книги из ГПНТБ / Бабаянц, С. С. Микропроволочные элементы радиоустройств учебное пособие для подготовки рабочих на производстве

разрядов вследствие ионизации воздушных включений внутри катушки или промежутков между изоляцией и заземленными близрасположенными деталями, в частности, магнитопроводом транс­ форматора (особенно в местах его заострений). Корона приводит к разрушению изоляции. Особенно благоприятны условия для развития короны на высоте, при разряженной атмосфере. Коронированиё усиливается с повышением частоты питания, особенно в ультразвуковом диапазоне частот.

Для борьбы с наружным коронироЕанием поверхность катушек покрывается тонким заземленным полупроводящим или проводя­ щим слоем. Это способствует выравниванию электрического поля в зазорах и ликвидации короны.

Важной задачей является выполнение выводов обмоток в высо­ ковольтных трансформаторах. Расстояние между открытыми выво­ дами, а также между выводом и корпусом необходимо обеспечи­ вать из расчета не менее 2 мм на киловольт испытательного напря­ жения по воздуху и 3 мм на киловольт по поверхности. У транс­ форматоров с литой термореактивной заливкой выводы выполняют гибкими проводами, непосредственно влитыми в заливку. Для катушек с заливкой применяются также металлические выводы, оформляемые при заливке в виде изоляторов из того же компаунда.

13-5. Сушка

Сушка производится до и после пропитки, заливки и обвола­ кивания с целью удаления влаги из пор изоляционных материалов и промежутков внутри изделия. Температуру сушки устанавливают не выше теплостойкости изоляционных материалов. Основными видами сушки являются конвекционная, терморадиационная, индук­ ционная и вакуумная.

Конвекционная сушка производится в термошкафах, в термо­ статах с автоматической регулировкой температуры. Перенос тепла от нагревателя происходит с помощью естественной цирку­ ляции воздуха или с принудительной циркуляцией. Недостатком является малая скорость движения воздуха и неравномерность нагрева в разных зонах.

Терморадиационная сушка основана на передаче тепла луче­ испусканием с помощью инфракрасных ламп накаливания. Этот метод применяют для изделий с небольшой толщиной пленки.

Индукционная сушка производится при нагревании токами высокой частоты.

Вакуумная сушка является разновидностью тепловой. Вслед­ ствие пониженного давления удаление влаги идет значительно быстрее, качество сушки повышается. Преимуществом этого метода является понижение температуры парообразования.

Непосредственно после сушки производится пропитка. Сушка после пропитки или заливки должна производиться в замедленном режиме с тем, чтобы исключить возможное) появление трещин

1 8 1

в изоляционном слое. Пропитка должна производиться непосред­ ственно после сушки. Даже кратковременное пребывание элементов после предварительной сушки в обычной атмосфере недопустимо. Наиболее прогрессивным методом является сочетание высушивания

спропиткой, заливкой или обволакиванием в одном устройстве. Для сушки применяется следующее оборудование: а) сушиль­

ные шкафы с естественной циркуляцией воздуха, снабженные электрическим, газовым или паровым обогревом. В рабочей камере 1 циркулирует воздух, подогреваемый элементом 3. Камера защи­ щена термоизоляцией 2 (рис. 13-2, а); б) термостаты с автоматиче­ ской регулировкой температуры до 200э С; в) сушильные шкафы

Рис. 13-2. Схемы сушильных шкафов: а — с естественной циркуляцией воздуха, 6 — с принудительной циркуляцией воздуха

с принудительной циркуляцией воздуха (рис. 13-2, б). Нагретый воздух через отверстия на дне поступает в рабочее пространство шкафа 1. Обогрев происходит вследствие непрерывно циркули­ рующего от центробежного вентилятора 5 горячего воздуха, нагре­ ваемого электрокалориферами 3. Равномерность температуры в рабо­ чей зоне шкафа регулируется посредством наклона заслонок 8. В верхней части шкафа / имеются отверстия 7, через которые при открывании заслонки 4 часть воздуха поступает в вентиляционную систему. Для забора свежего воздуха внизу левого канала имеется фильтр 2. Центробежный регулятор приводится во вращение двигателем 6; в) сушильные установки конвейерного типа пред­ ставляют собою трубу круглого или эллиптического сечения с обо­ гревом, внутри которой непрерывно передвигается транспортное устройство для перемещения высушиваемых изделий. Особенность этих печей заключается в возможности осуществления различных зон нагрева, если этого требует технология сушки; г) вакуум­

182

сушильные установки или шкафы, в которых сначала производится высушивание под вакуумом, после чего, не нарушая вакуум, осу­ ществляется пропитка, обволакивание или пропитка с заливкой.

