2.2 Дәрістік сабақтар конспекті

1-дәріс. Кіріспе. Пісіру процесі жайлы жалпы түсініктер. Электрдоғалы пісіру.

Пісіру өнеркәсіптің барлық саласында, құрылыста, техникада кеңінен тараған технологиялық процесс. Пісіру дегеніміз – екі материалды қыздырып немесе плстикалық деформациялай отырып, бірі-бірімен атомаралық байланысын қалыптастырып ажырамас жалғас алу процесі. Пісіру нәтижесінде екі материал біртұтас болып жалғастырылады.

Пісірудің 100-ден астам түрлері бар. Бұларды негізгі үш топқа жинақтауға болады:

1. Қысыммен пісіру (материалды қатты дене түрінде пісіру);

2. Балқытып пісіру (материалды сұйық күиіне келтіріп пісіру);

3. Балқытып және қысыммен пісіру.

Пісіру процесі қазіргі кезде зор даму кезеңдерінен өтуде. Пісіру техникасы мен технологиясының қарқынды өріс алуы – оның ғылыми негізде құрылуы және ғылыми-зерттеу, өндіріс орындарының мол тәжірибесі жинақталып қолданылуының нәтижесі.

Балқытып пісіруде пісірілген жалғас деген ұғымға пісірілген жік, негізгі металдың термиялық әсерге шалдыққан аумағы және ешбір термиялық әсер алмаған негізгі металл жатады. Балқытып пісіру процесі конструкциялар жасауда пайдаланылатын барлық металдар мен олардың қорытпаларына қолдануға болады, ал материалдың қалыңдығына шектеу қойылмайды.

Пісіру процесінің қысқаша тарихы.

1802 жылы профессор В.В.Петров (Санкт-Петербург) жоғары қуатты гальваникалық элементті қолданып, екі көміртек электродтар аралығында (электродтар өзара түйіспеген) электртогының тиянақты өткізілу құбылысын ашты. Бүл — температурасы аса жоғары (көз каратпайтьш) жалын, оның сырт пішіні доғаша иіліп қалыптасқан екен. Осыған орай ашылған жаңа физикалық құбылысты В.В.Петров — электр доғасы деп атапты. Әдетте электртогы ауада өтпейтіндіктен, бұл оте үлкен жаңалық болды. В.В.Петров электрдоғасының температурасының аса жоғарылығы мен оның жылу энергиясын ең баяу балқитын металдарды балқытуға пайдалануға болатынын айтты. Екі электрод аралығындағы электртогының ауадағы ағымының энергиясын пайдаланып металдарды балқытып, кристалдандыру арқылы біртұтас жалғас қальштастыру — электрдоғалы пісіру тәсілі болып аталады. Алайда, бұл мәселе өзінің техникалық, шешімін табуы үшін арада ондаған жылдар өтті.

1882 жылы орыс өнертапқышы Н. Н. Бенардос элекгр тогының әсерімен металдарды біртұтас етіп жалғастыру мен кесіп ажырату тәсілін ұсынды. Ол көміртек электрод қодцанып, электрдоғасымен металды пісіру мен кесуді іске асырып, пісіру үрдісіне жататын тағы да бірнеше жаңалықтар ашты (шиыршық сипатты пісірілген жікті құбыр, үнтақсым, т.б.). Ң.И.Бенардос тәсілінде пісіру тек тұрақты токпен жүргізілетін және пісірілген жік қалыптастыру үшін қосымша металл қолданылатын. Орыс инженері Н.Г.Славянов 1888 жылы элсктрдоғасын жалындату үшін металл электродты қолданды. Бұл тәсілде металл электрод электрдоғасын жалындатумен қатар жікті қалыптастыруға да қажетті қосымша металл болып табылады. Н.Г.Славянов электрдоғамен пісірудің металлургиялық негізі мен технологиясын жасауда алғашқы нәтижелі жұмыстарды іске асырды. Ол пісіру сымын пісіру аумағына келтіретін механизациялау құрылғысын жасады. Оның осы бағыттағы ізденістері пісіру процесін механизациялау мен автоматтандырудың бастамасы еді.

Электрмен балқытьш пісіру тәсілі XIX ғасырда ацетилен-оттек жалынының жылу қуатымен пісіру (бұл газбен пісіру тәсілі) тәсілімен бәсекелес болды. Ол кезде электрдоғасымен пісіру қаптамасыз, жалаң металл сымды қолдану арқылы жүргізілетін. Балқыған металл ашық ауада оттек және азот (тотығу жөне азоттану) әсерінен сапасызданып, пісірілген жік сапасы төмен болып қальштасады. Газ жалынымен пісірілген жік — оған қарағанда жоғары сапалы болғандықтан, электрдоғасымен пісіру тәсілі өріс ала алмады. Бұл жағдай 1907 жылы швед инженері О.Кельберг үстіңгі беті арнайы қүрамды материалмен қапталған металл электродтар ойлап тапқан соң ғана шешімін тапты. Содан бастап, электрдоғасымен пісіру төсілі кең өріс ала бастады. Қаптамалы элекгродты қолдану — пісірілген жалғастың сапасын күрт көтеруге мүмкіндік берді. Қаптамалы электродты пайдаланып қолмен пісіру АҚШ, Англия т.б. еуропа елдерінің өнеркәсібінде кең өріс ала бастады. Пісірудің бұл тәсілі осы кезде де өз ауқымын кеңейтіп, ұдайы жетілдіріліп, даму үстінде.

Бертін келе злектрмен балқытып пісірудің жаңа тәсілдері ашылып пісіру процесінің денгсйі жоғарылай түсті. АҚШ-та тұңғыш рет электрмсн флюс қабатының астында пісіру тәсілі ашылып, игерілді. Бұл тәсіл Украинада Е.О. Патонның жетекшілігімен іске асырыльш, флюс қабатының астында автоматты пісіру деп аталды. І940 жылдардың орта шенінде жартылай автоматты пісіру тәсілі игерілді. Бұрынғы КСРО мен шетелдерде флюс қабатының астында пісірудің даму жолдарында елеулі айырмашылықтар бар, бұлар негізінен пісіру құрылғыларының конструкциясы мен қолданылатын материалдардың ерекшеліктерінде.

Пісіру үрдісінің дамуындағы елеулі жетістік қатарына 1949 жылы ашылған электрлі пісірудің жаңа түрі — злектрқожды пісіру тәсілі жатады. Бұл тәсілді Е.О.Патон атындағы Электрлі пісіру институты ауыр машина жасау өнсркәсібінің мамандарымен бірігіп жасаған. Мұңда пісірілетін металл қалындығына шек қойылмайды. Пісірудің аталған жаңа тәсілі өнсркәсіпте аса қалың металл конструкцияларын жоғары сапалы пісіріп жалғастыру және тік бағытта пісіру үрдісін механизацялау мәселелерін шешуге толық мүмкіндік берді. Пісіру техникасының дамуы, жетілдірілуі металды балқытуға қажетті жылу энергиясының жаңа көздерін ашуды талап етеді. Осындай мол энергия қоры вакуумда шоғырланған электрондар ағыны. XX ғасырдың 50-жылдарында француз ғалымдары вакуумда шоғырланған электрондар ағымдарымен пісіру тәсілін ашты. Бүл төсіл — эектрон сәулелі пісіру больш аталды. Пісіру үрдісінің соңғы жетістіктерінің қатарына плазмалы пісіру мен кесу жатады. ІІлазма энергиясын машина бөлшегінің үстіңгі бетіне сым немесе үнтақ материалды тозаңдатып қаптастырылған қабатты қалыптастыруға да пайдаланылады.

Қазіргі кезде пісіру үрдісін автоматтандыру, электрондық аспаптарды қолданып, үрдіс барысын, пісірілген жік сапасын бақылау, орын алған ақаулар мен ауытқуларды дер кезінде байқап, түзету шараларын қолдану, осыған орай еңбек өнімділігі мен сапалылығын жоғары деңгейге көтеру — нақтылы орын алған жағдай.

1940 жылдары өнеркәсіпте электрдоғасымен оқшаулаушы газ ортасында пісіру тәсілі қодданыла бастады. Пісіру аумағын газбен оқшаулауды түңғыш рет американдық ғалым А.Александер 1928 жылы қолданған еді. Алайда, ол кезде оқшаулаушы газдар өндіру күрделі болғандықтан, бұл тәсіл өнеркәсіпте кен қолдану таппады. Бұл мақсатта қолдануға кең пайдалы газдар гелий, аргон, көмір кышқыл газы қолданылады. Қазір оқшаулаушы газ ортасында пісіру кең өріс алған тәсіл.

Доғалы пісіру кезіндегі қауіпсіздік техникасы

Электрдоғалы пісіруді пайдаланып жұмыс істеу барысында жұмыс істеушінің өмірі мен денсаулығына қауіпті мынадай жағдайлар болуы мүмкін:

• электр тогына ұрынып қалу;

• көз бен дененің ашық жерлерінің сәулемен зақымдануы;

• бұйымды пісіруге дайындау және пісіру процесі кезінде мүмкін болатын жараланулар;

• балқыған металл мен қождың шашырауынан күйіп қалу;

• зиянды газдармен улану;

• қысымы бар ыдыстарды пісіргенде жарылыс болу қауіпі;

• оңай жанатын және жарылыс қауіпі бар заттардың жанында жұмыс істегендегі жарылыс қауіпі;

• балқыған металл мен қождың салдарынан өрт шығу қауіпі.

Электр тогымен зақымдану пісіру аппаратының электр тізбегінің адам денесі арқылы тұйықталуынан болады.

Мұндай тұйықталудың пайда болу себептері мынадай:

• пісіру сымдарының және аппараттың электрлі оқшаулағышының нашарлығы;

• пісіршінің арнайы киімінің және аяқ киімінің нашар күйде болуы;

• пісіру орнының сыз болуы;

• пісіру орнының тарлығы және т.б толып жатқан факторлар болуы мүмкін.

Тұйықталу кезінде адам денесі арқылы өтетін электр тогының шамасына байланысты мынадай жарақат түрлері болуы мүмкін:

• 0,6 -1,5 mA ток соққанда – қолдың аздап дірілдеуі;

• 5 - 7 mA ток соққанда – қолдың тартылуы;

• 8 - 10 mA ток соққанда – қолдың саусақтары мен бындарының құрысуы;

• 20 – 25 mA ток соққанда – қолдың жансызданы, тыныстың тарылуы;

• 50 – 80 mA ток соққанда – талып қалушылық;

• 90 – 100 mA ток соққанда – талып қалу, ал 3 с артық әсер еткенде жүректің тоқтап қалуы;

• 3000 mA ток соққанда және 0,1 с артық әсер етсе тыныс пен жүректің тоқтап қалуы және адам денесінің бүлінуі. Сондықтан өлтіретін ток шамасы 100 mA немесе 0,1А деп санауға болады.

Егер электр тогының жиілігі 500 Гц жоғары болса, онда оның қаіпті әсері едәуір кемиді.

Электр тогының әсері сонымен қатар дам денесінің кедергісіне де біршама тәуелді. Денедегі кедергі әр мүшеде әртүрлі шамада, мысалы, кедергісі ең жоғары жер құрғақ тері, оның ең беткі, қан тамырлары жоқ қабаты. Дененің кедергісі сонымен бірге ішкі жағдайға (қалжырағандық, психологиялық жабырқаңқылық және т.б.) және сыртқы жағдайға (температура, ылғалдылық, газданушылық және т.б.) байланысты. Кернеу шамасына байланысты адам денесінің кедергісі 1000 – 2000 Ом деп саналады. Қауіпсіз кернеу деп 12 В, ал құрғақ желдетілетін бөлмеде жұмыс істегенде 36 В шамасындағы кернеу саналады.

Электр тогымен зақымдандан қорғану. Пісіруші электр тогымен зақымданудан қорғану үшін мынадай талаптарды орындау қажет:

• нәрлендіру көзін және пісірілетін бұйымды жақсылап жерлестіру қажет;

• жерлестіру контурын кері сым ретінде пайдаланбау керек;

• электродұстағыш тұтқасын жақсылап оқшаулау қажет;

• құрғақ, жақсы арнайы киіммен және қолғаппен жұмыс істеу қажет;

• төбесі ашық жерде пісіргенде жауын-шашын болғанда жұмысты тоқтату керек;

• өз бетінше жабдықтар мен аппаратураны жөндеуге болмайды (мұндай жұмыстарды электрик жүргізу керек):

• қуыс ыдыс ішінде жұмыс істегенде резеңкелі төсемше мен кернеу шамасы 12 В аспайтын қолмен ұстайтын лампа алуды ұмытпау керек.

Жерлестіру. Қорғаныстық жерлестіру дегеніміз – электрлі құрылғы бөлігін металл сыммен жерге қосу. Жер - тұйықталу тізбегінде өткізгіш ретінде апатты жұмыс режімдерінде пайдаланылады. Электржабдығын дұрыс жерлестіргенде екі параллель электр желісі қалыптасады: біреуі төмен кедергілі (3 – 4 Ом), ал екіншісі (адам кіріп жұмыс істейтін орын) жоғары кедергілі (2000 Ом). Сондықтан абайсызда керенеуі бар нәрлендіргіш тұрқына адам денесі тиіп кеткенде ток дене арқылы іс жүзінде өтпейді деуге болады.

Жерлестіруді электрлік жүйелер мен кернеу шамасына байланысты әртүрлі тәсілдермен жүргізеді (оқшауланған нейтральмен немесе бітеу жерлестірілген нейтральмен)

Пісіру трансформаторының бітеу жерлестірілген нейтралымен желіге қосылған сұлбасы 1-суретте келтірілген.

1-сурет. Бітеу жерлестірілген нейтралымен желіге қосылған пісіру трансформаторының сұлбасы: 1 — қосушы пункт; 2 — пісір трансформаторы; 3 — электродұстағыш; 4 — пісірілетін бұйым; 5 —жерлестірігіш тармағы бар үш тармақты шлангалы нәрлендіруші сым; 6 —трансформатордың бірінші реттік орамасы; 7 — трансформатордың екінші реттік орамасы; 8 — трансформатор тұрқы мен қосушы пункттегі жерлестіруші бұранда; 9 — желінің нөлдік сымына кететін тармақ

Сұлбада бір фазалы пісіру трансформаторын нәрлендіру үшін үштармақты шлангалы кабель қолданылғаны көрсетілген. Кабель қосқыш пункттен трансформатор қорабына барып жалғанған. Кабельдің үшінші тармағының бір ұшы қосқыш пункт қорабына, ал екінші ұшымен трансформатор қорабының бұрандасына жалғанған. Төмен кернеулі орама қыспағы пісірілетін бұйымға жалғанады және сонымен бірге жерлестіргіш металл сыммен трансформатор тұрқысындағы жерлестіргіш бұрандаға жалғанады.

Негізгі әдебиет 1 [3-9], 3 [390-395]

Бақылау сұрақтары:

1. Пісіру процесі дегеніміз не?

2. Пісірудің қандай тәсілдері бар?

3. Электрдоғасы қай жылы ашылды?

4. Электр жабдықтарымен жұмыс істеу кезінде қандай қауіпсіздік шаралары ескерілуі керек?

5. Нәрленіру көздерін жерлестіру не үшін қажет?

2-дәріс. Пісіру доғасы және оның негізгі қасиеттері

Пісіру доғасы – дегеніміз екі электрод немесе электрод пен бұйым арасындағы газды ортада болатын қуатты орнықты электр разряды. Электр разряды дегеніміз электр тогының газды орта арқылы өтуі. Мұндай разрядтың бірнеше түрі болады: ұшқынды, доғалы, бықсып жанатын және т.б., олар бір-бірінен ұзақтылығымен, ток күшімен, кернеуімен және басқа сипаттарымен ерекшеленеді.

Пісіру доғасы әртүрлі белгілеріне байланысты топтастырылады:

• іс әрекетіне байланысты – тікелей, жанама және аралас әрекетті пісіру доғалары;

• ток түріне байланысты – тұрақты токты және айнымалы токты (бір және үш фазалы);

• жану ұзақтығына байланысты – стационарлы (үздіксіз жанатын) және импульсті доға;

• тұрақты ток пайдалануда ток полярлылығына байланысты – тура (тікелей) бағытты полярлықты және кері бағытты полярлықты доға;

• сығымдалу дәрежесіне байланысты – еркін жанатын және сығымдалған доға;

• доғаның жанатын ортасына байланысты – ашық, жабық және қорғаныстық газ ортасында жанатын доға;

• элеткрод түріне байланысты – балқымайтын және балқымалы электродпен жанатын доға;

• статикалық вольт-амперлік сипаттамасына байланысты – құламалы, қатаң және өрлемелі доға;

• доға ұзындығына байланысты – қысқа, қалыпты және ұзын.

Тікелей әрекетті доға деп электрод пен пісірілетін бұйым арасында өрбитін доғалы разрядты айтады (2,а-сурет). Егер доғалы разряд екі электрод арасында болса, онда жанама доға деп аталады (2, б-сурет). Доғалы разряд тікелей және жанама әрекетті доғамен үйлестірілсе оны аралас әрекетті (2, в-сурет)доға деп атайды.

