Электротехнические и электромонтажные работы

Лаптев Георгий Георгиевич

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МОНТАЖЕ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

 

 

Рабочее место

В широком смысле слова рабочее место – это часть пространства, приспособленная для выполнения работником или группой их своего производственного задания. Рабочее место оснащено основным и вспомогательным оборудованием (станки, механизмы, энергетические установки и т. п.), технологической (инструмент, приспособление, контрольно-измерительные приборы) и организационной (столы, верстаки и т. п.) оснасткой.

На производственных предприятиях ко всем рабочим местам предъявляют требования, выполнение которых обеспечивает научную организацию труда (НОТ), повышение производительности труда и способствует сохранению здоровья и развитию личности здоровья.

Рабочие места, на которых трудятся рабочие электротехнических профессий, бывают различными в зависимости от того, какие действия и операции они выполняют – монтажные, ремонтные, сборочные, регулировочные и т. п.

Рабочее место электромонтёра может быть и на открытом воздухе, например при сооружении или ремонте воздушных и кабельных электрических сетей, подстанций и т. п.

Рис. 14. Набор инструментов электромонтажника:

а – монтёрский нож (НМ-2); б – отвёртка с держателем (1 – пружина, 2 – стержень, 3 – рабочая часть, 4 – винт, 5 – скоба); в – отвёртка с диэлектрической ручкой; г – универсальные монтажные плоскогубцы; д – кусачки-бокорезы; е – указатель напряжения.

Во всех случаях на рабочем месте должен быть образцовый порядок: инструменты и приспособления (разрешается пользоваться только исправным инструментом!) необходимо размещать на соответствующих местах, туда же нужно класть инструмент после окончания работы с ним; на рабочем месте не должно быть ничего лишнего, не требующегося для выполнения данной работы; оснащение и содержание рабочего места должно строго отвечать всем требованиям охраны труда, техники безопасности, производственной санитарии, гигиены и исключать возможность возникновения пожара.

Рабочее место может включать в себя монтажный стол или верстак (при выполнении электромонтажных и изолировочных работ), намоточный станок (при выполнении намоточных работ), специальный верстак или стол (при выполнении слесарно-сборочных работ). В зависимости от вида выполняемых электротехнических работ (монтаж, сборка, эксплуатация и др.) рабочее место должно быть оснащено соответствующими инструментами и приспособлениями.

При выполнении электромонтажных работ применяют общеслесарный инструмент, а так же многие виды металлорежущего инструмента (тиски, слесарная ножовка, молоток, зубило, пробойник), так как данные работы часто связаны с рубкой и резанием металла, изгибанием труб, резанием различных материалов, нарезанием резьбы и т. п.

 

Организационные принципы ведения монтажных работ

Основным организационным принципом ведения строительно-монтажных работ является подрядный метод . Строящееся или расширяющееся предприятие (заказчик) заключает договор со специализированной организацией (генеральным подрядчиком), принимающей на себя обязательства выполнения всех строительно-монтажных работ в установленном объёме и в заданные сроки.

В основу современных методов производства строительно-монтажных работ положены их индустриализация и специализация. Под индустриализацией понимают передачу большей части работ, не поддающейся или трудно поддающейся механизации и автоматизации непосредственно на монтируемом объекте (в зоне монтажа), заводам строительной индустрии и электромонтажных изделий.

Под специализацией строительно-монтажных работ понимают передачу отдельных видов работ, требующих специального технологического оборудования и оснастки, а так же особого подбора монтажного персонала. Такими видами работ являются монтаж мощных силовых трансформаторов, линий электропередачи, приборов теплового контроля и автоматики, пусконаладочные работы и др.

Электромонтажные участки специализированных трестов должны обеспечивать выполнение электромонтажных работ непосредственно на монтируемых объектах. Особое внимание необходимо обращать на материально-техническое обеспечение производства электромонтажных работ электромонтажными изделиями, механизмами, инструментом, приспособлениями и инвентарём, необходимым для оборудования рабочих мест.

 

Применение аккумуляторов

Выпускаемые в настоящее время отечественной промышленностью кислотные и щелочные аккумуляторы и батареи широко применяются в современных электроустановках.

Промышленность производит значительное количество типов аккумуляторных батарей, различных по ёмкости, напряжению, режиму заряда (разряда), областям применения.

Аккумуляторные батареи используют в качестве источников оперативного тока для питания устройств управления, регулирования режима работы, сигнализации, релейной защиты и автоматики на крупных электрических станциях и подстанциях. Они также могут служить для питания других установок, например аварийного освещения, резервных маслонасосов и т. д.

Важнейшей характеристикой аккумулятора является ёмкость – способность накапливать и отдавать определённое количество электричества в определённый промежуток времени.

На электрических станциях небольшой мощности (до 50МВт) рекомендуется устанавливать одну аккумуляторную батарею. На электростанциях с большим числом агрегатов устанавливают несколько аккумуляторных батарей, где каждая из них питает оперативные цепи одного-двух агрегатов. Аккумуляторные батареи на электрических станциях и подстанциях обычно работают в режиме постоянного подрязряда, при этом зарядное устройство питает электроприёмники сети оперативного тока и одновременно подзаряжает аккумуляторные батареи.

Рис. 15. Схема подключения аккумуляторной батареи с элементным коммутатором.

На электрических станциях и подстанциях обычно используются свинцовые аккумуляторы (СК), реже никель-железные (ТНЖ).

Используют несколько схем подключения аккумуляторных батарей. Чаще всего используют схему подключения с элементным коммутатором, который состоит из изолирующей плиты с расположенными на ней контактными пластинами и двумя шинами – разрядной и зарядной. Это даёт возможность аккумуляторной батарее работать в режиме постоянного подзаряда. Все специализированные и универсальные средства заряда, созданные для приведения аккумуляторных батарей в зарядное состояние подразделяются на зарядные, подзарядные, буферно-зарядные, буферные, зарядно-разрядные.

Они отличаются назначением, конструктивным исполнением, схемными решениями, техническими данными. Эксплуатационные параметры аккумуляторных батарей, в том числе и срок службы в значительной мере определяются качеством технического обслуживания в процессе эксплуатации и хранения.

В соответствии с определением аккумулятора как гальванического элемента, предназначенного для многократного использования, необходимо постоянно производить контроль его разряда. Все аккумуляторы состоят из разноимённых электродов и электролита, помещённых в один многоячеечный эбонитовый или пластмассовый сосуд – моноблок, разделённый перегородками на отдельные камеры по числу аккумуляторов в батарее. Практикуется выпуск аккумуляторов в стеклянных и деревянных сосудах.

В зависимости от применяемого электролита, аккумуляторы подразделяются на кислотные и щелочные.

Кислотные электролиты готовят из аккумуляторной серной кислоты плотностью 1 830–1 840 кг / м3 и дистиллированной воды. Щелочные электролиты приготовляют из едкого кали или едкого натра и дистиллированной воды.

Для ошинковки аккумуляторных батарей применяются голые медные и стальные шины.

Аккумуляторные батареи должны устанавливаться на стеллажи в специально предназначенных для них помещениях, выполненных из несгораемых материалов.

 

Электромонтажные изделия

При использовании электромонтажных изделий, выпускаемых электротехнической промышленностью ускоряется процесс монтажа и улучшается его качество.

Электромонтажными являются изделия, применяемые при электромонтажных работах и предназначенные для изготовления различных конструкций; крепёжные элементы для крепления проводов, кабелей и отдельных аппаратов и приборов; контактные элементы для соединения проводов, жил кабелей и их подключения к электрооборудованию; детали оформления концов проводов, кабелей, панелей щитов и некоторые другие.

Сборная кабельная конструкция состоит из стоек и полок. Стойки можно крепить к строительным основаниям болтами, дюбелями, приваркой к закладным деталям или пристреливанием с помощью скоб. Полки вставляют в отверстия стоек, при этом обеспечивается надёжный электрический контакт между полкой и стойкой (при их заземлениях). При прокладке кабелей по стенам один над другим применяют конструкцию из перфорированного профиля с закладными подвесками, а при прокладке кабелей под перекрытиями – соответствующие одностоечные и двухстоечные конструкции.