13-6. Пропитка

В зависимости от требований, предъявляемых к изделиям, и свойств пропиточного состава применяются следующие виды пропиток: при атмосферном давлении, под давлением, при вакууме с подогревом и циклическая с подогревом.

Пропитка при атмосферном давлении (открытая пропитка) заключается в погружении еще не остывшего после сушки изделия в ванну с лаком и выдержки в течение заданного времени. Гидро­ статическое давление, создаваемое лаком, вытесняет воздух из изделия. Пропиточный состав при открытой пропитке имеет неболь­ шую вязкость, а растворителем является вещество, обладающее большой летучестью (например, пропитка полистироловым лаком, имеющим в своем составе до 90% бензола). На поверхности пропи­ точного состава выделяются пузырьки воздуха до установления равновесного состояния, т. е. равенства давления лака снаружи и воздуха изнутри. Прекращение выделения пузырьков свиде­ тельствует об окончании процесса пропитки.

Этот способ не обеспечивает сквозной пропитки на всю глубину изделия. Ниже приведен режим открытой пропитки элемента эпоксидным компаундом. После сушки в течение 2—5 ч при 105° С изделие охлаждают до 70—80° С и погружают в компаунд, нагре­ тый также до 70—80° С, выдерживают в течение 10—15 мин. Затем изделие выдерживают при нормальной температуре до прекраще­ ния стекания компаунда. Для полимеризации (отвердевания) компаунда производится нагрев до 140° С. Окончание нагрева контролируют по прекращению липкости в горячем состоянии.

Пропитка под давлением обеспечивает проникновение пропи­ точного состава в глубокие и узкие поры. Для создания избыточ­ ного давления применяют нейтральный газ (азот, аргон и др.), так как атмосферный воздух вызывает повышение кислотности пропиточных составов. Намоточные изделия, предварительно про­ сушенные, загружают в котлы (автоклавы) с вязким пропиточным составом, где создается повышенное давление до 1 Мн/м 2. Реко­ мендуется применять тренировочный режим, при котором каждые 5—10 мин снижают рабочее давление до нормального, а затем снова повышают. После 10—15 циклов давление снижают до атмо­ сферного и изделия вынимают из автоклава.

Вакуумная пропитка производится одновременно с сушкой. С этой целью применяются специальные установки, имеющие два

заполняют пропиточным составом. Включают обогрев и произво­ дят вакуумную сушку. Затем пропиточный состав перекачивают

183

из второго бака и производят вакуумную пропитку при остаточном давлении 0,13 кн/м 2 в течение 10 мин. Для этого включается кран 3 (вакуум-насос) и через кран 6 расплавленный состав перекачи­ вается в бак 1 до уровня отводящих труб. За это время в порож­ нем баке 5 производят вакуумную сушку. После окончания ваку­ умной пропитки в баке 1 пропиточный состав перекачивают обратно в бак 5, где начинается процесс пропитки. С этой целью кран 6 закрывают, открывают кран 3 и пропитка под вакуумом продол­ жается до тех пор, пока не перестанут выделяться пузырьки воздуха. Затем кран 3 закрывают, открывают кран 2 (воздух), впускают воздух в бак 1, и пропитка продолжается при атмосферном давлении еще 5—10 мин. После этого кран 2 закрывают.