Тура полярлықты доғада электр тізбегінің теріс полюсі (катод) электродта, ал оң полюсі (анод) пісірілетін металда болады. Кері бағытты полярлықта анод электродта, ал катод пісірілетін бұйымда болады.

2-сурет. Электр доғасы:

а— тікелей әрекетті; б— жанама әрекетті; в— аралас әрекетті

Балқымалы электродпен пісіру барысында пісіру жігі электрод пен пісірілетін металл жиектерінің балқуы нәтижесінде қалыптасады. Балқымайтын электродпен пісіргенде пісіру жігі пісірілетін металл бөліктерінің балқуы нәтижесінде қалыптасады.

Балқымалы электродпен пісіруде оны пісіру аумағына үздіксіз беріп, доға ұзындығының тұрақтылығын мүмкіндігінше сақтау керек. Доға ұзындығы деп электрод ұшынан пісіру ваннасындағы кратерге дейінгі ара қашықтықты айтады. Доға ұзындығы 2 – 4 мм құраса ол қысқа, 4 – 6 мм аралығында – қалыпты; 6 мм ұзын болса доға ұзын болып саналады.

Ашық доға ауада жанады, ондағы газды орта құрамына ауа, пісірілетін металл, электрод пен оның қаптамасы буларының қоспалары кіреді. Жабық доға флюс қабатының астында жанады, ондағы газды орта негізгі металдың, қосымды сымның және оқшаулаушы флюстің буларынан тұрады. Жабық доға оқшаулаушы газ ортасында жанады. Бұл жағдайда газды орта оқшаулаушы газдан, негізгі металл және қосымды сым буларынан қалыптасады.

Электрдоғасы деп газды ортада екі электрод аралығында (пісіруге жататын бүйым екінші электрод болып табылады) ауа арқылы түрақты қалыптасқан қуатты элекгр тогінің өтуін атайды . Пісіру доғасында мол шамалы жылу энергиясы және күшті жарық сәуле орын алады. Доғаның жылу энергиясының жоғарылығына орай ол пісірілетін негізгі металды және қосымша металды балқытуға қолданылады.

Доға қалыптасқан аралық негізгі үш аумаққа бөлінеді. Олар анод аумағы, катод аумағы және доға бағанасы. Электр доғасының жалпы нобайы және электр кернеуінің өзгеру нобайы 3-суретте келтірілген. Доғаның жану кезінде электродта және негізгі металда белсенді төбелдер бар доғаның электр тоғы толығымен осы төбелдерден өтеді. Катодтағы белсенді төбел катодтық, анодтағы – анодтық төбел боп аталады. Электр доғасының жалпы ұзындығы айтылған үш аумақ ұзындығының қосындысына тең:

L_d = L_к + L_б + L_а, (1)

мұндағы L_d – пісіру доғасының жалпы үзындығы, см;

L_к – катод аумағының ұзындығы, шамамен 10^-5 см;

L_б – доға бағанасының ұзындығы, см;

L_а – анод аумағының ұзындығы, 10^-3–10^-4 см.

Электрдоғасының жалпы ұзындығын негізінен доға бағанасының ұзындығы құрайды.

Пісіру доғасының электр кернеуі доға аумақтарындағы кернеулер шамасының қосындысына тең

U_d = U_к + U_б + U_а, (2)

мұндағы U_d – доғадағы жалпы кернеу, В;

U_к – катод аумағындағы кернеу, В;

U_а – анод аумағындағы кернеу, В.

3-сурет. Электрдоғасы және ондағы электр кернеуінің өзгеру нобайы

1 – катод аумағы, 2 – доға бағанасы, 3 – анод аумағы

Доға бағанасындағы температура 5 000-нан 12 000 К-ге дейін барады. Доғаның температурасы газ ортасына электродтың материалы және диаметріне, электродтағы токтың тығыздығына тәуелді.

Доғаның жылу қуаты. Пісіру процесінің энергиялық нәрі (көзі) болып доғаның нәтижелі әсерлі жылу қуаты саналады. Доғаның нәтижелі әсерлі жылу қуаты дегеніміз пісірілетін металға оны қыздыру үшін белгілі уақыт бірлігінде берілген жылылық мөлшері, оны q_n деп белгілейік.

Нәтижелі әсерлі электрдоғасының жалпы жылулық қуатының бөлігі боп табылады. Себебі доғаның жалпы жылулық қуатын бір шамалы бөлігі металдың жылылық өткізуіне байланысты және сәуле түрінде, сондай-ақ шашыраған металл тамшыларымен нәтижелі әсерлі пайдаланбайды. Доғаның толық жылу қуатын q-деп белгілейік.

Пісіру доғасының толық жылу энергиясын, яғни доғаның уақыт бірлігінде беретін жылу мөлшерін шамамен доғаның электрлік қуатының жылылық эквивалентіне тең алута болады. Сонда

q = φIU_д, (3)

мұндағы I – пісіру тогінің шамасы, А;

U_д – доғадағы кернеу, В;

φ – қуат коэффициенті.

Ал пайдалы әсерлі жылу

q = φIU_дη, (4)

мұндағы η – п.ә.к.

Пайдалы әсер коэффициентінің η мәні пісіру түрлеріне байланысты 0,3-тен 0,95-ке дейінгі аралықта орын алады.

Көмір электрод қолданып ашық доғамен пісіруде η = 0,5-0,65; қапталған электродпен қолдан пісіруде – 0,7-0,85; флюс қабатының астында пісіруде – 0,85-0,93.

Жылылық нәрлендіргіштен шыққан жылу мөлшерінің пісірілген жік бірлігіне қатынасы жік ұзындық бірлігіне тән пісіру энергиясы деп аталады, оның өлшемі Дж/м.

Пісірудің жік ұзындығына тән энергиясы доғаның нәтижелі әсерлі жылу қуатының пісіру жылдамдығына қатынасына тең

, (5)

мұндағы V – пісіру жылдамдығы.

Пісіру жігін қалыптастыруда доғаның жылылық қуаты негізгі және қосымша металды балқытуға қарышталады.

Пісіру доғасының тиянақты жалындауы. Электрдоғасымен пісіруде ток беруші аппарат, доға, балқыған металл ауқымы (негізгі металл) пісіру жүйесін құрастырады. Пісірілген қосылыстың жоғары сапалы боп қалыптасуы пісіру жүйесінің айтылған үш бөлімінің бірдей тұрақты, тиянақты жұмыс істеуіне тәуелді. Бұлардың арасында әсіресе электрдоғасының тиянақты жалындауының шешуші мәні бар.

Пісіру процесінің барысында электрдоғасы жылжуда болады, осы жылжу кезінде оның бір қалыпты тиянақты болуын шайқаушы, бұзушы факторлар бар. Пісіру барысында электрдоғасының ұзындығының толқуы, өзгеруі, пісіру сапасына зор әсер етеді. Бұл құбылыс пісірушінің мамандық деңгейіне тәуелді, оның электродты дұрыс ұстай, жылжыта білуіне байланысты. Пісірілген қосылыс сапасына сондай-ақ пісірілетін бөлшектерді құрастырып дайындау сапасы, балқыған электрод тамшыларының балқытылған металл ауқымына ауысу сәттері елеулі әсер етеді.

Электр желісіндегі кернеудің өзгеруіне байланысты электрдоғасы кернеуінің толқуы, пісіру жылдамдығының бір қалыптылықтан ауытқуы, доғаның магниттік желпу алуы (электрдоғасының электрмагнит өрісі және ферромагнит шамасының әсерімен ауытқуын доғаның магниттік желпу алуы деп аталады) т.б. факторлар әсер етеді. Айналмалы токты электрдоғасының тиянақтылығы тұрақты ток электрдоғасының тұрақтылығынан төмен. Себебі доғаның жиілігі 50 Гц айнымалы токпен нәрлендіргенде доға секунд сайын 100 рет өшіп қайта жалындайды. Электрдоғасының тиянақтылығын арттыру үшін электрод қаптамасына және флюске жеңіл иондалатын (калий, кальций, цезий т.б. қосындылары) заттар қосады, осылайша доғаның ток өткізгіштігі өсіріледі.

Арнайы электр аппараттарын – осциллятор және импульсті генераторлар қолданып электрдоғасының бастама жалындауын жеңілдету тәсілі де кең қолданылады. Электрдоғасының тиянақты жалындауы үшін доғаны нәрлендіруші электр аппараттары да белгілі талаптарға сәйкес болуы шарт.

Негізгі әдебиет 1 [9-22], 3 [26-37]

Бақылау сұрақтары:

1. Электр разряды деген не?

2. Пісіру доғасының қандай түрлері бар?

3. Доға бағанасы дегеніміз не?

4. Ашық және жабық доғамен пісіру қалай жүргізіледі?

5. Тура және кері полярлылық деген не?

3-дәріс. Электр доғасының физикалық сипаттамасы

Электродоғасы – қатты дене немесе біреуі қатты дене екіншісі сұйық зат екі эктродтар аралығында ауа арқылы өткен тянақты электр ағымы. Әдеттегі жағдайда ауа электр тогын өткізбейтіні белгілі. Сондықтан екі электрод аралығындагы ауа электр тогін өткізгіш болуы үшін ауа молекулаларын иондандыру қажет. Газды ортада қалыптасқан электрдоғасының ток тығыздығы жоғары, температурасы жоғары, электродтар аралығындағы кернеу төмен шамалы болып келеді. Газды ортаны электр тогін өткізгіш қабілетті ету үшін газды иондандыру қажет, иондандырудың бірнеше тәсілдері бар. Олар:

• соқтығыс арқылы иондандыру;

• сәуле әсерімен иондандыру (фотоиондандыру);

• қыздыру арқылы иондандыру (термиялық иондандыру).

Иондану процесінде атомның электроны (немесе электрондары) ядродан бөлініп шығып еркін қозғалысты жағдайға көшеді. Электронды атом ядросынан ажырату үшін белгілі мөлшерлі энергия қарышталуы шарт және бұл энергияны иондандыру жұмысы деп атайды. Иондандыру жұмысы электрон-вольт бірлігімен өлшенеді. Электрон-вольт дегеніміз электронның 1 вольт потенциал айырмашылығы әсерімен иемденетін энергиясы.

1 вольт-электрон вт. сек. эрг.

Атомды иондандыруға қажетті иондандыру жұмысын иондандыру потенциалы деп атайды. Атом соқтығысу арқылы иондануы үшін электронның кинетикалық энергиясы иондану жұмысына тең немесе одан артық болуы керек, яғни

, (6)

мұндағы – иондандыру жұмысы;

m – электрон массасы, 9,11·10^-28 г;

V – электрон жылдамдығы м/с;

Сәуле энергиясының кванты да атомды иондандырады, ол үшін сәуле энергиясының квант әсері иондандыру жұмысына тең болуы шарт, демек

hν=еU, (7)

мұндағы һ – Планк тұрақты саны (6,54·10^-27 эрг/сек.);

ν – тербеліс жиілігі.

Фотоиондану орын алуы үшін газ атомдары жоғары жиілікті толқынды сәуле әсерін алуы керек.

Қыздыру әсерінен, демек термиялық иондану орын алуы үшін төменде келтірілген шарт орындалуы керек

, (8)

мұндағы к – Больцман тұрақты саны (1,36.10~¹⁶ эрг/град.);

Т – газ температурасы, К.

Берілген көлемді газ атомдарын толық иондандыру үшін өте жоғары температураға ( 10⁴ К) қыздыру керек.

Электрдоғасындағы газдың электртогін өткізгіштігі ондағы электр зарядты элементарлық бөлшектер – электрон және иондар болуымен байланысты. Бұлар негізінен газдың термиялық иондану нәтижесінде қалыптасады. Нейтральды атом, электрондар, иондар аралас қалыптасқан көлемді аумақ плазма болып аталады. Электрдоғасында оның нәрлендіргіштен алған энергиясы плазмадағы элементарлық бөлшектердің кинетикалық, потенциальдық энергиясына ауысады және бұл энергиялар өз кезегінде элекродтарға беріледі, бір бөлігі электрмагниттік сәулеге – фотондарға айналады да доға аумағынан сырт кетеді. Электродтар аралығындағы ток өткізгіш газ арна қыйылған конус немесе цилиндр пішінді болады. Оның электродтардан әртүрлі қашықтықта қасиеті өзгеше болып келеді. Электродтарға тікелей жанасқан жұқа газ қабатының температурасы салыстырмалы төмен. Электродтардың полярлылығына сәйкес бұл жұқа газ қабатын доғаның катодтық және анодтық аумағы деп атайды. Жуық жорамалды көрсеткіштерге сәйкес катодтық аумақтың (ℓ_к) қалыңдығы нейтральды атомдардың еркін жүгірісінің бірнеше мәнімен өлшенетіндей, яғни ℓ_к = 10^-4÷10^-5 см. Анодтық аумақ электрон еркін жүгіріс шамасымен өлшемдес деп есептеледі де ℓ_а = 10^-3÷10^-4 см болып саналады. Екі электродтық аумақ аралығында доғаның басым ұзындылықты, температурасы аса жоғары аумағы орналасқан, бұл аумақты доғаның бағанасы деп атайды (4-сурет).

4-сурет. Электр доғасыньң сұлбасы

Доға кернеуі оның аумақтарында біркелкі болып үлестенбейді, керісінше кернеу шамасы доға аумақтарында әртүрлі шамалы болады. Кернеудің елеулі төмендеуі электродтық аумақтарда орын алады. Бұл осы аумақтардағы электр өрісінің кернеуінің жоғарылығын көрсетеді . Мысалы, катодтық аумақта қалындығы ℓ_к = 10^-5 см, кернеу төмендеуі U = 10÷20 В, электр өрісі кернеуі Е_к=2·10⁶ В/см болып келеді. Сәйкесті анодтық аумақта Е=10⁴В/см. Сондықтан электродтық аумақтарда өтетін үрдістер нәрлендіргіш электр энергиясын жылу энергиясына ауыстыру және оны электродтарға беруде бірінші дәрежелі роль атқарады.

Катод материалының қайнау температурасы жоғарылаған сайын температуралар айырмашылығы және катод аумағында кернеу шамасы салыстырмалы төмен болады. Басқа шарттар бір қалыпты сақталғанда вольфрам катодтың кернеуі 8-9 В, алюминий катодтың кернеуі 17-18 В болып келеді. Катод аумағының кернеуінің газ жылу өткізгіштігіне тәуелділігіде экспериментті дәлелденеді. Гелийдің жылу өткізгіштігі аргонның жылу өткізгіштігінен жоғары, сәйкесті гелий ағымында жалыданған доғаның катод жән анод аумағындағы кернеуі аргон ағымында жалындаған доғадан жоғары. Катод және анод аумағындағы кернеу шамасы алюминий буында темір буындағыдан жоғары, бұл аталған металдардың жылу өткізгіштігімен сәйкесті.

Тәжрибе көрсеткендей, катод аумағындағы газдың жылу өткізгіштік коэффициенті өссе, катодтың балқу жылдамдығы да өседі. Болат катодты ауада жалындаған доғада U_к = 14 В, U_в = 4,36 В, сондықтан әр Ампер токпен катодқа берілетін қуат,

Р_к = (14-4,36) = 9,64 Вт/А.

Бұл қуат 17,4 г/А∙сағ. болатты балқытуға жеткілікті. Іс жүзінде 14,5 г/А∙сағ. болат балқуы орын алады және 2 Вт/А катод материалын буландыруға қарышталады.

Доғаның статикалық вольт-амперлік сипаттамасы

Доға сипатты өткізгіштер түзу сызықты емес өткізгіштер деп аталады. Бұлар тұрақталған ережелік жалындау жағдайында кернеу мен ток аралығындағы тәуелділікпен сипатталады да, бұл тәуелділік доғаның статикалық вольт-амперлік сипаттамасы (ВАС) болып аталады. U_д = U_к + U_а + Еℓ_с болады.

Ток шамасы аз болған жағдайда электродтардың белсенді дақтарына электродтар аумағынан келетін жылу ағымы аз шамалы, сондықтан электродтар қайнау температурасына дейін қыздырыла алмайды. Осы себебті бұл аумақта температура және кернеу айырмашылығы елеулі болып келеді. Доға бағанасында кернеу төмендеуі зор болады. Бұл жағдайда доға жалындауы жоғары кернеумен сипатталады. Ток шамасы өскен сайын электродтардың қызуы артады, электрод аумағында температура айырмашылығы кемиді доға бағанасында кернеу шамасыда төмендейді. Нәтижесінде доғаның жалпы кернеуі ток ұлғайған сайын төмендейді, сәйкесті вольт-амперлік сипаттама ылдилаған бағытта болады. Алайда ток шамасы белгілі бір деңгейге көтерілгенде катод белсенді дағы электродтың бет ауданын толық алады да оның арықарай ұлғайуы мүмкін болмайды. Бұдан былай доға тогінің өсуі катодтың өткізгіш арнасының өсуінен емес, ондағы заряд концентрациясының көбейуінен болады. Ток өткізетін арнаның температурасыда, заряд тығыздығының өсуіне байланысты жоғарылайды, катод аумағында температура айырмашылығы өседі. Нәтижесінде катод кернеуі өседі, вольт-амперлік сипаттама алғашында түзу сызықты (тәуелсіз), соңынан өрленген сипатты түріне көшеді. Электрод диаметрі неғұрлым кіші болса, доға сипаттамасы соғұрлым аз ток шамасында тәуелсіздік және өрленген сипатқа ауысады. Доғаның бұл ерекшелігі пісіру технологиясы үшін маңызды орын алады.

