Текст книги "Домашний электрик"

Подготовку проводников к контактному соединению проводят в зависимости от способа его выполнения. Например, при соединении или оконцевании многопроволочных жил пайкой их концы разделывают ступенчато или со скосом (под углом 55°), чтобы образовался контакт между трубчатой частью наконечника (гильзы) и проволочками каждого повива. При оконцевании или соединении секторных или сегментных жил их скругляют специальным инструментом или с помощью пассатижей: тогда жила может легко войти в полость трубчатой части наконечника или гильзу. Подготовка контактных концов плоских проводников под сварку включает рихтовку и обработку их кромок.

Подготовка плоских проводников для соединения болтами включает рихтовку, а при наличии вмятин, раковин или неровностей – фрезерование, а также сверление отверстий под болты.

Для обеспечения металлического контакта между соединяемыми проводниками их контактные поверхности предварительно очищают от всякого рода пленок. Для этого применяют смывание, химическое растворение, механическую очистку. Часто эти способы используют совместно. Особенно эффективна механическая очистка в сочетании со смыванием или растворением. Способы очистки контактных поверхностей выбирают в зависимости от материалов контактных элементов, наличия на них защитных металлических покрытий, вида пленок и способа выполнения контактного соединения. Наиболее простой способ очистки контактных поверхностей – механический (с помощью стальных щеток или щеток из кардоленты). Контактные поверхности алюминиевых проводников очищают особо тщательно, нанеся предварительно слой технического вазелина или других защитных смазок для исключения повторного окисления поверхностей. Очистку внутренних контактных поверхностей алюминиевых овальных или трубчатых соединителей производят под слоем смазки с помощью специальных щеток. На хвостовик щетки навинчивается рукоятка нужных размеров. На специализированных заготовительных участках для очистки контактных поверхностей применяют вращающиеся металлические щетки.

Контактные поверхности, покрытые масляными пленками, предварительно обезжиривают растворителями и лишь затем очищают механическим способом до металлического блеска.

После очистки контактных поверхностей от различного рода пленок для предотвращения их повторного загрязнения (окисления) соединяемые поверхности защищают. Вид защиты выбирают в зависимости от способа выполнения контактных соединений, материалов контактных элементов и условий эксплуатации соединений. При контактной сварке или пайке поверхности соединяемых элементов защищают от окисления флюсами, а если же применяют соединение болтами, опрессовкой или скруткой, то контактными смазками. Защитные контактные смазки (пасты) должны иметь высокую адгезию, обладать относительно высокой температурой каплепадения, быть химически нейтральными и стабильными во времени, эластичными. Смазки на контактные поверхности наносят тонким слоем. В качестве защитных контактных смазок и паст используются конденсаторный вазелин, смазка ЦИАТИМ-221, кварцевазелиновая паста и др.

Опрессовка – это соединение жилы с наконечником (гильзой) за счет их совместной деформации с помощью формообразующего инструмента (пуансонов и матриц). Опрессовка бывает объемная, местным вдавливанием и объемная с местным вдавливанием.

Опрессовкой выполняют контактные соединения медных, алюминиевых и сталеалюминиевых проводов. При выполнении соединений алюминиевых и сталеалюминиевых проводов рекомендуется использовать кварцевазелиновую пасту, а при соединении медных проводов – технический вазелин.

При оконцевании однопроволочных алюминиевых жил кабелей до недавнего времени применялись в основном наконечники, в настоящее же время получили развитие два метода безарматурного оконцевания: непосредственное формование с помощью пиротехнического инструмента из концов однопроволочных жил наконечников и изгибание специальным инструментом конца однопроволочной жилы в кольцо. Второй метод – более прогрессивный и безопасный. Он должен найти широкое применение на практике.

Соединение и оконцевание опрессовкой изолированных проводов сечением 1,5-35 мм² выполняется в гильзах типа ГАО, Т и ГМ одним или двумя вдавливаниями с помощью пресс-клещей типа ПК-1мУ1 или ПК-ЗУ 1. В гильзу ГАО вводят жилы с одного или с двух концов. Гильзы для ввода проводов с двух сторон имеют удвоенную длину и спрессовываются в двух местах. Выбор гильз для выполнения того или иного соединения зависит от общего сечения соединяемых проводов. Если сечение соединяемых проводов меньше сечения трубчатой части гильзы, то ее заполняют дополнительной жилой.

