання проводів на кут до 90°. Провід, що згинається, затискається за допомогою шпильки 7 між дисками 6, приклепаними до важелів 4. При обертанні важелів ролики 5 натискають на провід і згинають його навколо шпильки 7.

В процесі намотування обмоток необхідно у визначені моменти закріплювати витки, котушки і кінці обмоток для виконання визначених операцій. Дерев'яна струбцина надівається на постійну котушку при виконанні транспозиції у гвинтових обмотках. П - подібний корпус одягають на котушку зверху, а знизу вставляють клямку. За допомогою притискного гвинта котушку закріплюють з необхідним зусиллям.

Для закріплення кінців багатопаралельних обмоток застосовують універсальні затискачі.

Для різання обмотувальних проводів застосовують важільні ножиці.

Рисунок 4 – Пристосування для гнуття проводів

а - пристосування для гнуття проводів на заданий кут; б - пристосування для виконання переходів з однієї котушки в іншу; в - пристосування для згинання проводів на кут до 90°; 1 - сталева планка з прорізами для проводу; 2 - рухлива планка; 3 - болт; 4 - важіль; 5 - ролики; 6 - сталевий диск; 7-шпилька

В процесі намотування обмоток необхідно виконувати підбивання котушки й окремих витків. Для запобігання ізоляції проводів від ушкодження застосовують гетинаксові клини і дерев'яну киянку.

Для нагрівання проводів при паянні застосовують кліщі з вугільними електродами. Існує кілька виконань кліщів для пайки різних по перетині проводів. Напруга на кліщі подається з боку НН спеціального трансформатора, ввімкнення трансформатора в мережу на напругу 220-380 В відбувається через контактор за допомогою педального вимикача. Струмоведучі частини ізолюються азбестом.

Крім універсального нормального вимірювального інструмента (рулетка ГОСТ 1750-80, штангенциркуль ГОСТ 166-89, мікрометр ГОСТ 6507-90), застосовують спеціальний інструмент.

Вимір внутрішніх радіальних розмірів обмоток виконують універсальним пристосуванням. При намотуванні обмоток застосовується пристосування для виміру осьового розміру обмотки. З пустотілого корпуса висувається штанга із приклепаної до неї вимірювальною лінійкою. Стопорний гвинт фіксує розмір. Відлік розміру ведеться за поділками лінійки і показнику на торці корпуса.

Для виміру зовнішніх діаметрів обмотки застосовують вимірювальні скоби різних типорозмірів.

3. Розрахунок штучного часу намотування гвинтової обмотки

Намотувальні роботи дуже поширені на машинобудівних підприємствах з різним типом виробництва. До них належать: складальні, ізоляційні, бандажувальні, зварювальні, паяльні, контрольні та інші роботи.

Норма часу виконання операцій визначається аналітичним методом, за нормативними показниками, коли у процесі використовується механізоване обладнання або виконуються складально-монтажні роботи.

Машинний час намотування залежить від режимів намотування: частоти обертання шпинделя, кількості витків; що намотуються, визначають згідно [2].

Норму штучного часу на всі види намотувальних робіт визначається сумуванням машинного часу та часу виконання ручних прийомів, з врахуванням часу організаційно-технічного обслуговування, часу на відпочинок та особисті потреби.

Норма часу на ручні прийоми робіт та машинний час намотування приводяться в таблиці 2.1

Таблиця 2.1 Норми часу ручних та машинних прийомів робіт

Зміст трудового процесу	Час, год
Один кінець оправки затиснути шпоночним з’єднанням, другий кінець затиснути задньою бабкою	0,04
Встановити один кінець оправки в гніздо оправки, другий кінець затиснути задньою бабкою	0,02
Встановити оправку вільно в центри та затиснути задньою бабкою	0,05
Намотати обмотку (частота обертання шпинделя 4 об/хв)	5,42

Визначається норма штучного часу:

Т_шт-к = ( Т_М · К₁ + Т_д ) ·( 1+ ( a_ОМ + a_ВОП ) / 100 ), (1)

де Т_шт-к – штучно-калькуляційний час на намотувальні роботи, год.;

Т_М – машинний час намотування, який пов'язаний з роботою обладнання, верстатів, год.;

К₁ – коефіцієнт, що залежить від діаметру проводу і враховує час на заміну бабіни з проводом; визначається за [2];

Т_д – допоміжний час, хвилин, що враховує час на встановлення оправки, час на ізолювання, час на паяння або зварювання та ін.

a_ОМ , a_ВОП – час на обслуговування робочого місця, відпочинок та особисті потреби, %; визначають згідно [2].

