Основы контактной сварки

При электрической контактной сварке заготовки в месте соединения нагревают и сжимают определенным усилием. Нагрев осуществляют теплом, которое выделяется в заготовках и в контактах между ними при прохождении электрического тока.
Для получения качественных сварных деталей металл в месте соединения нагревают до расплавления и лишь в отдельных способах (например, при стыковой контактной сварке сопротивлением) — до пластического состояния. Примыкающие к месту соединения зоны должны быть нагреты до температур, обеспечивающих требуемую пластическую деформацию заготовок. В процессе этой деформации происходит удаление окислов из места соединения, устранение раковин и уплотнение металла.
Количество тепла, выделяемого в зоне сварки, определяют по формуле Ленца-Джоуля:
Q = 0.24 I2Rt ,
где Q — количество тепла, кал; I — сила сварочного тока, А; R — общее сопротивление зоны сварки, Ом; t — время нагревания, с.
Основное влияние на нагрев оказывает сила сварочного тока. Например, при данном количестве тепла, расходуемом за один сварочный цикл, увеличение силы тока вдвое приведет к уменьшению времени нагревания более чем в 4 раза.
Характер нагрева заготовок, оказывающий большое влияние на качество сварного соединения, в значительной мере зависит также от величины общего сопротивления зоны сварки и соотношения между его отдельными составляющими. Общее сопротивление состоит из контактного сопротивления между заготовками, сопротивлений самих заготовок и сопротивлений между электродами и заготовками. При сварке неочищенных заготовок контактные сопротивления изменяются в широких пределах. Это приводит к изменению температур нагрева заготовок, в результате чего снижается стабильность прочностных показателей сварных соединений. Кроме того, при сварке неочищенных заготовок увеличивается износ электродов, а в сварных соединениях возникают дефекты.

Виды контактной сварки

Безразборный периодический контроль – решение проблемы эксплуатации изношенного электрооборудования

Пульты управления высоковольтными выключателями

Пульты являются универсальными устройствами, предназначенными для коммутации различных активно-индуктивных нагрузок, в том числе для управления приводами постоянного и переменного тока (ПУВ-10) или только постоянного тока (ПУВ-50; ПУВ-35) высоковольтных выключателей при контроле технического состояния последних.
Все пульты позволяют задавать простые операции и сложные циклы работы выключателей с регулировкой длительности каждого интервала.
В новой разработке - пульте ПУВ-35 - предусмотрена также регулировка выходного напряжения пульта, подаваемого на электромагниты привода. Это позволяет производить проверку работоспособности выключателей при пониженном напряжении, как того требуют «Объемы и нормы испытаний электрооборудования» и определять минимальное напряжение срабатывания. Определение этого параметра возможно как в ручном, так и в автоматическом режиме по запрограммированному алгоритму.

Информация о выбранном цикле, его настройках и выходном напряжении выводится на жидкокристаллический индикатор. Изменение цикла, установка длительностей сигналов управления и величины напряжения производятся с помощью кнопок.Выбранный цикл и его настройки сохраняются в энергонезависимой памяти, что существенно упрощает дальнейшее пользование пультом.

Пульты могут эксплуатироваться как стационарно в силу своей высокой надежности и большому сроку службы, так и в качестве переносных устройств благодаря техническим решениям, обеспечивающим высокую безопасность обслуживания в полевых условиях, и некритичность к возможным ошибкам персонала.

Приуправлении пуском выключателей пульт располагается либо в вагончике, либо непосредственно возле выключателя. Вход пульта подключается к сети питания выключателей, выход «Откл.» - к катушке электромагнита отключения, выход «Вкл.» - к катушке электромагнита включения или контактора, выход «Общ.» - к общей точке соединения катушек. При оценке правильности функционирования блокировочных контактов выходы «Откл.» и «Вкл.» присоединяются к катушкам не непосредственно, а через соответствующие блокировочные контакты.