Айнымалы ток доғасының ерекшеліктері

Электрдоғасын айнымалы токпен нәрлендіргенде, ток жиілігіне f сәйкес әр электрод секундына f рет кезекпен анод пен катод болады. Әр период сайын ток екі мәрте нөлге тең болып, доға екі мәрте сөнеді де, ток шамасы қайталап өскенде доға қайта жалынданады. Тәжірибе мен теориялық есептеулер корсеткендей, доға өте қысқа уақытқа сөнгеннің өзінде де доға бағанасының газы салқындап, деионизацияланатындықтан, доғаның әрі қайта жалындануы үшін электродтарда кернеудің қысқа уақытқа өсуі қажет. Нәтижесінде әр жарты периодтың бастапқы кезінде кернеу сипаттамасында биік сызық қалыптасады, мұны шың дейді де, соған сәйкес оны кернеуді жалындату шыңы дейді (5-сурет).

5-сурет. Айнымалы ток доғасының ток және кернеу осциллограммасы

Доға газының ионизациялану потенциалы жоғары болған сайын, доға бағанасының температурасы да өседі, сөніп қайта иондану аралығында доға энергиясының жоғалуы мен температурасының төмендеу жылдамдығы өседі. Егер доғаның қайта жалындануы үшін қажетті кернеу шамасы токпен нәрлендіруші трансформатордың бос жүрістегі кернеу шамасынан артық болса, онда доға қайта жалындамайды да, пісіру процесі тоқтатылады. Иондану потенциалы жоғары газ ортасында доғаның қайта жалындануын жеңілдету үшін осциллятор мен арнайы импульстік генераторлар қолданылады, бұлар токтың нөлдік мәнінен өту кезінде электродтар аралығында кернеу шамасын өсіреді. Жалындаған доғада жарты период аралығында кернеудің тұрақты шамасы қалыптасады, доға жалындауы тұрақтылығын сақтайды. Түрлі электрод металдарының қайнау температурасы әртүрлі болғандықтан, доға түзеткіштік қасиетті болады, бұл жағдай пісірілген жік қалыптасуы мен токпеи нәрлендіргіш жұмысына теріс әсер етеді. Бұл құбылыс іргелес жарты периодтардағы ток иен кернеу шамаларының алшақ болуымен сипатталады. Мысалы, оқшаулаушы газ аргон ортасында вольфрам электродпен алюминийді пісіруде доға ұзындығы 4 мм болғанда, вольфрам катод болған жарты периодтағы кернеуі 12 В, келесі жарты периодта катодтың алюминий бұйым болғандағы кернеуі 22 В қа дейін өседі де, ток шамасының төмеңдеуі орын алады.

Жоғарыда келтірілген доғаның түзеткіштік қасиеті катод материалының қайнау тсмператураларының алшақтығымен анықталады. Доға катодындағы кернеу мен темпера-тура айырмашылығы катодтың қайнау температурасымен өзара тәуелділікте.

Негізгі әдебиет 1 [9-22], 2 [23-34]

Бақылау сұрақтары:

1. Электрдоғасы дегеніміз не?

2. Доғадағы катодтық және анодтық аумақ деп нені айтады?

3. Газды иондандыру тәсілдерін атаңыз.

4. Айнымалы ток доғасының ерекшеліктері неде?

5. Доғаның вольт-амперлік сипаттамасы дегеніміз не?

4-дәріс. Электрдоғасымен пісіруге арналған нәрлендіру көздерінің жалпы сипаттамасы және оларға қойылатын талаптар

Пісірілген жалғастың қалыптастырылуы үш сатыдан тұрады. Бірінші, пісірудің басталуы кезінде доғаны жалындату және оның тиянақты жалындануы орын алуы. Екінші сатыда доғаның жалындауын тұрақты ұстау мен доғаны пісіру жігінің ұзындығы бойынша жылжыту. Үшінші сатыда пісіру процесін аяқтау операциялары орын алады. Жоғарыда аталған пісіру сатыларының әрқайсысы белгілі мақсатты операциялардан тұрады, атап айтқанда: электрод пен пісірілетін мсталл жиектеріне электр кернеуін келтіру, электр доғасын жалындату, пісірілетін металл жиектері мен жік қалыптастыратын қосымша металды немесе электродты балқу температурасына дейін қыздыру, пісіру аумағына электродты немесе қосымша олардың балқу жылдамдығына сәйкес жылдамдықпен келтіріп тұру, электр доғасын пісірілетін жиектерді бойлай қозғалту, пісіру аяқталарда жікті балқыма ойықсыз етіп қалыптастыру. Осы операцияларды іске асыру үшін электр доғасы белгілі бір талаптарға сай болуы керек, яғни злсктр доғасы технологиялық шарттарды қанағаттандыруы тиіс. Электр доғасына қойылатын технологиялық шарттар төмендегідей:

а) электр доғасы токтың төменгі және жоғары мәндерінде де тиянақты жалындауы керек;

ә) пісіру процесін ұзын не қысқа доғамен жүргізу мүмкіндігі болуы керек;

б) доғаны пісіру аумағында жылжыту, демек пісіру процесін белгілі бағытта, қажетті жылдамдықпен жүргізу мүмкіндігі. Іс жүзінде екі электрод (пісірілетін бөлшек пен электрод) бір мезгілде қозғалтылмайды. Электрод белгілі мөлшерге жылжытылғанда, екінші электродтың белсенді дағы соған сай өздігінен орын ауыстырады. Бұл қозғалыс үзіліссіз өтуі қажет, қозғалыссыз электродтың белсенді дағы жаңа орынға ауысу кезінде доға жылжытылған электрод бағытында созылып барып, екі электродтың белсенді дақтары тиянақты сөйкес орналасады. Мұны — доғаның созымталдыгы деп атайды. Үшінші технологиялық шартты орындау үшін электр доғасы созымталдық қасиеті болуы керек.

Ток тұрақты болғанда доға кернеуі элетродтардың арақашықтығына түзу сызықты тәуелділікте болады (6-сурет). Доға кернеуі пісір тогының шамасына да тәуелді. Доға ұзындығы тұрақты болғанда, доға кернеуі мен ток шамасының арасындағы тәуелділік доғаның вольт-амперлік сипаттамасы деп аталады (7-сурет).

6-сурет. Доға кернеуі мен оның 7-сурет. Доғаның статикалық вольт-

ұзындығы арасындағы тәуелділік амперлік сипаттамасы

Нәрлендіру көздеріне қойылатын шарттар

Электр доғасы арнайы трансформатор, генератор жөне түзеткіштерден нәрлендіріледі. Доғаның жалындау ережесі ток күшімен І_н, доға кернеуімен U_Д, доғаның ұзындығымен l_д, соңдай-ақ айтылған шамалардың өзара байланыстылығымен сипатталады. Доға энергияны қабылдаушы ретінде энергия беруші аппараттармен өзара тәуелді, біртұтас энергетикалық жүйе қалыптастырады. Олай болмаған жағдайда доғаға қойылатын технологиялық талаптар орындалмайды да, пісіру процесін жүргізу мүмкін болмайды. Бұл жүйенің жұмыс ережесі екі түрлі: статикалық және динамикалық.

Статикалық жұмыс ережесінде кернеу мен ток өз мәндерін жеткілікті шамада ұзақ мерзім тұрақтылығын сақтайды. Доғаның вольт-амперлік сипаттамасы мен нәрлендіргіштің сыртқы сипаттамасы бір-біріне сай ортақ кернеу мен ток шамалары мәнінде жұмыс істейді. Нәрлендіргіштің сыртқы сипаттамасы деп оның сыртқы клеммаларындағы кернеу мәнінің пісіру тогына тәуелділігін айтады (U_н =f(I_н)). Пісіру процесінде нәрлендіру көздерінің мынадай сыртқы сипаттамалары болады:

а) Күрт құламалы;

ә) Көлбеу құламалы;

б) Қатаң (түзу сызықты);

в) Өрлемелі (өспелі).

Күрт құламалы сипатты (8, а-сурет) нәрлендіргіштер негізінен доғалы қолмен пісіруде, көлбеу құламалы (8, б-сурет) – флюс астында автоматты және жартылай автоматты пісіруде, қатаң (8, в-сурет) немесе өрлемелі – қорғаныстық газ ортасында пісіруде қолданылады.

Пісіру процесінде энергетикалық жүйенің статикалық қасиеті екі тәуелсіз электрлік сипаттамамен көрсетіледі: доғаның вольт-амперлік сипаттамасы және нәрлендіргіштің сыртқы сипаттамасы. Пісірудегі статикалық ереже айтылған екі сипаттамаға тән кернеу мен ток шамасында және бұл шамалар жеткілікті ұзақ уақыт тұрақтылығын сақтағанда іске асырылады.

8-сурет. Нәрлендіргіштердің сыртқы сипаттамалары: а-күрт құламалы; б-көлбеу құламалы; в-қатаң сипатты.

Статикалық ережелік жұмыста u_н=u_д; I_н=I_д болады. 8-суретте а және б нүктелерінде екі сипаттама (доғаның вольт-амперлік және нәрлендіргіштің сыртқы сипаттамасы) қиылысады, яғни доғаның тұрақты жануын қамтамасыз ету үшін доғаға нәрлендіру көзінің сондай ток мәнінде беретін кернеуі қажет. Осы екі нүктеге сәйкес ережеде жүйенің статикалық тепе-теңдік тұрақтылық шартын анықтау керек. Жұмыс барысында ток шамасының әртүрлі сыртқы себептерге байланысты (доға ұзындығының өзгеруі, т.б.) тұрақталған статикалық мәнінен аытқуы мүмкін. Мұндай ауытқуларды қысқа мерзім ішінде жүйе өз ішкі мүмкіншілігімен (заңдылығымен) жоя отырып, бастапқы статикалық ереже көрсеткіштерін қалпына келтіруі қажет. Олай болмаған жағдайда, статикалық тұрақтылық сақталмай пісіру процесі үзіледі.

Доғаны энергиямен нәрлендіргіш аппарат доғаның жеңіл және сенімді жалындауын, тұрақталған ережеде тиянақты жалындауын, доға қатын (токты) реттеуді қамтамасыз етуі қажет. Бұл айтылған шарттар толық орындалмаған жағдайда, технологиялық процесс оң нәтижелі жүруі мүмкін емес.

Екі элеткрод аралығында элеектрдоғасын жалындату үшін оларғ кернеу берілі керек. Қажетті кернеу шамасы электродтардың ара қашықтығына және электродтар аралығындағы газды ортаның күйіне тәуелді. Атмосферада элеткродтардың аралығы шамалы болса да доғаның тұтанып жануы үшін өте жоғары кернеу (мыңдаған вольт) қажет. Ал егер электрод аралығындағы ауаның шамалы бөлігі ионданған жағдайда болса, онда доғаны тұтандырып жандыруға қажетті кернеу шамасы, доғаның тиянақты жалындаына қажетті кернеумен шамалас болып келеді.

Доғада орын алатын өтпелі кезеңдік құбылыстарды статикалық ережеде ескермеуге болады деп есептейік. Тепе-тенділікті жағдайдан доға параметрлерінің ауытқуы өте кішкене шама болғанда нөрлендіргіштің сыртқы сипаттамасы мен доғаның вольт-амперлік сипаттамасын түзу сызықты деп қарастыруға болады. Сонда жүйе тепе-тендігі төмендегі тендеулермен өрнектеледі:

u_н = U_п.н. – R_п.н.і_д – dі_д/dt, (9)

u_д = U_о.д. – к_дℓ_д + R_ді_д, (10)

мүндағы u_н, u_д – нәрлендіргіш және доғаның жұмыс ережелік кернеуі сәйкесті;

U_о.д., U_п.н. – доға мен нәрлендіргіштің жұмыстық ережелік нүктесінде нәрлендіргіштің сыртқы сипаттамасын және доғаның вольт-амперлік сипаттамасын түзу сызықтылыққа келтіріліп алған кернеулер;

R_п.н. – сыртқы сипаттаманың нақтылы нүктесіне қатынасты нәрлендіргіштің динамикалық қарсылығы;

R_д – доғаның динамикалық қарсылығы;

К_д – доға бағанасындағы кернеу градиенті;

ℓ_д – доға ұзындығы;

і – токпен нәрлендіргіштің индуктивтігі.

Доға ұзындығының өзгеру жылдамдығы электродты келтіру жылдамдығы мен электродтың балқу жылдамдығының айырымына тең

, (11)

мұндағы ν_э – электродтың келтіру жылдамдығы;

ν_n – электродтың балқу жылдамдығы.

Талдауды жеңілдету үшін, электродтың балқу жылдамдығы токтың түзу сызықты функциясы деп алайық, яғни

.

Статикалық ережеде u_нт=u_д, нәрлендіргіш пен доғаның кернеуі өзара тең болады.

Нәрлендіргіш – электрдоға жүйесінің тұрақтылығы нәрлендіргіш пен доғаның жалпы динамикалық қарсылығымен анықталады. Егер жүйенің жалпы динамикалық қарсылығы нольден артық болса (оң таңбалы болса), онда жүйе статикалық тұрақтылығын сақтайды. Жүйенің жалпы динамикалық қарсылығы тиянақтылық коэффициенті болып аталады да, төмендегідей формуламен беріледі:

, (12)

мұндағы к_у – жүйенің тиянақтылық коэффициенті.

Жоғарыда келтірілген теориялық тұжырым, токпен нәрлендіргіштің сыртқы сипаттамасы мен электрдоғасының вольт-амперлік сипаттамасы арасындағы тәуелділікті графика-аналитикалық қарауда айқынырақ көрінеді.

Доғаны энергиямен нәрлендіргіш аппарат доғаның жеңіл және сенімді жалынданылуын, тұрақталған ережеде тиянақты жалындауын, доға қуатын (токті) реттеуді қамтамасыз етуі қажет. Бұл айтылған шарттар толық орындалмаған жағдайда, технологиялық үрдісті оң нәтижелі жургізу мүмкін емес.

Доғаны бастамалық жалындату үшін элекрод пісірілетін бұйымға тікелей түйістіріледі, немесе электодтар аралығына жоғары жиілікті кернеу беру арқылы ұшқындау туындатылады. Екі жағдайда да электродтар аралығында ионданған газ және металдар буы қалыптасады. Бұл жағдайда электрод аралығында доға жалындауына қажетті шамалы кернеу орын алса доға сенімді жалынданады.

Кернеу шамасының тіклей түйісудегі кернеуі U_к-ге тән мәнінен доғаның жалындау кернеу U_ж мәніне дейін көтерілу уақыты неғұрлым қысқа болуы қажет. Бұл уақытты кернеуді қайта қалпына келтіру уақыты, қысқартылып, қалпына келтіру t_қ уақыты деп атайды. Әдетте t < 0,05 с.

Доғаның сенімді жалындауы тікелей түйісуде ток шамасының өсу жылдамдығының оңтайлы болуымен байланысты. Тікелей түйістірілген электродтарда ток бастама мәнінен, мұны токтың түйіскен шыңдық І_тш мәні дейді, токтың тұрақталған түйіскен мәніне І_т дейін төмендейді. Бұл құбылыста ток өзгеруінің жылдамдығы жоғары болса электродтар түйіскен нүктедегі металдың балқуы және булануы қопарылыс сипатты өтеді. Егер ток өзгеру жылдамдығы төмен болса электрод пен пісірілетін бұйым аралығындағы газдың иондануы қиындалады.

Негізгі әдебиет 1 [23-33], 2 [122-127]

Бақылау сұрақтары:

1. Пісіру процесін жүргізу сатылары қандай?

2. Нәрлендіру көздерінің сыртқы сипаттамаларын атаңыз?

3. Электр доғасына қандай технологиялық шарттар қойылады?

4. Доғаның статикалық режіміндегі кренеу мен ток шамасының мәні қалай анықталады?

5. Доғаның тиянақты жалындуы үшін қандай талаптар орындалуы тиіс?

5-дәріс. Доғаны токпен нәрлендіргіштердің негізгі парамегрлері

Доғаны электртогымен нәрлендіргіштердің жұмысы бірнеше көрсеткіштермен сипатталады. Бұл көрсеткіштер нәрлендіргіштің нақты жұмыс ережесінде анықталады және анық ереже жұмысына қатысты қаралады. Анық жұмыс ережесіне – нәрлендіргіштің бос жүрістегі жағдайы, жұмыстық жүктемемен жұмыс істеуі, тікелей түйістірілген жағдайы жатады.

Номиналды ток — нәрлендіргіштің есептелген пісіру тогы оның номиналды тогы болып саналады. Электрдоғасын нәрлендіргіштсрдің номиналды тогы элсктр тогын беретін машиналарға тән параметрлік қатарға сәйкес жасалады. Көпшілік жағдайда нәрлендіргіштердің номиналды тогы 50-1000 А аралығында болады.