По окончании пропитки открывают кран 4,-и в баке 5 создается вакуум. Кран 4 закрывают, открывают кран 6, и пропитывающий

перекачивают в первый бак с изделиями. В течение 5—10 мин происходит вакуумная пропитка. Затем в баке создают давление 0,3—0,6 Мн/м 2 в течение 10 мин, после чего пропиточный состав возвращается в бак сборника. Чередование пропитки под ваку­ умом и под давлением называют циклической пропиткой. Число циклов зависит от вязкости пропиточного состава и габаритов на­ моточного изделия.

Более высокую производительность обеспечивает ультразву­ ковая пропитка, а также совмещенный метод намотки и компаун­ дирования катушек. Ультразвуковая пропитка производится в открытых ваннах (при атмосферном давлении) и сопровождается воздействием ультразвуковых колебаний на пропитывающий лак. Применение ультразвука резко сокращает общее время пропитки в 3—5 раза. Это значительно снижает отрицательное воздействие органических растворителей на эмалевую изоляцию намоточных проводов. Ускорение процесса происходит вследствие увеличения скорости движения пропиточного состава по капиллярным кана­ лам и увеличения глубины его проникновения. Для ультразвуко­ вой пропитки используют следующее оборудование: ультразвуко­

1 8 4

вой генератор УЗГ-10Ц мощностью 10 кет (частота 22 кгц) и ультра­ звуковую ванну.

Для обеспечения высокого качества пропитки необходимо строго контролировать пропиточный состав и режимы технологи­ ческого процесса. Технологические процессы пропитки изделий являются весьма длительными (до 30—40 ч). Совмещенный метод намотки и компаундирования катушек упрощает и ускоряет техно­ логические процессы пропитки. Этот метод основан на том, что провод протягивается через миниатюрную фильерную ванночку, заполненную вязким термореактивным эпоксиполиэфирным ком­ паундом ЭПМ-2 и установленную вместо укладчика на станке СРН-05. В зависимости от диаметра провода и скорости намотки диаметр отверстия мягкой резиновой фильеры, определяющий количество наносимого на провод компаунда, может регулироваться. Консистенция компаунда ЭПМ-2 от вязкотекучей до вазелинопо­ добной. Скорость намотки до 2—2,5 тыс. об/мин. Продолжитель­ ность сушки изделий после намотки составляет 3 ч при 150° С или 8 ч при 125° С. Компаунд ЭПМ-2 имеет высокую влагостойкость, хорошую адгезию, большую скорость полимеризации. Токсичные отвердители отсутствуют.

13-7. Заливка

На качество заливки влияет конструкция формы. Форма должна обеспечивать свободное заполнение заливочным составом и воз­ можность удаления выделяющихся газов, а также допускать свободную усадку заливочного материала в процессе его отверде­ ния (2—2,5% для компаундов без наполнителя). В качестве матери­ ала для изготовления форм применяют алюминий, латунь, сталь, фторопласт и др. Поверхности металлической формы, соприка­ сающиеся с заливочным материалом, полируют и хромируют. При изготовлении форм следует исключить в них грани и острые углы. С целью лучшего извлечения изделий из форм после заливки предусматривается конусность в ! —2°. До заливки форма должна быть покрыта тонким слоем состава, пленка которого имеет плохую адгезию к поверхности формы. Для этого применяют 5—10%-ный раствор полиизобутилена или кремнийорганического каучука'марки СКТ в толуоле или бензине. Для правильной центровки изделий в форме необходимо предусмотреть фиксаторы или опорные про­ кладки из электроизоляционного материала. Заливочные формы могут быть изготовлены из кремнийорганической резины. Из-за малой жесткости такая форма не обеспечивает соблюдения точных допусков. Компаунды на основе эпоксидной смолы дают малую усадку, что позволяет получать точные размеры изделий и избе­ жать образования трещин. Перед заливкой компаунд вакуумируют. Изделия сложной конфигурации заливают под вакуумом или под давлением. Температура формы при заливке эпоксидной смолой ЭД-5 должна быть в пределах 45—55® С. После холодного

отвердения компаунда изделия, работающие при повышенной температуре (до 70—80° С), должны быть подвергнуты дополни­ тельной термообработке, заключающейся в выдержке при темпе­ ратуре 70—120° С в течение 12—24 ч. При работе с эпоксидными компаундами следует учитывать, что они токсичны. Поэтому необ­ ходимо предусматривать хорошую вентиляцию и уменьшать кон­ такт исполнителя с компаундами. Технологический процесс заливки

140° С. Формы с залитым компаундом помещают в пропиточный бак, где выдерживают при заливочной температуре и остаточном

компаунды плохо обрабатываются механическим путем. В случае необходимости применяют фрезерование, а затем обработку тонкой шлифовальной шкуркой.