Как известно, недостатками релейных силовых коммутаторов являются: износ контактов вследствие возникновения дуги при размыкании цепи с индуктивностью, дребезг контактов и нестабильность времен включения и отключения. Все эти недостатки исключены в пультах посредством комбинации контактных и бесконтактных ключей. Замыкание и размыкание контактных ключей происходит при отсутствии на них напряжения, что исключает саму возможность возникновения дуги и обеспечивает чрезвычайно большой срок их службы, Временные интервалы формируются цифровым способом от стабильного генератора, а быстродействующие полупроводниковые ключи вносят существенно меньшие задержки, чем релейные.

Для защиты нагрузки в виде катушек индуктивности от импульсов ЭДС самоиндукции большой амплитуды выходы пультов зашунтированы варисторами.

Обеспечение безопасности

Высокий уровень безопасности при эксплуатации пультов обеспечивается следующими техническими решениями:

• Каждый из трех выходов «Вкл.», «Откл.» и «Общ.» в ПУВ-10 и ПУВ-50 коммутируется собственным ключом, имеющим быстродействующую защиту по току. При возрастании в любой цепи тока выше заданного максимального значения защита разрывает эту цепь за время не более 10 мкс. Тем самым гарантируется защита от всех видов короткого замыкания вследствие ошибок подключения. При устранении ошибки тотчас же возможна повторная работа пульта без какого-либо восстановительного ремонта типа замены плавких предохранителей и т.п.
• Так как при коротком замыкании на выходе в цепи всегда будут последовательно включены две токовые защиты, то при отказе одной из них срабатывает другая. Если же вдруг откажут обе (что практически невероятно), то плавкие предохранители в ПУВ-10 и автомат защиты в ПУВ-50 и ПУВ-35 все же разорвут цепь.
• Коммутация всех трех выходов позволяет запитывать пульт от сети как с изолированной, так и с глухо заземленной нейтралью, не опасаясь, что неправильная «полюсовка» проводов создаст угрозу безопасности, когда, например, на общем проводе окажется «фаза» сети.
• Бесконтактные ключи подключаются к сети питания через контакты реле только лишь на время выполнения цикла. Все остальное время двойной разрыв всех выходных цепей гарантирует от попадания сетевого напряжения на любой из выходов.
• Пластмассовый корпус ПУВ-10 обеспечивает двойную изоляцию от сети питания, а металлический корпус ПУВ-50 и ПУВ-35 имеет клемму заземления. Кроме того, в ПУВ-50 и ПУВ-35 введен непрерывный температурный контроль бесконтактных ключей и выпрямителя с блокировкой работы пульта при перегреве.
• Пульты имеют вход дистанционного запуска, позволяющий, например, управлять пуском воздушного выключателя при отсутствии вагончика на достаточном расстоянии. А выход «сухой контакт» с задаваемым опережением замыкания перед выполнением цикла может быть использован для включения предупредительного звукового сигнала либо для синхронизации работы с другими устройствами.

Технические характеристики

• переходных сопротивлений контактов коммутационных аппаратов и контактных соединений токопроводов;
• сопротивлений постоянному току в цепях с большой индуктивностью (трансформаторы, электромагниты, электродвигатели и т.п.);
• сопротивлений делителей напряжения, балластных, шунтирующих и др.;
• сопротивлений изоляции.

Для измерения сопротивлений существует большое количество различных приборов как отечественного производства, так и импортных, отличающихся принципом действия, метрологическими характеристиками, степенью автоматизации, массогабаритными показателями и ценой. Из-за большого диапазона сопротивлений (10-6…1012) Ом и разнообразия требований, зачастую взаимоисключающих, сложилась узкая специализация приборов на каждый вид сопротивления. Для микроомметров основными требованиями являются обеспечение достаточно большого тока через переходное сопротивление и его стабильность. Окисная пленка и неметаллические включения контактов обуславливают нелинейную зависимость переходного сопротивления от протекающего тока. Поэтому наиболее достоверные измерения будут при приближении тока микроомметра к рабочему току контактов. А микроомметры с током ?10А дают завышенные показания сопротивления, что может повлечь неоправданную забраковку контактов.

