книги / Сварка и свариваемые материалы. Технология и оборудование

	ОБМОТОЧНЫЕ			ШИНЫ
Сечение шины	Номинальные размеры шины по стороне, мм
	а					Ь
0,9— 2,12—		4,00	- 2,12—	2,65— 3,55- 4,75-			6,0—	7,5 -	8,5-
2,0	3,76	5,6	2.5	3.35	4.5	5,6	7,1	8,0	12,5
		Номинальная толщина наоляднн, мм
0,27	0,33	0,4	0,32	0,36	0,39	0,42	0,44	0,46	0,48

б. Когда в одну катушку уложены витки частей разных сек­ ций, разные сечения проводов обеспечиваются за счет толщин проводов л, а ширина проводов b должна быть одинаковой.

16.	Конструктивные размеры катушек	(до заливки)
(рис. 22.7,б,о):
а)	внутренний размер по ширине £> = 6с + 2До+2Дв;
б)	внутренний размер по длине £ = Л+2Дв+ (З-г-5);
в)	радиус закругления углов Р=5-М 0 мм;	(здесь бпр — тол­
г)	радиальный размер A= lPKi(aiii+6np)+3
щина	межслоевой изоляции из стеклолакоткани ЛСЭ, равная
0,12—0,15 мм);
д)	радиальный размер лобовой части £ = Л + а 1В.и+ а 2В.и+ • • •>

где OiB.и, а2в.я — толщины изолированных выводов от катушки; е) осевой размер катушки ак=Ьш+2, где 2 мм — увеличение осевого размера катушки из-за сдвигов отдельных витков один

относительно другого при намотке катушки.

17. Число дисков вторичного витка лд равно половинному числу катушек:

а)	сечение каждого диска </21 = <7г/Яд;
б)	радиальный размер стороны диска К, находящейся в зоне
окна	(без трубки) (рис. 22.7, в, д) :
К = Ь0—(dTp + 2Дэ + 2Д0];
в)	осевой размер диска или толщина, мм:

аи= 9г\1К « 5-г-16.

18. Внутренние размеры дисков (до заливки) должны пол­ ностью соответствовать аналогичным размерам катушек.

19. Осевой размер моноблока обмоток до заливки (рис. 22.7,д)

^овм= 2лкЛк “Ь 2 лдЛд-(- Блшаш-|- 26к = h0— (2ДЭ-|- 2Д0),

где аш=2 мм — две шайбы из электронита для изоляции катУ' шек первичной обмотки от дисков вторичного витка; бк — зазор между катушечными группами, необходимый для размещения

выводов соседних катушек. В случае, когда выводы соседних катушек размещены один против другого (рис. 22.7, е),

= (<*1В.и “Ь а2В- и) + б„
где OIB.и, й2в.и — толщина выводов с	изоляцией от	К\ и К2;
бо>3. Когда выводы размещены	в шахматном	порядке

(рис. 22.7,ж), бк—й|о.и+бо. Практически бк'^ 8 мм.

20. Определяются окончательные геометрические размеры магнитопровода и обмоток, после чего проводятся все деталь­ ные расчеты, изложенные ниже.

21. Масса магнитопровода, кг (рис. 22.7, а)

G * = у 2 К ж = 7 ,6 5 Л К с 1 0 - ’ [ ( Я £ ) — 2 ( А А ) ] ;

здесь 7=7,65— удельный вес электротехнической стали марок Э411 — Э414, г/см3.

22. Средняя длина витка дисковой катушки первичной об­

мотки и диска вторичного витка (рис. 22.7, б, в)
/ср. к = 2 (Б - 2R) + 2 (В - 2R) + 2л (Л +	) ,
/ср.д = 2 ( £ — 2R) + 2(B— 2R)+2n [7? + 2/С +	£ + (S + 10) j

23. Масса провода катушек первичной обмотки и меди дис­ ков вторичного витка:

а) масса одной катушки, кг: Скх = Y^Kl/cp. Kl<7lKyl0"S,

где 7 = 8,9 — удельный вес материала обмоточного провода, г/см3; Ку= 1,03-г-1,08— коэффициент увеличения массы катушки за счет ее изоляции (в том числе и пропитки);

б) суммарная масса провода катушек		первичной	обмотки
Gj =	/ZKIG KI 4 “ ЛкгОка "Ь
в)	масса дисков вторичного витка
Сг = Лду/Ср.дЯн Ю 3;
здесь лд — число дисков; у — удельный вес		материала	дисков.
Для витков, сваренных из толстолистовых		медных дисков, у =

“8,9 г/см5.