Т_шт-к = ( 5,42 · 1,05 + 0,11 ) ·( 1+ ( 7,7 +4,3) / 100 ) = 6,5

Аналогічно розраховуються норми часу на підготовчу та контрольну операцію. Згідно [2] час на підготовчу операцію становить 0,5 год., на контрольну операцію – 0,2 год.

Визначені нормативні показники заносяться до змісту службового символу Б технологічних карт.

2.4 Розрахунок кількості обладнання і ступінь його завантаження

Ефективний річний фонд часу роботи одиниці обладнання визначається за виробничим календарем підприємства для однієї зміни

F_P=[(КД - ВД - СД) × Т_Зм - ПСД] × 2 × К_Р, (2)

де F_P – ефективний річний фонд часу, год.;

КД – кількість календарних днів;

ВД – кількість вихідних днів;

СД – кількість святкових днів;

Т_Зм – тривалість робочої зміни, год.;

ПСД – кількість передсвяткових днів;

К_Р – коефіцієнт, що враховує перебування обладнання у ремонті, для обладнання середніх розмірів приймається 0.94.

F_P= [(365 - 105 - 6) × 8 - 4] × 2 × 0.94=3812.6

Кількість обладнання розраховується за формулою

С_р=N × t_шт / F_p × К_вн, (3)

де С_р – кількість обладнання розрахункова;

N – кількість виробів річної програми, шт.;

t_шт – штучно-калькуляційний час операції, год.;

К_вн – коефіцієнт виконання норми, К_вн = 1.

С_р = 4000 × 7,2/ 3812.6 × 1 = 7,56

Приймається вісім верстатів намотувальних.

Визначається ступінь завантаження обладнання кожної операції

К_з = С_р / С_пр, (4)

де К_з – коефіцієнт завантаження обладнання;

С_пр – прийнята кількість обладнання .

Коефіцієнт завантаження обладнання

К_з = 7,56 / 8 = 0,945

Коефіцієнт завантаження обладнання є задовільним для серійного типу виробництва, для його збільшення потребується зміна річної програми.

Визначені в результаті розрахунку показники кількості обладнання записуються при розробленні технологічних карт до символу Б.

2.5 Розрахунок персоналу дільниці намотування гвинтових обмоток

Загальну чисельність персоналу дільниці намотування обмоток складають: основні робітники; допоміжні робітники; керівники.

Кількість основних робочих місць для серійного типу виробництва визначається за формулою:

P_осн= N × t_шт / F_p × S_p, (5)

де P_осн – кількість основних робітників;

N – кількість виробів річної програми, шт.;

t_шт – штучно-калькуляційний час операції, год.;

S – кількість одиниць обладнання, на яких водночас працює один робітник (коефіцієнт багатоверстатності), шт.

F_р. – ефективний фонд часу праці одного робітника за рік, годин.

F_P=[(КД - ВД - СД) × Т_Зм - ПСД] × (1 - К_нев), (6)

де К_нев – коефіцієнт невиходів; приймається 0,1.

F_P= [(365 - 105 - 6) × 8 - 4] × (1 - 0.1) = 1825,2

P_осн = 4000 × 7,2 / 1825.2 ×1=15,77

Приймаємо шістнадцять намотувальників котушок трансформаторів четвертого розряду, код професії 8282.2

Кількість допоміжних робітників визначається в відсотках від числа основних робітників: при серійному виробництві – 15...25 %.

