Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Жгуты и коммутационная аппаратура. Учебное пособие
.pdf
КОМСОМОЛЬСКИЙ-НА-АМУРЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Д. А. Киба, Н. Н. Любушкина
ЖГУТЫ
И КОММУТАЦИОННАЯ
АППАРАТУРА
Учебное пособие
Утверждено в качестве учебного пособия
Учебно-методическим советом Федерального государственного
бюджетного образовательного учреждения высшего образования
«Комсомольский-на-Амуре государственный университет»
Ай Пи Ар Медиа
Москва
2021
УДК 621.396
ББК 32.84
К38
Рецензенты:
Кафедра электроподвижного состава ФГБОУ ВО «Иркутский
государственный университет путей сообщения»,
зав. кафедрой канд. техн. наук, доц., чл.-корр.
Российской инженерной академии О. В. Мельниченко;
Крюков А. В. — д-р техн. наук, проф. кафедры
электроэнергетики транспорта ФГБОУ ВО «Иркутский
государственный университет путей сообщения»
Киба, Дмитрий Анатольевич.
К38 Жгуты и коммутационная аппаратура : учебное пособие / Д. А. Киба, Н. Н. Лю-
бушкина ; Комсомольский-на-Амуре государственный университет. — Москва : Ай Пи
Ар Медиа, 2021. — 84 с. — Текст : электронный.
ISBN 978-5-4497-1016-1
В учебном пособии рассмотрены основы монтажа современной ради оэлектронной
аппаратуры; изложены процессы пайки, припоя и флюса. Приведена технология сбо-
рочных работ; описаны основные виды испытаний радиоэлектронных устройств, а
также электрические и конструктивные характеристики электрорадиокомпонентов и их
маркировка. Особое внимание уделяется контролю коммутационной и защитной аппаратуры.
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению под-
готовки 11.03.04 «Электроника и наноэлектроника» (профиль «Промышленная электроника»), изучающих дисциплину «Жгуты и коммутационная аппаратура».
Учебное электронное издание
ISBN 978-5-4497-1016-1 © Комсомольский-на-Амуре государственный
университет, 2017
© Оформление. ООО Компания «Ай Пи Ар Медиа», 2021
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................... 4
1. ХАРАКТЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ
ПРОИЗВОДСТВА РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ .................. 6
2. ПАЙКА ............................................................................................................. 8
3. ПРИПОИ И ФЛЮСЫ ................................................................................... 10
3.1. Основные требования, предъявляемые к припоям ............................. 10
3.2. Основные требования, предъявляемые к флюсам .............................. 16
4. ПОДГОТОВКА ПРОВОДОВ И КАБЕЛЕЙ К МОНТАЖУ ..................... 17
5. ИЗГОТОВЛЕНИЕ И УКЛАДКА ЖГУТОВ ............................................... 25
6. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ,
ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ЭЛЕКТРИЧЕСКОМУ МОНТАЖУ .................... 31
7. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ И МЕТОДЫ
ИСПЫТАНИЯ
КАБЕЛЕЙ УПРАВЛЕНИЯ ............................................... 34
8. КОНТРОЛЬ СОСТОЯНИЯ ЖГУТОВ И КАБЕЛЕЙ
ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА .................................................................. 38
8.1. Выявление прохождения токов короткого замыкания
или перегрузки по оценке состояния изоляции, экранирующей
оплетки и жил проводов ........................................................................ 39
8.2. Выявление величины тока перегрузки ................................................ 41
9. БОРТОВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ
АППАРАТОВ ................................................................................................ 44
9.1. Электрические провода ......................................................................... 44
9.2. Монтажно-установочное оборудование .............................................. 47
9.3. Установление причин отказов в бортовой электрической сети .......... 49
9.4. Особенности
контроля электрожгутов летательных аппаратов ......... 52
10. КОНТРОЛЬ КОММУТАЦИОННОЙ АППАРАТУРЫ ........................... 57
10.1. Особенности эксплуатации коммутационных аппаратов ................ 61
10.2. Характерные причины отказов коммутационной аппаратуры .......... 62
10.3. Установление причин отказов устройств коммутационной
аппаратуры .............................................................................................. 68
11. КОНТРОЛЬ И ИСПЫТАНИЯ ЗАЩИТНОЙ АППАРАТУРЫ .............. 75
11.1. Особенности эксплуатации аппаратуры защиты .............................. 77
11.2. Установление причин отказов защитных устройств ........................ 78
11.3. Разработка мер по предупреждению отказов .................................... 82
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................. 83
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ............................................................. 84
3
ВВЕДЕНИЕ
Современные технологии в приборостроении предусматривают электромонтажные работы от объемного до печатного монтажей, в том числе
поверхностного. Развитие микроэлектроники преобразило современные
приборы. Структура современного прибора стала содержать значительно
меньшее количество механических деталей и узлов за счет увеличения
доли электронных компонентов в обеспечении его функциональности.