24.Суммарная масса активных материалов:

О— G * -f- G i -f- O j.

25.Расчет магнитной цепи:

а) потери холостого хода в магнитопроводе, Вт

Ро= 7CoG*Po.
где ро — удельные	потери	в 1 кг стали магнитопровода, значе­
ния которых для	сталей	марок Э411 и Э413 в зависимости от

в)	ток холостого хода в процентах от длительного (расчет­
ного) первичного тока на номинальной ступени
<0 =	/ 0IOO//1.

По ГОСТ 297—80 t'o должен быть: ^ 5 0 % для трансформа­ торов с длительным током до /2=2500 А; 32 % с током /2 =

=25004-5000 А и 20 % с /2>5000 А.

26.Потери в обмотках трансформатора на номинальной сту­

пени:

а) потери в первичной обмотке, соответствующие номиналь­ ному и длительному току:

^ 1н = /?нГх, />х = 1\тJ.

27. Сопротивление первичной обмотки:

а) сопротивление электрическое одной катушки постоянному току в холодном состоянии при <=20 °С

Г0(1)=Р

где р= 1,75 мкОм-см — сопротивление электрическое удельное для медного провода;

б) активное сопротивление этой же катушки: ri=KFir^i)l здесь K F I — коэффициент Фильда, учитывающий «добавочные» потери в катушке от пронизывания ее переменными магнитными потоками рассеяния, создаваемыми, самой катушкой:

я<н —число витков катушки, расположенных перпендикулярно потоку рассеяния. Для дисковой однородной катушки nei= l; а/ —приведенный размер стороны провода Ь, расположенного перпендикулярно потоку рассеяния:

где а\ — размер стороны голого провода, расположенного па­

раллельно потоку рассеяния, см; wa\ — число витков катушки в направлении, параллельном потоку рассеяния; I$— средняя длина линий потока рассеяния. Для дисковых катушек

в) активное сопротивление катушки, приведенной к рабочей температуре (для изоляции класса В /р«в=100 °С):

ru = r1[1 + а (<—20)],

где а=0,00392 1/град — температурный коэффициент сопротив­ ления (для меди марки M l);

г) суммарное сопротивление катушек первичной обмотки под­ считывается как сумма сопротивлений отдельных катушек в за­

висимости от их соединений между собой (параллельно или по­ следовательно) .

28. Сопротивление электрическое вторичного витка:

а) сопротивление одного диска постоянному току при t= =20 °С

Г0Я = Р^ср. д/Я Д’

б) активное сопротивление диска

fa. д = КрГ(>Д1
где /Ср=1+0,09(а')4; ад— размер диска в направлении,	перпен­
дикулярном потоку рассеяния, см (толщина диска);	Ьп= К —

размер диска в направлении, параллельном потоку рассеяния, см (радиальный размер диска); р, f и /* — то же, что и в п. 27;

в)	активное	сопротивление вторичного витка, приведенное
к рабочей температуре t=45 °С:
Гц = г<л1пл [l + a (f —20)],
где лд — число дисков, соединенных параллельно.
29.	Потери в обмотках трансформатора:
а)	минимальные потери в первичной обмотке и во вторичном
витке:
Р 1н = ^1нГ1<,		Р 2H = I i u fit'i
б)	потери в первичной обмотке и во вторичном витке, соот­

ветствующие длительным или расчетным токам

P i ~ 1 \ f if* Р

30. Полное электрическое сопротивление обмоток трансфор­ матора, приведенное ко вторичной обмотке

Z ^ V 'V + x T ,

где

f t — { f \ l К } ) -(- г*

(здесь К — коэффициент трансформации на требуемой ступени);

х; = Хх//с*.