Пісіру ток шамасын реттеу шегі пісіру тогының минимальды жөне максимальды шамаларын корсетеді. Әдетте максимальды ток шамасы номинальды ток шамасымен көрсетіледі. Максимальды токтың минимальды токқа қатынасы — реттеу еселігін береді. Реттеу еселігі үш, кейде одан да жоғары алынады.

Бос жүріс кернеуі нәрлендіргіште пісіру тогы (жүктемелік ток) болмаған жағдайда, нөрлендіргіштің сыртқа шығатын қосылыстарындағы кернеу шамасы. Бос жүріс кернеуінің доғаны бастамалық жалындату және қайталап жалындату шарттары үшін анықтамалық мәні бар. Нәрлендіргіштің тағайындалған мақсатына орай бос жүріс кернеуі 30—120 В аралығында болады.

Шартты жұмыстық кернеу – нәрлендіргіштің сыртқа шығатын байланыстарындағы шсіру кезінде (жүктемелі жағдайда) көрсетілетін кернеу, пісіру тогына түзу сызықты функциялы тәуелділікте деп шартты анықталады. Номиналды пісіру тогы 600 А-ға дейінгі нәрлендіргіштер үшін шартты жұмыстық кернеу төмендегі теңдеумен анықталады:

U_ж =20+0,04I_п (13)

Жоғары қуатты машиналар үшін шартты жұмыстық кернеу 44 В және одан да жоғары болып келеді.

Пайдалы әсер коэффициенті нәрлендіргіштің өзіне тән энергия шығынын көрсетеді:

(14)

мұндағы N_д— доға қуаты;

N_ж — электр желісінен алынатын қуат.

Әртүрлі нәрлендіргіштер үшін пайдалы әсер коэффициенті ауқымды шекте өзгереді, ол 45—98 % аралығында болады.

Қосылу ұзақтығы. Жүктеменің уақыт бірлігінде өзгеру сипаты бойынша пісіру жабдықтарының мынадай жұмыс режімдері болады: үздіксіз, қысқа мерзімді және қайталамалы-қысқа мерзімді.

Үздіксіз жұмыс режімінде температура өзінің орнықты мәніне дейін көтеріледі, бірақ шекті мәннен аспайды. Қысқа мерзімді жұмыс режімде температура жұмыс барысында орнықты режімге жетпіп үлгермейді, ал үзіліс кезінде температура қоршаған орта температурасына дейін салқындайды. Пісіру процесінде жиі кездесетін режім қайталамалы-қысқа мерзімді режім, бұл кезде температура орнықты режімге дейін көтеріліп үлгермейді, ал үзіліс кезінде қоршаған орта температурасына дейін салқындап үлгермейді. Қайталамалы-қысқа мерзімді жұмыс режімін салыстырмалы қосылу ұзақтығы (ҚҰ) деп сипаттауға болады

ҚҰ төмендегі формуламен анықталады:

ҚҰ = (15)

Цикл ұзақтығы жұмыс t_ж және үзіліс t_ү мерзімімен анықталады. Цикл уақытын әдетте 5 немесе 10 минут деп алады (10 минут жоғары қуатты нәрлендіргіштер үшін). Бір орынды (постты) нәрлендіргіштерде көпшілік жағдайда ҚҰ=60—65 %, ал көп орынды нәрлендіргіштер үшін — 100 % дейін болады.

Үзіліс кезінде пісіру жабдығы тоқтатылмайды (сөндірілмейді), ол бос жүрісті жүктемемен жұмыс істей береді. Сондықтан бұл жағдайда жүктеме ұзақтығы (ЖҰ) деген сипаттаманы қолдануға болады:

ЖҰ =

мұндағы t_бж –бос жүріс уақыты.

Мұндай режімді кезектеспелі режім деп атайды. Бос жүріс кезіндегі энергия шығыны қазіргі кездегі аппараттарда жұмыс режіміндегі шығынмен салыстырғанда өте аз, сондықтан ҚҰ мен ЖҰ арасында айырмашылық жоқ деп қарастыруға болады.

Нәрлендіру көздерінің топтастырылуы

Нәрлендіргіштіерді топтастыру – оларды сипаттау ерекшеліктеріне сай әртүрлі болып келеді:

1. Ток тегіне қарай – тұрақты және айнымалы токпен жұмыс істейтін;

2. Сыртқы сипаттамасына қарай - күрт құламалы, көлбеу құламалы, қатаң, өрленген және аралас сипаттамалы.

3. Токтың доғаға келтірілуіне сәйкес – доғапны үздіксіз жалындататын немесе импульсті жалындататын нәрлендіргіштер;

4. Доғаның жалындау ерекшелігі бойынша – еркін жалындайтын доға мен сығымдалып жалындайтын доғаны нәрлендіргіштер;

5. Бір мезгілде жұмыс істейтін орындар санына қарай – дара және көп орынды нәрлендіру көздері.

Көп орынды нәрлендірпштер, әр орынның басқалардан тәуелсіз жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін, сыртқы сипаттамасы қатаң болуы керек. Нәрлендіргіштің сыртқы сипаттамасы құламалы болса, онда бірнеше доғаның бірдей жалындауы мүмкін болмайды. Жеке бір орында тікелей түйісу орын алған жағдайда, басқа орындарда доғаның жалындауы тоқтайды да доға сөнеді. Себебі, тікелей түйісуде нәрлсндіргіштің сыртқы кернеуі нөлге дейін төмендейді. Сондықтан көп орынды пісіруде әр орынға тән сыртқы сипаттама автономды қалыптастырылады. Бұл үшін нәрлендіргіш қатаң сыртқы сипаттамалы етіп алынып, әр орынға тән құламалы сипаттама тұрақты токты пайдаланғанда масыл реостат арқылы, ал айнымалы токта дроссель аркылы іске асырылады. Нәрлендіргішке қосылатын орындар саны бір уақытта жүктемелеу коэффициентін ескеріп анықталады:

(16)

мұндағы I_н — көп орынды нәрлендіргіштің номиналды тогы;

І_п — орынның орташа номиналды тогы;

α — бір уақыттық жүктемелеу коэффициенті, әдетте 0,6 немссе одан да артық етіп алынады. Көп орынды нәрлендіргіштердің елеулі олқылығы, олардың пайдалы әсер коэффициентінің төмен болып келуінде.

(17)

мұндағы η_кп — көп орынды нәрлендіргіштің ПӘК;

η_н— бір орынды нәрлендіргіштің ПӘК;

U_д, U_о — доға және нәрлендіргіш бос жүрісінің кернеуі.

η_н — нәрлендіргіштің ПӘК.

Пісіру жабдықтарын белгілеудің бірыңғай жүйесі

Пісіру жабдықтары (бұрынғы кеңес одағы шығарған, Ресей және ТМД елдерінің шығарған жабдықтары) әріптік және сандық белгілеулермен бірыңғай жүйеге келтірілген (9-сурет).

Әріптік және сандық белгіленулердің мағынасы мынадай:

• бірінші әріп (А) – бұйым атауы (А-агрегат, В-түзеткіш, И-нәрлендіру көзі, П-түрлендіргіш, Т-трансформатор);

• екінші әріп (Б) – пісіру түрі (Д-доғалы, П-плазмалы);

• үшінші әріп (В) – пісіру тәсілі (О-ашық доғамен, Ф-флюс қабатының астында, Г-қорғаныстық (оқшаулаушы) газ ортасында). Егер әріп болмаса, онда ол доғалы қолмен пісіруді білдіреді. Қосымша мынадай әріптер болуы мүмкін: М – көп постты, И-импульсті, Б-бензинді қозғалтқышты, Д-дизельді;

• екі сан (ХХ) – жүздік немесе ондық ампердегі номинальды ток мәні;

• екі сан (00) – тіркеу нөмірі;

• (Г) әрпі – климаттық жағдайы (У-қоңыржай, Т-тропикалық, ХЛ-суық климат);

• (0) саны – жабдық орналастырылатын пісіру орнының категориясы (1-ашық жерде, 2-палаткалар, автомобиль кузовы немесе тіркемесі, 3-табиғи желдетілетін ғимарат, 4-мәжбүрлі желдетілетін және жылытылатын ғимарат, 5-ылғалдылығы жоғары ғимарат).

9-сурет. Электрлі пісіру жабдықтарының типін белгілеу құрылымы

Негізгі әдебиет: 1 [33-35], 2 [122-131]

Бақылау сұрақтары:

1. Нәрлендірігштердің негізгі көрсеткіштерін атаңыз.

2. Номинальды ток деген қандай ток?

3. Шартты жұмыстық кернеу деп қандай кернеуді айтады?

4. Нәрлендіргіштердің қандай жұмыс режімдері болады?

5. Нәрлендіргіштерді негізгі сипаттарына қарай топтастырыңыз.

6 – дәріс. Доғаны айнымалы токпен нәрлендіру көздері. Пісіру трансформаторлары

Пісіру трансформаторлары электр желісінен алынатын кернеу мәнін доғаны тұтандыруға және жалындатып жандыруға қажетті шамаға дейін төмендетіп беруге арналған. Трансформаторлар фазалылығы жағынан бір және үш фазалы, сыртқы сипаттамасы жағынан күрт құламалы, көлбеу құламалы және қатаң болып келеді. Пісіру орындарының (постыларының) санына қарай бір және көп орынды болып жіктеледі.

Құрылымдық ерекшеліктеріне байланысты доғалы пісіруге арналған пісіру трансформаторлары негізгі екі топқа бөлінеді:

- магнит ағыны қалыпты (нормальды) таралған;

- магнит ағыны шашыраңқы таралған.

Негізінен магнит ағыны шашыраңқы таралған трансформаторлар кеңінен таралған.

Трансформатордың жалпы жұмыстық теңдеуі қарапайымдатылған эквиваленттік баламалық сұлба мен векторлық үшбұрыштан шығарылады (10-сурет).

Кернеудің доға тогына тәуелділігін векторлық көріністе мына түрде көрсетуге болады:

(18)

мұндағы Х_Т =Х₁ + Х₂ – трансформатордың қосынды индуктивті кедергісі;

Х_Р – реактивті катушканың индуктивті кедергісі;

R_Т =R₁ + R₂ – трансформатордың қосынды белсенді (активті) кедергісі.

10-сурет. Трансформатордың қарапайымдатылған баламалық сұлбасы (а) мен оның векторлық диаграммасы (ә)

Векторлық диаграммаға сәйкес доға кернеуі:

(19)

R_Т, R_Р мәндері өте аз шамада болғандықтан оларды ескермеуге болады.

(20)

осыдан: (21)

Тікелей түйістірілген жағдайда U_д= 0

(22)

Келтірілген теңдеулерден көрінетіндей, доғаның тиянақты жалындауына қажетті индуктивтілікті трансформатордың өзінен (Х_Р ⋲ 0) қамтуға немесе пісіру желісіне қосылған реактивті катушкамен (Х_Т ⋲ 0) қамтамасыз етуге болады. Индуктивтіліктің болуы трансформатордың күрт құламалы сыртқы сипаттамасын қалыптастыруды және пісіру режімінің тогын реттеуге мүмкіндік береді.

Магнит ағыны қалыпты таралған трансформаторлар

Бұл трансформаторларда бірінші және екінші реттік орамалар w₁, w₂ трансформатор өзегінде концентрлі етіп орналастырылады. Осыған орай магнит ағынының таралуы бәсең болып келеді, к_м1-2 ⋲ к_м2-1 ⋲ 1. Магнит ағынының таралу қарқынының төмен болуына байланысты трансформатордың индуктивтігі де төмен (Х_Т = 0). Доға желісінде қажетті индуктивтілікті қалыптастыру үшін екінші реттік орамаға қосымша реактивті орама (катушка) w_р тізбектей жалғатырылады. Осы реактивті катушканың орналастырылуына байланысты трансформаторлар қосақты реактивті орамалы және дербес реактивті орамалы болып бөлінеді, яғни трансформатор конструкциясы жеке орналасқан екі аппараттан немесе біртұтас тұрқыда орналасқан болып жасалады.

Магнит ағыны қалыпты таралған трансформатор жиынтығына трансформатор мен дроссель (рективті катушка) кіреді. Қазіргі кезде мұндай трансформатордың дросселі трансформатормен бір тұғырда орналасады. Әдетте бұл трансформаторлардың қуаттылығы жоғары, сондықтан олар автоматты және жартылай автоматты флюс қабатының астында пісіруге қолданылады. Мұндағы дроссельдің негізгі міндеті жылжымалы пакеті арқылы ауалы саңылау шамасын өзгерту. Ауалы саңылау өзгергенде магнитөткізгіштің кедергісі өзгеріп, магнит ағынының шамасына әсер етеді, соның арқасында индуктивтілік өзгеріп пісіру тогының шамасын реттеуге мүмкіндік туады.

Дросселі дербес орналасқан трансформаторда реактивті катушка трансформатормен тек электрлік байланыста болса, ал қосақты реактивті катушкалы трансформаторда электрлі және электр магнитті байланыста болады. Трансформатордың принциптік электрлі сұлбасы 11-суретте келтірілен.

11-сурет. Дросселі дербес орналасқан пісіру трансформаторының принциптік электрлік сұлбасы: а – пісіру тогы ауалы саңылауды өзгерту арқылы реттеледі; б – пісіру тогы сатылы-жылжымалы түйіспемен реттеледі.

Дросселі дербес орналсқан бұл трансформаторлар типі екі орамадан: ортақ магнитөткізгіште 3 орналасқан бірінші 1 және екінші (төмендеткіш) 2 реттік. Магнитөткізгіш немесе өзекше жұқа тілімшелерден жиналып, арнайы бұрамсұқпа арқылы тартылыады.

Дроссель дегеніміз жеке тілімшелерден құралған мыс немесе алюминий орама 5 орналасқан магнитөткізгіш 4. Сонымен қатар магнитөткізгіштің жылжымалы бөлігі 6 болады, оны қолмен бұрайтын сабы бар бұрама 7 көмегімен жылжытуға болады.

Трансформатордың бірінші реттік орамасына электр желісінен 220 немесе 380 В кернеу беріледі. Бірінші реттік орамадан өтетін айнымалы ток айналасына айнымалы магнит өрісін туғызады. Осы магнит өрісінің әсерінен екінші реттік орамада кернеулігі төмен айнымалы ток индукцияланады. Дроссель орамасы 5 пісіру тізбегіне трансформатордың екінші реттік орамасымен тізбектей қосылады.

Дроссельдің жылжымалы бөлігі мен жылжымайтын бөлігінің аралығындағы ауалы саңылау а шамасын өзгерту арқылы пісіру тогының шамасын өзгертеді. Пісіру тогын бұлай реттеу магнитөткізгіштің магниттік кедергісін өзгертуге негізделген: ауалы саңылау өскенде магнитөткізгіштің магниттік кедергісі өсіп (магнит ағыны кемиді), пісіру тогы да өседі. Сонымен қатар пісіру тогы сатылы реттелетін (11,б –сурет) трансформаторлар да болады.

Қазіргі кезде дросселі жеке орналасқан трансформаторлар өндірістен алынып, олардың орнына орамалары мен реактивті катушкасы (дроссель) бір тұғырда орналасқан пісіру трансформаторлары шығарылып жүр (12-сурет). Реактивті катушка бірінші және екінші реттік орамамен электрлік және электрмагниттік байланыста болады. Мұндай трансформаторларда ортақ магнитөткізгіште 3 қозғалыссыз орналасқан үш орама болады: бірінші реттік 1, екінші реттік 2 және реактивті 4. Магнитөткізгіштің үстіңгі бөлігі алынбалы және онда жылжымалы десте (пакет) 5 болады, оны жүрісті бұрама 6 арқылы жылжытқанда магнитөткізгіштегі ауалы саңылау өзгереді. Соның салдарынан магнитөткізгіштің магниттік кедергісі өзгеріп, пісіру тогы да өзгеріске ұшырайды. Саңылау өскен сайын пісіру тогы да өседі және керісінше. Реактивті катушка трансформатордың құламалы сипаттамасын алуға мүмкіндік береді.

Өндірісте мұндай типті трансформаторлар ТСД, СТН, СТЭ болып белгіленеді.

12-сурет. Реактивті катушкасы бірге орналасқан магнит ағыны қалыпты таралған трансформатордың электрмагниттік сұлбасы: w₁, w₂ , w_р – бірінші, екінші және реактивті катушканың орам саны; U_о – желідегі кернеу; U_хх – бос жүріс кернеуі.

Векторлық диаграммаға сәйкес доға тогы мен кернеуінің аналитикалық түрдегі мәнінің төмендегідей болатынын көреміз:

; (23)

. (24)

Қысқа тұйықталу тогы (U_д = 0 болғанда)

. (25)

Осы теңдеулерден магнит ағыны қалыпты таралған трансформаторлардың сыртқы вольт-амперлік сипаттамасы құламалы көріністі болып қалыптасатынын көреміз. Сипаттаманың құлау шұғылдығы реактивті ораманың индуктивтік қарсылығымен анықталады.

Негізгі әдебиет: 1 [43-45], 2 [131-134], 3 [296-304]

Қосымша әдебиет: 1 [45-52]

Бақылау сұрақтары:

1. Құрылымдық ерекшеліктерніе байланысты пісіру трансформаторлы қандай түрлерге бөлінеді?