Широкий спектр задач, решаемых современными радиоэлектронными
средствами
, обусловливает большое разнообразие конструкций изделий.
Производство классифицируется тремя категориями: типами, видами, частями. Тип производства – важнейшая характеристика, от которой
зависит объем подготовки производства для выпуска изделия. Различают
три типа производства: массовый, серийный, единичный. Массовым называют производство, характеризуемое большим объемом выпуска изделий,
при котором на большинстве рабочих мест выполняется одна
рабочая операция, применяется наиболее производительное дорогое оборудование (автоматы, полуавтоматы); рабочее место оснащается сложными высокопроизводительными устройствами и приспособлениями, в результате этого
достигается самая низкая себестоимость продукции. Серийным называют
производство, характеризуемое изготовлением изделий повторяющимися
партиями. Единичное производство отличается малым объемом выпуска
одинаковых изделий, повторное изготовление которых, как правило, не
предусматривается
.
Из трёх типов производства – единичного, серийного и массового – в
современном приборостроении преобладает массовый. При этом типе производства широко применяются автоматические производственные линии
для изготовления печатных плат и монтажа. Это оборудование позволяет
повысить плотность монтажа, обеспечить качество и сократить сроки выпуска изделий.
Монтаж – это установка изделия или его составных
частей на месте
использования. Электромонтаж предполагает ряд последовательных операций по электрическому соединению контактных выводов электрорадиоэлементов.
Ручной монтаж осуществляется в соответствии с действующей на
предприятиях технологической документацией. Как правило, к такой документации относятся схема сборки и технологическая схема сборки изделия. Схема сборки изделия – это графическое изображение в виде
условных обозначений последовательности сборки изделия или его составной
части, разрабатывается конструктором и представляется в комплекте конструкторской документации. Технологическая схема сборки изделия – это
схема сборки с нанесенной на нее технологической информацией: вид со-
4
единения, наименование операций сборки – значение штучного времени,
типа и модели оборудования и т.п.
Монтаж электрическими проводами применяется при соединении
исполнительных механизмов с достаточно большими токами, протекающими в цепях. Провода выбираются из номенклатуры проводов, применяемых на предприятии, по допустимому значению плотности тока в зависимости от условий применения
проектируемого оборудования, материала
провода, класса нагревостойкости изоляции, допустимого нагрева, по экономической плотности тока (отношение расчетного тока к допустимому
удельному значению плотности тока для заданных условий работы) и др.
Монтаж, как правило, выполняется вручную. В последнее время все
шире применяются монтажные и коммутационные элементы, предусматривающие не пайку, а механическое соединение
проводов. Такая технология отличается низкой энергоёмкостью, позволяет исключить из технологического процесса использование флюсов, повышает надежность соединения. Вероятность безотказной работы для паяного соединения 0,985, а
для механического соединения 0,998.