(Xi — индуктивное сопротивление короткого замыкания, приве­ денное к первичной обмотке). Для одной катушечной группы, состоящей из диска, вторичного витка и двух катушек первичной обмотки К1 и К2, соединенных последовательно,

Хгр = Х(1) + Х(«).

здесь X(i) и х<2) — индуктивные сопротивления катушек № 1 и 2 Ксоответствующих им частей диска вторичного витка:

19flcp. к1^Дк! ^к.		Г	К1			WK l g A	1	10- " ;
Xu) = ■	Ьо	I	3	+	+	+ W M )	J
99/^ср. к2^Дк2^к2		Г	&к2			г к2ад		10-®,
Х(2)

(W'K. Ч" B^K I)

где Ai и Дг — зазоры между диском и катушками № 1 и 2 с уче­ том изоляции, воздушных зазоров и неровностей; /?дК1 и /?якг — коэффициенты Роговского (показывают отношение ширины окна Ь0 к длине силовой линии эквивалентного поля рассеяния):

RRК1 » 1 -----Г------	1
	и # Лк2«1
2ЯХК1	2яХка
Для катушки № 1

XKI = Ь0/(2ДХ-f- bKi + Яд).

Для катушки № 2

Хк* — V (2Да ~\~ Ьщ"I" ал)•

Расчет индуктивного сопротивления проводится отдельно для каждой катушечной группы. Сумма сопротивлений отдель­

ных групп и	составляет	индуктивное сопротивление обмоток
трансформатора:
Xi = Xrpi +	Хгра +	+Хгрл-

31. Напряжение короткого замыкания UK (характеризует па­ дение напряжения в сварочном трансформаторе)

l/K= V t/a + t/p ,

где и л и Up — активная и реактивная составляющие напряже­ ния короткого замыкания. Для номинальной ступени

= / Хн (гх + ГъК2) И Uр = IIHXI -

Напряжение короткого замыкания UKв процентах от первич­ ного напряжения и\ на номинальной ступени

// .	V K MO	.
UK=	---------и ,

32. К. п. д. трансформатора

U ан^ан cos Ф» Ч" 2 Р

Г р уп п а I	Г р уп п а IT	Г руп п а п
	А

Вход	Щ	=
	~
охлаждающей	— \ ж \ —
боды с	ВШ ЕЗ
т ем перат у­
рой I5-O.5		К1Д К2
Средний подогрев охлаждающей
воды A ia		на участ ке от входа

в трансформатор до вы хода из исследуем ой групп ы

В ы х о Т охлаждающей

боды

Рис. 22.8. К тепловому расчету обмоток трансформатора:

а — эквивалентная	схемЪ теплопередачи			одной катушечной группы (Д — водоохлаж­
даемый диск; /С1	и	/С2 — две	катушки);	б — схема прохождения охлаждающей воды
по дискам вторичной		обмотки

здесь 2 P = P 0+ P IH+ P 2H— суммарные потери на номинальной ступени;

cos фа =	'в + Г3. .
	л / ( гв + г9. • ) * + * ;

где фг — угол сдвига вектора вторичного тока относительно век­ тора напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформа­ тора. Ориентировочно

.	2 Р
Т1=1-------------------,
	( V I H C O S ф !
где cos ф1= 0,4-т-0,7.
33.	Температура провода наиболее нагретой катушки первич­
ной обмотки, например К1 (рис. 22.8), °С:
^1= Д^В + Д(д. в + ^о. в + Д ^1 »

где Д/в — средняя	температура подогрева воды на пути от входа
в трансформатор	до выхода ее из рассматриваемой группы;

Д<д. в — перепад температуры	между водой	и поверхностью
трубки; t0.B— температура	охлаждающей	воды на входе
в трансформатор; Д^ — перепад температуры		между диском и

катушкой К1. Эти величины рассчитываются по следующим за­ висимостям:

а) Мг = (/*rpl Ч- РгрЦ + + гряУСуфЮ*,

где Prp i, Prt и, . .		Prp n — потери в катушках и диске катушеч­
ных групп I, II и т. д. (рис. 22.8, а)					до рассматриваемой группы
п	включительно.	Потери		каждой		катушечной		группы
(рис. 22.8,6) складываются				из тепловых		потоков	катушек К1,
К2 и диска Д и определяются по формулам:
	Р*1 = Л(к1)г к1,	Р =	/?(к2/ка»		Р Р, — ^2Гд’>
здесь / I(KI), /i(H2) — расчетные				токи,	протекающие		по	катушкам
К1	и К2 рассматриваемой		катушечной группы; h — расчетный
ток во вторичной		обмотке;	гм, гк2 и гд— активные сопротивле­

ния катушек К1 и К2	и диска Д,	приведенных к рабочей тем­
пературе (см. п.п. 27,	в и 28,6);	cv — объемная теплоемкость
воды, равная 4,18 кДж/(л*К);

б) Д^д. Ш= {РК1+ РК2+ Ря)1аРт,

где Fт— площадь внутренней поверхности трубки одного диска, см2:

Fr^iuUAO*

(здесь dT— внутренний диаметр трубки, м; /т— длина трубки одного диска, м); а — коэффициент теплосъема

а = 1,16- lO~*bv0,S7dF 0ЛЗ,

где Ь— коэффициент, учитывающий теплопроводность, плот­ ность, вязкость и некоторые другие свойства воды; коэффициент Ь находится в зависимости от, так называемой, средней темпе­ ратуры, определяемой из выражения

^ср = ^О.В-f- 0, 1 {2to. В-f- Д^В “Ь Д^д. в),

и его численные значения приведены в табл. 22.8.

В первом приближении величину Д/'д. в можно принять рав­ ной 5—15 °С;

v —скорость течения воды в трубках последовательно соеди­ ненных дисков, м/с:

t» = Q10"8/ST,

где ST= nd?/4 — площадь отверстия трубки, м2; Q — расход воды, л/с. Для облегчения расчетов в табл. 22.9 приведены ве­

личины о0-87 и <£Г°'13 для некоторых значений скорости течения воды и внутреннего диаметра охлаждающей трубки;

в)	температурой входящей воды t0.в задаются;
г)	А?! = - ft.*1- 1 ,
	kfi

где Д, — суммарная толщина изоляции между диском и медью катушки К\, включая воздушные зазоры и неровности; Fi= =Icp. KH I — поверхность соприкосновения катушки /(1 с диском,

			ТАБЛИЦА 22.8					ТАБЛИЦА т
	УЧЕТ	СВОЙСТВ		ВОДЫ			ДАННЫЕ К	РАСЧЕТУ
						КОЭФФИЦИЕНТА		ТЕПЛОСЪЕМА
/вп. °С		|	'ср-	°с	ъ
ср’							„0.87,
		•				и, м/с		d r м	„-0,13
							(м/с)0-87
0		1720	14		2145
2		1775	16		2200
4		1840	18		2250	0,25	0,3006	0,005	1,990
6		1900	20		2307
						0,35	0,4018	0,007	1,970
8		1970	30		2572
						0,50	0,5483	0,009	1,850
10	2025		40		2845
						0,60	0,6412	0,011	1,800
12	2080		50		3110
						0,70	0,7335	0,013	1,760
	------ А----
см2;	/ c p . K i	— см.	п. 22; Х=0,0012-i-0,0016 Вт/(см-К) — среднее

значение коэффициента теплопроводности для изоляционных ма­ териалов класса В, залитых эпоксидным компаундом.

Раздел	4	ПАПКА, ПОКРЫТИЯ И НАПЛАВКА
Г л а в а	23	ПАЙКА

23.1. Общие сведения

Одним из основных направлений развития народного хозяйства СССР яв­ ляется совершенствование технологических процессов, способствующих мак­ симальной экономии исходного сырья, топлива, материалов, повышению про­ изводительности труда и улучшению охраны окружающей среды.

В осуществлении этих задач значительный вклад вносит пайка как вы­ сокопроизводительный процесс, отвечающий требованиям массового произ­ водства, и как технология, обеспечивающая соответствующий уровень из­ делий, надежность, качество и экономию материальных ресурсов.