Рис. 16. Кабельные конструкции:

а – сборная, б – профиль с закладными подвесками, в – одностоечная для прокладки кабелей под перекрытиями, г – двухстоечная для прокладки кабелей под перекрытиями, д – прямая секция лотков, е – угловая секциялотков, ж – тройниковая секция лотков, з – крестовая секция лотков; 1 – стойка, 2 – полка, 3 – крепёжная скоба.

Для крепления проводов, кабелей и труб к перфорированным основаниям служат перфорированные стальные полосы и пряжки, а для крепления проводов и кабелей – однолапковые и двухлапковые скобы.

Рис. 17. Крепёжные элементы:

а – пряжка для крепления труб и кабелей, б – однолапковая скоба, в – двухлапковая скоба, г – капроновый дюбель, д – полиэтиленовая зубчатая полоска-пряжка, е – стальная полоска-пряжка, ж – алюминиевая полоска-пряжка, з – перфорированная поливинилхлоридная (нормальная) лента с кнопками, и – то же (усиленная), к – полиэтиленовая полоска-пряжка, л – закреп.

Для закрепления различных изделий к строительным элементам из кирпича, бетона и т. п. применяют гвоздевые и закладные дюбели.

Рис. 18. Стальные гвоздевые дюбели:

а – ДГП, б – ДВР, в – ДГПМ, г – ДВПМ; 1 – дисковая головка, 2 – стержень, 3 – стальная шайба, 4 – жало, 5 – резьбовая головка.

Гвоздевые дюбели могут быть забиты в прочные строительные основания, включая стальные. В зависимости от объёма и условий производства работ для забивки стальных гвоздевых дюбелей применяют ручные и пиротехнические оправки или поршневой строительно-монтажный пистолет ударного действия ПЦ-52. стальные гвоздевые дюбели различают по типу соединений и назначению. Для неразъёмного соединения применяют дюбель-гвозди ДГП (для кирпичных и бетонных оснований) и ДГПМ (для металлических оснований). Для разъёмных креплений служат дюбель-винты ДВП и ДВПМ.

Закладные дюбели для крепления электрооборудования к строительным основаниям применяют двух типов: с распорной гайкой (ДГ) и капроновые (ДК). Дюбели ДГ крепятся болтами в заранее приготовленном отверстии, а дюбели ДК крепятся шурупами и глухарями. При завёртывании крепёжного болта или шурупа в тело дюбеля создаётся распор, который удерживает его в отверстии.

Рис. 19. Капроновый крепёжный дюбель ДК.

Для повышения прочности креплений целесообразно отверстия изготовлять так, чтобы дюбели входили в них плотно (лучше с молотка).

 

Электротехнические материалы

Для изготовления электрических машин и аппаратов применяют большое количество электротехнических материалов. К ним относятся медь, серебро, алюминий, сталь, вольфрам, молибден и др. Кроме того, имеются магнитные материалы, из которых изготавливают магнитопроводы машин и аппаратов. В электрических машинах применяют электроугольные щётки, служащие для отвода и подвода тока на коллектор или контактные кольца. Различают щётки угольнографитные, графитные, электрографитные и меднографитные.

Работающим по электротехническим профессиям нужно знать о назначениях, свойствах различных современных электротехнических материалов, о зависимости этих свойств от действия электрических и магнитных полей.

Электрические материалы классифицируют, прежде всего, по способности проводить электрический ток. По этому признаку различают проводниковые, электроизоляционные и полупроводниковые материалы.

Способность материала проводить электрический ток характеризуется удельным электрическим сопротивлением.

Проводниковые материалы (проводники) имеют небольшое удельное сопротивление и поэтому являются хорошими проводниками электрического тока. Их применяют в качестве токоведущих частей электроустановок. Медь – один из самых распространённых проводников, обладает малым удельным сопротивлением, большой стойкостью против коррозии, легко спаивается, тянется, прокатывается, отливается, что позволяет делать из неё различные изделия (ленты, проволоку, профильные сложные литые детали). Из меди делают обмоточные провода для якорей, роторов и статоров электродвигателей, катушек, трансформаторов, провода, контакты и т. д. Серебро, имеющее меньшее удельное сопротивление, чем медь, из-за высокой стоимости очень редко применяют в электротехнике как проводник, оно служит для покрытия контактов пускорегулирующей аппаратуры. Алюминий имеет меньшую электропроводимость, чем медь, тем не менее, имеет широкое применение в электротехнической промышленности из-за своей малой стоимости.

Электроизоляционные материалы (диэлектрики) обладают большим удельным сопротивлением, диэлектрической проницаемостью и электрической прочностью, поэтому практически не проводят электрический ток. Кроме того, большое значение при этом имеют и такие свойства, как нагревостойкость, механическая прочность, гибкость, морозостойкость и гигроскопичность. Изоляционные материалы предназначены в основном для изоляции токопроводящих частей электрооборудования, аппаратов и проводов, повышения электрической прочности обмоток и индуктивных катушек и как изоляционные опоры. Изоляционные материалы по своему агрегатному состоянию подразделяются на газообразные (воздух), жидкие (трансформаторное масло, лаки), твёрдые (слюда, стекло, фарфор, резина). По конструкции изоляционные материалы можно разделить на волокнистые (пропитанные и непропитанные) – бумага, картон, фибра, изделия из текстиля, асбеста и стекловолокна; слоистые (гетинакс, текстолит); материалы на основе слюды (миканит, микалента); плёночные и керамические. Большое распространение получили: электрокартон, изоляционные бумаги (пропитанная трансформаторным маслом и крепированная), фибра, хлопчатобумажные ленты (киперная, батистовая, миткалевая, прорезиненная липкая тафтяная), полихлорвиниловые ленты (сухие и липкие), лакоткани и стеклолакоткани.

Удельное электрическое сопротивление полупроводниковых материалов (полупроводников) по сравнению с проводниками и диэлектриками изменяется в очень большом интервале, поэтому проводники обладают рядом особых электрических свойств. Полупроводниковые приборы широко используют в выпрямителях переменного тока, усилителях электрических сигналов, радиоэлектронных устройствах и многих других областях.

Определённую группу составляют магнитные материалы , которые обладают свойством изменять магнитное поле, в которое их помещают. Они находят применение для изготовления магнитопроводов, являющихся важной частью в устройстве трансформаторов, электрических машин, электроизмерительных приборов; их используют для изготовления постоянных магнитов, а так же других деталей применяемых в автоматике, телефонной связи, радиоэлектронике.

Конструктивные элементы электроустановок изготавливают из конструкционных электротехнических материалов , к которым относятся многие проводниковые и электроизоляционные материалы. Из стали изготавливают корпуса электрических машин, щиты, конструкции, на которые крепят токоведущие части; из пластмассы – корпуса электроизмерительных приборов, щитки, рукоятки рубильников; из керамики – основания реостатов и электронагревательных приборов.

Для изготовления и монтажа электроустановок применяют клеи, эмали, лаки, припои и подобные им материалы. Их называют вспомогательными электрическими материалами.

Для монтажа открытых и скрытых электропроводок применяют установочные провода . Их выпускают различных марок. Жилы проводов изготовляют из алюминия или меди. Установочные провода бывают с различными видами изоляции (резиновая, поливинилхлоридная, полиэтиленовая, хлопчатобумажная, из лавсанового шёлка и покрытые лаком). Провода выпускают однопроволочными и многопроволочными (гибкий провод).

Выбирая установочные провода, учитывают условия их прокладки (открыто, скрыто, в трубах), эксплуатации (напряжение, влажность, температура), силу тока, длительно проходящего по проводам и экономические факторы (без необходимости не применяют дорогостоящие провода).

Расчётами и испытаниями установлены допустимые длительные токовые нагрузки (сила тока) на провода. Зная или рассчитав, какой силы ток длительно должен проходить по проводу, выбирают токопроводящую жилу требуемой площади сечения. В зависимости от условий монтажа электропроводки и её эксплуатации, зная площадь сечения требующегося провода, по таблицам выбирают установочный провод нужной марки.

