VÝROBA VINUTÍ

- výroba vinutí , specifika

- chování vinutí v elektrickém obvodu - ovlivňování R, L, C parametrů K - T úpravami

- rozdělení vinutí podle funkce

- vodiče a materiály pro vinutí

- navíjení, navíječky ( ruční, automatické )

vinutí - tvarování a uložení vodiče v definovaném prostoru ( tvar, objem, N … ) – vinutí, cívka (soustava) - změna R, L, C – dle účelu - výroba - ruční práce, vysoká kvalifikace – pro velké stroje energetická a časová náročnost, cena - viz navijárna - snaha automatizovat – přístroje, menší stroje - viz DVD TEP – navíjení, sušení ( voda, schnutí impregnantu ), impregnace, další operace ( tvarování, pouzdření, povrchová úprava…)

vinutí v elektrickém obvodu - průchod I , ustálený stav , při různé frekvenci f - obvod se soustředěnými parametry R, L, C - stálá teplota

R - náhradní činný odpor vinutí ( ztráty – teplo ) L - náhradní indukčnost ( cívka, MG obvod ) C - vlastní kapacita ( cívka, dielektrikum )

při f = 0 pouze R - L, C se neuplatní , Iss , j = konst. ( ve vodiči )

při f > 0 R, L, C se uplatní , Ist , j = konst.

- činný odpor

Rss = ρ . l / S … materiál, rozměry vodiče

Rsb = f ( f ) … vliv skinefektu a efektu blízkosti

Rdm = f ( f ) … ztráty diel., magnet. ( izolace, kryty, jádra.. ) skinefekt

samostatný vodič hloubka vniku α = f ( f ) pro Cu vodič

R = Rss + Rsb + Rdm = f ( f ) pro f = 0 … R = Rss

pro f = 0 … R > Rss

jev blízkosti pro 2 vodiče - různá ( a ), stejná ( b ) orientace Ist

- indukčnost vinutí L μ . μ0 … permeabilita MG obvodu vinutí

μ0 = 4 . Π .10- 7 H / m N … počet závitů

ls / S … délka / průřez MG obvodu

Rm …reluktance

- vlastní kapacita vinutí C 2 el. oddělená (izolovaná) místa v soustavě vinutí – dílčí C - mezi závity, vrstvami vinutí, sekcemi ( komorami ) - superpozicí vlastní ( celková ) C vinutí - nelze přesně vypočítat - jev nežádoucí způsobuje frekvenční závislost R , zhoršuje Q cívek

Podle účelu vinutí ovlivňování R, L, C vinutí ( ) konstrukčními a technologickými úpravami

- indukční vinutí ( induktory – cívky ) L , ( R, C ) - nejčastěji

L = k . N2 Q = ω . L / R … činitel jakosti

L … N , Rm MG obvodu , souhlasná orientace MG polí sousedních závitů, vrstev, sekcí R … vodiče ρ , vf lanka ( pro vf cívky ), geometrie vodiče – vinutí ( krátké závity, velký průřez vodiče ), permutované vodiče ( pro velké Ist a nf ), nízkoztrátová izolace ( vodič, kostra ), nízkoztrátový MG obvod C … nízké ε´ izolací, specifická geometrie závitů ( vzdálenost, plocha ) - odporové vinutí ( vinuté odporníky - regulační, měřicí, topné …) R , ( L, C )

R … ρ ( odporové slitiny ) , geometrie vodiče - vinutí , počet N L … konstrukční uspořádání rušení MG polí sousedních závitů, vrstev, sekcí C … viz výše

- kapacitní vinutí ( vinuté kondenzátory ) C , ( R, L ) elektronické součástky ( probíráno jinde )

Rozdělení vinutí - velké množství druhů - kriterium : konstrukční a technol. uspořádání - jednovrstvé - holý, izolovaný vodič - vícevrstvé - izolovaný vodič druh vodiče - drát, pas - holý, izolovaný - průřezy vodiče - lanko - vf cívky - speciální vodič - trubka, fólie, PS ( PCB ) … drát pas vnější tvar - válcové ( b > h ) - deskové ( b < h ) - toroidní účel ( funkce ) - měřicí, regulační, sdělovací technika - A - el. přístroje ( elektromagnety … ) - B - el. stroje točivé - transformátory

ad A - indukční - válcové , komorové, prstencové dále např. hrázové, křížové ….

- odporové - bifilární , komorové dále např. vratné, Ayrton-Pery, tkané , ploché …

bude ve VSZ

R ( L, C )

L ( R, C )

Vícevrstvé válcové vinutí - pravidelné L = 0,1 až 10 mH , Q když N C ~ 10 pF L< 0,1 mH , C ~ 1 pF - jednovrstvé b / h …šířka / výška cívky k …krok vinutí 1 závity ( celkově N ) 2 kostra - s čely, bez - průřez 3 vrstvy ( počet závitů n ) 4 izolační proklady

N . Π . d2/4 koeficient plnění cívky K = —————— d = jmen. Φ drátu

b . h

U mezi závity v 1 vrstvě

kritické místo ( riziko el. průrazu )