Визначається кількість допоміжних робітників:

P_доп= Р_осн× К_доп, (7)

де Р_доп – кількість допоміжних робітників, осіб;

К_доп – коефіцієнт допоміжних робітників; приймається 0,4.

P_доп= 16× 0.2=3,2

З визначених чотирьох допоміжних робітників приймається два слюсаря-ремонтника і два стропальника.

Число фахівців і керівників визначається в відсотках від загального числа робочих дільниці: фахівці – 5...10 %, керівники – 6...8 %.

Розрахунок кількості фахівців відбувається за формулою:

P_фах = (Р_осн+ Р_доп), (8)

де Р_фах – кількість фахівців, осіб;

К_фах – коефіцієнт фахівців; приймається 0,08.

P_фах = (16+ 4) ×0,08=1,6

Приймаються два технолога.

Кількість керівників знаходиться за формулою:

Р_кер = (Р_осн+ Р_доп +P_фах ), (9)

де Р_кер – кількість керівників, осіб;

К_кер – коефіцієнт керівників; приймається 0,07.

Р_кер = (16+ 4 +2 ) ×0,07=1,54

Приймаються два змінних майстра.

Визначення загальної кількості працівників відбувається за формулою:

Р_заг = Р_осн+ Р_доп +P_фах+ Р_кер, (10)

де Р_заг – загальна кількість працівників, осіб

Р_заг = 16+ 4 +2+ 2=24

Всього на дільниці намотування гвинтових обмоток працює двадцять чотири робітника.

2.6 Виконання планування дільниці намотування гвинтових обмоток

При плануванні дільниці обладнання і допоміжні приміщення розташовується таким чином, щоб забезпечити прямоточність і послідовність при проходженні матеріалів, комплектуючих і виробів згідно стадій обробки за найкоротшим шляхом без зворотних та петлєподібних переміщень. Планування дільниці намотування обмоток виконується згідно вимог охорони праці, техніки безпеки і протипожежної безпеки.

Ширина прольоту вибирається 12 м; крок колони – 6 м. На дільниці передбачається застосування мостового крана.

Ширина робочої зони звичайно складає 0,8 м.

На дільниці намотування обмоток розташовані вісім намотувальних верстатів ТТ-21 з габаритними розмірами 4500 х 2500 мм та один кран мостовий.

При плануванні дільниць передбачаються комірні приміщення, місце для майстра і контролю, площею 8,4 м², .

Показником використання виробничої площі дільниці є коефіцієнт використання площі, який визначається за формулою:

К_в = S_кор / S_заг, (8)

де S_кор – корисна площа, зайнята обладнанням, м²;

S_заг – загальна площа, зайнята обладнанням, з проходами, проїздами, робочими місцями, комірними приміщеннями, м².

Плануванням визначається, що корисна площа дорівнює 151,7 м² ; загальна площа дільниці 288 м².

К_в = 151,7 / 288 = 0,53

Графічне зображення планування дільниці приводиться в додатку В пояснювальної записки.

7. Обґрунтування вибраного варіанту технологічного процесу

Показниками обґрунтування вибраного варіанту технологічного процесу відповідно до серійного типу виробництва являються коефіцієнт завантаження обладнання і коефіцієнт використання площі дільниці.

Коефіцієнт завантаження обладнання дорівнює 0,945; це являється задовільним до серійного типу виробництва. Для його збільшення потребується зміна річної програми або потребується коректування відповідної операції, що приведе до зміни штучного часу.

Показником використання виробничої площі дільниці є коефіцієнт використання площі, який становить 0,53. Збільшити коефіцієнт використання площі дільниці можна, якщо провести відповідне корегування кроку колони, ширини проходу та проїзду.

7. Охорона праці на дільниці намотування обмоток

До виконання робіт по намотуванню обмоток допускаються робітники, які пройшли навчання та перевірку знання з питань охорони праці на робочому місці, пожежної безпеки та електробезпеки.