Для облегчения процесса проектирования прокладываемых проводов
(жгута), правильного выбора и заказа компонентов используются специальные пакеты программ для сквозного проектирования жгутовых
соединений. Процесс проектирования начинается с ввода топологии жгута, длин
и электрической схемы. В процессе работы программное обеспечение позволяет выбрать компоненты, определить маршруты прокладки линий, автоматически уточняет длины проводов, рассчитывает последовательность
скрутки проводов и диаметры отдельных участков жгута (отдельно пучка
проводов, проводов с экраном, проводов с экраном и
защитной трубкой),
автоматически генерирует полную спецификацию заказных компонентов,
оценивает трудоёмкость монтажа и контроля. Использование программных продуктов значительно снижает трудоемкость проектирования сложных электрических жгутов. Автоматический расчёт результирующих диаметров наборных жгутов с учётом толщины экрана и оболочки позволяет
автоматически выбирать из базы данных термоусаживаемые компоненты
подходящего размера и сразу вносить
их в спецификацию.
В связи с вышеизложенным целью курса является обучение студентов электротехнических специальностей осуществлению выходного контроля электрических жгутов, кабелей и оптоволоконных линий связи на
электромонтажных производствах и проведению испытаний указанной
продукции при ремонтно-восстановительных и регламентных работах.
5
1. ХАРАКТЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ
ПРОИЗВОДСТВА РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ
Современная промышленность выпускает огромное количество различной радиоэлектронной аппаратуры, конструкция которой зависит от ее
назначения и условий эксплуатации.
По назначению радиоэлектронная аппаратура подразделяется на две
основные группы: широкого применения и специального назначения.
Радиоэлектронная аппаратура широкого применения (стационарная
или переносная) эксплуатируется обычно при комнатной температуре
и
влажности. Радиоэлектронная аппаратура специального назначения (военная, авиационная, космическая, судовая и др.), особенно устанавливаемая
на подвижных объектах, в процессе эксплуатации подвергается повышенной влажности, перепаду температур и атмосферного давления, механическому воздействию. Широкий спектр задач, решаемых с помощью современных радиоэлектронных средств, обусловливает большое разнообразие
конструкций изделий. Тем не
менее большинство конструкций представляет собой различные комбинации однотипных деталей и узлов, соединенных и определенным образом взаимодействующих друг с другом. Устойчивая работа изделия в значительной степени зависит от расположения деталей и узлов на шасси, их качества, правильного закрепления и монтажа.
Способы объединения элементов в общую конструкцию определяются
условиями
эксплуатации, принципами компоновки, требованиями производства, а также точностью и надежностью. Электрические связи между
функциональными узлами и конструктивными блоками, модулями обеспечиваются посредством электрических жгутов, высокочастотных кабелей.
Надёжное электрическое соединение обеспечивают коммутационные элементы (разъёмы, клеммные колодки, минусовые клемм-панели и т.д.). Переключаемые межблочные соединения, подача электропитания на
узлы радиоэлектронных устройств осуществляются с помощью коммутационной
аппаратуры (коробки контакторов, распределительных устройств и т.д.).
При разработке современной радиоэлектронной аппаратуры значительное внимание уделяется технологичности конструкции, под которой
понимается способность отдельных деталей, узлов или изделий в целом
обеспечивать наиболее быстрое и экономичное изготовление изделия в
условиях данного производства.
Конструкция радиоприбора
считается технологичной, если она, полностью соответствуя эксплуатационным требованиям, позволяет применять высокопроизводительные способы изготовления при минимальных
затратах рабочей силы, рационально использовать производственное оборудование, материалы и не усложняет производство. В требованиях к технологичности радиоприборов, в отличие от требований к технологичности
6
механических приборов, должны учитываться как условия производства,
так и тесное взаимодействие механических элементов, характеризующихся
кинематическими, динамическими и статическими связями, и радиодеталей,
свойства которых обусловлены электрическими и магнитными связями, температурной стойкостью.
Повышению технологичности конструкции способствуют:
1) внедрение передовых методов обработки, литья под давлением,
прессования деталей из пластмасс и т.п.;
2)
применение автоматизированных методов сборки;
3) выбор на этапе конструирования оптимальных допусков, точно-
сти обработки и т.д.;
4) применение конструкторских решений, позволяющих исключить
необходимость тонкой настройки, юстировки изделия;
5) закладка на этапе конструирования возможности самотестирова-
ния изделий радиоэлектронной аппаратуры.