Монтажные провода применяют для монтажа электрических аппаратов, приборов, причём крепление этих проводов делают неподвижными. При выполнении указанной работы провода приходится изгибать, поэтому монтажные провода в отличие от установочных обладают повышенной гибкостью. Это свойство обусловлено тем, что жилы монтажных проводов изготавливают из мягкой медной проволоки (многопроволочные жилы – из тонких медных проволок, свитых друг с другом). Жилы монтажных проводов лужёные (покрыты оловом), благодаря этому они легко соединяются пайкой.

Токопроводящие жилы монтажных проводов изолируют капроновыми, лавсановыми или стеклянными нитями, поливинилхлоридом, полиэтиленом. В проводах некоторых марок пластмассовая изоляция защищена оболочкой из капрона или жилы сначала обмотаны нитями из триацетатного шёлка, а затем на обмотку нанесена изоляция из поливинилхлорида или полиэтилена. Изоляцию из таких материалов чаще делают сплошной – из пластиката, но применяют также плёнки из этих материалов (плёночная изоляция). Монтажные провода в зависимости от назначения бывают лакированными и экранированными.

Площадь сечения жил монтажных проводов небольшая – от 0,05 до 6 мм2, так как они не предназначены для больших токовых нагрузок. Количество изолированных друг от друга жил не более трёх. Если для подключения приборов и аппаратов требуется большее количество жил, то применяют монтажные кабели.

Кабель состоит из одного или нескольких изолированных друг от друга проводников (жил), заключённых в герметическую защитную оболочку из резины, пластмассы, алюминия или свинца. Защитная оболочка кабеля может иметь броню – обмотку из стальной ленты, плоской или круглой проволоки; такой кабель называют бронированным. Защитную оболочку или броню иногда покрывают джутовой пропитанной пряжей.

Рис. 20. Устройство кабелей:

а – контрольный марки КСБ, б – силовой марки СБ; 1 – токопроводящие жилы, 2 – бумажная изоляция жил, 3 – поясная изоляция из пропитанной маслом бумаги, 4 – свинцовая защитная оболочка, 5 – бумажная лента, покрытая битумом, 6 – броня из стальной ленты, 7 – наружное защитное покрытие из джутовой пропитанной пряжи и битума.

Кабели, предназначенные для прокладки непосредственно в земле (траншеях), в специальных сооружениях (каналах, туннелях), а так же внутри помещений при напряжении до 1 000В, называют контрольными кабелями . Контрольные кабели имеют от 4 до 37 жил.

Для передачи и распределения электроэнергии сооружают не только воздушные, но и кабельные линии. Для этих целей применяют силовые кабели. В отличие от контрольных кабелей силовые кабели рассчитаны на более высокое напряжение – 35 кВ и выше.

Работы по сооружению и ремонту кабельных линий электропередач выполняют высококвалифицированные рабочие – электромонтажники по кабельным сетям.

 

Полупроводниковые материалы

Электростанции вырабатывают переменный ток. Однако для большинства современных электронных устройств необходима энергия постоянного тока. Для преобразования переменного тока в постоянный применяют выпрямители, в которых используют приборы с вентильными свойствами, т. е. односторонней проводимостью. Для построения схем выпрямления можно использовать электровакуумные, ионные магнитные и полупроводниковые приборы. В настоящее время наибольшее распространение получили. выпрямители на полупроводниковых приборах, поскольку полупроводниковые выпрямители просты, обладают высоким КПД, имеют длительный срок службы.

Выпрямитель – это устройство, преобразующее переменный ток в постоянный или пульсирующий. Выпрямители классифицируются по следующим признакам:

• по количеству фаз (однофазные и трёхфазные);

• по виду выпрямительных элементов (вакуумные, полупроводниковые, магнитные и т. д.);

• неуправляемые и управляемые;

• по способу включения выпрямительных элементов (мостовые и с нулевой точкой);

• по виду нагрузки (она может быть активной, активно-ёмкостной, активно-индуктивной).

Для изготовления полупроводниковых приборов используют полупроводники. Полупроводники по электропроводимости занимают промежуточное место между проводниками и изоляторами. Для полупроводников характерно наличие двух типов проводимости: электронной, или п-проводимости, за счёт свободных электронов; дырочной, или р-проводимости, за счёт валентных электронов (дырок). Введение определённых примесей позволяет получать полупроводники п– или р-типа. Если полупроводник имеет две зоны с различными типами проводимости, то на их границе образуется п-р-переход, обладающий односторонней проводимостью электрического тока. При подключении положительного полюса источника тока к зоне с проводимостью р-типа, а отрицательного – к зоне с проводимостью п-типа дырки будут отталкиваться положительным потенциалом источника тока, а электроны – отрицательным. В результате этого они движутся навстречу друг другу, частично рекомбинируя в зоне перехода, а затем притягиваются к электродам источника питания, обеспечивая прохождение электрического тока через выпрямительный полупроводниковый диод, преобразующий переменный ток в постоянный.

Рис. 21. Электронно-дырочный переход диода:

а – ток через диод проходит; б – ток через диод не проходит.

Если же подключение выполнить иначе, то зона перехода обедняется носителями зарядов, а его сопротивление резко возрастает и ток через диод не проходит.

Для наглядности одностороннюю проводимость диода можно продемонстрировать с помощью установки, изображённой схематически.

Рис. 22. Схема установки для демонстрации односторонней проводимости диода.

В идеальном кристалле ток создаётся равным количеством электронов и дырок. Такой тип проводимости называют собственной проводимостью полупроводников. При повышении температуры (или освещённости) собственная проводимость проводников увеличивается.

В полупроводниковых диодах следует различать сопротивление диода в прямом направлении R Опр, которое относительно мало, и сопротивление диода в обратном направлении R Ообр, которое относительно велико, но не равно бесконечности.

Для полупроводникового диода установились следующие понятия, характеризующие его свойства: прямой ток (I пр) – это ток, протекающий через диод в прямом направлении; выпрямленный ток – это среднее значение выпрямленного тока или постоянная составляющая пульсирующего тока; обратный ток (I обр) – это ток, протекающий через диод, когда к диоду приложено обратное напряжение. Выпрямительный диод представляет собой прибор с одним р-п переходом и двумя выводами. Вывод, к которому течёт ток из внешней электрической цепи при прямом включении диода (вывод из зоны типа р), называют анодным; вывод, от которого прямой ток направляется во внешнюю цепь (вывод из зоны типа п), именуют катодом.

Промышленностью выпускается большой ассортимент германиевых и кремниевых диодов. Кремниевые диоды могут работать при более высоких температурах, чем германиевые (+125 °C и выше); они имеют более высокое обратное напряжение и меньшие обратные токи. Недостатком их является несколько большее сопротивление при включении в прямом направлении, а следовательно, большие падения напряжения и потери мощности.

В зависимости от конструктивного исполнения р-п перехода различают два типа германиевых кремниевых диодов: плоскостной и точечный.

Рис. 23. Точечный (а) и плоскостной (б) полупроводниковые диоды.

В точечном диоде р-п переход образуется в точке касания пластины из полупроводника (рис. 23, а) с остриём тонкой металлической иглы, при этом прямое направление соответствует прохождению тока от металлической иглы к пластине.

У плоскостных диодов (рис. 23, б) выпрямляющими свойствами обладает поверхность раздела двух областей полупроводника с электронной и дырочной проводимостями. Плоскостные диоды имеют б`ольшую площадь р-п перехода, вследствие чего допускают большие токи и обратные напряжения. Они имеют так же меньшее падение напряжения в прямом направлении, точечные диоды.

Плоскостные и точечные диоды различают в зависимости от соотношения линейных размеров выпрямляющего электрического перехода и характеристической длины. Такой длиной для диода является наименьшая по значению из двух величин, определяющая свойства и характеристики диода: диффузионная длина неосновных носителей заряда в базе или толщина базы.