До роботи допускаються тільки робітники, які знають безпечні методи робіт на верстаті й успішно здали іспити кваліфікаційної комісії. Верстат повинний бути справний. Усі частини верстата, що рухаються й обертаються, повинні бути надійно обгороджені. Забороняється чистити, змащувати і ремонтувати верстат під час його роботи, а також робити обмірювання обмотки під час роботи верстата.

Кріпильні пристосування (повідкова планшайба, універсальний шаблон) повинні бути встановлені на верстаті так, щоб виключалася можливість їх самовідгвинчування чи зриву зі шпинделя при роботі і реверсуванні верстата. Встановлення і намотування обмоток на оправках варто робити відповідно їх вантажопідйомності. Необхідно пам'ятати, що металеві циліндри і розтискні оправки є вантажопідйомним оснащенням і повинні експлуатуватися з дотриманням усіх правил і норм, установлених для грузонесучих пристосувань (своєчасне випробування, маркірування тощо). Перевантаження верстата категорично забороняється.

Завантаження і розвантаження кареток обмотувальним проводом, установку шаблонів і знімання обмоток повинен робити стропальник. Намотувальник виконує підкранові операції при наявності посвідчення стропальника. Стропування і транспортування вантажів дозволяється робити тільки справними вантажопідйомними засобами, що мають відповідну оцінку про дату іспиту вантажопідйомного пристосування. Стропи і гаки повинні відповідати масі вантажу, що піднімається.

Працювати дозволяється тільки справним інструментом. Напилок і ніж повинні бути з рукояткою. При установці і затягуванні бандажів з бавовняної стрічки можна не розрахувати силу натягу і при обриві стрічки травмувати себе ножем. Тому при затягуванні бандажів забороняється тримати в руках ніж. При різанні кіперної чи тафтяної стрічки напрямок ножа повинен бути тільки “від себе”, тому що при різанні стрічки “на себе” може відбутися травма.

Кінці обмотки, відгалуження, петлі, в міру їх виконання, необхідно загинати (тимчасово) таким чином, щоб вони не були причиною захоплення за спецодяг або частини тіла при обертанні обмотки.

Необхідно бути уважним при намотуванні витків обмотки. Втрата пильності може привести до захоплення пальців проводом намотуваних витків. При намотуванні обмоток рекомендується знімати ручний годинник, тому що вони можуть бути причиною захоплення руки. Під час роботи рукава і підлоги одягу, а також головний убір повинні бути ретельно підв'язані.

Організаційні рішення: палити у спеціально відведених для цього місцях, працювати потрібно на тому обладнанні, до якого робочий допущений, виконувати роботу, яка доручена майстром або бригадиром.

При знаходженні в цеху необхідно: пересуватися по території цеху тільки по доріжці, переходом та проходом, звертати увагу на сигнали, які подаються з вантажопідйомних кранів та транспорту, що рухається, і не стояти і не ходити під вантажем, піднятим краном, а також між верстатами, каркасами, шафами, колонами, стінами, які розташовані близько від транспорту, який рухається.

Необхідно завжди пам'ятати про небезпеку, зв'язану з виконанням паяння. Бризи розпеченого металу при влученні на тіло людини можуть заподіяти опіки, а потрапивши на легкозаймисту ізоляцію з папера або картону, що звичайно знаходиться поблизу, можуть з'явитися причиною пожежі.

Дільниця намотування обмоток повинна бути забезпечена первинними засобами гасіння пожежі згідно норм: один пожежний лом, багор, крюк, дві пожежні сокири, два відра, вогнегасники та інше. Все це обладнання входить до пожежного щиту, який встановлюється на території об’єкта з розрахунку один щит на площу до 5000 м³.

Первинні засоби гасіння пожежі повинні утримуватися в опалювальних приміщеннях. В чистоті та працездатності, розміщені на видних місцях і треба мати підходи до них.

Кожний робітник чи службовець, який виявив спалах чи пожежу повинен: негайно сповістити про це по телефону 01, приступити до гасіння пожежі засобами гасіння пожежі, що є на дільниці, прийняти міри по виклику до місця спалаху начальника цеху, зміни, дільниці, чи іншої посадової особи.