В гл. 23 рассмотрены основные понятия и определение процесса пайки, дана классификация способов пайки, проанализированы ее технологические возможности, приведены сведения о припоях и флюсах, используемых в про­ цессе изготовления паяных соединений и изложены практические рекоменда­ ции по технологии пайки металлов и сплавов с применением различных ис­ точников нагрева.

23.1.1. Основные понятия и определения

Пайка — это процесс получения соединений с межатомными связями путем нагрева соединяемых материалов ниже температуры плавления, смачивания их припоем, затекания в зазор и последующей его кристаллизации (ГОСТ 17325—79).

Припой — это металл или сплав, вводимый в зазор между соединяемыми деталями или образующийся в процессе пайки, имеющий более низкую тем­ пературу плавления, чем паяемые материалы.

Флюс — это			активное			химическое
вещество,	предназначенное					для	удале­
ния окисной		пленки		с	паяемого			ме­
талла и припоя и защиты их от окис­
ления в процессе пайки с целью сни­
жения поверхностного					натяжения			и
улучшения	растекания			жидкого			припоя.
Паяемость — это свойство материа­
лов образовывать			соединение				при	за­	Рис.	23.1. Схема процесса смачивания
данном режиме		пайки.				совокупность			при	пайке
Режим	пайки — это

параметров и условий, при которых осуществляется пайка. Параметрами

пайки являются температура, время выдержки, скорость нагрева и охлаж­ дение.

Условия пайки — это способ нагрева, среда, припой и т. д.

Согласно современным представлениям процесс образования паяных сое­ динений протекает в две стадии: возникновение и развитие физического кон­ такта и образование химической связи между атомами контактирующих по­ верхностей вследствие квантомеханического взаимодействия их электронных оболочек [1, 2].

При пайке возникновение физического контакта и возбуждение химиче­ ской связи между атомами на поверхностях достигается на стадии смачива­ ния жидким припоем поверхности паяемого металла. Прочность соединения зависит от типа действующих на контактной поверхности межатомных сил. При слабом взаимодействии, например при физической адсорбции, смачива­ ние приводит к получению относительно малопрочных соединений. Если твердый и жидкий металлы способны к химическому взаимодействию, то смачивание обеспечивает образование прочной связи.

Количественным критерием смачивания служит краевой		угол смачива­
ния 0, который	находят из условия равновесия векторов сил поверхност­
ного натяжения	капли жидкости на твердой поверхности (рис.	23.1).

01,3 = 02.8 “1 01.2 C0S

где а*, з — поверхностное			натяжение	между	твердым телом	и газовой		сре­
дой;	а2, з — поверхностное		натяжение	жидкости на границе		раздела	с	твер­
дым	телом;	0i, 2 — поверхностное натяжение			жидкости на	границе	с	газо­
вой средой. Отсюда следует, что
cos0 =		(a 1,3 —0 а,3)/0 Ь2.

При 0=180° смачивание отсутствует. При 0=0° наблюдается полное смачивание. Если О°<0<18О°, имеет место частичное смачивание. Смачивае­ мость и растекаемость припоя при пайке оценивают по краевому углу сма­ чивания, площади растекания, времени до начала смачивания и силе втяги­ вания образца при смачивании (ГОСТ 23904 —79).

23.1.2. Технологические возможности

1. Изготовление сложных по конфигурации узлов и конструкций, состоящих

из множества элементов за		один	производственный цикл	(нагрев).
2. Получение	соединений	из разнородных материалов,		а также металлов
с неметаллами — графитом, ферритом, керамикой.
3. Снижение	металлоемкости		и повышение коэффициента использова­
ния материалов.		прецизионности соединяемых		изделий.
4. Обеспечение высокой

5.Существенное уменьшение, а в случае низкотемпературной пайки пол­ ное исключение остаточных напряжений и деформаций.

6.За счет варьирования размеров соединяемых поверхностей (величины нахлестки) пайка позволяет получать равнопрочные с основным металлом