Содержание отчета

1. Эскиз и расчет размещения 3-х накруток на выводе

разьема.

2. Схема измерения переходного сопротивления.

3. Результаты экспериментов (табл. 3.3 и др.).

4. Графики экспериментальных зависимостей.

5. Оборудование и его технические характеристики.

6. Эскиз трассировки соединений на монтажной плате полуавтома-

та АА-53.

Контрольные вопросы

1. Физика процесса образования соединения накруткой.

2. Материалы, применяемые при монтаже накруткой.

3. Основные типы соединений накруткой.

4. Устройство монтажного пистолета.

5. Характеристика полуавтомата АА-53.

6. Основные испытания соединений накруткой.

31

Лабораторная работа № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕНХОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА НАМОТКИ

Цель работы

Изучение технологического процесса намотки, применяемого оборудования и исследование влияния режимов наматывания на точность получаемых обмо-

ток.

Теоретические сведения

Намоточные работы занимают значительное место в технологии ра­диоэлектронной аппаратуры (РЭА). Под намоткой понимают технологический процесс укладки провода по определенному закону для получения катушек индуктивности, обмоток трансформаторов, дросселей, реле, резисторов и других элементов РЭА.

В зависимости от функционального назначения катушек индуктивности к ним предъявляются различные требования в отношении индуктивности, добротно­сти, стабильности, собственной емкости, электрической прочности и другие. Функциональное назначение определяет также величины допустимых отклонений индуктивности катушек при их производстве. Катушки для конту­ров высокой и промежуточной частот изготавливают с допуском по индуктив­ности ±(0,5-1,5)%, обмотки дросселей и трансформаторов- ±10%.

Токопроводящая часть катушки - обмотка-характеризуется следующими параметрами: диаметром провода - d, диаметром провода в изоляции - d диаметром каркаса - d_K, шагом намотки - р, углом укладки провода - ср, средним диаметром намотки - d_{cp н}, шириной намотки - b (рис. 4.1). Шаг намотки при плотной укладке витков будет равен с1_из, а при укладке с промежутками между

витками он определяется суммой d_M3 + A, где А - расстояние между витками.

Все обмотки, наматываемые на каркасы, разделяются на две основные группы - од­нослойные и многослойные.

Рис. 4.1. Схема укладки обмотки

Однослойная обмотка характеризуется малыми индуктивностью, собственной ем­костью, простотой изготовления и наматы­вается с шагом .равным d, d_m+A, d+A. Од­нослойные обмотки разделяются на про­стую рядовую, прогрессивную, бифилярную и тороидальную. В прогрессивной обмотке шаг укладки провода р от витка к витку

32

изменяется по определенному закону, например, р₁ > р₂ > р ₃>... > р_п. Бифилярная обмотка наматывается одновременно двумя изолированными проводами, а затем концы определенным образом электрически соединяются, благодаря чему в обмотке отсутствует магнитное поле. Этой особенностью обладает также и тороидальная обмотка, у которое отсутствует внешнее поле. Многослойные обмотки применяют для получения большой индуктивности при относительно небольших размерах катушки. Многослойная обмотка харак­теризуется большой собственной емкостью и повышенной разностью потенци­алов между витками, расположенными в соседних рядах по краям обмотки.

запаьдыбание

По принципу намотки много­слойные обмотки могут быть ря­довыми, бифилярными, секцио­нированными, галетными, спи­ральными, пирамидальными, универсальными, перекрестны­ми и тороидальными.

Рис.4.2. Укладка провода при универ­сальной намотке

Секционированная обмотка применяется для снижения раз­ности потенциалов между витка­ми, расположенными в соседних слоях, а также собственной ем­кости. Универсальная отличает­ся тем, что провод уклады-

вается на каркас под углом ср к плоскости намотки с двумя или несколькими перегибами на торцах за каждый оборот. Перекрещивание витков позволяет получить механически прочную обмотку с диаметром, значительно превыша­ющим ширину намотки, и малой собственной емкостью.

Среди применяемых материалов, в производстве обмоток, самое важное место занимают намоточные провода, которые состоят из токопроводящей жилы и изоляции. Токопроводящая часть изготавливается из материалов высокой проводимости или высокого электрического сопротивления. Для первого типа применяется медная проволока из электролитической чистой меди (99,9%) и алюминиевая проволока (AI 99,5%). К высокоомным материалам относятся манганин, константан, нихром, фехраль,

По виду изоляции намоточные провода делятся на четыре группы:

с изоляцией в виде пленок различных эмалей (ПЭЛ, ПЭВ, ПЭТ, ПЭВТЛ);

с обмоткой из хлопчатобумажного, шелкового или синтетического волокна (ПВО, ПШО, ПШД;

с комбинированной эмалеволокнистой изоляцией (ПЭЛШО, ПЭЛКО);

со стеклянной изоляцией (ПСД, ПСАТ). Диаметры большинства применяе­мых проводов находятся в пределах от 0,03 до 0,5 мм. Толщина изоляции зависит от диаметра и марки провода.

В процессе изготовления катушек индуктивности невозможно получить их

33

параметры одинаковыми. Причины возникновения производственных погреш­ностей параметров обмоток весьма разнообразны: разброс размеров каркаса, диаметра провода, усилия натяжения провода при наматывании, погрешности в числе витков и т.д. При разработке технологического процесса намотки основная задача сводится к выбору режимов, которые обеспечивали бы получение сопротивления и индуктивности обмотки в пределах допустимых отклонений.

Сопротивление обмотки зависит от ряда факторов, в том числе от начально­го сопротивления провода, его натяжения, скорости при наматывании, от формы и размеров каркаса. Сопротивление провода круглого сечения определяется по формуле

„ 41

R = ^P, (4.1)

где р - удельное сопротивление материала токопроводящей жилы, / -длинапровода, d -диаметр токопроводящей жилы.