2. Магнит ағыны қалыпты таралған трансформаторлардың қандай түрлері болады?

3. Дроссель қандай қызмет атқарады?

4. Магнит ағыны қалыпты таралған трансформаторлардың пісіру режімі қалай реттеледі?

5. Трансформатордың екінші реттік орамасында пісіру тогы қалай пайда болады?

7-дәріс. Магнит ағыны шашыраңқы таралған трансформаторлар

Бұл трансформаторларда бірінші және екінші реттік орамалары w₁, w₂ ортақ магнитөткізгіште өзара алшақ орналасқан және бірінші реттік орама жылжымайтын, ал екінші реттік орама жылжымалы болып жасалған. Орамалар арқылы ток өткенде оларда магнит өрісі қалыптасады. Бірінші және екінші реттік орамалардың магниттендіру күшінен туындаған Ф_Т магнит ағынының негізгі бөлігі магнит өткізгіштің өзегінде тұйықталады (13-сурет). Магнит ағынының екінші бөлігі ауада тұйықталады да шашыраңқы ағындар Ф_Р1 және Ф_Р2 қалыптасады.

І

13-сурет. Магнит ағыны шашыраңқы таралған трансформатордың электрлік сұлбасы (а) және магнит ағынының таралуы (ә)

Шашыраңқы ағын трансформаторда реактивті ЭҚК-ін туындатады, осыдан индуктивті қарсылық Х_т қалыптасады. Енді тұрақталған ережелі жағдайдағы трансформатор жұмысын қарастырайық.

Бос жүріс. Трансформаторда бос жүріс жағдайыңца ток өтпейді. Магнит ағыны Ф₀₁ бірінші ораманың магниттендіргіш күші әсерімен қалъштасады (14-сурет). Магнит ағынының басым бөлігі магнит өткізгіш арқылы тұйықталып, бірінші және екінші реттік орамалармен w₁, w₂ әрекеттеседі. Магнит ағынының шамалы бөлігі ауа арқылы тұйықталып шашыраңқы ағын Ф_01Р туындайды.

Магнит ағыны Ф₀₁ бірінші орамада ЭҚК Е₁-ді туындатады, ол келтірілген кернеумен U₁ теңдестірілуде болады:

(26)

Магнит ағыны Ф_01В трансформатордың екінші орамада ЭҚК Е₂-ні туындатады, ол трансформатордың бос жүріс кернеуіне тең (U₀):

(27)

Е₁ және Е₂ мәндерін беретін теңдеулерден төменгі теңдеу шығады:

, (28)

мұндағы U₁ – бірінші реттік орамадағы кернеу, В;

w₂ –екінші реттік ораманың орам саны;

w₁ – бірінші реттік ораманың орам саны;

k_m1-2 – магниттік байланыс коэффициенті.

Магнит ағыны шашыраңқы таралған трансформаторларда k_m1-2 < 1

Жүктемелік жағдай. Жүктемелі жағдайда ток трансформатордың бірінші және екшші орамалары арқылы өтеді. Бұл ормалардың магниттендіргіш күштері магнит өткізгіште Ф₁ және Ф₂ магнит ағындарын туындатады. Аталған ағындардың бір бөлігі шашырай таралып шашыраңқы ағындар Ф_1Р, Ф_2Р қалыптасады (14, б-сурет).

Магнит өткізгіштің төменгі өзегінде (Н) қосынды магнит ағыны Ф_Н қалыптасады :

Бастама (бірінші) кернеу U₁ өзгеріссіз болғанда, магнит ағыны Ф_Н іс жүзінде тұрақтылығын сақтайды. Бұл ағынның толқуы трансформатордың бірінші орамасында токтың өсуіне немесе төмендеуіне альш келеді. Осыған орай Ф_Н ағыны бастапқы қалпына келеді. Ағын Ф_Н шамасы ағын Ф₀₁ шамасына жуық. Сондықтан

14-сурет. Трансформатордағы магнит ағынының таралуы: а – бос жүріс жағдайында;

ә,б – жүктемелік жағдайда

Векторлық диаграммаға сәйкес доға тогы мен кернеуінің аналитикалық түрдегі мәнінің төмендегідей болатынын көреміз:

;

.

Қысқа тұйықталу тогы (U_д = 0 болғанда)

;

Магнит ағыны шашыраңқы таралған трансфоматордың сыртқы вольт-амперлік сипаттамасы құламалы көріністі болады. Құлау шұғылдығы трансформатордың индуктивтік кедергісімен Х_Т арқылы анықталады.

Трансформаторды жұмыс режіміне келтіру. Жоғарыда айтылғандай магнит ағыны шашыраңқы таралған трансформатордың жұмыс режімін реттеу - олардағы манит ағыны жолындағы индуктивтік кедергіні Х_Т өзгерту арқылы іске асырылады. Мұның бірнеше тәсілдері бар: магнитөткізгіш биіктігін бойлай орналасқан орамалардың ара қашықтығын жылжыта отырып өзгерту; магнит өткізгіштің ашық ойығына жылжымалы шунт орналастыру; ашық ойыққа басқарылымды магнитті шунт орналастыру және т.б. Өндірісте кеңінен қолданыс тапқан индуктивтілігі реттелмелі трансформаторлардың сұлбасы 15-суретте көрсетілген.

15-сурет. Магнит ағыны шашыраңқы таралған трансформатордың электрмагнитті сұлбасы: а- жылжымалы орамалы; ә - жылжымалы шунтты; б – басқарымды шунтты.

Трансформатордың жұмыс барысында магнит ағыны шашыраңқы таралған трансформаторлардың бірінші және екінші реттік орамаларына ауыспалы таңбалы электрдинамикалық күштер әсер етеді. Бұл күштер ток шамасына пропорционал және трансформатор элементтеріне діріл береді. Жылжымалы оралымды және жылжымалы шунтты трансформаторлардың оралымдары тұрақты, шунттары жылжымайтын басқарымды трансформаторға қарағанда сенімділігі төмен. Осыған орай жылжымалы элементті трансформаторлардағы ток шамасы төмен, әдетте 500 А дейін шамада шығарылады. Бұдан жоғары қуатты трансформаторлар басқарылымды магнитті шунтты етіп жасалады.

Негізгі әдебиет: 1 [45-49], 2 [134-139], 3 [305-311]

Қосымша әдебиет: 1 [51-58]

Бақылау сұрақтары:

1. Магнит ағыны шашыраңқы таралған трансформаторлардың құрылымдық ерекшеліктері?

2. Трансформатордағы магнит ағынының таралуы.

3. Индуктивтілікті өзгерту жолдары қандай?

4. Индуктивтілікті магниттік шунт арқылы өзгерту қалай іске асырылады?

5. Трансформатордың жүктемелік жағдайындағы ток пен кернеу неге тең?

8-дәріс. Жылжымалы орамалы трансформаторлар. Пісіру трансформаторларын эксплуатациялау

Бұл трансформаторларға ТК, СТК, ТД, ТДМ типті трансформаторлар жатады. Олар бір фазалы өзекшелі типті болып жасалады. Трансформаторлардың бірінші реттік орамасы қозғалыссыз бекітілген, ал екінші реттік орамасы жылжымалы, орамалар бір-біріне максималь жақындағанда ток күші өзінің ең үлкен мәніне ие болады, ал максималь алшақтағанда ең аз мәнге ие болады. Қаптамасы алынған ТСК-500 трансформаторының жалпы көрінісі мен элеткрлік сұлбасы 16-суретте көрсетілген. Пісіру тогының реттелуі жүрісті бұрамамен 5 байланысқан қолсапты 3 бұрағанда іске асырылады, соның нәтижесінде бірінші 7 және екінші реттік орамалар аралығының арақашықтығы өзгереді. Қолсап сағат тілімен бұралғанда катушкалар жақындайды, магниттік таралуы азаяды да пісіру тогының шамасы өседі.

ТСК типті трансформаторлардың ТС трансформаторларынан айырмашылығы олардың компенсациялаушы конденсаторлары 8 болады, олар қуаттылық коэффициентін көбейтеді (cosY).

ТД-500 трансформаторының электрлі сұлбасы 17-суретте келтірілген. Бұл трансформаторда да пісіру тогы катушкалардың ара қашықтығын өзгерту арқылы реттеледі. Трансформатордың жұмыс диапазонының екі аралығы бар: біріншісі (катушкаларды қосарлап паралельді қосқанда) үлкен мәнді ток беруді қамтамасыз етеді, екіншісі (катушкаларды тізбектей қосқанда) аз ток беруді қамтамасыз етеді.

Сонымен қатар, бірінші реттік орама барлық орамдарын қоспай, олардың бір бөлігін ғана қосуға мүмкіндік бар, бұл бос жүріс кернеуінің мәнін көбейтге мүмкіндік береді. Мұндай мүмкіндік аз токпен пісіру кезінде доғаның жалындауына жақсы жағдай туғызады.

16-сурет. Пісіру трансформаторлары:

а — ТСК-500 трансформаторының құрылымдық сұлбасы (қаптамасы алынған), б — оның электрлік сұлбасы; 1 — желілік сымдарға арналған қыспақтар, 2 — өзекше (магнитөткізгіш), 3 — токты реттеуге арналған қолсап, 4 — пісіру сымдарына арналған қыспақтар, 5— жүрісті бұрама, 6 — екінші реттік орама катушкасы, 7— бірінші реттік орама катушкасы, 8— ком­пенсациялаушы конденсатор (стрелкамен катушканың жылжу бағыты көрсетілген); в — ТД-500 транс­форматоры орамасын параллель жалғау, ОП— бірінші реттік орама, ОВ— екінші реттік орама, ПД— ток аралығын ажыратып қосқыш, С — радиобөгеттерден (радиопомех) қорғаушы сүзгі

17-сурет. ТД-500 типті пісіру трансформаторының сұлбасы

ТД-500 пісіру трансформаторының техникалық сипаттамасы:

• номинальды пісіру тогы - 500 А;

• токты ретте шегі - 85 – 720 А;

• номинальды кернеу - 30 В;

• бос жүріс кернеуі - 60 – 76 В;

• желідегі кернеу - 220, 380 В;

• номинальды жұмыс режімі (ЖҰ) – 60 %;

• номинальды қуат - 32 кВА;

- қуаттылық коэффициенті (cosY) - 0,53;

- габариттік өлшемдері:

- ұзындығы - 570 мм;

- ені - 720 мм;

- биіктігі - 835 мм;

- салмағы - 210 кг.

Пісіру трансформаторларын эксплуатациялау

Әртүрлі пісіру тәсілі үшін трансформаторды таңдап алу кезінде ең бірінші осы пісіру жағдайына доғаның вольт-амперлік сипаттамасының түрін анықтайды. Содан кейін пісіру трансформаторының пайдалану жағдайын және тағайындалған элеткрлік параметрлерді негізге ала отырып қуаттылығы жеткілікті пісіру трансформаторын таңдап алады. Сонымен қатар трансформатордың сыртқы сипаттамасы доғаның вольт-амперлік сипаттамасына сәйкес келуі керек.

Қолмен доғалы пісіруге арналған трансформаторлар тасымалды (пісіру тогы 125-тен 250 А-ге дейін, жұмыс кернеуі 25-тен 30 В дейін болғанда) және жылжымалы (ток 250-ден 500 А, жұмыс кернеуі 30-дан 40 В дейін болғанда) болып шығарылады.

Автоматты пісіруге арналған трансформаторлардың номинальды тогы 500-ден 2000 А дейін, жұмыстық кернеуі 48-ден 76 В дейін.

Электрқожды пісіруге сыртқы вольт-амперлік сипаттамасы қатаң арнайы бір фазалы немесе үш фазалы трансформаторлар (ТШС-1000-1, ТШС-1000-3 және т.б) қолданылады.

Кез келген пісіру жабдықтарын эксплуатациялау барысында олар тозуға ұшырайды. Пісіру сапасының жақсы болуы бірінші кезекте осы жабдықтардың дұрыс, яғни өзінің құжаттық сипатамасында көрсетілген параметрлермен жұмыс істеуіне байланысты. Сондықтан пісіру жұмыстарымен қоса жабдықтарғы техникалық қызмет көрсету жұмыстарын да жүргізіп отыру пісірушінің басты міндеттерінің бірі болу керек.

Барлық трансформаторларға тән, пайдалану барысында кездесетін кейбір ақаулықтар және олардың пайда болуының мүмкін болатын себептері 7-кестеде келтірілген.

Пісіру трансформаторларындағы негізгі ақаулықтар

7-кесте

Ақаулықтар	Пайда болу себебі
1	2
Трансформатор қосылмайды	Тізбекте үзік бар
Трансформаторды қосқанда қорғаныстық элемент іске қосылады	1) Бірінші реттік орамада қысқа тұйықталу бар (нәрлендіруші сымдардың бір-бірімен, катушка ормдарының, тұрқы мен нәрлендіруші сымдардың бірі-бірімен тұйықталуы, конденсатордың тесілуі және т.б.); 2) Магнитөткізгіш оқшаулағышының бүлініп, сол арқылы
	болат тілімшелер аралығындағы тұйықталулар; 3) Бірінші реттік орамадан екінші реттік орамаға кернеудің тікелей берілуі (екінші реттік орама сымдарының біреуін жерлестіру кезінде);
	4) Нәрлендіру желісінің кернеуі қателікпен екінші реттік орамаға берілген немесе трансформаторға тұрақты ток кернеуі берілген.

7-кестенің жалғасы

1	2
Трансформатор тұрқында (корпусы) кернеу бар	Бірінші реттік орама оқшаулауышының бүлінуінен трансформатор тұрқына кренеудің берілуі.
Өзекше мен оларды байла-ныстырып тұрған бұрамсұқ-палардың қатты қызып кетуі	Өзекше тілімшелері мен бұрамсұқпа оқшаулауыштарының бүлінуі.
Трансформатордың қаты қызып кетуі	1) Катушкалардағы орамааралық тұйықталулар; 2) Магнитөткізгіштің жекелеген тілімшелерінің арасындағы тұйықталулар; 3) Пісіру сымдарының аралығындағы тұйықталулар; 4) Жұмыс істеу ұзақтығының көптігіне байланысты трансформатордың асқын жүктелуі; 5) Электродты дұрыс таңдамауы салдарынан болатын трансформатордың асқын жүктелуі.
Трансформатор доғаға өте аз пісіру тогын береді	1) Бірінші реттік орамада немесе кедергісі үлкен пісіру сымдарында кернеудің күрт төмендеуі; 2) Пісіру тогын реттегіштің дұрыс жұмыс істемеуі; 3) Пісіру тогын реттегіштің дұрыс қалыпқа қойылмауы.
Трансформатор жүктемелік жағдайға келтірілмей ақ желіден үлкен ток тұтынады	Орамдар арасындағы тұйықталулар
Пісіру тогы нашар реттеледі	1) Реттеуіш бұрамасының ақаулығы; 2) Дроссель катушкасындағы тұйықталулар.
Трансформатор пісіру тогының жоғарғы және төменгі шекке реттелуін қамтамасыз етпейді	Жылжымалы екінші реттік орама керекті орнына мыналардың себебінен жетпеуі мүмкін: 1) Жүрісті бұраманың ақаулығынан; 2) Катушка мен өзекше арасына бөгде заттардың түсіп кетуінен.
Трансформатордың қатты гуілдеуі	1) Өзекше тілімшелерін байланыстырып қысып тұратын бұрандаманың босаңсуы; 2) Трансформатор қаптамасының дұрыс бекітілмеуі;
	3) Реттеуіш өзекшесінің қисайуы; 4) Өзекшелер бекітпелерінің ақаулығы; 5) Катушканы жылжыту механизмінің ақаулығы.
Жұмыс істеу барысында доғаның кенеттен сөніп қалуы	1) Пісіру сымдарында үзіктің болуы немесе түйіспелерінің ажырап кетуі; 2) Бірінші реттік ораманың екінші реттік тізбекке кернеу өткізіп қоюы; 3) Сымдар арасындағы тұйықталулар

Негізгі әдебиет 2 [219-247], 3 [305-311, 411-412]

Қосымша әдебиет: 2 [25-43]

Бақылау сұрақтары:

1. ТСК-500 пісіру трансформаторы қандай негізгі бөліктерден тұрады?

2. ТД-500 трансформаторының жұмыс режімі қалай реттеледі?

3. Сыртқы сипаттамасына қарай трансформаторлар пісірудің қандай түрлерінде қолданылады?

4. Трансформатор жұмысында қандай ақаулықтар болуы мүмкін?

9-дәріс. Пісіру доғасын тұрақты токпен нәрлендіру көздері . Пісіру түрлендіргіштері және пісіру агрегаттары

Доғаны тұрақты токпен нәрлендіру көздеріне пісіру түрлендіргіштері мен пісіру агрегаттары және айнымалы токты тұрақты токқа түзетіп нәрлендіретін пісіру түзеткіштері жатады.

