книги из ГПНТБ / Рабинович А.Г. Технология производства гидроакустической аппаратуры учеб. для судостроит. техникумов

ry — сопротивление потерь, создаваемых близко расположен­ ными деталями (экраны, шасси и т. п.), арматурой мон­ тажа и другими установочными элементами.

Наибольшее применение имеют цилиндрические катушки по­ стоянной индуктивности, наматываемые на каркасы из изоля­ ционных материалов. Намотка катушек индуктивности может быть рядовой однослойной и многослойной, а также типа «универсаль». Многослойные катушки по своим параметрам значительно усту­ пают однослойным из-за большей величины собственной емкости.

Контурные катушки часто изготовляют с одним или двумя маг­ нитными сердечниками, что позволяет в процессе настройки плавно регулировать величину индуктивности в заданных пределах. Маг­ нитные сердечники характеризуются действующей, или эффектив­ ной, магнитной проницаемостью, степенью изменения добротности катушки, потерями в сердечнике, стабильностью в диапазоне рабо­ чих частот и т. п. По форме и типу сердечники весьма разнооб­

из меди или латуни. Такие сердечники обычно имеют цилиндриче­ скую форму. Они уменьшают индуктивность катушки и вносят в нее некоторое добавочное активное сопротивление, понижающее добротность, так как являются короткозамкнутыми витками.

Широкое распространение получили контурные катушки, нама­ тываемые непосредственно на магнитные сердечники или вклады­ ваемые при сборке контура внутрь сердечника бронированного типа (СБ).

Наибольшая индуктивность достигается в том случае, когда длина магнитного сердечника не меньше длины намотки, а его диаметр близок к внутреннему диаметру каркаса катушки.

Наличие в конструкции нескольких близко расположенных ка­ тушек может привести к нежелательной связи между ними под воздействием собственных полей катушек или возникающих внеш­ них переменных полей. В свою очередь собственные поля катушек оказывают влияние на окружающие элементы схемы. Чтобы уменьшить эти явления, катушки помещают в экраны. Под дей­ ствием магнитного поля катушки на внутренней поверхности эк­ рана возникают вихревые токи, которые создают обратные магнит­ ные поля, в результате чего внешнее магнитное поле значительно ослабляется. Экраны несколько ухудшают добротность катушек, поэтому не рекомендуется помещать катушки на чрезмерно близ­ ком расстоянии от стенок экрана. Экраны контурных катушек вы­ полняют в виде цилиндрических станков удлиненной формы. Диаметр цилиндрического экрана принимают обычно равным двой­ ному диаметру катушки. Для изготовления экранов используют медь, латунь, алюминий и другие материалы с малым коэффициен­ том линейного расширения и малым удельным сопротивлением электрическому току.

другу. Процесс выполняется вручную или с помощью пластиноукладочных автоматов.

Сборка сердечника «встык» характерна образованием зазора между основным и дополнительным пакетами пластин, замыкаю­ щих магнитную цепь. Этот процесс по сравнению со сборкой «вперекрышку» менее трудоемок: предварительно скомплектованный пакет сердечника непосредственно вводится в окно катушки. Чаще всего сборка «встык» применяется в низкочастотных дросселях входных и выходных трансформаторов, так как при этом заметно улучшаются их рабочие характеристики.

Сердечник, собранный с катушкой, подвергается обжатию на ручном прессе с использованием специальных обжимных приспо­ соблений (рис. 47, а). Обжатие сердечника в ряде случаев выяв­ ляет необходимость его уплотнения, производимое введением в сер­ дечник дополнительных пластин.

Стыковые сердечники с замыкающим пакетом пластин обжи­ мают специальной скобой (рис. 47, б).

Дальнейшая сборка трансформатора определяется его кон­ струкцией и в каждом отдельном случае может включать операции по установке стоек для крепления трансформатора или герметич­ ного кожуха, монтажу вводов на контактных панелях и др.

Собранные трансформаторы подвергают контролю, после чего приступают к окончательной отделке (лакировке) трансформатора с целью повышения его влагостойкости и придания ему товарного вида.

Лакировка изделий производится пульверизационным двукрат­ ным покрытием нитроэмалью после предварительной подготовки

4) в нижней части обоймы устанавливают пластину, крепление которой проводят путем загиба специальных лепестков;

5) выводы обмотки дросселя опаивают после механического крепления на двух лепестках, расположенных на верхней части обоймы.

§30. Контроль и испытания трансформаторов

идросселей низкой частоты

Контроль качества трансформаторов и дросселей производится как на промежуточных операциях производственного процесса, так и на окончательной стадии после завершения всего сборочного процесса.

При операционном контроле производится внешний осмотр со­ стояния деталей и качества сборки.