Komorové vinutí ( v sekcích ) - vhodné pro vyšší U např. zapalovací autocívky

- sekce oddělené izol. přepážkami, počet X dle U snížení

- horší K - každá sekce se vine zvlášť ( dle obr ), krátké spojky - shodná orientaci H ( smysl vinutí ) v sekcích Prstencové ( toroidní ) vinutí - uzavřená kostra, někdy MG obvod např. ferit, různý tvar průřezu - jednovrstvé ( obvykle ) – N s mezerami, těsně nebo vícevrstvé s izolačními proklady - speciální navíječky - princip obr. - min. rozptyl MG toku - měřicí transformátory U , I ( nf ), oddělovací, vf a měřicí technika

Princip navíjení toroidních vinutí toroidní transformátory

- bezpečnostní typu RTB 20 - 500 VA 115 - 400 V / 6 - 48 V

- oddělovací typu RTO 20 - 3 000 VA 115 - 400 V / 115 - 400 V

1 - jádro

2 - zásobník vodiče

3 - odvíječ

a / navíjení vodiče na zásobník

b/ navíjení vodiče ze zásobníku

na toroidní jádro

Bifilární odporové ( bezindukční ) vinutí - jednovrstvé, vícevrstvé ( C ) - válcové - přeložený izol. vodič ruší se H sousedních vodičů - odporový vodič Umax - drátové odporníky nf, R normály pro R

Komorové odporové vinutí ( bezindukční )

- sudý počet sekcí, stejné N - obrácená orientace H v sekcích

- drátové odporníky nf, R normály pro větší R, U C ( ne pro vf )

Σ H = 0 L = 0

Σ H = 0 L = 0

Některá speciální ( odporová - bezindukční ) vinutí - s C např. pro vf, VN …

pro vf pro VN - tkané vinutí

Ayrton-Pery

izolační vlákno - osnova R drát - útek vratné

Chaperonovo ( H vrstev proti sobě ) ploché spirálové vinutí ( někdy přímo na PCB )

ad B - vinutí pro elektrické přístroje - I obvykle nf, ss

Cívky pro malé proudy ( indukční ) např. pro stykače, relé, elektromagnety…

- trvalé připojení U j ~ 2 A /mm2 ( oteplení ) - vícevrstvé válcové vinutí - pravidelné, nepravidelné - s kostrou, bez kostry ( samonosné ) - výroba - navíječky ruční ( opravny, prototypy ) automatické ( většinou ) - viz DVD ( ploché L cívky, fa Aumann )

- lakovaný drát (Cu ), malé d ( do 3 mm ) , velké N - kostry - skládané z dílů - lisované z plastů ( nejčastěji ) – někdy se svorkovnicí

cívka s kostrou a svorkami cívky bez kostry s drátovými vývody

lisované kostry cívek z plastu s integrovanými svorkami

kostry cívek vytvořené skládáním dílů z tvrzeného papíru ( tkaniny )

Navíječka s ručním ovládáním - válcové cívky pro malé proudy - dráty d = 0,05 až 1 mm - opravny, vývoj, malé série

Cívky pro velké proudy ( indukční, odporové ) – např. pro zhášecí komory spínačů, regulační R, nadproudová relé … - malé N, I až kA - holé vodiče ( Cu, Al , R slitiny ), velký průřez - pasy ( ~ 100 mm2 )

- samonosné cívky - výroba

navíjení ( ruční )

„ dvojdesková“ cívka na plocho cívka vinutá na vysoko ( mezizávitová izolace se vkládá při navíjení )

odlévání třískové obrábění

Ruční navíjení válcových cívek na vysoko z Cu neizolovaných pasů

Vodiče pro vinutí - produkty kabeloven – zpracovatelé vodiče nakupují

- kvalita ECu, E Al - měkké ( žíhané struktury ), odporové slitiny - plný průřez bez izolace (holé) - R , L vinutí – netěsné ulož. N , 1 vrstva dráty izolované - L vinutí - izolace laková ( lakované dráty ) – menší cívky (obvykle) - izolační vlákno - kombinace ( lak + vlákno) d d jmenovitý průměr (jádro) - 0,012 až 3,15 mm (Cu), 0,5 až 3,15 (Al) di di vnější průměr s izolací (navíjení), tl. izolace - řádově 0,01 až 0,1 mm holé - R vinutí – netěsné ulož. N , 1 vrstva ( odporníky ) pasy - L velké cívky – izolace až při navíjení ( např. turborotory ) ( průřezy ) izolované - L vinutí - vlákna, pásky bi - kombinace ( lak + vlákno, pásek ) - speciální - např. Al eloxované pasy ( Al2 O3 )si s b, s jádro bi si vnější rozměry pasu s izolací

- větší stroje

b

účel ( funkce ) vinutí volba vodiče způsob zpracování ( ruční, automat. ) (jádro, izolace) provozní zátěž - I , j - oteplení ( tř. T odolnosti izolace ) - mechanická, klimatická odolnost

Cu, Al pasy pro navíjení velkých transformátorů izolované skleněným vláknem + lak ( 1 ) , papírovou páskou ( 2 )

2

1

Vodič pro velký Ist složený z několika ( 10 ti ) paralelních izolovaných pasů - pasy se transponují při ručním navíjení válcových vinutí velkých transformátorů

Izolační kostra z tvrzeného papíru pro navíjení válcového vinutí velkého transformátoru

Navíjárna - ruční navíjení válcových cívek velkých transformátorů