Пісіру түрлендіргіштері тұрақты ток өндіретін генератор мен жетекші электрқозғалтқыштан, ал пісіру агрегаты генератор мен жетекші іштен жану қозғалтқышынан тұрады. Екеуінің айырмашылғы тұрақты ток өндіретін жетектерінің түріне байланысты. Екі жағдайда да қозғалтқыштың механикалық энергиясы электр энергиясына айналдырылады. Пісіру түрлендіргіштері әдетте асинхронды электрқозғалтқышпен жабдықталады. Олардың стационарлы және жылжымалы (жүріс дөңгелектері бар) түрлері болады. ПСГ-500 пісіру түрлендіргішінің жалпы көрінісі 18-суретте көрсетілген.

18-сурет. ПСГ-500 түрлендіргішінің жалпы көрінісі

Пісіру агрегаттары электр желісі жоқ орындарда және кейбір жағдайда электржелісінің кернеуі қатты құбылмалы болғанда қолданылады. Генератор мен іштен жану қозғалтқышы ортақ қаңқаға дөңгелексіз, дөңгелекпен және кейде автомашина кузовына немесе тракторға орнықтырылады. Пісіру агрегаттарының түрлері сан алуан, мысалы, СДУ-2 агрегаты Т-100М тракторына орналастырылған, ал ПАС-400-VIII агрегаты СГП-3-VI генераторы мен ЗИЛ-164 қозғалтқышымен және АСБ-300-7 агрегаты (ГСО-3-5 генераторымен) ГАЗ-320 бензинді қозғалтқышымен бір тұғырлы етіп жасалған.

АСБ-300 пісіру агрегатының құрылымдық сұлбасы 19-суретте келтірілген.

19-сурет. АСБ-300 пісіру агрегатының құрылымдық сұлбасы:

1 — генератор, 2 — қозғалтқыш

Пісіру генраторлары

Пісіру генераторлары пісіру орнының санына байланысты бір және көп орынды, сыртқы сипаттамасына байланысты күрт құламалы, көлбеу құламалы, қатаң және өрленген болып бөлінеді. Егер генератор күрт құламалы сипаттамамен бірге көлбеу құламалы сипаттамаға келтірілетін болса, онда мұндай генераторларды әмбебеап генератор деп атайды.

Пісіру генераторлары магниттік полюстері бар статордан және орамалары мен коллекторы бар якорьдан тұрады. Генератордың жұмыс істеу барысында статор полюстері тудыратын магнит өрісінде якорь айналдырылады. Якорь орамалары генератор полюстерінің магнитті күштік сызықтарымен қиылысқанда оның орамдарында айнымалы ток пайда болып, ол ары қарай коллектор көмегімен тұрақты токқа түрлендіріледі. Коллекторға көмір щеткалары қыспақталған, олар арқылы тұрақты ток сыртқа шығарылған клеммаларға беріледі. Клеммаларға пісіру сымдары жалғанып, электрод пен пісірілетін бұйымға беріледі.

Конструкциялық ерекшеліктеріне байланысты пісіру генераторларының мынадай типтері болады:

- полюстері ажыратылған (расщепленные);

- тәуелсіз қоздырылушы және магнитсіздендіргіш тізбекті орамалы;

- өздігінен қоздырылушы параллель орамалы генератор.

Тәуелсіз қоздырылатын пісіру генераторының принципті электр сұлбасы мен сыртқы сипаттамасы 20-суретте көрсетілген.

Генератор екі қоздырушы орамадан тұрады: тәуелсіз қоздырылатын (Н әрпімен белгіленген) және тізбектей қосылған (С), олар әрқилы полюсте орналсатырылған. Тәуелсіз қоздырылушы орамаға реостат РТ жалғанған. Тізбекті орама қимасы үлкен шинадан жасалған, өйткені бұл орама арқылы доға тогының күшіне тең өте үлкен мәнді ток өтеді. Бұл орама секияларға бөлінген. Жұмыс барысында ораманың барлық орамдарын қосуға немесе бір бөлігін қосуға болады, осының нәтижесінде пісіру тогын сатылы реттеуге мүмкіндік туады. Тізбекті ораманың тудыратын магнит ағыны тәуелсіз қоздырылатын ораманың магнит ағынына қарама-қарсы бағытталған. Осы екі ағынның өзара әрекеттесуі нәтижесінде нәтижелі ағын қалыптастырылады. Бос жүріс кезінде генератордың тізбекті орамасынан пісіру тогы өтпейді. Бос жүріс кернеуі генератордың қоздырушы орамасындағы токпен анықталады, оны реостат РТ арқылы реттеуге болады.

Тізбекті орама жүктемеленген кезде пісіру тогы пайда болып, ол қарсы бағытты магнит ағынын тудырады. Пісіру тогының өсуімен магнит ағыны да өседі, ал жұмыстық кернеу төмендейді. Сөйтіп генератордың құламалы сипаттамасы қалыптасады.

20-сурет. Тәуелсіз қоздырылушы және магнитсіздендіргіш тізбекті орамалы генератор:

а — принциптік электр сұлбасы; б— сыртқы сипаттамасы

Пісіру тогын реттеудің екі тәсілі бар: тәуелсіз қоздырылушы орама тізбегіне қосылған реостат арқылы (жатық реттеу) және магнитсіздендіргіш орама орамдарының санын ауыстырып қосу (сатылы реттеу) арқылы реттеу.

Өздігінен қоздырылушы магниттендірші параллель орамалы және магнитсіздендіргіш тізбекті орамалы генератордың принциптік электрлі сұлбасы мен сыртқы сипаттамасы 21-суретте көрсетілген. Бұл генератордың негізгі полюсінде ек орамасы бар: магниттендіруші Н және магнитсіздендіруші С. Магниттендіруші орамадағы ток генератордың өзімен туғызылады, ол үшін коллекторға негізгі а және б щеткаларының аралығына қосымша С щеткасы орналасқан. Жоғарыда айтылғандай, пісіру тогы мұнда да реостат (РТ) пен сатылы ауыстырып қосқыш арқылы жүргізіледі.

21-сурет. Өздігінен қоздырылушы магниттендіруші параллель орамалы және магнитсіздендіргіш тізбекті орамалы генератордың принциптік электрлі сұлбасы:

а — принциптік электрлі сұлба; б — сыртқы сипаттамасы

Полюстері ажыратылған (расщепленные) генераторда тізбекті қосылған орама болмайды (22-сурет), полюстерінің орналасуы әдеттегі генераторлардың полюстерінен өзгеше.

22-сурет. Полюстері ажыратылған генератор :

а, б— принциптік магнитті сұлбасы; , - якорьдің магниттік ағындары; Ф_г – басты магнит ағыны; Ф_п – көлденең магнит ағыны; ГН – бейтарап сызық; П – көлденең полюстердің орамалары; Гл – басты полюстердің орамалары; РТ – реостат.

Магниттік полюстері кезектеліп (оңтүстік – солтүстік – оңтүстік және т.с.с.) орналаспайды, аттас полюстер қатар орналастырлады (екі солтүстік, ек оңтүстік); горизонталь орналасқан полюстер – басты полюстер (N_г), ал вертикаль орналасқан – көлденең (N_п) полюстер деп аталады.

Басты полюстерде (N_г) ойықтар салынған, олар полюстердің көлденең қимасын кішірейтіп, бос жүріс кезінде магнит ағындарымен толық қанығуын қамтамасыз етеді. Көлденең полюстер барлық жұмыс режімдерінде магнит ағындарымен толық қанықпаған жағдайда жұмыс істейді.

Якорь орамасына жүктеме берілгенде онда ток пайда болып, басты полюстерді магнитендіретін және көлденең полюстерді магнитсіздендіретін магнит ағындарын туғызады. Пісіру тогы өскен сайын якорьдағы магнит ағыны өседі де көлденең полюстердегі магнитсіздендірігіш әрекетті арттырады. Бұл генератордың жұмыстық кернеуін азайтып, құламалы сыртқы сипаттаманы қалыптастырады.

Тәуелсіз қоздырылушы орамалы генераторлар ПСО-120, ПСО-300А, ПСО-500, ПСО-800, ПС-1000, АСО-2000 пісіру түрлендіргіштерінде қолданылады; Өздігінен қоздырылатын параллель орамалы генераторлар ПС-300, ПСО-300М, С-300-1, ПС-500, САМ-400 пісіру түрлендіргіштерінде қолданылады. Полюстері ажыратлыған генераторлар СУГ-2Р, ПС-300М және басқа пісіру түрлендіргіштерінде қолданылады.

Негізгі әдебиет 1 [36-39], 2 [145-149], 3 [312-323]

Қосымша әдебиет: 2 [25-43]

Бақылау сұрақтары:

1. Пісіру түрлендіргіштері қандай бөліктерден тұрады?

2. Пісіру түрлендіргіші мен пісіру агрегатының жұмысында айырмашылық бар ма?

3. Пісіру генераторының құрылысы мен жұмыс істеу принципі.

4. Пісіру генераторының қандай түрлері болады?

5. Полюстері ажыратылған генераторлардың жұмыс ерекшеліктері.

10-дәріс. Бір орынды пісіру генераторларының жұмыс ерекшеліктері

Бір орынды генераторларда олардың сыртқы сипаттамасы генератордың ішкі электрмагниттік құрылым арқылы іске асырылады. 23–суретте бір орынды пісіру генераторларының электрлік сұлбасы келтірілген.

23-сурет- Бір орынды пісіру генераторларының электрлік сұлбалары

Барлық генераторлар магнит ағынын қоздыратын магниттендіргіш орамалы болып келеді. Осы орама дербес нәрлендірілетін (23, а,ә,б-сурет) немесе генератордың өзінен нәрлендірілетін (23, в – сурет) болып жасалады. Бірінші жағдайда генератор тәуелсіз қоздырылушы, ал екінші жағдайда өздігінен қоздырылушы параллель орамалы болып аталатыны жоғарыда баяндалған. Енді осы орамалардың генератор жұмысы кезінде қандай роль атқаратынын толығырақ қарастырамыз. Тәуелсіз қоздырылушы генераторда қоздырушы орамаға тұрақты кернеу беруді негізгі щеткалар (Ажәне Б) аралығына орналасқан қосымша С шеткасы көмегімен іскес асырылатыны бізге белгілі. А,С щеткаларындағы кернеу шамасының генератор жұмысына онша тәуелді емес, тұрақтылыққа жуық шамада болады. Магниттендіруші орамадан ω_н магниттендіруші ток өткенде, генераторда магнит ағыны Ф_н қалыптасады. Бұл ағын шамасы магниттендіруші орамадағы ток пен орам санына тура пропорционалдық тәуелділікте болады:

, (29)

мұндағы I_н - магниттендіруші орамадағы ток күші;

R_мн – магниттік желідегі магнит ағынына Ф_н қарсылық.

Генератордың бос жүрісінде ЭҚК және кернеу магнит ағыныме анықталады:

(30)

мұндағы С – генератордың тұрақты саны, жекелеген генераторлар үшін тұрақты мәнді шама.

Пісіру генераторындағы якорьге тізбекті қосылысқан қосымша қоздыру орамасының орам саны төмен , сым қимасы номинальды пісіру тогының шамасына есептеліп жасалад. Тізбекті қосылысты орамада қоздырушы магнит ағыны тек пісіру кезінде. Орама арқылы пісіру тогы өткенде, яғни генератор жүктемелік жағдайда жұмыс істегенде өрбиді. Тізбекті ораманың қосылыстыру ерекшелігіне қарай мұндағы магнит ағыны магниттендіруші ағымға Ф_н қарам-қарсы немесе сәйкес бағытталған болып қалыптасады.

Бірінші жағдайда – магнитсіздендіргіш ағын, ал екінші жағдайда – қосымша магниттендіруші ағын деп аталады. Қарама-қарсы бағыты магнит ағыны Ф_мс магнитсіздендіргіш қоздыру орамасында ω_мс (23, а,б,в - суреті), сәйкес немесе қосымша магнит ағыны Ф_мқ демеуші магниттік орамада ω_мқ туындалады (23, ә - суреті). Тізбекті қоздырғыш орама секцияланған. Ораманы түгелдей немесе жартылай қосуға болады. Жартылай қосқанда тізбекті ораманың магнит ағынының әсері едәір бәсеңдейді (тізбекті орама қарсы бағытта қослығанда) немесе үдейді (орама сәйкес бағытта қосылғанда).

Генератор тізбекті магнитсіздендіргіш орамамен ω_мс жүктемелі пісіру жағдайында болғанда, оның ЭҚК мынадай теңдеумен анықталады:

немесе

R_мт ⋲ R_мс деп алып

;

Жүктемелік жағдайда генератордың сыртқы кернеуі:

(31)

Келтірілген теңдеулерден көрінетіндей, магнитсіздендіргіш тізбекті орамалы генератордың сыртқы вольт-амперлік сипаттамасы күрт құламалы көріністі болады (18-сурет). Магнитсіздендіргіш ораманы шығарып қойса (23-сурет, 1-4 қосылыстар) генератордың вольт-амперлік сипаттамасы көлбеу құламалы көріністі болады (24-сурет, ω_мс=0). Бұл жағдайда кернеуді анықта теңдеуі мынадай түрге енеді:

24-сурет. Тізбекті магнитсіздендіргіш қоздырушы орамалы генератордың сыртқы вольт-амперлік сипаттамасы

Магнитсіздендіргіш ораманың секциялануы генератордың жұмыс режімін сталы реттеуге мүмкіндік береді. Осыған орай генератор тогын ретт мүмкіндіі еселі өседі. Пісіру процесін төмен токпен, бос жүріс кернеуінің шамасы жоғары болған жағдайда жүргізуге болады.

Генераторда тізбекті қосылысқан магнитендіруші орама ω_мқ болғанда (31) теңдеуін мынадай түрде жазуға болады:

Қосымша магниттендіруші ω_мқ орамасының орамдық санын ретті өзгерту арқылы генератордың сыртқы сипаттамасының құлау бұрышын өзгетуге болады. Әдетте ω_мқ орам саны ең төменгі шамада болғанда, генератордың сыртқы вольт-амперлік сипаттамасы қатаң, яғни түзу сызықты болып қалыптасады. Бұл жағдайда теңдеу

Орам саны жоғары болғанда

болады да генератордың сыртқы вольт-амперлік сипаттамасы өрленген болып қалыптасады.

Негізгі әдебиет: 1 [36-39], 2 [145-149]

Қосымша әдебиет: 1 [130-157]

Бақылау сұрақтары:

1. Генераторлардың жұмыс режімі қалай реттеледі?

2. Генараторлардың сыртқы вольт-амперлік сипаттамалары қандай болады?

3. Екінші реттік ораманың секциялануы не үшін керек?

4. Қоздырушы ораманың нәрлендірілуіне байланысты генераторлар қандай түрлерге бөлінеді?

5. Көп постты пісіру генераторларының жұмыс ерекшеліктері.

11-дәріс. Түзетілген тұрақты токпен нәрлендіру көздері. Пісіру түзеткіштері

Пісіру процесін тұрақты токпен жүргізу үшін айнымалы токты тұрақты айналдыр тәсілі де қолданылады. Айнымалы токты тұрақты токқа айналдыруды – токты түзету, ал осы мақсатты іскес асыратын аппараттарды – түзеткіштер деп атайды. Электрдоғалы пісіруге қолданылатын пісіру түзеткіштерінің бәріне тән ортақ элементтері бар, олар: трансформатор (үш фазалы)– пісіруге қажетті ток күшімен қамтамасыз етеді, оны – күштік трансформатор деп атайды; түзеткіш блогы – токты түзету міндетін атқаратын негізгі элементі; іске қосу, реттеу, өлшеу және сақтандыру элементтері. Сонымен қатар пісіру түзеткіштері түзеткіш блокты ауамен салқындататын желдеткішпен жабдықталады. Түзеткіш блок кремнийлі немесе селенді вентильдерден құралады. Арнайы түзеткіштерде бұдан басқа да элементтер болады, олар пісір процесін жүргізуді жеңілдетеді. Түзеткіштердің құрылымы мен жұмыс принциптері бір-біріне ұқсас болғандықтан, олардың элементерінің орналасуымен танысу мақсатында ВСС-300 түзеткішінің жалпы көрінісі 25-суретте келтіріліп отыр.

25-сурет. ВСС-300 түзеткішінің құрылымдық сұлбасы:

1 – желдеткіш; 2— қозғалыссыз орама; 3— трансформатордың магнитөткізгіші; 4— трансформатордың қозғалмалы орамасын жылжытытын механизм тұтқасы; 5— трансформатордың қозғалмалы орамасы; 6— селенді түзеткіш блогы; 7— қаптама.

Күштік трансформаторлар. Түзеткіштерде үш фазалы күштік трансформаторларды қолданудың тиімділігі басым екені анықталды. Сондықтан пісіру түзеткіштерін нәрлендіру үшін үш фазалы ток трансформаторлары кеңінен қолданылады. Түзеткіштің сыртқы вольт-амперлік сипаттамасы трансформатордың сыртқы сипаттамсымен анықталады. Сыртқы вольт-амперлік сипаттамасы қатаң түзеткіштерде магнит ағыны қалыпты таралған трансформаторлар қолданылады. Үш фазалы трансформаторлардың жұмыс істеу принципі бір фазалы трансформаторға ұқсас. Түзеткіштің сыртқы вольт-амперлік сипаттамасының қалыптасуына түзеткіш блоктың да әсері болуы ықтимал. Түзеткіште күрт құламалы сипаттама трансформатордың индуктивтігі арқылы қалыптастырлады. Осы мақсатта үш фазалы орамалары бір-біріне қатынасты жылжымалы, жылжымалы шунтты және басқарылымды шунтты трансформаторлар қолданылады. 26-суретте магнит ағыны шашыраңқы таралған және реттелетін түзеткіштің электрлік сұлбасы берілген.