Точечным называют диод, у которого линейные размеры, определяющие площадь выпрямляющего электрического перехода, значительно меньше характеристической длины.

Рис. 24. Продольный разрез точечного диода:

1 – выводы, 2 – коваровые трубки, 3 – корпус, 4 – слоиндия, 5 – контактная пружина, 6 – р-п -переход, 7 – германий с проводимостью п .

Благодаря малой площади р-п перехода точечные диоды имеют незначительную ёмкость. Поэтому их применяют для выпрямления токов высокой частоты (главным образом в радиоаппаратуре и автоматике).

Плоскостным называют диод, у которого линейные размеры, определяющие площадь выпрямляющего электрического перехода, значительно больше характеристической длины.

Рис. 25. Внешний вид ( а ) плоскостного германиевого диода и его продольный разрез ( б ):

1 – наружный вывод, 2 – внутренний вывод, 3 – трубка, 4 – изолятор, 5 – корпус, 6 – электрод, 7 – слой с проводимостью р, 8 – слой индия, 9 – р-п-переход, 10 – держатель, 11 – германий с проводимостью п.

Рис. 26. Общий вид ( а ) плоскостного кремниевого диода и его продольный разрез ( б ):

1 – наружный вывод, 2 – трубка, 3 – внутренний вывод, 4 – стеклянный изолятор, 5 – корпус, 6 – алюминиевый столбик, 7 – влагозащитная масса, 8 – пластинка кремния, 9 – слой олова, 10 – держатель, 11 – охладитель, 12 – пластинка из слюды, 13 – изоляционная втулка, 14 – контактный лепесток.

Выпускаемые промышленностью диоды классифицируются по назначению, мощности, частоте и другим свойствам. Диоды, рассчитанные на сравнительно небольшие токи (до 10 А), маркируют буквой Д и соответствующим номером. Полупроводниковые диоды, рассчитанные на б`ольшие токи (до 2 000А), часто называют силовыми вентилями (неуправляемыми) и маркируют буквой В (вентиль).

Эксплуатационные свойства выпрямительных диодов характеризуют их параметры, приводимые в справочной литературе.

Наиболее полное представление о работе полупроводниковых диодов при стационарном режиме даёт вольт-амперная характеристика, т. е. графическая зависимость тока, проходящего через диод, от приложенного к нему напряжения.

Номинальные значения токов и напряжений определяются ветвями вольт-амперной характеристики диода: U пр – постоянное прямое напряжение диода при заданном постоянном токе I пр; I обр – постоянный обратный ток диода, протекающий через диод в обратном направлении при заданном обратном напряжении U пр.

Рис. 27. Вольт-амперные характеристики полупроводниковых (селенового Se , германиевого Ge , кремниевого Si ) диодов.

С помощью выпрямителей получают пульсирующий ток, направление которого не меняется, а меняется величина. Для того, чтобы сгладить пульсации тока, последовательно с диодом включают дроссель (катушка с сердечником), а параллельно – конденсаторы большой ёмкости. Дроссель и конденсаторы представляют собой фильтр, который сглаживает пульсацию тока. На выходе выпрямителя получают постоянный ток по величине и направлению.

Для выпрямления переменного тока используют три вида выпрямителей: однополупериодный (рис. 28, а), двухполупериодный со средней точкой (рис. 28, б) и двухполупериодный по мостовой схеме (рис. 28, в).

Рис. 28. Схемы выпрямителей.

Выпрямитель совместно с трансформатором работает на различную нагрузку – активную, активно-индуктивную и активно-ёмкостную. Характер нагрузки определяет форму выпрямленного напряжения на ней и соотношение выпрямленных и переменных напряжений и токов. Мощность этих однофазных выпрямителей обычно небольшая – от десятков до нескольких сотен ватт.

Для выпрямления трёхфазного тока применяют нулевые и мостовые схемы.

 

Технология электромонтажных работ

Электромонтажные работы выполняют при возведении и реконсструкции зданий и сооружений c целью монтажа электрических сетей и электрооборудования.

К электромонтажным работам относятся также некоторые работы, связанные с изготовлением электрических машин и аппаратов, например: соединение частей обмоток электрических машин, присоединение обмоток электрических машин и аппаратов к зажимам, укладка и крепление гибких токопроводов и т. п. Электромонтажные работы производят и при ремонте электроустановок или их частей.

В большинстве случаев технологический процесс осуществляют в следующей последовательности:

• Знакомятся с рабочими чертежами проекта электроустановки монтажными схемами.

• Размечают места установки электрооборудования, светильников, арматуры, коммутационных аппаратов, электрических щитков, линий прокладки проводов. Разметку делают по монтажным схемам и картам, разработанным на основе чертежей проекта электроустановки.

• Пробивают (если требуется) в конструктивных элементах здания отверстия и гнёзда, сверлят проходы, фрезеруют борозды.

• Устанавливают крепёжные детали, опорные конструкции, изоляторы и т. п.

• Устанавливают и крепят электрооборудование, щитки, арматуру, коммутационные аппараты. Обычно монтируют щитки и арматуру, к которым заранее присоединены провода.

• Отмеряют, отрезают, правят, прокладывают и крепят провода (кабели).

• Соединяют между собой смонтированные провода и присоединяют их к щиткам, аппаратуре и т. д.

• Проверяют правильность монтажа и соответствие его проекту электроустановки.

• Проверяют работу электроустановки под напряжением, устраняют неисправности (при отключенном напряжении!) и сдают электроустановку в эксплуатацию, предварительно проверив сопротивление изоляции проводов и сопротивление заземления.

 

Техническая документация

Монтажу устройств вторичной коммуникации предшествует ознакомление с технической документацией, основной из которой являются электрические схемы : принципиальная (полная), соединений (монтажная) и подключения.

На принципиальной (полной) схеме приводятся все элементы и связи между ними, и она даёт детальное представление о принципе действия монтируемого устройства.

Схема соединений (монтажная) показывает связи между элементами устройства, чем они осуществляются (провода, жгуты, кабели), а так же места присоединений и вводов (разъёмы, платы, зажимы и др.).

Схема подключения показывает внешнее подключение устройства. Все элементы и их соединения на схемах изображают условными, графическими обозначениями и сопровождают маркировкой (буквенно-цифровыми обозначениями). Схемы соединений и подключения могу быть совмещены на одном чертеже, который отображает не только соединения в данном устройстве, но и его подключение (отходящие от него к другим устройствам провода, жгуты, кабели).

Ознакомление со схемами позволяет установить объём работ по монтажу устройства, определить потребность в материалах, инструменте, приспособлениях, предусмотреть необходимые организационные мероприятия, создав тем самым все условия для своевременного и качественного выполнения монтажа.

 

Монтаж электропроводов

Электропроводкой называется совокупность проводов и кабелей с относящимися к ним креплениями, поддерживающими, защитными конструкциями и деталями, установленными в соответствии с «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ).

К электропроводкам относятся силовые, осветительные сети и вторичные цепи напряжением до 1000В, выполненные изолированными проводами всех сечений или небронированными кабелями с резиновой и пластмассовой изоляцией сечением до 16 мм2.

Электропроводки внутри зданий и сооружений называют внутренними .

Наружными считают электропроводки, проложенные по наружным стенам зданий, под навесами, а так же на опорах (не более 4-х пролётов, каждый длиной 25 м) вне дорог и улиц.

Наружные и внутренние электропроводки могут быть выполнены открытыми или скрытыми .

Открытые электропроводки прокладывают по поверхности строительных элементов зданий и сооружений непосредственно по поверхности строительных элементов; на роликах, изоляторах, струнах и полосах; в металлорукавах, трубах и коробах, на лотках, в электротехнических плинтусах и наличниках; на тросах; свободной подвеской.

Скрытые электропроводки прокладывают внутри конструктивных элементов зданий и сооружений, по перекрытиям, в подготовке пола, непосредственно под съёмным полом, а так же в металлорукавах, трубах, коробах, замкнутых каналах и пустотах строительных конструкций, в заштукатуриваемых бороздах, под слоем штукатурки и замоноличиванием в строительные конструкции при их изготовлении.

