Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> Сварка шин

Сварка шин

Оглавление
Сварка шин
Источники сварочного тока
Ручная аргонодуговая сварка неплавящимся (вольфрамовым) электродом
Полуавтоматическая аргонодуговая сварка плавящимся электродом
Другие виды сварки
Сварка медных шин
Полуавтоматическая сварка медных шин под слоем флюса
Ручная сварка медных шин в среде защитных газов
Полуавтоматическая сварка медных шин в среде защитного газа
Плазменная сварка медных шин
Автоматическая сварка тяжелых медных шин
Сварка разнородных металлов
Дуговая сварка разнородных металлов методом алитирования
Сварка  разнородных металлов трением
Контактная сварка  разнородных металлов
Техника безопасности при сварочных работах

Сварка шин

Быков Б. Ф. и Поволоцкий А. М., Сварка шин.  Москва, 1976.

Рассмотрена технология соединения сваркой шин и профилей из алюминия и его сплавов, меди, меди с алюминием, стали с алюминием, а также оконцевание сваркой алюминиевых шин при присоединении их к выводам электрооборудования. Приводится описание шин и профилей, приспособлений, оборудования и материалов, необходимых для сварки.


1. ВВЕДЕНИЕ

токопровод из алюминиевых шин круглого сечения

Для канализации электроэнергии в распределительных устройствах до 1000 В и выше, для передачи электроэнергии на значительные расстояния, в цехах электролиза и других энергоемких потребителей электроэнергии находят широкое применение токопроводы, выполненные из шин как прямоугольного, так и сложного профиля.
До внедрения в электроустановках алюминия повсеместно для токопроводов применялись медные шины, а соединения шин и ответвления от них выполнялись стальными болтами, обеспечивающими достаточно надежное и устойчивое контактное соединение. Для предотвращения ослабления контакта эксплуатационный персонал периодически подтягивал болтовые соединения, не разбирая их.
Замена медных шин алюминиевыми и выполнение соединений алюминиевых шин теми же методами, что и медных, привели (из-за свойств алюминия) к дополнительному росту потерь в контактах и снизили эксплуатационную надежность электроустановок.
Переход с медных шин на алюминиевые явился результатом резкого увеличения потребления шин для канализации электроэнергии, дефицитности меди, а также увеличения выплавки алюминия по сравнению с довоенным уровнем. Недостаточная надежность болтовых контактных соединений алюминиевых шин обусловлена свойствами алюминия, который имеет низкий предел текучести. Контактные соединения алюминиевых шин, стянутые стальными болтами, даже при комнатной температуре ослабевают, и контакт между шинами ухудшается.
В условиях эксплуатации, когда шины нагреваются в результате протекания тока нагрузки, а затем остывают при отключении тока, ослабление и расшатывание контактного соединения происходит значительно быстрее.