Трансформатордың типі оның сенімділігі мен бағасының төмендігімен анықталады. Түзеткіш берілген жұмыс режіміне трансформатордың индуктивтігін Х_Т өзгерту арқылы келтіріледі. Жұмыс тогын реттеу еселігін өсіру үшін трансформатор орамаларын жалғастыру тәсілдерін әртүрлі қылып таңдайды. Трансформатор орамаларын жұлдызша етіп жалғастырғанда, пісіру тогы төменгі шекте реттеледі. Ал үшбұрышты сұлбамен жалғастырғанда пісіру тогы жоғары шекте реттеледі.

Трансформатордың құламалы сипаттамасын қалыптастыру дроссельді пайдалану арқылы да іске асырылады. Мұнда түзеткіш блок үш фазалы төмендетуші трансформатордан нәрлендіріледі. Трансформатордың магниттік таралуы қалыпты. Вольт-амперлік сипатаманың қажетті дәрежеде құлауы – трансформатордың екінші реттік орамасына үш фазалы магнитті қаныққан дроссель қосу арқылы жүргізіледі.

26-сурет. Трансформаторының магнит ағыны шашыраңқы таралған және реттелетін түзеткіштің электрлі сұлбасы

Түзеткіш блок белгілі бір сұлбамен жалғастырылған жартылай өткізгішті элементтер жиынтығынан тұрады. Жартылай өткізгішті элементтердің басты ерекшелігі, олардың вентильдік қасиетке ие болуы, яғни токты бір бағытта ғана өткізеді, соның нәтижесінде ток тұрақты (түзетілген) болып шығады. Жартылай өткізгішті элементтер басқарылмайтын – диодтар және басқарылатын – тиристорлар болып бөлінеді.

Кремнийлі басқарылмайтын диодтар үшін (27, а, сурет) материал ретінде жұқа кремнийлі тілімше (катод) қолданылады, оның бір жақ бетіне жұқа алюминий қабаты (анод) жалатылады. Ек жартылай өткізгіштің түйісуі кезінде түйіскен жерлерінде ауыспалы (өтпелі) қабат (П) пайда болады, ол электр тогын бір бағытта (анодтан А катодқа К) өткізіп, кері бағытта өткізбейді дерлік. Мұндай ауыспалы қабаты бар кремнийлі дискіні бөлшектенбейтін қымталған диод тұғырына дәнекерлеп қояды. Диодтың бір ұшында салқындатқышқа бұрап бекітетін бұрамсұқпасы бар, ал екінші ұшында майысқақ сым түріндегі шықпасы болады.

Кремнийлі басқарылмалы вентиль –тиристор төрт қабаттан және үш ауыспалы қабаттан тұрады (27, б -сурет). Егер мұндай элементке анодтан катодқа қарай сыртқы кернеу берілсе, онда ортаңғы ауыспалы қабат П₂ кері бағытта қосылған болады және тиристор ток өткізбейді. Егер оның басқарушы электродына (УЭ) оң потенциал (импульс) берілсе, онда ауыспалы қабат П₂ ашылады да анодтан катодқа қарай ток өтеді. Тиристор тек одан өтетін ток мәні нөлге дейін төмендегенде барып жабылады. Тиристор ашылуының электрлік бұрышын фаза бойынша, яғни импульсті беру ақытын нәрлендіретін кернеу синусоидасына қатысты өзгерте отырып түзетілген токтың орташа мәнін реттеуге болады.

27-сурет. Диод (а) және тиристор (б) құрылысы

Сонымен тиристор, токты түзету қызметін ғана, сонымен бірге пісіру тогын реттегіш қызметін де атқарады. Құралама жағынан кремнийлі тиристор кремнийлі диод сияқты жасалған, бірақ оның үшінші (басқарушы) электроды болады. Өнеркәсіпте кремнийлі және селенді диодтар мен кремнийлі тиристорлар кеңінен қолданыс тапқан.

Жартылай өткізгішті диодтар мынадай негізгі параметрлермен сипатталады: тура бағытта өтетін токтың орташа І_аорт және максимальды І_аmax мәнімен; вентильде ішкі кернеудің төменде шамасымен ∆U_а; вентильдегі кернеудің кері бағытты максимальды шамасымен U_вmax шекті қызу температурасымен Т_max . сонымен қатар, вентиль жұмысын сипаттайтын басқа да көрсеткіштер бар: вентильдің төзімділігі (ұзақ мерзім жұмыс істеуі), ПӘК және т.б. Тура бағытта кернеу шамасының төмендеуі неғұрлым аз болса, вентильдің сапасы соғұрлым жоғары болады.

Басқарылымды тиристорлар негізінен диодтарға тән көрсеткіштермен сипатталады, бірақ олардың өздеріне тән ерекшеліктері бар: қайта қосылыстыру кернеуі U_қ ; қосу тогының минимальды мәні І_б (немесе басқару тогы І_б –нің мәні i_а).

Тиристорларда тура бағытта керне төмендеуінің шамасы жоғарылау болып келеді. Сондықтан жүктемелік токтың шекті мәні бұларда сәйкес диодтармен салыстырғанда төмен. Тиристорлардың шекті қызу температурасы 100-110 ⁰ С. Асқын жүктемелікке сезімталдығы кремнийлі диодтармен бірдей.

Бір фазалы айнымалы токты түзету сұлбасы 28-суретте көрсетілген. Ол күштік трансформатор мен көпірлі сұлбамен қосылысқан төрт диодтан тұрады.

Түзету сұлбасының мұндай нұсқасында әрбір жартылай периодтан соң мәні нөлге дейін төмендейтін үздіксіз түзетілген лүпілдеген ток алынады.

28-сурет. Ток түзетудің бір фазалы екі жартылай периодты сұлбасы (а) және сыртқы тізбек (б) пен түзетілген тізбек (в) түрі

Пісіру түзеткіштерінде үш фазалы күштік трансформатор қолданылады, ол үшфазалы желінің бірқалыпты жүктелуін қамтамасыз етеді және түзетілген ток лүпілін төмендетуге мүмкіндік береді. Бұл жағдайда диодтарды екі жартылай периодты үш фазалы көпірлі сұлбамен қосылыстырады (29-сурет).

29-сурет. Үш фазалы айнымалы токты түзету:

а — қосылыстыру сұлбасы; б — сыртқы тізбектің үш фазалы тогы; в және г— түзетілген үш фаза тогы

Көпірдің әрбір иінінде вентильдер орнатылған. Әрбір фаза иінінде диодтар тізбектей жалғасқан. Әр фазаға екі түзеткіш вентиль орналастырылған, бұлардың өткізгіштігі қарама-қарсы бағытта. Үш иіндегі катодтар өзара қосылысып түзеткіштің катодтар тобын, ал анодтары қосылысып анодтар тобын құрайды.

Коммутацияланудың кез келген сәтінде екі вентиль жұмыс істейді, біреуі анод тобынан, ал екіншісі катод тобынан. әр вентиль айнымалы ток периодының 1/3 мерзімінде ток өткізеді. Түзетілген кернеу қисығына, айнымалы ток жиілігіне қатысты қарастырғанда, оған бағыт өзгерісінің алты еселенген жиілікті сипаттамасы тән. Өндірістік жиілік 50 Гц, ал түзеткіштегі жиілік 300 Гц. Жұмыс ұзақтылығы 2π/3-ке сәйкес вентильдегі анод тогының орташа шамасы төмендегі формуламен анықталады:

, (32)

мұндағы I_д - түзеткіш тогының орташа шамасы.

Негізгі әдебиет: 1 [39-43], 2 [140-144], 3 [326-331]

Қосымша әдебиет: 1 [130-157]

Бақылау сұрақтары:

1. Пісіру түзеткіштерінің құрылымы мен жұмыс принципі.

2. Түзеткіш блокты құрастыру сұлбаларының қандай түрлері болады?

3. Жартылай өткізгішті вентильдердің жұмыс ерекшелігі қандай?

4. Түзеткіштерде пісіру тогын реттеудің қандай тәсілдері бар?

5. Тиристорлар мен диодтардың қандай аырмашылықтары болады?

12-дәріс. Теңдестіруші реакторлы алты фазалы түзеткіштер

Мұнда трансформатордың алты екінші реттік орамасы екі үш фазалы топқа бөлінген. әр топтағы орама жұлдызшалы сұлбамен жалғастырылған (29-сурет). Топтардың нөлдік нүктелері бір бір фазалы теңдестіргіш реактормен (ω_р) жалғастырылып, ортаңғы нүктесі сыртқы беріліске шығарылған. Теңдестіруші реактор алма кезек екі фазаның кернеуін түзетіп теңестіреді.

30-сурет. Теңдестіргіш реакторлы алты фазалы түзеткіш

Осыған орай сәйкес вентильдерде токтың бір уақытта өтуі қамтамасыз етіледі. Теңдестіруші реактордың орталық нүктесі жүктемелік токтың теріс полюсі болып табылады. Трансформатордың бір топтық орамаларының ұштары вентильдердің тақ топтарына (В₁ , В₃, В₅), ал екінші топтық орамалардың ұштары вентильдің жұп топтарына (В₂ , В₄ , В₆) жалғасқан. Реактордың нәтижесінде түзетілген керне қисығы екінші фаза кернеуінің ортасына келетін үлестердің қосындысы болып қалыптасады. Кернеудің қайталану жиілігі, үш фазалық көпірлі сұлбадағыдай алты еселенген әдеттегі жиілікке (300Гц) тең. Келтірілген сұлбаның басымшылығы - амплитудалық токтың ұзақтығы мен оның шамалық төмендігі.

Вольт-амперлік сипаттамасы күрт құламалы түзеткіштер. Сыртқы сипаттамасы күрт құламалы түзеткіштер негізінен элеткрдоғалы пісірудің әртүрлі тәсілдерімен: қаптамалы элеткродпен қолмен пісір, вольфрам электродымен оқшаулашы газ ортасында және пісірдің басқа да тәсілдерінде қолданылады. Бұл түзеткіштерде бос жүріс кезінде кернеу шамасы елеулі өзгермейді, ал ток мәнін кең ауқымды аралықта реттеу, өзгерту талабына сай келеді. Күрт құламалы вольт-амперлік сипаттамасы трансформатордың өзінде және басқарылымды транзисторлармен немесе түзеткіш тирситорлық блоктармен қалыптастырлатын түзеткіштер де бар.

Қолмен доғалы пісіруге арналған түзеткіштер жұмыстық кернеуі 25-тен 40 В дейін болғанда пісіру тогының 125-тен 500 А дейінгі номинальды мәніне арналып жасалады. Механикаландырылған және автоматты доғалы пісіруге арналған түзеткіштер жұмыстық кернеуі 46-дан 76 В дейін болғанда пісіру тогының 500-ден 2000 А дейінгі номинальды мәніне арналып жасалады.

Пісіру түзеткіштерінің кейбір ттиптеріне қысқаша шолу

ВД-306 УЗ пісіру түзеткіші пісіру доғасын үш фазалы желідегі айнымалы токты тұрақты токқа түзетіп, металдарды қолмен доғалы пісіруге, балқытып қаптастырға және кесуге арналған. Ол орамалары жылжымалы үш фазалы күштік трансформатордан, кремнийлі түзеткіш блоктан, салқындатқыш желдеткіштен, жүргізгіш және қорғаушы аппараттардан тұрады. Түзеткіштің барлық құрамды бөліктері арбашаға қондырылып, табақты металдан жасалған қаптамамен қорғалған.

Түзеткіште пісіру тогын реттеудің екі диапазоны қарастырылған. әрбір диапазон ішінде пісіру трансформаторы орамаларының ара қашықтығын өзгерту арқылы пісіру тогын жатық реттеуге болады. Түзеткіштің сыртқы вольт-амперлік сипаттамасы күрт құламалы.

ВДГ-601 пісіру түзеткіші бір орынды механикаландырылған пісіруге, оқшаулашы газ ортасында жылдамдатылған режімде жұмыс істеуге арналған. Түзеткіш құрамына күштік трансформатор, алты тиристордан тұратын түзеткіш блок, пісіру желісіне қослған дроссель, тиристорларды басқару блогы, пісіруші жартылай автоматты басқару блогы, газды қыздырғыш, қосып-реттеіш және қорғаныстық аппаратар кіреді. Күштік трансформатор өзекшелі типті, үшфазалы, магниттік таралуы қалыпты. Трансформатордың бірінші және екінші реттік орамасы магнитөткізгіш өзекшесінде концентрлі етіп орналасқан. Пісіру кернеуін жатық реттеу басқару блогында орналасқан резисторлармен немесе жартылай автоматты басқару пультынан жүргізіледі. Түзеткіштің сыртқы вольт-амперлік сипатамасы қатаң.

ВСВУ және ВСП типті пісіру түзеткіштері тиристорлы түзеткіштер тобына жатады. Тиристорлы түзеткіш блокты ток күшін реттегіш ретінде пайдалануға болады. Тиристорлы блокқа берілетін импульстерді басқару арқасында түзеткіштің вольт-амперлік сипаттамасын қалыптастырады және оны қажетті жұмыс режіміне (үздіксіз немесе импульсті доғалы пісіруге) баптайды.

Осы типтегі пісір түзеткіштерінің электрлі сұлбасы 31, а - суретте келтірілген. Үш фазалы күштік трансформатордың бір бірінші реттік ω₁ және екі екінші реттік ω₂ , ω_2В орамалары бар. ω₂ орамасы тиристорлы түзеткішке VZ жалғанған, ол токты реттеу міндетін атқарады және көлбеу құламалы вольт-амперлік сипаттамалы болып келеді. ω_2В екінші реттік орамасынан кернеу диодты түзеткіш блокқа VZ_В беріледі, ол доғаны қосымша нәрлендіру көзі ретінде пайдаланылады және онде дроссель L_В арқылы күрт құламалы вольт-амперлік сипаттама қалыптастырылады. Қосымша нәрлендіру көзі доғаны тұтандырып жағуға, аз мәнді токпен пісіруге және т.б. арналған.

31-сурет. ВСВУ және ВСП пісіру түзектіштерінің электрлі сұлбасы (а) және сыртқы сипаттамасы (б)

Пісіру процесі кезінде доға екі нәрлендірігіштен бір мезгілде нәрлендіріле алады, бұл негізгі нәрлендіру көзінің бос жүріс кернеуін төмендетуге және жұмыстық ток көлемінде күрт құламалы сыртқы сипаттама қалыптастыруға мүмкіндік береді (31,б– сурет). Бұл нәрлендіру көздері вольфрам электродымен автоматты пісіруге арналған.

ВСП типті пісіру түзеткіштері балқымалы электродпен механикалы пісіруге арналған және көлбеу құламалы вольт-амперлік сыртқы сипаттамаға ие. Өндірісте кеңінен тараған кейбір пісіру түзеткіштерінің техникалық сипаттамалары 8-кестеде келтірілген.

Транзисторлы пісіру түзеткіштері. АП (АП-4, АП-5, АП-6) типті жартылай өткізгішті пісіру аппараттарында пісіру тогын реттеу пісіру желісіне тізбектей қосылған транзисторлар арқылы іске асырылады.

Пісіру тогы транзисторларды басқар тогын өзгерту арқылы реттеледі; ток инерциясыз жатық реттеледі және сыртқы желідегі кернеудің толқуы мен доға тогының өзгеруіне тәуелді емес. Транзисторлы түзеткіштер балқымайтын электродпен, тұрақты немесе импульсті токпен пісіру тгының аз мәнінде қолданыла алады. Әсіресе жұқа қалыңдықты металдарды вольфрам электродымен аргонды-доғалы пісіруде кеңінен қолданылады.

Пісіру түзеткіштерінің басқа түрлеріне қарағанда транзисторлы түзеткіштермен жұмыс істеу қауіпсіз, өйткені олардың бос жүріс кернеуі 40 В аспайды.

Кесте 8

Пісіру түзеткіштерінің техникалық сипаттамалары

	Бір орынды (постты)				Көп орынды
	ВД-360УЗ	ВДГ-601	ВД-506Д	ВДУ-1250	ВДМ-6302	ВДМ-6303С	ВДМ-1202С	ВДМ-1601
Вольт-амперлік сыртқы сипаттамасы Номинальды пісіру тогы, А Ток күшін реттеу диапазоны, А Кернеу, В: бос жүріс номинальды Кернеуді реттеу шегі, В Номинальды жұмыс режімі ПН, % Тұтынатын қуаты, кВА Массасы, кг Орындар (посттар) саны	Құламалы 315 45-315 61-70 32 22-32 60 24 180 -	Қатаң 630 100-630 90 66 18-66 60 69  595 -	Әмбебап 500 80-500 95 40 22-40 60 36  165 -	Қатаң 1250 250-1250 55 44 24-44 100 73  520 -	Құламалы 630/315 (6-315)* 70 58 - 100/60 46 260 4	- 630/315 (6-315)* 85 70 - 100/60 - 250 4	Қатаң 1600/315 (6-315)* 100 60 - 100/60 119 480 9	- 1250/315 (6-315)* 75 65 - 100/60 96 350 8

Негізгі әдебиет: 1 [39-43], 2 [140-144], 3 [326-331]

Қосымша әдебиет: 1 [167-180]

Бақылау сұрақтары:

1. Пісіру түзеткіштерінде құламалы сипаттама қалыптастыру қалай жүргізіледі?