Испытание трансформаторов и дросселей имеет целью опреде­

в отсутствии замыкания между сердечником и стягивающими вин­ тами или другими деталями крепления.

Измеряя сопротивление изоляции между обмотками и сердеч­ ником, проверяют надежность изоляции. Измерения проводят для каждой обмотки в отдельности с помощью мегомметра.

Испытание на электрическую прочность изоляции имеет целью проверить надежность изоляции между обмотками и сердечником в местах крепления выводов обмоток, а также в местах касания выводов корпусом или кожухом. Это испытание производится источником переменного тока заданной частоты и мощности. Испытательное напряжение при этом прикладывается к соответ­ ствующим выводам обмоток, плавно поднимается до требуемой величины и выдерживается в течение 1 мин. Результаты испыта­ ния считаются удовлетворительными, если изоляция выдерживает заданное напряжение и не наблюдается пробоев и перекрытий.

Прочность изоляции намоточных проводов катушек прове­ ряется в ходе испытания на межвитковую изоляцию. При этом испытании к клеммам первичной обмотки подводится двойное пер­ вичное (эффективное) напряжение повышенной частоты и выдер живается в течение 1 мин. Ток холостого хода при этом не должен превышать установленного значения.

Проверку трансформаторов при холостом ходе осуществляют с целью определения величины потерь в трансформаторе и соот­ ветствия коэффициента трансформации технической документации.

В ходе испытания силовых трансформаторов при номинальной

ных и последующих обмотках трансформатора, соответственно на­ груженных на сопротивления нагрузок. Величины токов нагрузки должны соответствовать заданным значениям по ТУ.

Для испытания трансформаторов при холостом ходе к первич­ ной обмотке подводится напряжение заданной частоты. По ампер­ метру, включенному в первичную обмотку при разомкнутых выво­ дах вторичной обмотки, измеряется ток холостого хода, величина которого должна находиться в заданных пределах.

Испытание на перегрев обмоток заключается в измерении тем­ пературы обмоток при длительной работе трансформатора на но­ минальную нагрузку. Температура перегрева обмоток определяется методом измерения сопротивления обмотки с наибольшей плотно­ стью тока до ее включения в цепь и после 2 работы трансфор­

Сопротивление обмоток при этом измеряется мостовым мето­ дом. Результаты испытания считаются удовлетворительными, если температура перегрева обмоток трансформатора соответствует за­ данным значениям по ТУ.

Измерение индуктивности обмотки дросселя, работающего с подмагничиванием, имеет целью определить величину индуктив­ ности дросселя при прохождении по его обмотке постоянного тока.

3.В чем состоят особенности технологического процесса изготовления катушек трансформаторов и дросселей низкой частоты?

4.Каковы особенности галетной конструкции катушек?

5.В чем заключается особенность технологии изготовления катушек индук­ тивности?

7.Чем характеризуется сборка низкочастотных дросселей?

8.С какой целью и какими методами осуществляется проверка трансформаторов?

ГЛАВА 8

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

§31. Основные свойства пьезоэлектрических

имагнитострикционных материалов

Излучение и прием акустических колебаний в воде гидроаку­

образовании колебаний электрического поля в механические коле­ бания излучающей поверхности, которая, соприкасаясь с окружаю­

происходит обратный процесс: вследствие воздействия акустиче­ ских волн на приемную поверхность преобразователя последняя начинает колебаться. В преобразователе механические колебания приемной поверхности преобразуются в электрические колебания, которые поступают в приемно-усилительный тракт станции.

Следовательно, гидроакустические преобразователи представ­ ляют собой электромеханические колебательные системы, в кото­ рых происходит преобразование механических колебаний в элек­ трические и, наоборот,— электрических колебаний в механические. В,се гидроакустические преобразователи обратимы, т. е. могут слу­ жить как излучателями, так и приемниками акустических колеба­ ний в воде.

В настоящее время в качестве чувствительных элементов (ак­ тивных материалов) гидроакустических преобразователей исполь­ зуются пьезоэлектрические и магнитострикционные материалы.

Пьезоэлектрические материалы. Кристаллические диэлектрики, обладающие свойством деформироваться под действием приложен­

ческих усилий на их поверхности появляются электрические за­ ряды. Такие явления носят название п ь е з о э ф ф е к т а .

Используемые в гидроакустической аппаратуре пьезоэлектриче­ ские материалы представляют собой поликристаллические тек­ стуры, т. е. вещества, состоящие из большого количества микро­ кристаллов, сцементированных керамической связкой. Полярные оси отдельных кристалликов расположены хаотически, поэтому пьезокерамика в неполяризованном состоянии не обладает пьезоэффектом. Если к пьезокерамическому образцу приложить сильное постоянное электрическое поле напряженностью 15—20 кв/см, то полярные оси кристалликов переориентируются в направлении

поля и сохранят эту ориентацию после прекращения действия поля. Пьезокерамический образец при этом приобретает пьезоэлектриче­ ские свойства, т. е. пьезоэффект. Такая обработка пьезокерамических образцов в сильном постоянном электрическом поле носит название поляризации пьезокерамики.