Контрольные вопросы

1.В чем заключается назначение герметизации?

2.Расскажите о влиянии условий эксплуатации на работу элементов?

3.Дайте подробную характеристику способов герметизации элементов.

4.Расскажите о технологии заливки компаундом ЭК-7.

ГЛАВА ЧЕТЫРНАДЦАТАЯ

ТОЧНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА ОБМОТОК

14-1. Классификация и анализ погрешностей

Одной из основных задач производства является обеспечение заданной точности изготовления. Степень соответствия получен­ ных размеров, геометрической формы и электрических параметров заданным называется точностью. Точность в зависимости от спо­ соба ее определения делится на заданную, или требуемую, кото­ рую назначает конструктор; ожидаемую, или расчетную, полу­ ченную до производства элементов путем расчетов, и на действи­ тельную, определяемую путем .измерения готовых элементов.

При любом технологическом процессе производства элементов

.невозможно получение совершенно точных заданных размеров и электрических величин. Отклонения применяемого технологи­ ческого процесса от заданного вызывают погрешности. Погреш­ ностью называется разность между показанием измеряемого при­ бора или инструмента и действительным значением измеряемой величины. Погрешность должна быть в разумных пределах, опре­

186

деляемых заданным допуском. По месту возникновения различают погрешности детали, элемента (сборочной единицы) и устройства.

По стадии возникновения погрешности делятся на конструк­ торские и производственные. Конструкторские погрешности про­ исходят в результате упрощения расчетов: замены точных формул приближенными, округления полученных значений при расчете. Например, указываемая в справочниках и применяемая при рас­ четах величина удельного сопротивления медных проводов 0,01754 ом-мм г' !м приводит к завышению расчетного сопротивле­ ния обмоток в среднем на 3%, так как, по данным В. С. Локтаева, наиболее вероятная величина удельного сопротивления медной проволоки 0,01700 ом-мм 2/м .

Производственные погрешности возникают в процессе нама­ тывания и сборки элемента. Они могут быть систематическими и случайными. Систематической называется погрешность, которая остается постоянной или же изменяется по какому-то известному закону. Например, если счетчик наматываемых витков, сигнали­ зирующий об автоматическом выключении станка после наматыва­ ния заданного количества витков, имеет инструментальную ошибку, равную одному обороту на 200 оборотов, и эта ошибка не учтена при наладке станка, то все обмотки с числом витков более 200 будут намотаны на станке не менее, чем с одним лишним витком. Систе­ матические закономерно изменяющиеся погрешности могут влиять на точность производства обмоток непрерывно. Например, из-за износа направляющих поверхностей раскладывающего механизма в станках для рядовой намотки. Примером периодически дейст­ вующей погрешности может служить погрешность, возникающая в процессе деформации деталей механизмов намоточного станка из-за периодического колебания температуры окружающего воз­ духа в производственном помещении.

Случайной называется погрешность, которая в.рамках рассматри­ ваемого производственного процесса имеет самые различные значе­ ния, причем определить заранее ее появление и точное значение для каждой детали или элемента не представляется возможным. Случайная погрешность вызывается действием факторов, законо­ мерность которых не может быть заранее установлена, или же действием большого числа факторов, хотя и закономерных, но которые включаются в процесс и выключаются из него случайно. Случайные погрешности имеют различное значение для деталей одной и той же партии. Случайные погрешности, возникающие в отдельных обмотках изготавливаемой серии, зависят от процесса наматывания и сочетания конструктивных особенностей обмоток, выбранного метода и режима наматывания, непостоянства диаметра и механических свойств проволоки, качества изоляции и других факторов.