Алюминиевые жилы сечением 16-240 мм² соединяются гильзами так, чтобы стык жил находился посередине гильзы. Для опрессовки используют прессы с набором инструментов для алюминиевых или для медных жил, а также шестигранник с местным вдавливанием и т. п.

Оконцевание алюминиевых жил выполняется с помощью алюминиевых и медно-алюминиевых наконечников ТА или ТАМ по технологии, аналогичной соединению жил.

Оконцевание и соединение медных жил осуществляется с использованием медных наконечников типа Т и медных гильз типа ГМ. Наряду с указанными способами опрессовки оконцевание однопроволочных жил можно выполнять также путем формования наконечника непосредственно из монолитной жилы или закручиванием ее в кольцо.

Технология сварки контактных соединений характеризуется способом проведения и положением свариваемых элементов. В зависимости от положения свариваемых элементов по отношению друг к другу соединения бывают внахлест, по торцам и встык.

Способы сварки контактных соединений разнообразны. Применение того или иного способа сварки зависит от эксплуатационного назначения контактных соединений, их количества, материала проводников, их формы и размеров, условий монтажа.

Алюминий по сравнению с медью быстрее вступает в реакцию с кислородом. На поверхности свариваемых алюминиевых деталей всегда имеется оксидная пленка; даже после удаления ее механическим или химическим способом она вновь образуется за десятые доли секунды. Эта тонкая и прочная пленка весьма тугоплавка: температура ее плавления составляет около 2050 °C, т. е. в 2–3 раза выше температуры плавления алюминия и его сплавов, (650-1000 °C). Плотность пленки в 1,5 раза больше плотности жидкого металла, поэтому при сварке пленка будет «тонуть» в жидком металле, образуя в нем включения и препятствуя процессу сварки.

При сварке алюминия и его сплавов возможно образование пористости в шве, поскольку при взаимодействии расплавленного алюминия с парами воды выделяется атомарный водород, который при рекристаллизации не успевает раствориться.

Алюминий и его сплавы характеризуются малым интервалом температур, при которых металл или сплав находятся в пластичном состоянии перед расплавлением; при нагревании он не изменяет цвета, и в связи с этим затрудняется контроль степени нагрева и расплавления металла. В нагретом состоянии металл обладает хрупкостью, а в расплавленном – жидкотекучестью.

Для повышения качества контактных соединений медных и алюминиевых проводников необходимо принимать меры по защите сварочной ванны от проникновения в нее вредных веществ.

При сварке алюминиевой жилы с медной оголенную алюминиевую жилу навивают вокруг медной так, чтобы конец последней выступал на 3–4 мм из-под витков.

Скрученные жилы перед сваркой на длине 5–6 мм покрывают тонким слоем флюса и закрепляют. Угольный электрод, закрепленный в электродержателе и подключенный к другому зажиму вторичной обмотки трансформатора мощностью не менее 0,5 кВА и напряжением 9-12 В, прижимают к торцу выступающего конца медной жилы. После расплавления выступающего конца медной жилы и одного-двух витков алюминиевый электрод отводится и сварка прекращается.

Пайка – процесс соединения металлов припоями, которые при расплавлении затекают в зазор, смачивая спаиваемые поверхности, а при охлаждении, застывая, образуют паяный шов.

Пайка выполняется при температуре ниже температуры плавления материалов соединяемых деталей. Вместе с тем температура припоя, при помощи которого осуществляется пайка, должна быть несколько выше точки его плавления, а температура соединяемых деталей должна быть близка к температуре плавления припоя. Соблюдение этого условия необходимо для получения такой подвижности припоя, чтобы заполнялись зазоры в швах между контактными элементами и происходило обтекание их поверхностей.

Соединение деталей с использованием припоя, имеющего температуру плавления ниже 450 °C, называют мягкой пайкой. Сцепление припоя с металлом происходит в результате адгезии припоя к металлу. Следует заметить, что температура плавления припоя для мягкой пайки – 450 °C – принята условно.

Соединение деталей с использованием припоя, имеющего температуру плавления выше 450 °C, называют твердой пайкой. Соединение припоя с металлом в этом случае обусловливается как адгезией, так и диффузией припоя в металл.

При пайке почти не происходит расплавления соединяемых элементов, поэтому паяные соединения легче ремонтировать.

Пайка – широко распространенный способ соединения и одинаковых, и разных металлов.

К числу металлов, которые легко паяются, относится медь. Однако добавление к меди легирующих элементов (примесей) затрудняет процесс пайки, так как последние изменяют свойства оксидных пленок, препятствующих образованию надежного соединения. В связи с этим при пайке контактных соединений следует тщательно выбирать флюсы и припои.