Прокладка проводов при монтаже устройств вторичной коммуникации является одной из основных операций всего технологического процесса электромонтажа. Именно провода образуют вторичные цепи, однако из-за их большого числа в устройствах вторичной коммуникации эти провода формируют в потоки в виде одного слоя (однослойная прокладка), нескольких слоёв (многослойная прокладка) или жгута круглой формы. Прокладка во вторичных цепях одиночными проводами почти не встречается.

Для монтажа вторичных цепей на панелях щитов, в шкафах, щитках, а так же в распределительных устройствах применяют установочные провода преимущественно с медной жилой в резиновой или поливинилхлоридной изоляции.

Монтаж электропроводок выполняют, пользуясь чертежами и монтажными схемами.

При монтаже электрических проводок и электрооборудования большой объём занимают работы по заготовке отверстий, гнёзд и борозд в строительных конструкциях. Некоторые из рассматриваемых работ выполняют вручную, применяя зубила, пробойники, шлямбуры. В настоящее время эти работы выполняют в большинстве случаев с помощью электрифицированных, пневматических и пороховых инструментов, механизмов и приспособлений (перфораторы, монтажные пистолеты). К таким работам допускаются квалифицированные рабочие-электромонтёры в возрасте не менее 18 лет.

Крепёжные детали (штыри, спирали, скобы) и изолирующие опоры устанавливают в заранее заготовленные отверстия и гнёзда и закрепляют вмазкой, забиванием или приклеиванием. Для закрепления деталей вмазкой приготавливают раствор строительного гипса (алебастра), который затвердевает в течение 5-8 мин, поэтому его приготавливают в небольшом количестве и непосредственно перед использованием.

Приклеиванием закрепляют стальные или пластмассовые детали, предназначенные для крепления проводов и лёгких кабелей, ответвительные коробки, деревянные подрозетники и другие детали и изделия.

Подготовленные к прокладке провода и кабели размещают вдоль намеченных линий и закрепляют.

Рис. 29. Электромонтажные изделия, прикрепляемые к строительным конструкциям.

Рис. 30. Крепление ленточных проводов марки АППВ:

а – гвоздями при помощи деревянной оправки, б – гвоздями при помощи накладок, в – к пластмассовым крепёжным изделиям, приклеиваемым к несущему основанию.

 

Паяние и лужение

При монтаже вторичных цепей на панелях щитов, в шкафах, щитках, а также в распределительных устройствах применяют установочные провода преимущественно с медными жилами. Одним из видов соединения проводов является паяние их между собой. Для получения прочного соединения необходимо удалить с соединяемых поверхностей оксидную плёнку и создать условия взаимодействия твёрдого и жидкого металлов. При кристаллизации вступившего во взаимодействие с материалом паяемых деталей более лёгкоплавкого связующего металла образуется паяное соединение.

Пайка – это физико-химический процесс получения соединения в результате взаимодействия твёрдого паяемого (основного) и жидкого присадочного металла (припоя). Образующиеся в результате этого взаимодействия переходные слои на границах шва и соединяемых поверхностей деталей называются спаями. Формирование шва при пайке происходит путём заполнения припоем зазоров между соединяемыми деталями, т. е. процесс пайки связан с капиллярным течением. Одним из преимуществ пайки является возможность соединения за один приём в единое целое множества элементов, составляющих изделие. Поэтому пайка, как ни один другой способ соединения отвечает условиям массового производства. Она позволяет соединять разнородные металлы, а также металлы со стеклом, керамикой, графитом и другими неметаллическими материалами.

При пайке не происходит расплавления кромок паяемых деталей, поэтому проще сохранить в процессе нагрева требуемые форму и размеры изделия. Низкотемпературная пайка позволяет сохранить неизменными структуру и свойства металла соединяемых деталей. Важное преимущество пайки – разъёмность паяных соединений – делает её незаменимой при монтажных и ремонтных работах.

В соответствии со спецификой и особенностями технологического процесса пайку классифицируют:

• по характеру взаимодействия твёрдого и жидкого металлов при возникновении спая;

• по особенностям технологии образования паяного соединения;

• по способам нагрева.

По характеру взаимодействия основного металла с расплавом припоя и природе связей на границе основной металл – припой выделяют четыре вида спаев: бездиффузионный, растворно-диффузионный, контактно-реакционный и диспергированный.

По особенностям технологии образования паяного соединения (режим пайки, способ введения припоя, формирование шва) выделяют пайку капиллярную, диффузионную, контактно-реактивную, реактивно-флюсовую и некапиллярную.

Образующееся при пайке соединение по своему строению и составу неоднородно, включает литую прослойку (шов), спаи, диффузионные и прикристаллизованные зоны.

Шов – неоднородная по составу и строению прослойка между соединяемыми деталями, образующаяся в результате взаимодействия расплава припоя с паяемым материалом и последующей кристаллизации расплава в зазоре.

Спай – переходный слой на границе паяемая деталь – шов, образующийся в результате взаимодействия расплава припоя с паяемым материалом.

В зависимости от источника нагрева пайка может быть следующих видов: пайка паяльником, газопламенная, электродуговая, электросопротивлением, индукционная, экзотермическая, пайка электронным лучом, лазером, пайка в печи, погружением в расплавленную соль, погружением в расплавленный припой, волной припоя, электролитная пайка, пайка в нагретых штампах, инфракрасными лучами, в нагревательных матах и нагретыми блоками.

Наиболее простой метод пайки с нагревом паяльником широко применяют во многих областях техники и в быту. Простейший паяльник состоит из медного заострённого наконечника, закреплённого на стальном стержне с ручкой.

Независимо от способа нагрева и конструкции основное назначение паяльника – нагрев припоя до расплавления, накапливание расплавленного припоя и нанесения его на паяемое изделие, прогрев металла по месту пайки, а также удаление излишков расплавленного припоя.

Рис. 31. Электрический паяльник на подставке:

1 – медный сменный стержень, 2 – электронагреватель, 3 – изолирующая ручка.

Рис. 32. Пайка электрическим паяльником:

1 – припой, 2 – медный сменный, стержень паяльника (жало), 3 – электронагреватель.

Наибольшее применение в промышленности и в бытовых условиях получили электрические паяльники, которые в зависимости от материалоёмкости паяемых изделий имеют различные размеры. Рабочая часть паяльника представляет собой стержень из меди, медных сплавов и других материалов. Электронагреватель расположен с внешней стороны стержня или внутри его, изготовлен из материала с большим электросопротивлением; подачу теплоты в рабочую часть стержня – жала – регулируют изменением входного напряжения или периодическим отключением паяльника от электропитания. Эффективность электропаяльника зависит от теплоёмкости стержня и скорости восстановления температуры. Выбор паяльника производят по номинальной мощности, при этом выбранное значение мощности округляют до ближайшего значения унифицированного ряда. В конструкции электропаяльников принят ряд мощностей: 4, 6, 12 и 18 Вт – микропаяльники (напряжением 6 В); для печатного монтажа – 25, 30, 35, 40, 50 и 60 Вт, а для пайки объёмного монтажа – 50, 60, 75, 80, 100 и 120Вт.

В зависимости от расположения паяемого шва, конфигурации изделия и назначения паяльники имеют самую разнообразную форму.

Рис. 33. Электрический паяльник с нагревательным элементом, расположенным внутри стержня.

Паяльники с электрическим обогревом в зависимости от рода выполняемых работ выпускают различных типоразмеров и мощностей. Они могут иметь внутренний или наружный обогрев.

Рис. 34. Электрические паяльники с наружным обогревом:

а – универсальный со сменным нагревательным элементом, б – молотковый, в – угловой со сменным стержнем.

Нагревательные элементы изготовляют из жаростойкой проволоки (нихром), намотанной на слюдяное или керамическое основание. Для сокращения времени ремонта паяльника нагревательные элементы делают сменными. Отечественная промышленность выпускает бытовые электрические паяльники различной конструкции, рассчитанные на напряжение 127 и 220 В с номинальной мощностью 35–200 Вт. В зависимости от конфигурации паяемого шва наконечники (жало) к паяльникам могут иметь самую различную форму.