7. Аналіз технологічного процесу та дільниці на екологічну чистоту

Велике значення для здоров’я людини і для охорони праці має якість повітря у виробничих приміщеннях, тому на дільниці повинно бути дотримано:

– склад кисню у повітрі дільниці повинен бути не менш, як 21 %;

– атмосферний тиск повітря дорівнює 760 ± 10 Па;

– температура повітря 20°С ±1,0°С.

На організм людини також впливає рухомість повітря. Легкий рух повітря, при швидкості 0,1 м/с при звичайних температурах від плюс 19 до плюс 21°С сприяє гарному самопочуттю. Відносна вологість повітря повинна відповідати нормам нормального стану виробництва і складатиме від 40 до 60%. Склад повітря повинен бути нешкідливим для роботи людини.

Мікроклімат повинен відповідати допустимим нормам. Для теплого періоду року: температура не більш 27°С, відносна вологість не більш 60 %, швидкість руху повітря від 0,2 до 0,4 м/с; для холодного періоду року: температура не менш плюс 17°С, відносна вологість не більш 50 %, швидкість руху повітря не більш 0,3 м/с.

На дільниці застосовується природна вентиляція, яка здійснює повітрообмін за рахунок різниці густини теплого повітря, яке знаходиться у приміщенні і більш холодного повітря, яке знаходиться зовні.

Виробниче освітлення повинне знаходитись у межах від 1000 до 2000 Лк. При необхідності у нічний час бути вмикатися локальне освітлення з лампами накалювання до 200 Вт.

Шум на виробничій дільниці може виникнути при роботі електродвигунів крану, але шум незначний і не перешкоджає розбірливості мови. Вібрація на дільниці практично відсутня.

На дільниці намотування обмоток концентрація пилу в зоні дихання повинна відповідати вимогам ГОСТ 12.1.005-88 “Повітря робочої зони” і складати не більш 4мг/м³.

Періодичний контроль робочої зони за складом у повітрі шкідливих речовин повинен виконуватись силами лабораторії підприємства або санітарно - епідеміологічної станції (СЕС).

В цілому дільниця намотування обмоток є екологічно чистою, безпечною для здоров’я людини.

Висновки

В даному курсовому проекті був розроблений технологічний процес намотування гвинтовий обмоток та оформлена відповідна технологічна документація.

Були розраховані норми часу на операції. Час на підготовчу операцію становить 0,5 год., на намотувальну – 6,5 год., на контрольну операцію – 0,2 год. Намотування обмоток здійснюють шістнадцять робітників, які працюють за восьми верстатами в дві зміни.

Коефіцієнт завантаження обладнання дорівнює 0,945; це являється задовільним до серійного типу виробництва. Показником використання виробничої площі дільниці є коефіцієнт використання площі, який становить 0,58. Також були розглянуті питання охорони праці на дільниці намотування обмоток та проведений аналіз дільниці на екологічну чистоту. В цілому дільниця намотування обмоток є екологічно чистою, безпечною для здоров’я людини.

Результати роботи відповідають сучасним вимогам і можуть бути частково використані в цеху при намотування гвинтовий обмоток трансформатора третього габариту.

Список літератури

1. Коваль В.П., Пачколін Ю.Е., Білий В.О. Російсько-український електротехнічний словник. – Запоріжжя: Просвіта, 2004 – 416 с.

2. Герасимова Л.С., Дейнега И.А. Технология и оборудование производства трансформаторов. – М.: Энергия, 1972 – 264 с.

3. Справочник нормировщика. Под общ. ред. А. В. Ахумоваа, - М.: Энергоатомиздат, 1987 – 458 с.

4. Чекалин Н.А., Полухина Г.Н., Чекалина С.А. Охрана труда в електрохозяйствах промышленных предприятий.–М.:Энергоиздат,1990–256с.

5. ГОСТ 3.1118 - 82. ЕСТД. Формы и правила оформления маршрутных карт.- М.: Изд-во стандартов, 1983 – 22 с.

6. ГОСТ 12.1005-85 Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. - М.: Изд-во стандартов, 1986 – 22 с.