Например, при рядовой многослойной намотке обмоток при внешнем осмотре кажется, что витки проволоки расположены правильно и равномерно (рис. 14-1, а). Фактически же витки обмотйи укладываются при автоматической раскладке с раз-

очными отклонениями от правильного расположения, как показано на рис. 14-1,6. Витки 8 и 9 второго ряда расположены между витками первого ряда, витки о и 7 лежат на витках первого ряда. Это могло произойти в результате действия случай­ ных факторов: непостоянства диаметра проволоки, ее смятия, различного натяже­ ния и др. Витки 6, 7 расположены выше витков 5 и 9 на величину Дг, и их парамет­ ры различны. Виток 5 несколько выступает над плоскостью второго ряда вит­ ков. Это могло произойти вследствие упругих отжатий проволоки, недостаточного ее натяжения при наматывании, прилипания соринок к лаковой изоляции прово­ локи. По тем же причинам, а может быть, из-за отклонений диаметра и формы сече­ ния проволоки или неравномерности слоя изоляции виток 3 выступает из первого ряда витков, приподнимая соприкасающиеся с ним витки 4 и 2 второго ряда. Виток / приподнят, потому что для него мал зазор между предыдущими витками п торном каркаса.

Использование микропроволоки при многослойной намотке вызывает самое различное расположение витков. Большое влияние

Рис. 14-1. Расположение витков в многослойной обмотке: а — две схемы пред­ полагаемого правильного расположения витков; б — схема возможного распо­ ложения витков; в — положение крайнего витка при переходе к следующему ряду витков

оказывает смятие проволоки и изоляции, угол наклона укладки витков, сила трения между витками и каркасом. Переход ко второму ряду витков мри наматывании вызывает изменение направления укладки витков и увеличение длины витка (рис. 14-1, в). Изменение расположения и плотности укладки может отразиться на длине витков, омическом сопротивлении обмоток и размерах элементов. Типичным параметром точности обмотки .является ее сопротивле­ ние. В ряде случаев требуется точно соблюдать число витков или индуктивность.

Основные причины, обусловливающие возникновение произ­ водственных погрешностей, делятся на две группы: первая группа — погрешности, вызываемые материалами обмотки ДМ; вторая группа — погрешности, присущие процессу наматывания АН. Сумма этих составляющих не должна превышать допуск на сопро­ тивление или его погрешность AR, т. е.

A R ^ A M + AH.

Из причин первой группы большое влияние на точность изго­ товления обмоток оказывают: непостоянство диаметра и физиче­ ских свойств намоточной проволоки, качество изоляции провода,

1 8 8

погрешности изготовления оправок, гильз и каркасов. Причинами погрешностей, вызываемых процессом наматывания, являются погрешности оборудования и приспособлений, деформация про­ волоки, каркасов и деталей станка, неточность измерений в про­ цессе наматывания, неточность настройки станка.

14-2. Влияние погрешностей, вызываемых материалами обмоток

Непостоянство диаметра и физических свойств проволоки влияет на размеры и точность омического сопротивления много­ слойных обмоток, определяет точность и стабильность характе­ ристики резисторов. Диаметр намоточной проволоки не является строго постоянным даже в пределах одной бобины. Колебания предельных отклонений диаметра проволоки зависят от марки проволоки и ее размера. Допускаемое отклонение Д номинального диаметра d медной проволоки составляет:

Колебание диаметра проволоки в указанных пределах может вызвать изменение омического сопротивления на ± 1 0 —14%, т. е. значительно больше допуска на общее омическое сопротив­ ление многих обмоток.

Микропровода медные литые в стеклянной изоляции могут иметь следующие допускаемые отклонения А по диаметру d:

Проволока с большим удельным сопротивлением имеет следую­

на рис. 14-2. Наибольшая величина относительной погрешности омического сопротивления AR /R может достигать до 26% для медной проволоки и до 40% для проволоки с большим удельным сопротивлением. Удельное сопротивление р отрезков проволоки одной и той же марки и диаметра d из различных бобин неодина-

1 8 9