Рис. 35. Форма наконечников для электрических паяльников.

Материалы для наконечников должны иметь высокую теплопроводность, хорошо облуживаться, обладать пониженным окалинообразованием при температурах пайки, хорошо сопротивляться действию расплавленного олова и флюсов. Самым распространённым материалом для изготовления наконечников является чистая медь. Но для уменьшения износа рабочей части наконечников их изготовляют из сплава меди с хромом, никелем, теллуром, серебром или цинком.

Для удобства пайки, сокращения расходов припоя и электроэнергии электрические паяльники выпускают с термостатическим микропрерывателем тока, который выключает паяльник по достижении нужной температуря и снова включает, когда он немного остынет. При пайке в затемнённых местах паяльник снабжают вспомогательной лампочкой, включённой последовательно с нагревательным элементом. Лампочка хорошо освещает место пайки.

Кроме паяльников с электрическим подогревом существует ещё две группы паяльников, отличающихся по способу нагрева: без постоянного подогрева и с непрерывным подогревом газом или жидким топливом. Особую группу составляют паяльники специального назначения. Паяльники первой группы нагревают периодически в пламени паяльной лампы или в специальных горнах, работающих на жидком, твёрдом и газообразном топливе.

Рис. 36. Паяльники, нагреваемые в пламени паяльной лампы или в горне:

а – молотковый, б – торцовый, в – фасонный.

Паяльники с непрерывным подогревом отличаются тем, что медный стержень непрерывно подогревается открытым пламенем. В качестве топлива используют спирт, бензин, городской газ, ацетилен, водород. Паяльники, обогреваемые жидким топливом, обычно состоят из сосуда для топлива, горелки, запорных краников и наконечника. Такие паяльники очень удобны в работе и не требуют дополнительного оборудования.

Рис. 37. Бензиновый паяльник.

Перед пайкой в первую очередь необходимо подготовить паяльник. Для этого рабочий конец паяльника затачивают под углом 30-40° и зачищают от следов окалины. Зачищенный паяльник нагревают до 250-300 °C, затем рабочий конец его погружают во флюс и тщательно залуживают припоем, после этого паяльник готов к работе. Подготовленное к пайке соединение очищают от пыли, жира, грязи и окислов, покрывают флюсом и разогревают паяльником до нужной температуры.

Когда шов прогревается до температуры плавления припоя, облуженным концом паяльника захватывают припой и переносят его в шов. Если припоя требуется много, то он расплавляется паяльником непосредственно на поверхности паяемого изделия. Пайку производят, передвигая паяльник по шву, благодаря чему расплавленный припой затекает в зазор.

Рис. 38. Приёмы пайки паяльником:

а – пластин встык, б – внахлёстку, в – пайка тонкой пластины с толстой внахлёстку, г – толстых проводов на куске канифоли.

Во время пайки следует внимательно следить за температурой паяльника, не допуская его перегрева. Перегрев паяльника выше 400ºС повышает ок-а линообразование и затрудняет обслуживание наконечника. Если паяльник перегрет, то полуда на его наконечнике становится жидкой и не держится, сильно окисляется и выгорает. Во время длительной пайки необходимо периодически очищать рабочую часть паяльника от окалины. Очищенный паяльник перед работой подвергают облуживанию.

В серийном и единичном производстве при пайке для нагрева изделий применяют газопламенные горелки. Нагрев газовым пламенем отличается большой универсальностью, позволяет осуществить местный нагрев в ограниченной зоне изделия, применим при пайке изделий любых форм и размеров, не требует сложного оборудования, допускает механизацию и автоматизацию процесса.

При пайке легкоплавкими припоями обычно используют паяльные лампы. Иногда их применяют и при пайке тугоплавкими припоями со сравнительно невысокой температурой плавления (например, серебряными). Пайка паяльными лампами может производиться с менее тщательной подготовкой места спая, так как пламя лампы обеспечивает выгорание различных загрязнений, находящихся на поверхности изделия. При пайке место спая покрывают флюсом и начинают его греть до тех пор, пока пруток припоя при соприкосновении с деталью не начнёт плавиться. Во время пайки необходимо непрерывно добавлять как припой, так и флюс. В случае недостаточного количества флюса поверхность спая в результате нагрева окислится, и затекание припоя в шов может прекратиться.

Паяльные лампы работают на бензине, керосине или спирте. Температура пламени паяльной лампы достигает 1 000-1 100 °C. Паяльные лампы работают следующим образом. Из резервуара под небольшим давлением жидкое горючее поступает в предварительно нагретый испаритель, где переходит из жидкого состояния в газообразное. В трубке, примыкающей к испарителю, горючий газ смешивается с подсасываемым воздухом. На выходе горючую смесь поджигают. Количество подаваемого газа регулируют.

Рис. 39. Паяльная лампа.

Паяльную лампу разжигают в следующем порядке:

– в резервуар лампы наливают горючее до 3 / 4 объёма;

– в чашку под испарителем наливают горючее и поджигают;

– когда пламя затухнет, отвинчивают регулирующий винт, при этом пары бензина выходят через сопло, подсасывая воздух;

– горючую смесь воспламеняют у входа в трубку.

Прежде, чем приступить к пайке, необходимо произвести подготовку поверхностей металлических материалов.

Термическая очистка. Удаление с паяемой поверхности различного рода неметаллических загрязнений можно проводить ацетилено-кислородной или керосино-кислородной горелками, дающими широкий факел пламени. Для удаления окалины и изоляции этот способ очистки сочетается с последующей обработкой металлическими щётками.

Очистка поверхностей деталей от окисных и неметаллических включений может проводиться в восстановительной среде или в вакууме.

Механическая очистка. Этот метод очистки создаёт шероховатую поверхность, что улучшает условия капиллярного течения припоя. В качестве инструмента могут быть использованы металлические щётки, напильники, шаберы, шлифовальная шкурка. Очистка металлическими щётками весьма производительна, рекомендуется для алюминиевых и магниевых сплавов.

Химическая очистка производится путём обезжиривания и травления с последующей промывкой в воде.

Обезжиривание проводится с целью очистки от остатков жировых загрязнений. В зависимости от обрабатываемого металла в состав ванны для химического обезжиривания могут входить следующие вещества: едкий натр, углекислый натрий, тринатрийфосфат, эмульгатор ОП-7, жидкое стекло. Консервирующие смазки с изделий со сложной конфигурацией поверхности, с внутренними полостями и глубокими отверстиями удаляют с помощью органических растворителей. Бензин хорошо растворяет жиры и масла. В крупносерийном и массовом производстве детали очищают от жира дихлорэтаном, трихлорэтаном, трихлорэтиленом и др. эти растворители хорошо поддаются регенерации.

Для химического травления сталей и цветных материалов приготовляют ванны, в состав которых входят химические вещества в разных пропорциях в зависимости от обрабатываемого металла или сплава: серная кислота, соляная кислота, азотная кислота, хлористые натрий, селитра калиевая, натрий двухромовокислый, присадка КС, едкий натр и др.

Кроме этого для очистки поверхностей деталей применяют ультразвуковое обезжиривание, комбинированное обезжиривание и травление, травление с применением ультразвука.

Основными компонентами пайки являются припои и флюсы.

Припой – это металл или сплав, вводимый в зазор между соединяемыми деталями или образующийся между ними в процессе пайки, имеющий более низкую температуру начала автономного плавления, чем паяемые материалы. Припои изготовляются в виде полос, фольги, проволоки, прутков, отливок, порошка.

К припоям предъявляются следующие основные требования: • температура плавления припоя должна быть ниже температуры плавления паяемых материалов;

• необходимо, чтобы расплавленный припой (в присутствии защитной сферы, флюса или в вакууме) хорошо смачивал паяемый материал и легко растекался по его поверхности;

• достаточно высокие прочность, пластичность и герметичность; • в паре с паяемыми материалами припой не должен образовывать коррозионно-стойкие пары;

• коэффициенты термического расширения припоя и паяемого материала не должны резко различаться;

• высокая электропроводимость припоев, применяемых для паяния радиоэлектронных и токопроводящих изделий.