Следует иметь в виду, что конструкция, являющаяся технологичной
для единичного производства, может оказаться
совершенно непригодной
для серийного или массового производства. В зависимости от масштаба
изготовления прибор одного и того же назначения может быть конструктивно оформлен по-разному.
Технологичность является относительным понятием, так как степень
технологичности нового прибора определяется или сопоставлением с конструкцией уже находящегося в производстве прибора, или сравнением нескольких вариантов
конструкции нового прибора. Кроме того, постоянное
развитие методов производства также способствует изменению критериев
технологичности устройства. Наиболее исчерпывающую оценку различных вариантов конструкции прибора в отношении технологичности можно
получить при сопоставлении соответствующих технологических процессов. Однако к этому методу прибегают лишь при оценке отдельных сложных трудоемких узлов или деталей. Оценка
технологичности конструкции
в целом на первых стадиях проектирования ограничивается определением
себестоимости по укрупненным данным и некоторыми частичными показателями. Более существенными из них являются следующие:
общее количество деталей;
количество наименований деталей;
соотношение деталей и узлов, стандартных и нормальных, ранее
освоенных производством и вновь спроектированных;
распределение по классам
точности;
распределение по видам обработки и т.п.
При оценке технологичности конструкций эти показатели имеют
существенное значение, но ограничиваться ими нельзя. Так, например, чем
меньше количество деталей, составляющих прибор, тем меньше будет
7
затрат на их изготовление и сборку. Однако если уменьшение количества
деталей сопровождается значительным их усложнением, изделие может
оказаться менее экономичным.
2. ПАЙКА
Пайкой называется технологический процесс образования неразъемного соединения металлических деталей путем нагрева (ниже температуры
их автономного расплавления) и заполнения зазора между ними расплавленным припоем, образующим после кристаллизации (застывания) прочный механический спай (шов).
Соединение металла с припоем происходит за счет растворения металла и его диффузии в припой
. Зазоры между спаиваемыми деталями
должны выбираться такими, чтобы слой чистого припоя был минимальным, так как его прочность меньше прочности сплава припоя с основным
металлом.
В зависимости от температуры в зоне соединяемых материалов пай-
ка подразделяется на низкотемпературную и высокотемпературную.
Зазор между деталями устанавливают в зависимости от соединения:
для низкотемпературных
припоев он составляет 0,05…0,08 мм, для высо-
котемпературных – 0,03…0,05 мм.
Пайка по сравнению со сваркой является наиболее скоростным и
наименее трудоемким способом соединения, поэтому она широко применяется при сборке и монтаже радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) и приборов.
По способу нагрева соединяемых деталей и припоя различают пайку
паяльником, токами высокой частоты, в печах
, горелкой, в жидких средах,
ультразвуком. Название способа пайки зависит от инструмента (оборудования) или среды нагревания.
Кроме того, в зависимости от характера окружающей среды разли-
чают пайку в вакууме, нейтральных газах и восстановительной среде.
По способу введения припоя выделяют следующие виды пайки:
с заливкой, с предварительной укладкой припоя к
месту соедине-
ния (шва);
предварительным избыточным обслуживанием поверхностей со-
единяемых деталей;
введением припоя паяльниками;
применением палочных или трубчатых припоев.
Пайка позволяет соединять элементы деталей таких форм, которые
трудно или невозможно соединить другими способами. Она применяется
для соединения почти всех металлов.
8
Одно из наиболее важных достоинств паяного соединения, входящего в электрическую цепь аппарата или устройства РЭА, состоит в том, что
оно обладает наименьшим электрическим сопротивлением.
Правильно разработанная конструкция паяного соединения и качественное его выполнение обеспечивают надежную работу соединения в
течение длительного времени.