Пьезокерамика характеризуется высокими пьезоэлектрическими свойствами и большой механической прочностью. Методами кера­ мической технологии можно изготовлять пьезокерамические эле­ менты весьма сложной конфигурации и различных габаритов.

К основным видам пьезокерамики, используемой в качестве чув­ ствительных элементов гидроакустических преобразователей, сле­ дует отнести керамику на основе ді 4 титаната бария ВаТіОз и различные ~ Т Г ее модификации, керамику на ос­ нове ниобата бария свинца (РЬВа)

ЫЬгОб и керамику системы цир- конат-титанат свинца (ЦТС) Pb(ZrTiOa).

Пьезокерамику используют при определенных температурах. Темпе­ ратура, при которой наблюдается максимум диэлектрической прони­ цаемости (точка Кюри), является предельной, так как затем насту­ пает изменение структуры пьезоке­ рамики и ее свойств. Для пьезоке­ рамики из титаната бария, напри­ мер, точка Кюри лежит в области 110—120° С. Рабочая температура

для пьезокерамических преобразователей, как правило, несколько ниже точки Кюри.

Магнитострикционные материалы. Давно известно, что некото­ рые ферромагнитные металлы (железо, никель, кобальт и их сплавы) в магнитном поле испытывают линейную деформацию по направлению магнитных силовых линий. Подобное явление носит

На рис. 49 приведена зависимость линейной деформации (от­ ношение приращения А/ к первоначальной длине / образца) от из­ менения величины напряженности магнитного поля Я для некоторых ферромагнитных металлов. Как видно из приведенной зависи­ мости, наибольшим магнитострикционным эффектом обладают ни­ кель Ni и пермаллой (60% Ni; 40% Fe). Первый под действием магнитного поля укорачивается, а второй удлиняется. При магнит* ном поле напряженностью свыше 500 э наступает насыщение и приращение деформации практически прекращается.

Хорошими магнитострикционными свойствами обладает не только чистый никель, но и его сплавы. Поэтому никель и его сплавы находят широкое применение при изготовлении магнитострикционных преобразователей.

Если приложить к закрепленному на концах никелевому стержню магнитное поле, возникнут механические напряжения в стержне. При изменении напряженности магнитного поля, т. е. если магнитное поле будет переменным, стержень под влиянием возникающего механического напряжения будет совершать колеба­ ния. Эти колебания через излучающую поверхность никелевого стержня могут быть переданы в воду и вызовут образование аку­ стических волн.

В том случае, когда никелевый стержень помещен в магнитное поле и подвергается деформации, напряженность магнитного поля будет изменяться пропорционально деформации стержня. При этом в витках обмотки стержня появится переменная электродви­ жущая сила, пропорциональная давлению приходящей акустиче­ ской волны.

§ 32. Технология изготовления деталей из пьезокерамики

Технологический процесс изготовления пьезокерамических де­ талей (пьезоэлементов) можно условно разбить на три основные стадии: подготовка материалов, изготовление заготовок и изготов­ ление собственно пьезоэлементов.

Технологический процесс производства пьезоэлементов рассмот­ рим на примере изготовления пьезокерамики из титаната бария (ВаТЮз).

Подготовка материалов. Исходное сырье для пьезокерамического материала предварительно дозируют, затем смешивают ком­ поненты и производят высокотемпературный синтез.

барий в состоянии поставки может быть в виде порошка или пасты. Двуокись титана поставляется в виде порошка. Поступающие со

в специально оборудованных туннельных печах. Сушильные уст­

Вредной примесью в исходном сырье является металлическое железо. Для очистки от примесей железа сырье обрабатывается на магнитном сепараторе. В магнитном сепараторе (рис. 51) сырье через загрузочный бункер / тонким слоем ссыпается на вращаю­ щийся барабан 2, изготовленный из листовой тонкой (1,5—2 мм) латуни. Внутри латунного барабана находятся мощные электро­ магниты. Сырье, очищенное от железа, ссыпается в лоток 3, а ча­ стицы железа счищаются с поверхности барабана скребком 5 и попадают в лоток 4.

Контроль качества очистки порошкообразной массы сырья осу­ ществляется при помощи постоянного магнита, погружаемого в по-

следующим образом: берут навеску 50—100 г компонента и поме­ щают в хорошо прокаленную фарфоровую чашку или стеклянный