По температуре расплавления припои подразделяются на следующие группы: особолегкоплавкие (до 145 °C); легкоплавкие (от 145 до 450 °C); среднеплавкие (от 450 до 1100 °C); высокоплавкие (от 1100 до 1850 °C); тугоплавкие (от 1850 °C). Легкоплавкие припои условно считаются мягкими припоями, а остальные – твёрдыми. К мягким относят припои на оловянно-свинцовой основе ПОС, применяемые в различных областях промышленности; к твёрдым – серебряные припои ПСр, медные М0, М1, М2 (для пайки углеродистой и многих легированных сталей, никеля и его сплавов), медно-фосфористые МФ, медно-цинковые ПМЦ, медно-никелевые ПМН, медно-фосфорные ПМФ, цинко-алюминиевые и др. Мягкие припои предназначены для пайки деталей из меди, латуни, оцинкованной стали с небольшой механической прочностью паяного соединения на разрыв (28–55МПа), а также для лужения; твёрдые – для пайки ответственных деталей и соединений с увеличенной механической прочностью (280–350МПа).

Кроме припоев, предназначенных для пайки меди, латуни, стали, в ремонтной практике применяются припои для пайки токоведущих деталей и проводов из алюминия и его сплавов, например кадмиевый припой, АВИА-1, АВИА-2, ЦА-15, П250А, П300А и др.

Паяльный флюс – это активное химическое вещество, предназначенное для очистки и поддержания в чистоте поверхностей паяемого металла с целью снижения поверхностного натяжения и улучшения растекания жидкого припоя.

Основные требования, которые должны выполнять флюсы, следующие: • химически не взаимодействовать с припоем (кроме случаев реактивно флюсовой пайки);

• качественно очищать поверхность основного металла и припоя от присутствующих на них окислов и защищать паяемое соединение от воздействия окружающей среды во время паяния;

• температура плавления флюса должна быть ниже температуры плавления припоя;

• в расплавленном и газообразном состоянии способствовать смачиванию поверхности основного металла расплавленным припоем;

• сохранять свойство и не менять своего состава от нагрева при пайки; • не вызывать сильной коррозии паяного соединения и не выделять при нагреве ядовитых газов.

Среди известных паяльных флюсов имеются твёрдые, пастообразные, жидкие и газообразные. Основная роль флюса – очистка поверхности твёрдого металла от окислов и загрязнений, а также высаживание на поверхности паяемого металла тончайшего слоя металла, одноимённого металлу расплава (припоя). Растекание расплавленного припоя происходит по поверхности, покрытой тонким слоем того же металла, высадившегося из флюса. Для обеспечения хорошего растекания необходимо, чтобы поверхностное натяжение твёрдого металла было возможно большим, т. е. удаление окисных плёнок с поверхности твёрдого металла будет улучшать растекание расплава по нему. В состав флюса должны входить компоненты, обладающие травящими или сильно восстанавливающими свойствами, так как они, очищая поверхность твёрдого металла от окисной плёнки, повышают поверхностное натяжение твёрдого металла и тем самым улучшают смачивание его расплавом.

В зависимости от температурного интервала активности различают низкотемпературные паяльные флюсы (≤450 °C) и высокотемпературные (> 450 °C). По природе растворителя и состоянию они делятся на водные и неводные, твёрдые, жидкие и пастообразные.

По механизму действия паяльные флюсы бывают защитные, реактивные, химического и электрохимического действий.

Низкотемпературные флюсы подразделяются на канифольные, кислотные, галогенидные, гидразиновые, фторборатные, анилиновые и стеариновые.

По природе активаторов определяющего действия высокотемпературные флюсы подразделяются на галогенидные, фторборатные, боридные и боридноуглекислые.

Для низкотемпературной пайки в качестве флюса применяют канифоль и её растворы в спирте или в органических растворителях; гидразин, древесные смолы, вазелин, а также их соединения с другими компонентами. Более активны флюсы, содержащие органические кислоты (молочную, лимонную, олеиновую и др.), а также их растворы в воде или спирте. Для ослабления коррозийного действия в эту группу флюсов добавляют канифоль или другие компоненты, не вызывающие коррозии.

Канифоль – это твёрдое стекловидное вещество с температурой плавления 125 °C, полученное из сосновой смолы. Она хорошо растворяется в спирте и во многих других органических растворителях, не вызывает коррозии металлов и сплавов, в нормальных атмосферных условиях стабильно и негигроскопично. Флюсовые свойства канифоли изменяются в зависимости от температуры: при нормальной температуре она обладает защитными свойствами; в расплавленном состоянии до температуры 200–300 °C она растворяет тонкий слой окиси меди; при температуре 310 °C начинает обугливаться и затруднять процесс пайки. Канифоль в качестве флюса применяют в твёрдом состоянии или в виде раствора в бензине, керосине или спирте. В канифоли содержится также терпентин, который нейтрализует абиетиновую кислоту, поэтому остатки флюса после пайки не вызывают коррозии соединения. Для повышения активности канифольных флюсов в них добавляют гидразин, анилин, триэтаноламин и другие компоненты. По своей активности эти флюсы близки к водным растворам хлористого цинка, но по антикоррозионным свойствам они приближаются к спиртовым канифольным флюсам; остатки флюса при паяном изделии вызывают незначительную коррозию. Канифольными флюсами, содержащими хлориды, можно паять при температурах 300–350 °C.

Для пайки меди и её сплавов, стальных и оцинкованных изделий оловянно-свинцовыми припоями отечественная промышленность выпускает паяльные канифольные лаки ЛТИ. Лак на место пайки наносят тонким слоем кистью или деревянной лопаточкой. остатки флюса после пайки можно не удалять, если изделие не предназначено для дальнейшего анодирования или окраски. Пайку с помощью паяльных лаков следует производить при температуре не выше 300-350 °C в хорошо вентилируемом помещении или под тягой.

Высокими антикоррозионными свойствами обладают флюсы на основе древесных смол и вазелина. Эти флюсы применяют для пайки радиоэлектронной аппаратуры, особенно когда требуются высокие изоляционные свойства. Среди слабокоррозионных флюсов хорошо известны флюсы на основе глицерина с небольшими добавками хлористого цинка, хлористого аммония, гидразина и др.

Высокой активностью и сильными восстановительными свойствами обладают флюсы, в состав которых входят водные или спиртовые растворы хлористых или бромистых солей гидразина. Растворы солей гидразина имеют, кислую реакцию, и хорошо очищают паяемую поверхность. Флюсами с салями гидразина можно паять медь и её сплавы, сталь, драгоценные металлы, никель, кадмий и свинец.

Наиболее употребительными флюсами для пайки медными, серебряными и жаростойкими припоями являются прокаленная бура и её смесь с борной кислотой. Для повышения активности флюса в эти смеси добавляют фтористые и хлористые соли металлов. Для пайки при особо высоких температурах и продолжительном нагреве к борной кислоте добавляют порошки металлов магния, титана, алюминия, боросодержащие и другие соли. В состав флюсов, используемых для пайки серебряными припоями, на ряду с хлористыми и фтористыми солями дополнительно выводят сложные соединения, например кремнефторид калия, метаборат натрия, фторборат калия и т. д.

Флюсы, предназначенные для пайки алюминиевых и магниевых сплавов должны иметь повышенную активность и хорошую способность разрушать плотные и прочные окисные плёнки. С этой целью во флюсы, состоящие из смеси хлористых солей, добавляют фтористые соли калия, натрия, лития, кадмия, алюминия и др. Самое большое распространение припайки легкоплавкими припоями имеет водный раствор хлористого цинка. Его приготовляют путём растворения металлического цинка в соляной кислоте. Для этой цели в ванну с кислотоупорной футеровкой загружают цинк, затем постепенно вливают кислоту.