Пайка алюминия связана с двумя трудностями: во-первых, на алюминии имеется тугоплавкая оксидная пленка, во-вторых, алюминий обладает высокой теплопроводностью при сравнительно низкой теплоемкости и большим коэффициентом линейного расширения. Поэтому в процессе пайки алюминиевых контактных элементов нагрев должен быть локализован, выбор флюса следует производить в зависимости от легирующих присадок, введенных в металл. Особенности различных соединяемых металлов предопределяют выбор как технологического процесса пайки, так и припоев, флюсов и оборудования.

Соединение и ответвление медных однопроволочных проводов сечением 2,5-10 мм² пайкой выполняются после того, когда их концы предварительно соединены двоичной скруткой так, чтобы в месте касания жил образовался желобок. Место соединения нагревают пламенем пропанбутановой горелки или бензиновой лампой до температуры плавления припоя. Затем с усилием натирают поверхности соединения палочкой припоя, введенной в пламя. В результате трения желобок очищается от загрязнений и облуживается по мере прогрева соединения. Таким образом запаивается все соединение.

При соединении двух алюминиевых жил пайкой их концы либо срезают под углом 55°, либо производят ступенчатую разделку и только затем облуживают. Пайка ведется непосредственным сплавлением в форме или поливом предварительно расплавленным припоем. Соединение и ответвление алюминиевых многопроволочных и однопроволочных жил могут выполняться в медных луженых гильзах.

Соединение проводников из разнообразных металлов пайкой производится по той же технологии, что и алюминиевых жил.

Проводники прямоугольного сечения соединяют между собой с помощью болтов, шпилек или сжимов. Число болтов определяется размерами шин. Силу сжатия контактных поверхностей целесообразнее обеспечивать применением нескольких болтов небольшого сечения, а не одного болта большего сечения, так как в первом случае количество контактных пятен получается больше. В результате переходное сопротивление соединения уменьшается и происходит более равномерное распределение тока по контактной площади. Контактные выводы электротехнических устройств выполняются плоскими и штыревыми.

Несколько параллельных шин фазы соединяют между собой путем укладки их в переплет, а не попарно, так как в последнем случае контактная поверхность получается значительно меньшей, а переходное сопротивление большим. При прохождении электрического тока контактные соединения нагреваются и, как следствие, расширяются. Особенно значительный нагрев и расширение происходят при коротком замыкании. Расширение неодинаково по всему соединению, так как его детали имеют разные коэффициенты линейного расширения. Болты соединений медных и алюминиевых шин работают в неблагоприятных условиях, поскольку коэффициент линейного расширения стального болта меньше, чем медной или алюминиевой шины, кроме того, болты при коротком замыкании всегда нагреваются значительно меньше, чем шины. В режиме короткого замыкания на болты действуют дополнительные силы, которые, складываясь с силой затяжки болта, могут привести к остаточным деформациям и ослаблению контактного соединения при понижении температуры.

Чем больше толщина пакета шин, тем большие механические напряжения возникают в стягивающих болтах. Эти напряжения могут быть снижены, если под головки болтов (гаек) установить тарельчатые пружины.

Тарельчатые пружины электротехнического назначения изготовляют двух типов: Ш – для поддержания контактного давления в соединениях шин; К – для поддержания контактного давления в соединениях кабельных наконечников с выводами электрооборудования, имеющими уменьшенную контактную поверхность по сравнению с шинами.

Вместо тарельчатых пружин допускается устанавливать со стороны алюминия утолщенную шайбу под головку болта или под гайку также для снижения механического напряжения. Длина перекрытия (нахлеста) соединяемых элементов в контактном соединении при одном или четырех болтах редко превышает ширину шины, а при двух болтах составляет от 1,5 до 2 размеров ширины шины.

Уменьшение переходного сопротивления соединения достигается повышением контактного давления и понижением его жесткости. Для уменьшения жесткости контактного соединения на шинах делают продольные разрезы шириной 3–4 мм и длиной 50 мм.

Болты в соединении выбираются в зависимости от удельных давлений между контактными поверхностями, кажущейся плотности тока и допустимых растягивающих усилий для болтов.

Длину болтов подбирают такой, чтобы после сборки затяжки соединений оставалось не менее двух ниток свободной резьбы.

Затяжку болтов контактного соединения производят гаечным ключом. Соединение алюминиевых шин с шинами из меди или алюминиевых сплавов толщиной 4 мм, а также медных или стальных шин толщиной 4–6 мм допускается производить болтами М6 длиной 16 мм или М8 длиной 20 мм.