Ослабление болтового соединения приводит к образованию воздушного зазора между шинами, в котором под влиянием кислорода воздуха контактные поверхности алюминиевых шин покрываются тугоплавкой,  плохо проводящей пленкой окиси, существенно ухудшающей контактные соединения, что в свою очередь способствует нагреванию контакта и росту переходного сопротивления.
При неблагоприятных условиях в болтовых контактных соединениях алюминиевых шин переходное сопротивление может возрастать в десятки и даже сотни раз по сравнению с первоначальным. Подтягивание болтового соединения не улучшает контакта. Для удаления пленки окиси на контактных поверхностях требуются разборка болтового соединения, зачистка контактных поверхностей под смазкой и вторичная сборка.
Применение специальных шайб, тарельчатых пружин, смазок улучшает качество Контакта, однако и они не дают полной гарантии получения стабильного контактного соединения. Вот почему при выполнении соединений из алюминиевых шин и профилей их стыки следует преимущественно выполнять сваркой.
Дуговая электросварка — русское изобретение мирового значения. Явление дугового разряда было открыто в 1802 г. крупнейшим русским физиком В. В. Петровым. Опубликованная им в 1803 г. книга содержит не только описание самого явления, но также и прямые указания на возможность расплавления металлов электрической дугой.
В 1882 г. русский инженер Н. Н. Бенардос изобрел способ соединения и разъединения металлов непосредственным действием электрического тока. В 1885—1886 гг. это изобретение было запатентовано в России, Франции, Бельгии, Великобритании, Германии, Италии, США и других странах.
В 1888—1890 гг. русский инженер Н. Г. Славянов изобрел, детально разработал и применил на практике способ дуговой электросварки металлическим электродом.
Применение сварки обеспечивает получение надежного соединения шин, равновеликого по проводимости целой шине и не требующего обслуживания эксплуатационного персонала. Применение алюминиевых шин оправдано и экономически. Экономическая проводимость алюминия (проводимость, отнесенная к массе металла) в 2 раза выше, чем у меди. Сварные соединения устойчивы к динамическим и термическим действиям токов короткого замыкания и вибрационным нагрузкам.
Кроме того, при применении сварных соединений экономятся метизы, сжимные плиты и цветной металл (вследствие устранения нахлесточных соединений), повышается производительность труда при монтаже, достигается экономия электроэнергии за счет сокращения потерь в контактных соединениях.
Пленка окиси, которая на контактных поверхностях болтовых соединений ухудшает контакт и увеличивает потери электроэнергии, в то же время предохраняет алюминий от дальнейшей коррозии.
Идеальным токопроводом, выполненным из алюминиевых шин, следует считать такой, у которого все соединения выполнены сваркой, в том числе и присоединение шин к выводам электротехнического оборудования. Болтовые соединения должны применяться только в тех случаях, когда по условиям эксплуатации соединения должны быть разъемными.
В электролизерах алюминия, смонтированных после 1950 г., в каждой серии ванн было заменено 29 тыс. сжимных контактов сваркой, что уменьшило на 2,5% расход электроэнергии и снизило эксплуатационные расходы по обслуживанию контактных соединений.
В настоящее время как за рубежом, так и в Советском Союзе для токопроводов стали применять наряду с алюминиевыми шинами шины из кремнемагниевых алюминиевых сплавов, обладающих значительно большими механической прочностью и пределом текучести, чем у алюминия. Одним из таких сплавов является сплав АД31. Шины, изготовляемые из этого сплава, поставляются в закаленном и естественно или искусственно состаренном состоянии. В первом случае добавляется к марке сплава индекс Т (АД31Т), во втором —Т1 (АД31Т1). Шины из сплава марок АД31Т и АД31Т1 обладают временным сопротивлением разрывов, в 2 и 3 раза превышающим временное сопротивление разрыву алюминиевой шины (АДО), изготовленной горячим прессованием. Сплав АД31Т имеет предел текучести не менее 130 МПа и АД31Т1—200 МПа. Недостаток сплава — повышенное (примерно на 12%) электрическое сопротивление  по сравнению с алюминием.

*1 кгс/мм2~10 МПа (мегапаскаль).

Таблица 1
Основные физико-технические свойства металлов, применяемых для шин
физико-технические свойства металлов
Основные физико-технические свойства меди, алюминия, сплава АД31Т и АД31Т1 приведены в табл. 1.
В зависимости от назначения установки, требований к механической прочности и вибрационной устойчивости или от условий агрессивной среды применяют шины из меди, алюминия или его сплавов.
Для распределительных устройств и токопроводов высокого напряжения, где предъявляются требования к динамической и термической устойчивости и проводимость не имеет решающего значения, целесообразно применять шины из сплава АД31Т или АД31Т1. В установках электролиза, где электрическое сопротивление тяжелых шин имеет решающее значение, гак как при больших токах даже незначительное увеличение сопротивления приводит к большим потерям электроэнергии, следует применять алюминий.
В тех случаях, когда необходима передача большой мощности или когда по условиям среды применение алюминия или его сплавов невозможно, применяют медные шины. К таким установкам относятся электролизеры никеля, меди, ртути, печные установки и др. При соединениях между собой медных шин в этих установках также находит широкое применение сварка.



 
« Сборка трансформаторов   СИГРЭ-72 - Подстанции переменного тока »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.