В тех случаях, когда применение обычных флюсов (порошкообразных, жидких, пастообразных) затруднено из-за невозможности удаления их остатков после пайки, применяют газообразные флюсы, являющиеся продуктами распада фтористых или хлористых солей при нагреве. Продукты реакции разложения этих солей при нагреве используют в качестве флюса при пайке коррозийно-стойких сталей и жаропрочных сплавов припоями, имеющими температуру плавления ниже 1000 °C. Флюсообразующие соли помещают вместе с деталями в контейнер для пайки или подвергают нагреву (разложению) в специальной установке, откуда продукты реакции вместе с инертным газом по газопроводу направляют к паяемым деталям.

Качество готового флюса определяется не только его составом, но и последовательностью введения составляющих веществ при его изготовлении. В массовом производстве флюсы обычно изготовляют из технически чистых компонентов.

Качество пайки и возможность получения паяного соединения во многом зависит от правильного выбора флюса. При выборе флюса учитывают паяемый материал, тип припоя, необходимость очистки изделия от остатков флюса после пайки, способ нагрева, температуру и скорость пайки. Из всех приведённых факторов основным при выборе флюса является паяемый материал. Алюминий, магний, нержавеющая сталь и некоторые другие металлы невозможно паять, применяя канифольные флюсы. Для пайки таких металлов следует брать активные флюсы, обеспечивающие во время пайки удаление окисной плёнки и смачивание основного металла. Трудно поддаются пайке с канифолью сталь и чугун. Эти металлы легко паять с хлористым цинком или другими активными флюсами. Совершенно недопустимо применять кислотные флюсы при пайке электрической, радиоэлектронной или другой аппаратуры, промывка которой после пайки невозможна. В этом случае могут быть выбраны только некоррозионные флюсы, имеющие после пайки твёрдый, нелипкий и негигроскопичный остаток с хорошими изоляционными свойствами. Правильно выбранный флюс должен обеспечить смачивание основного металла припоем, быть безопасным в работе и по возможности наименее коррозионно-активным.

Приготовленные флюсы и пастообразные припои следует хранить в чистой посуде с плотно закрываемой пробкой. При открытом хранении вследствие испарения компонентов и поглощения влаги из атмосферы может произойти нарушение состава флюса, изменение его вязкости, цвета, товарного вида и флюсующей активности.

Лужение – покрытие тонким слоем олова какой-либо металлической поверхности, для защиты от окисления и ржавления. Этот слой олова называется полуда. Такие покрытия наносят на поверхность деталей с целью:

• облегчения процесса пайки труднопаяемых металлов (технологические покрытия);

• предотвращения нежелательного взаимодействия припоя и паяемого металла (барьерные покрытия);

• облегчения процесса пайки, при этом наносят припои;

• достижения необходимой пористости поверхности паяемого металла (в случае необходимости получения вакуумно-плотного соединения);

• обеспечения пайки неметаллических материалов (керамики, графита и др.).

Покрытие, нанесённое на места пайки, должно прочно сцепляться с паяемым материалом. Во время последующих нагревов в процессе неизбежной технологической обработки нанесённые покрытия не должны вздуваться и отслаиваться.

Наиболее широко применяют лужение изделий натиранием и погружением. Горячее покрытие погружением изделий в жидкий припой можно производить через слой расплавленного флюса или окунанием в жидкий флюс, а затем в ванну с расплавленным припоем.

Рис. 40. Лужение погружением:

1 – тигель, 2 – расплавленный припой, 3 – детали, подвергающиеся лужению.

Для получения качественного лужения необходимо обеспечивать удаление окислов с поверхности лудильной ванны, для этого на поверхности ванны создают защитный слой флюса или графитового порошка, которые надо периодически возобновлять. При лужении относительно небольших деталей, не имеющих внутренних полостей, пользуются лужением через слой флюса в в специальных ваннах. Температура в ванне должна быть постоянной, так как её повышение приводит к увеличению угара припоя и снижению качества лужения, а понижение – затрудняет условия лужения и увеличивает расходы припоя за счёт наплывов на лужёной поверхности. Толщина покрытия влияет на паяемость лужёных изделий.

Покрытие толщиной менее 2,5 мкм будет иметь удовлетворительную паяемость, если пайка производится немедленно после обработки повертности. Считается, что примерно такая же толщина покрытия достаточна для пайки при небольшом сроке хранения. При продолжительном хранении толщину покрытия берут 30 мкм.

Высокое качество покрытий обеспечивается нанесением металлов в вакууме в результате их испарения (термовакуумный способ). Этот метод даёт получать равномерное покрытие малых толщин (2–100 мкм) в условиях, обеспечивающих отсутствие окисления паяемого металла и металла покрытия.

К качеству покрытий предъявляются определённые требования, поэтому после выполнения лудильных работ необходимо производить его контроль: визуальный контроль изделий после покрытия (цвет, блеск, шероховатость поверхности); определение пористости и толщины слоя покрытий; испытание на коррозионную стойкость; определение следующие механических и физических свойств покрытий (пластичности, стойкости к высоким температурам и др.).

Оценку качества покрытий производят по внешнему виду (осмотр невооружённым глазом) на основании сравнения с эталонами и по результатам лабораторных методов испытания на основании требований к покрытиям, установленным техническими условиями.

Сцепляемость покрытия с паяемым металлом испытывается для листового материала загибом на угол 90° или 180° до поломки образца; для проволоки – навивкой образца вокруг стержня того же или большего диаметра в зависимости от диаметра и назначения проволоки. Во всех случаях испытаний на сцепляемость не должно быть трещин и отслаивания покрытия.

Качество паяных соединений (прочность, герметичность и др.) зависит не только от правильного выбора основного металла, припоя, флюса, способа нагрева и величины зазоров, но и от правильного выбора типа соединения (встык или внахлёстку), способа скрепления элементов перед пайкой, количества припоя и способа введения его в шов.

В связи с тем, что при пайке приходится пользоваться паяльными лампами и паяльниками с применением открытого огня, при производстве работ необходимо соблюдать правила пожарной безопасности.

При работе с паяльной лампой необходимо выполнять требования:

• резервуар лампы нужно заполнять горючим не более чем на 3 / 4 его ёмкости;

• наливную пробку плотно завёртывать;

• не работать с лампой вблизи огня;

• не разжигать лампу путём подачи горючего на горелку;

• не перекачивать лампу во избежание взрыва;

• не снимать горелки до спуска давления;

• пользоваться только тем горючим, для которого лампа предназначена;

• не спускать давление воздуха из резервуара лампы через наливную пробку;

• работать только исправной лампой.

Рабочее место должно быть обеспечено противопожарным инвентарём и огнетушителями. Рабочие должны уметь ими пользоваться при пожаре. Пролитую горючую жидкость необходимо немедленно убирать ветошью. Использованные обтирочные материалы хранить в специальных металлических ящиках с плотно закрывающими крышками.

 

Монтаж кабельных линий

Отдельные вторичные устройства, расположенные в разных местах электроустановки, соединяют между собой контрольными кабелями. Контрольный кабель представляет собой несколько изолированных проводов, скрученных вместе и снабжённых общей оболочкой и внешними защитными покровами. Оболочка защищает заключённые в неё провода от проникновения влаги, а внешние покровы служат для защиты от механических повреждений и разрушающего воздействия окружающей среды на оболочку. Контрольные кабели используют для присоединения к электрическим приборам, аппаратам и сборкам зажимов электрических распределительных устройств с номинальным напряжением переменного тока до 660 В, частотой до 100 Гц или постоянным напряжением до 1 000 В.

Контрольные кабели прокладывают вне зданий: непосредственно в земле и в кабельных канализациях (туннелях, каналах, блоках) и в зданиях (в туннелях, каналах или в производственных помещениях).

В настоящее время широкое распространение получила прокладка кабелей в самонесущих коробах, устанавливаемых непосредственно на колоннах зданий.

Небронированные кабели крепятся к стенам конструкций с помощью специального крепления. Наиболее широко применяются крепления, не требующие сверления или пробивки большого числа отверстий. К ним относятся прокладки по стальным полосам и струнам непосредственно по основаниям, а также приклеивание.