При использовании болтов М12 и выше для соединения алюминиевых шин необходимо выполнять предварительное их обжатие путем затяжки болтов, прикладывая полное усилие. Затем соединение следует ослабить, после чего вторично затянуть болты. При использовании болтов М6—М10 обжатие производить не рекомендуется во избежание срыва резьбы.

Болты на соединениях с тарельчатыми пружинами затягивают в два приема: вначале затягивают до полного сжатия тарельчатой пружины, затем соединение ослабляют поворотом ключа в обратную сторону на 1/4 оборота (для болтов М6 и М12) и на 1/8 оборота (для остальных болтов).

Простые повреждения в электропроводке можно устранить самому. При этом следует помнить, что все монтажные работы выполняются только при обесточенной проводке, т. е. вывернутых пробках.

Чтобы избежать перегрузок на электропроводку при пользовании большим количеством электроприборов, производят следующий расчет. Например, мощность всех включенных ламп и электроприборов в сумме равна 1000 Вт, а напряжение в сети 220 В, тогда суммарная сила тока составит 4,5 А (1000 Вт/220 В). Если установленный предохранитель рассчитан на 6 А, перегрузки сети не будет.

Если в доме погас свет, то прежде всего надо убедиться, не произошло ли то же самое у соседей, чьи дома подсоединены к этой линии. Если у них электричество есть, значит, неисправность – в вашем жилище.

Поиск повреждения ведут при помощи контрольной лампы (электрический патрон с лампочкой 15 Вт и присоединенный к нему небольшой провод с вилкой). Чтобы проверить сеть, вилку вставляют в штепсельную розетку. Если лампочка загорится, значит, сеть исправна. Контрольную лампочку подсоединяют к проверяемой электросети последовательно или параллельно по отношению к штепсельной розетке.

Однако бывает, что из строя выходит только часть проводки или даже одна-единственная розетка. Если тока нет в одной комнате, то проверяют распределительную коробку, от которой проводка идет в эту комнату. Если в ней нет напряжения, значит, повреждение находится перед ней, если же напряжение есть, то после нее. И так до тех пор, пока повреждение не будет найдено.

Все неисправности следует немедленно устранить. Приступая к ремонту электроприборов и сети, следует запомнить следующие правила техники безопасности. Запрещается: красить и белить электропроводку; подвешивать на провода какие-либо предметы; выдергивать штепсельную вилку из розетки за провод; вытирать мокрой тряпкой горящие электролампы; прикасаться во время работы с электроприборами к заземленным предметам (кранам, трубам, батареям, плитам, ваннам и т. п.); мокрыми руками прикасаться к выключателю, розетке, цоколю электролампочки, электроприборам, находящимся под напряжением; гладить влажное белье утюгом с поврежденным проводом; устанавливать штепсельные розетки в сырых помещениях; заливать водой и обрывать руками загоревшиеся провода; надо немедленно вывернуть пробки, отключить электрический ток; огонь гасить землей, песком, преградить к нему доступ воздуха.

Если включенный в сеть электроприбор не работает, надо проверить, есть ли напряжение в штепсельной розетке. Для этого в розетку включают контрольную лампу. Если лампа загорится, штепсельная розетка исправна. Затем проверяют шнур прибора. Вилку шнура вставляют в штепсельную розетку, а с другого конца к контакту электроприбора подключают контрольную лампу. Если лампа не загорится, значит, шнур неисправен. Чаще всего неисправность шнура возникает в месте соединения его концов со штепсельной вилкой или контактными штифтами.

Трансформаторы, автотрансформаторы и стабилизаторы

Трансформатор, как известно, служит для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Это устройство состоит из расположенных на одном сердечнике двух и более катушек. Сердечник трансформатора представляет собой набор определенной формы тонких пластин из специальной стали. Катушка, к которой подводится напряжение и ток для преобразования, носит название первичной, а катушка, с которой снимается преобразованное напряжение, называют вторичной.

Первичный ток, текущий по первичной катушке, создает вокруг нее и в сердечнике переменное магнитное поле, которое пересекает витки вторичной катушки и возбуждает в ней переменную электродвижущую силу. Если теперь к вторичной обмотке подключить лампу накаливания, через нее потечет переменный ток, и она загорится. Электрическая энергия передается из первичной обмотки трансформатора во вторичную обмотку без их непосредственного соединения, а только за счет связывающего обмотки переменного магнитного поля.