2. Сыртқы вольт-амперлік сипаттамасы бойынша пісіру түзеткіштерінің қандай түрлері болады?

3. Транзисторлы пісіру түзеткіштерінің жұмыс ерекшелігі.

4. Түзеткіш блокты алты фазалы тәсілмен жалғастыру ерекшеліктері.

5. ВДГ-601 түзеткішінің жұмыс принципі.

13-дәріс. Көп орынды (постты) нәрлендіру көздері

Өндіріс алаңы тар болып пісіру посттарының бірнешеуін орналастыру қажет болған жағдайда қуаттылығы жоғары нәрлендіру көздерін пайдалану тиімді болып саналады. Мұндай нәрлендіру көздері нәрлендіру көзінің сыртқы шықпаларына жалғанған ортақ өткізгіш сымға (шинопровод) қосылған бірнеше пісіру постын бір мезгілде жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Мұндай нәрлендіргіштерді – көп орынды нәрлендіру көздері деп атайды. Оларға қойылатын негізгі талаптар – қосылған посттар орнықты және ауыспалы режімдерде бірі-біріне кері әсерін тигізбей тұрақты жұмыс істеуді қамтамасыз етуі керек. Посттардың бір-бірінен мұндай тәуелсіз жұмыс істеуі әрбір пост үшін бос жүріс кернеуінің өзгермеушілігімен қамтамасыз етіледі. Көп орынды нәрлендіру көздері қаптамалы электродпен доғалы қолмен пісіруде, флюс қабатының астында автоматты пісіруде және қорғаныстық газ ортасында механикаландырылған пісіруде жиі қолданылады.

Көп орынды нәрлендіруде әрбір пісіру посты өткізгіш сымға жеке-жеке балласты реостат арқылы жалғанады. Посттардың жалған сұлбасы 32-суретте келтірілген. Көппостылы нәрлендіру көзі (В) ортақ өткізгіш сым (ШП) арқылы n санды пісіру посттарын (СП₁ – СП_n ) нәрлендіреді. Әрбір пісіру посты өткізгіш сымға балласты кедергілер (РБ) арқылы жалғанған және осы балласты кедергілер көмегімен құламалы вольт-амперлік сипаттама қалыптастырылады. Доғалы қолмен және флюс қабатының астында пісіру үшін нәрлендіру көзінің сытқа беретін кернеуі, әдетте, өзгертілмейді. Қорғаныстық газ ортасында пісіруге арналған көпорынды нәрлендіру көздері ерекшелігі оларда бос жүріс кернеулері әр түрлі бірнеше өткізгіш сымдары болады. Әрбір пісіру посты өзіне сәйкес кернеудің өткізгіш сымына жалғанады.

32-сурет. Көп орынды нәрлендіру көзіне пісіру посттарын қосу сұлбасы

Көпорынды түзеткіштерде асқын жүктеуге арналған қорғаныстық құрылғыларға баса назар аударылады. Қаптамалы электродпен пісіруде ВКСМ-1000, ВДМ-1601, ВДМ-6302, ВДМ-6303С, ВДМ-1202С (8-кесте) типті түзеткіштер РБ-306, РБ-500 балласты реостаттарымен қолданылады. Оқшаулаушы газ ортасында пісіру үшін ВМГ-5000 түзеткіші РБГ-502 реостатымен қолданылады. Сонымен қатар доғалы пісіруде көпорынды пісіру трансформаторлары мен генераторлары да қолданылады.

Көп орынды пісіру түрлендіргіштері

Көп орынды пісіру аппараттары бір мезгілде бірнеше пісіру постын қамтамсыз етуге арналғаны бізге белгілі. Сондықтан бұл жағдайда қуаттылығы жоғары сыртқы сипаттамасы қатаң түрлендіргіштер қолданылады. Пісіру процесін жүргізуге қажетті құламалы сипаттама қалыптастыру үшін әрбір пісіру орнында пісіру доғасы балласты реостат арқылы тізбектей қосылады (33-сурет).

33-сурет. Көп орында генератордың принциптік сұлбасы: РН — кернеуді реттейтін реостат, РБ — балласты реостат

Көп орынды түрлендіргіш тұрақты ток генераторынан және асинхронды электрқозғалтқыштан тұрады. Генератордың туғызатын кернеуі қоздырушы орама тізбегіне параллель қосылған реостат арқылы реттеледі.

Көп орынды түрлендіргішке қосуға болатын пісіру орнының (постысын) санын мына формламен анықтауға болады:

, (33)

мұндағы N – орындар саны;

I – генератордың номинальды тогы;

I₀ – бір пісіру орнының тұтынатын ең үлкен ток мәні;

К – посттар жұмысының бір мезгілдік коэффициенті (есептеулерде бұл коэффициент мәнін 0,6 – 0,05 шамасында алады).

Нәрлендіру көздерін параллель қосу

Кейбір кезде жұмыс тогының шамасы (пісіру немесе кесу кезінде) бір нәрлендіру көзінің беретін тогының шамасынан артық болуы мүмкін. Мұндай жағдайда екі немесе одан да көп нәрлендіру көздерін параллельді жалғап қолдануға болады. Параллельді жалғауда трансформаторларды, генераторларды және түзеткіштерді (түзеткіштерді параллель жалғау сирек кездеседі) пайдалануға болады. Нәрлендіргіштерді параллель жалғастыруда мынадай негізгі талаптарды орындау қажет:

• жалғастырылатын нәрлендіру көздері бір типті және номинальды сипаттамалыры бірдей болуы керек (пісіру тогы, бос жүріс кернеуі, қозғалтқыштың айналу жиілігі және т.б.);

• нәрлендіргіштердің сыртқы вольт-амперлік сипаттамалары бір-біріне ұқсас болуы керек;

• бос жүріс кернеуі мен токты қадағалау үшін әрқайсысының тізбегіне вольтметр мен амперметр орнатылуы керек;

• төмен кернеу клеммаларын жалғайтын тізбекке бос жүріс кернеуін жеке-жеке реттеуге мүмкіндік беретін ажыратқыш орнатылуы керек;

• пісіру трансформаторларының бірініші реттік орамасы нәрлендіру желісінің бір сымына жалғануы тиіс;

• екінші реттік ораманың дұрыс қосылуы бақылау лампасымен жүргізілуі қажет (орамалар дұрыс қосылғанда бақылау лампасы жанып тұрмау керек (34-сурет);

34-сурет. Нәрлендіру көздерін параллель жұмыс істеуге қосу сұлбасы: ТР1 және ТР2 — пісіру трансфор­маторлары, КЛ — Бақылау лампасы, ДР1 және ДР2 — дроссельдер, ТТ — ток транс­форматоры, Р1 және Р2 — ажыратқыштар, П — сақтандырғыштар

- өздігінен қоздырылатын генераторлардың қоздырушы орамалары айқастырылып қосылады (35-сурет), бұл токтың кернеуі жоғары генератордан кернеуі төменге генераторға ауысып кетуден сақтайды, өйткені мұндай ауысу жағдайында генератордың біреі магнитсізденіп қалуы мүмкін.

35-сурет. Нәрлендіру көздерін параллель жұмыс істеуге қосу сұлбасы: Н — магниттендіретін орамалар, С— магнитсіздендіретін орамалар, РТ— реттеуіш реостат, Р— жүргізгіш ажыратқыш, П— диапазондарды ажыратып қосқыштар

Қазіргі кезде қуаттылығы жоғары нәрлендіру көздерінің көптеп шығарылуына байланысты нәрлендіру көздерін параллель қосу сирек орын алып отыр.

Негізгі әдебиет: 2 [149-150], 3 [336-338]

Қосымша әдебиет: 1 [181-192]

Бақылау сұрақтары:

1. Көпорынды нәрлендір көздерін пайдаланудағы негізгі мақсат қандай?

2. Көпорынды нәрлендіргіштерде жұмыс режімін баптау тәсілдері.

3. Нәрлендіргіштерді параллель қосу не үшін қажет?

4. Көпорынды пісіру түрлендірігштерінде пісіру тогы қалай реттеледі?

5. Көпорынды нәрлендірігшке қосылатын пісіру постының санын қалай анықтайды?

14-дәріс. Инверторлы (жиілікті түрлендіргішті) нәрлендіру көздері

Пісіру жабдықтарын жетілдірудің келешегі зор бағыттарының бірі жиілігі жоғары немес инверторлы буыны (звеносы) бар энергия жинақтаушы нәрлендіру көздерін құру болып табылады. Мұндай нәрлендіргіштердің массасы мен габариттік өлшемдері қолданылып жүрген нәрлендіргіштерден 6 – 9 есеге дейін кем. Олардың қуаттылық коэффициенті 0,95 – 0,98, ПӘК өте жоғары болып келеді және динамикалық қасиеттері де жоғары. Доғалы пісіруге арналған инверторлы нәрлендіру көзінің блок-сұлбасы 36-суретте келтірілген.

36-сурет. Инверторлы нәрлендіру көздерінің блок-сұлбасы:

НВ-төмен жиілікті түзеткіш; ИНВ-инвертор; ВВ-жоғары жиілікті түзеткіш; БОС-кері байланысты блок.

Нәрлендіру желісінен келетін кернеу төмен жиілікті (НВ) түзеткішке беріліп, онда түзетіліп шыққан соң инвертор (ИНВ) арқылы жиілігі жоғары (1 – 20 кГц) айнымалы кернеуге түрлендіріледі. Күштік трансформатор (Т) инвертор мен басқарылмайтын жоғары жиілікті түзеткіш (ВВ) екеуінің аралығына қосылған. Нәрлендіру көзінің сыртқы сипаттамасын қалыптастыру және пісіру режімін реттеу кері байланысты басқар блогының жүйесімен жүзеге асырылады.

Инверторлы нәрлендіргіш доғаның оңай тұтанып жлындауы мен созымталдық қасиетінің жоғарылауын, балқыған металдың майда тамшылармен немесе сорғалап ағу арқылы балқытылған металмен араласуын, бос жүріс кернеуін төмендетуге мүмкіндік беруді (36 В дейін); электр энергиясын 30-40 % дейін үнемдеді; ток пен керне параметрлерін алыстан (дистанционно) жатық түрде реттеуді қамтамасыз етеді.

Кейбір инверторлы түзеткіш параметрлері 9-кестеде келтірілген.

Кесте 9

Инверторлы нәрлендіру көздерінің техникалық сипаттамалары

Параметрлері	ВДУЧ-16	ВДУЧ-160	ВДУЧ-200	ВДУЧ-315	ВДУЧ-315 (жаңғыртылған)	ВДУЧ- 301	ВДУЧ-251
Жиілігі 50 Гц желі кернеуі, В Диапазондағы пісіру тогы, А Диапазондағы пісіру кернеуі, В Пісіру тогы: - ПН 40%, А - ПН 60%, А - ПН 100%, А Тұтыну қуаты, кВт ПӘК, % кем емес Өлшемдері, мм Массасы, кг	1x220 30-160 - - 160 90 6 80 600х280х х365 26	1x220 30-160 16-24 160 100 6 80 570х280х х360 27	3х380 30-200 16-28 200 160 120 8 80 600x380х х435 32	3x380 20-315 16-32 315 180 15 80 600x380-х500 70	3x380 40-315 16-32 315 180 15 80 600х280х х500 45	- 60-315 16-36 315 - 15,5 75 400х640х х575 70	- 30-250 21-35 250 - 12,0 75 335x660х х450 50

Инверторлы тиристорлы нәрлендіру көзі ВДУЧ-301. Бұл нәрлендірігштердің сыртқы сипаттамасы күрт және көлбеу құламалы, яғни әмбебап, олар қолмен доғалы пісіруге және қорғаныстық газ ортасында механикаландырылған пісіруде қолданылады. Нәрлендіргіш мынадай негізгі екі тораптан тұрады: желілік түзеткіштен және конверторлы түрлендіргіштен тұрады. Желілік түзеткіш тиристорлар мен диодтардан құралған және көпірлі сұлбамен жалғастырылған. Түзеткіш өзінің негізгі міндеті – айнымалы токты тұрақты токқа түзетуден басқа мынадай қызметтер атқарады: берілетін кернеу лүпілін (пульсациясын) басады; қоректендіргіш қосылғанда жинақтағыш конденсатордың бірқалыпты заряталуын қамтамасыз етеді; сыртқы желіден келетін кернеу шамасына бақылау жасап тұрады; апатты режімдер болғанда түзеткішті сөндіреді.

Конверторлы түрлендіргіш түзетілген кернеуді жоғары жиілікті кернеуге түрлендіреді. Түрлендіргіш құрамына жоғары жиілікті реттелмелі инвертор, жоғары жиілікте жұмыс істейтін трансформаторлы-түзеткішті құрылғы және шыққан кернеуді тегістегіш дроссель кіреді. Жартылай көпірлі сұлбамен құрылған тиристорлы инвертор жоғары жиілікті конденсатордан , индуктивті катушкадан және тиристорлы-диодты ұяшықтардан құралған.

Пісіру көрсеткіштерін жақсарту мақсатында инверторлы сұлба пісіру процесі барысында доғаны тұтандырып жандыру мен тамшылы қысқа тұйықталуда қысқа мерзімді жұмыс режімін қамтамасыз етеді. Қоректендірігштің шығаратын кернеуінің лүпілдік жиілігі номинальды режімде 5 кГц.

Инверторлы транзисторлы нәрлендіру көзі ВДУЧ-251 қаптамалы электродпен магистральды құбырлардың бұрылмайтын жіктерін үздіксіз және импульсті режімде доғалы пісіруге арналған . Пісіру процесі тұрақты токпен жүргізіледі. Импульс пен үзіліс ұзақтығын реттеу диапазоны 0,1 – 0,9 с. Импульс тогының амплитудасы 30 – 250 А, ал үзіліс тогы – 30 – 100 А аралығында орын алуы мүмкін. Түзеткіштің вольт-амперлік сыртқы сипаттамасы құламалы болып келеді. Нәрлендірігштен шығарылатын кернеу лүпілінің жиілігі номинальды режімде 16 кГц.

Қазіргі заманғы инверторлы нәрлендіргіштер

«Торус-200» инверторлы пісіру аппараты көміртекті және легірленген болаттардан жасалған бұйымдарды қаптамалы даналы электродпен қолмен пісіруге және кесуге арналған. Электрод диаметрі 2 мм-ден 4 мм-ге дейін, пісіру жұмысы тұрақты токпен жүргізіледі. Мұндай пісіру инверторлары өндірістің кез-келген саласында (ауылшаруашылығында, автошеберханаларда, тұрмыстық жағдайда және т.б) қолданыла береді. Жабдықтың жалпы сыртқы көрінісі 37-суретте көрсетілген. Техникалық сипаттамасы 10-кестеде берілген.

37-сурет. Торус-200 инверторы

«Форсаж -250» инверторы даналы электродпен тура және кері полярлықты тұрақты токпен пісіруге арналған. Доғаның оңай тұтандырылуын, орнықты жалындануын және созымталдығын қамтамасыз етеді. Пісіру тогын жатық реттеуге және пісірудің оптимальды режімін қалыптастыруға, доғаның жылдамдатылып жану режіміне келтіруге, кез келген элеткрод түрімен пісіруге мүмкіндік береді. Сонымен қатар бұл аппаратпен пісіру барысында металл шашырауы аз және пісіру сапасы жоғары болып шығады. Басқа нәрлендірігштерден ерекшелігі : бос жүріс кезінде электр энергиясын аз тұтынады, қызып кету мен асқын жүктеуден қорғанысы мықты, салқындатылу жүйесі сенімді және құрамындағы электрондық жүйесінде ең жетілген технологиялармен жасалған элементтер пайдаланылған. «Форсаж-250» инверторының сыртқы көрінісі 38-суретте көрсетілген

38-сурет. «Форсаж-250» инверторы

ФЕБ-350М инверторлы пісіру түзеткіші мынадай пісіру жұмыстарын орындауға арналған:

• диаметрлері 1,5 – 6 мм даналы элеткродтармен көміртекті және легірленген болат бұйымдарды қолмен пісіруге;

• қорғаныстық газ ортасында балқымайтын электродпен (ФЕБ-11, ФЕБ-12 басқару блогымен бірге) қолмен пісіруге;

• диаметрлері 0,8 – 2,0 мм электрод сымымен ФЕБ-05, ФЕБ-02 сым беру блогымен бірге белсенді және инертті газдар ортасында жартылай автоматты пісіруге;

• металды көмір және металл электродпен кесуге арналған.

«ФЕБ-350 М» аппаратының сыртқы көрінісі 39-суретте көрсетілген.

39-сурет. ФЕБ-350М инверторы

10-кесте