Припой должен обладать следующими качествами: хорошо растворять основной металл, смачивать его, иметь хорошую жидкотекучесть и
достаточную механическую прочность. Температура плавления припоя
должна быть ниже температуры плавления основного металла.
В качестве припоев используют цветные металлы и их сплавы, которые в зависимости от температуры плавления подразделяются на низкотемпературные (мягкие) с температурой плавления до 350 °С и высокотемпературные
(твердые) с температурой плавления 350…1850 °С.
В соответствии с ГОСТ 21930-76 и ГОСТ 21931-76 припои характеризуются температурой начала и конца плавления.
При монтажной пайке применяют серебряные и оловянно-свинцовые
припои. Серебряные припои по сравнению с оловянно-свинцовыми обеспечивают более высокие прочность и эксплуатационную надежность соединения. Легкоплавкость серебряных припоев способствует более
экономичному их использованию, поэтому, несмотря на дефицитность серебра,
для пайки ответственных конструкций применяют в основном серебряные
припои. Надежность паяных соединений зависит от состояния соединяемых поверхностей и их конструкций, температуры пайки и применяемого
флюса.
При подготовке поверхностей деталей, подлежащих пайке, производится удаление механическим или химическим способом загрязнений,
ржавчины, оксидных
и жировых пленок. В простейшем случае поверхно-
сти деталей промываются бензином или спиртом.
Пайка может выполняться либо в защитной атмосфере, либо с использованием флюсов, предохраняющих поверхности соединяемых деталей от возможного окисления при повышенной температуре.
Перед горячим лужением или пайкой подготовленные поверхности
деталей покрывают флюсом, который выбирается в зависимости
от применяемого припоя и соединяемых металлов, а также от способа пайки. Температура плавления флюса должна быть ниже температуры плавления
припоя для обеспечения его жидкого состояния и равномерного растекания по основному металлу.
Флюсы способствуют образованию жидкой или газообразной защитной зоны, предохраняющей поверхность металла и расплавленного припоя
от окисления
, а также растворяют и удаляют пленки оксидов с поверхности.
9
Технологический процесс пайки включает в себя лужение, которое
предшествует пайке и заключается в покрытии поверхностей соединяемых
деталей тонкой пленкой припоя. При лужении происходит сплавление
припоя с основным металлом.
После лужения производится пайка деталей, для чего припой наносят в место соединения деталей и прогревают до его полного растворения,
сохраняя детали
в сжатом состоянии до полного затвердевания припоя.
Правильно спроектированное соединение должно быть удобным в сборке
и надежно работать в условиях эксплуатации РЭА и приборов. Основные
типы паяных соединений установлены ГОСТ 19249-73.
Высокая механическая прочность паяного соединения может быть
обеспечена только при тщательном соблюдении технологии пайки. Недостаточно тщательная очистка деталей перед пайкой
, неправильная конструкция паяного шва, несоблюдение температурного режима пайки и
другие нарушения технологического процесса неизбежно приводят к появлению различного рода дефектов в паяном шве и ослаблению паяного соединения.
Основными дефектами при пайке являются:
наличие трещин в паяном шве в результате быстрого охлаждения
деталей после пайки или значительной
разницы в коэффициентах теплово-
го расширения припоя и металла;
наличие пор в шве за счет высокой температуры пайки или ин-
тенсивного испарения флюса;
несмачивание припоем поверхности деталей из-за большой их за-
грязненности.
Контроль качества готовых паяных соединений обычно проводится
или без разрушения изделий одним из физических способов (внешний
осмотр, рентгеноскопия), или с разрушением изделий (на отрыв, на срез,
на разрыв).
3. ПРИПОИ И ФЛЮСЫ
3.1. Основные требования, предъявляемые к припоям
К припоям предъявляются конструктивные и технологические требования.
К конструктивным относятся:
достаточная механическая прочность при нормальных, высоких и
низких температурах;
хорошие электро- и теплопроводность, герметичность, стойкость
к коррозии.
К технологическим относятся:
жидкотекучесть при температуре пайки;
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]