Трансформатор характеризуется номинальной мощностью, которую он способен передать и номинальным напряжением, на которое он рассчитан. К трансформатору можно подводить напряжение и мощность меньше номинальных значений, но не выше этих значений, иначе произойдет перегрев обмоток и магнитопровода, что вызовет выход трансформатора из строя. Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинаковы.

Если первичное напряжение меньше вторичного, то трансформатор называется повышающим, если же наоборот, то понижающим. Отношение количества витков первичной обмотки трансформатора к количеству витков его вторичной обмотки называют коэффициентом трансформации трансформатора.

Номинальная мощность, первичное напряжение и коэффициент трансформации определяют число витков обмоток, площадь сечения магнитопровода, диаметры проводов обмоток и другие характеристики трансформатора. Чем больше напряжение в данной обмотке, тем больше в ней должно быть витков. При этом изменяется и диаметр провода, поскольку при более высоких напряжениях ток уменьшается, и можно взять провод меньшего диаметра.

Для того чтобы усилить магнитную связь между первичной и вторичной обмотками, их размещают на стальном сердечнике. Для уменьшения потерь на вихревые токи сердечник набирается из тонких листов трансформаторной стали толщиной 0,35 или 0,5 мм, покрытых с одной стороны лаком или окленных тонкой бумагой. Трансформаторная сталь обладает меньшими потерями, чем обычная электротехническая сталь. Сердечник стержневого трансформатора набирается из Г-образных железных пластин. Наибольшее распространение имеют броневые трансформаторы с разветвленным магнитным потоком и сердечником из Ш-образных стальных пластин. В таком трансформаторе обмотки намотаны на одном каркасе, который размещается на среднем стержне.

Каждый трансформатор (автотрансформатор) состоит из следующих основных узлов: магнитопровода или сердечника из листовой или ленточной трансформаторной стали и двух и более обмоток.

Другие обмотки называются вторичными. Со вторичных обмоток снимают напряжение для питания различных приборов. В трансформаторах первичная обмотка изолирована от вторичной.

Хозяйственный трансформатор ОСГ предназначен для понижения сетевого напряжения 220 В до безопасного для жизни человека напряжения 12 или 36 В в хозяйственных помещениях повышенной опасности и особо опасных в отношении поражения электрическим током: гаражах, подвалах, погребах, сараях, ванных комнатах и подсобных помещениях.

Трансформаторы ОСГ выпускаются номинальной мощностью 0,125 кВА и 0,315 кВА.

Особенность трансформатора состоит в том, что он предназначен для работы под нагрузкой в продолжительном режиме. Конструктивное исполнение позволяет использовать его для стационарной установки. По степени защиты эти трансформаторы относятся ко II классу, имеют двойную изоляцию, которая обеспечивает высокую степень электробезопасности при эксплуатации в помещениях с повышенной опасностью.

Однофазный трансформатор ТБС-2 предназначен для питания цепей управления, полупроводниковых выпрямителей, для понижения сетевого напряжения 220, 380, 660 В до 5,5 В. Вторичное напряжение зависит от принципиальной схемы трансформатора и от его исполнения. Выпускаются однофазные трансформаторы ТБС-2 в семи вариантах.

В автотрансформаторе на магнитопроводе расположена одна обмотка. Если автотрансформатором надо понизить напряжение, то все витки включаются в сеть, а к части витков присоединяется электробытовой прибор, и наоборот, если напряжение надо повысить, то все витки присоединяются к прибору, а часть витков – к электрической сети.

Автотрансформаторы можно заменить трансформаторами такой же мощности, но трансформаторы не всегда можно заменить автотрансформаторами. Например, включать электрический звонок через автотрансформатор не рекомендуется, так как он не обеспечивает достаточную изоляцию кнопки от электрической сети.

Автотрансформаторы бывают следующих видов:

– переходные – понижающие или повышающие, которые служат для согласования номинальных напряжений бытовых электроприборов и электрической сети;

– регулировочные – которые применяются для регулирования напряжения электрической сети в период его колебаний;

– универсальные – являются одновременно переходными и регулировочными.

Изменение напряжения у регулировочных автотрансформаторов осуществляется плавно или ступенчато, путем передвижения угольного ролика или щетки по виткам обмотки под нагрузкой без разрыва цепи. Автотрансформаторы имеют встроенный вольтметр или другой индикатор для контроля напряжения, которое подается на бытовые приборы через выходные гнезда. Шкала прибора освещается электрической лампочкой.