При серийном изготовлении обмоток имеет место производственный разброс сопротивления провода, поэтому все величины, входящие в формулу (4.1), будут переменными. Полный дифференциал от этого выражения можно записать

,„ 4/ 4р р

dR = —dp + -%_rdl--f^d{d)_t (4.2) тил тил тил

Относительная погрешность величины сопротивления провода. М Ар A/ Ad

Удельное сопротивление медного отожженного провода должно быть не более р_ст = 0,01754*10⁶ Ом-м, однако оно зависит от целого ряда факторов: однородности материала, нагартовки при протягивании через очко алмазной фильеры, температуры отжига и др., поэтому нельзя считать его равным стандартному значению. Экспериментально установлено, что действительное значение удельного сопротивления намоточного провода, как правило, отличается от стандартного. В этом случае погрешность сопротивления обмо­ток, вызванная несоответствием действительной величины удельного сопро­тивления провода р его стандартному значению, будет равна

Ар р_ст - р_д

34

Наматывание провода на каркас производится с некоторым натяжением. Под действием приложенного натяжения провод удлиняется и увеличивает свое сопротивление:

«,=*■

(4.5)

Зависимость изменения сопротивления от натяжения провода иллюстрируется графиком, представленным на рис. 4.3, из которого видно, что относительное сопротивление может увеличиваться на 20 и более процентов.

Погрешность сопротивления от колебания допуска на диаметр провода равна

SR_d =

-2A(d) d

(4.6)

о

Р.кГ

Рис. 4.3. Зависимости относительных значений сопротив­ления и удлинения провода ПЭЛ диаметром 0,35 мм от усилия натяжения

Допуск на диаметры медных проводов 0,1-0,25 составляет ±0,05 мм; для проводов 0,26 - 0,7 - ± 0,01 мм, относительное изменение сопротивления провода зависит от номинального значения диаметра и величины допуска на него (рис. 4.4).

Изменение сопротивления провода при наматывании на каркас зависит не только от рассмотренных выше факторов, но также от диаметра каркаса (рис.4.5) и скорости наматывания.

35

Рис. 4.4. Зависимость относительного изменения сопротивле­ния провода от величины его диаметра

Таким образом, на погрешность сопротивления обмотки оказывают влияние как погрешности процесса наматывания, так и первичные погрешности,

(6

4*

$**.%

				ч
								——.
									^——т

4 2/2/6 20 24 £8 32 36

Рис. 4.5. Зависимость изменения сопротивления прово­да от диаметров каркаса и провода.

обусловленные неточностью изготовления намоточного провода. Общая фор­мула допуска на сопротивление имеет вид

AR>SR_p + 5R_Z + 5R_C + 5R_H + 5R_d , (4.7)

36

3500 3000 iSOO 2000

iSOO

/000

SOQ

Рис. 4.6. График выбора натяжения провода при на­матывании

где

R

•100% . разность между расчетным (формула 4.1) и

замеренным сопротивлением одного метра провода;

5R- увеличение сопротивления провода отгиба по форме каркаса,

определяемое по графику (рис. 4.5);

5R, - увеличение сопротивления провода от скорости наматывания

(числа оборотов), зависящее также от конструкции регулятора,

диаметра провода, формы и размеров каркаса.

Для провода диаметром 0,1-0,5 мм при скорости наматывания до 600 об/мин сопротивление увеличивается в среднем на 1 - 3%. 5R_d -относительное изменение сопротивления провода в зависимости от диаметра, определяемое по графику (рис. 4,4); 5R_H - относительное увеличение сопротивления провода от усилия натяжения в процессе наматывания.

Из соотношения (4.7), если задана величина допуска на сопротивление обмотки, можно определить относительное увеличение сопротивления прово­да от усилия натяжения в процессе наматывания:

5R_H >AR + SR_p + 5R_Z + SR_C + SR_d , (4.8)

Необходимое усилие натяжения определяют по найденному значению 5R_H, пользуясь графиком (рис. 4.6)

Если для обмотки установлен допуск на индуктивность, следует учитывать, что индуктивность зависит не только от длины и диаметра провода, но также от натяжения в процессе наматывания и допуска на диаметр. Индуктивность

37

отрезка провода длинной / и диаметром d можно подсчитать по формуле

^t=*¹⁾' ⁽⁴-⁹>

где ц - магнитная проницаемость воздуха.

Тогда изменение индуктивности AL при изменении диаметра провода на величину Ad определяют по формуле

21 jul . d -^1п^тт) = —-^ln^——, (4.10)

2d

2л-d/2 + Ad/2 d 12' 2n d + Ad Относительное изменение индуктивности составит:

d

, 2/ In ——) =

■ In

2d

2ж d/2 + Ad/2 d/2 2ж d + Ad '

(4.11)

Из формулы видно, что индуктивность обмотки зависит от диаметра прово­да, который изменяется не только при его изготовлении, но и при наматывании на каркас. Относительное изменение индуктивности в зависимости от допуска на диаметр провода представлено на графике (рис. 4.7)

Допустимое натяжение провода определяется следующими факторами:

а) точностью получения заданных сопротивления и индуктивности обмотки;

б) надежностью закрепления витков обмотки на каркасе;

в) отсутствием повреждения изоляции провода.

~%

		А	"а
	>

Рис. 4.7. Зависимости индуктивности провода от измене­ния его диаметра в процессе наматывания катуш­ки со средним диаметром обмотки 3 -10 мм

38

Для изготовления обмоток применяют специальные намоточные станки. Их подразделяют на три основные группы: для рядовой, универсальной и тороидальной намоток.