Обеспокоенность по этому поводу нашла отражение в стандартах, регламентирующих минимально допустимое значение измерительного тока: МЭК 56 (I і50A) и ANSI C37.09 (I і100A). Нестабильность тока микроомметра вызывает дополнительную погрешность измерения сопротивления, пропорциональную изменению тока за время измерения и индуктивности цепи. Требования к стабильности тока миллиомметра, измеряющего сопротивление постоянному току в цепи с большой индуктивностью, по этой причине многократно ужесточаются.
Характерной особенностью миллиомметров является большое время измерения, складывающееся из времени установления тока в катушке и времени установления напряжения на катушке при уже постоянном токе из-за явления вязкости магнитного материала сердечника. Поэтому при не достаточной стабильности измерительной цепи возникают колебания показаний прибора, что вызывает дополнительное увеличение времени измерений.

Приборы для измерения третьего вида сопротивлений по аналогии с предыдущими могут быть названы килоомметрами, так как верхняя граница диапазона этих сопротивлений достигает 100 ком (сопротивление шунта каждой камеры выключателя МКП-220). Тем более, что для приборов измерения последнего вида сопротивлений общепринятое название – мегаомметры. Особенностью третьего вида сопротивлений является наличие на них большого наведенного напряжения, в условиях подстанции достигающее нескольких киловольт. И при измерении сопротивления ток помехи с частотой 50 Гц на три порядка может превышать измерительный ток, задаваемый от прибора. В связи с большими трудностями обеспечения требуемого уровня помехозащищенности специальных приборов для измерения этого вида сопротивлений до настоящего времени не существовало.

Таким образом, устоявшаяся классификация приборов сопротивления, расширенная предложенным названием, отражает в первую очередь не диапазоны измерения, а назначение приборов, определяемое видом измеряемого сопротивления. Отсюда и название универсального прибора – микромилликилоомметр, аналогичное названию ампервольтомметр.

Разработанные универсальные приборы МИКО-2.2 и МИКО-2.3 обеспечивают измерение трех первых из перечисленных видов сопротивлений электрооборудования и одного вспомогательного параметра – температуры обмоток для приведения измеренного сопротивления к стандартной температуре. При их разработке устранен главный недостаток всех универсальных приборов – повышенная сложность пользования, из-за загромождения панели управления прибора многочисленными переключателями и надписями. Это достигнуто путем установления однозначного соответствия между видом измеряемого сопротивления или параметра и типом и конструкцией каждого кабеля. И присоединение, например, кабеля для измерения переходных сопротивлений автоматически выведет на дисплей прибора только те обозначения и надписи, которые относятся именно к переходному сопротивлению, и подготовит прибор к его измерению по команде от кнопки «Пуск».

Так что пользователь МИКО-2.2 или МИКО-2.3 будет иметь все преимущества универсального прибора (компактность, малый вес, оптимальная цена) плюс простоту обслуживания прибора специализированного. Дальнейшее сокращение органов управления и надписей получено полной автоматизацией всех процессов функционирования приборов.

МИКО-2.2 и МИКО-2.3 - это интеллектуальные приборы с самонастройкой к объекту путем автоматического выполнения множества операций:

• переключение в режим измерения требуемого вида сопротивления сразу после подключения к объекту,
• определение параметров объекта и выбор диапазона измерения,
• выбор рабочего тока исходя из минимизации времени и погрешности измерения,
• оценка уровня помех и установление необходимой степени фильтрации сигнала, компенсация термо-э.д.с. и начального смещения,
• самокалибровка,
• обработка результатов измерения и выдача на жидкокристаллический индикатор,
• при гашении импульса самоиндукции определение момента его уменьшения до безопасного уровня с выдачей сообщения на дисплей,
• постоянная индикация текущего уровня заряженности аккумулятора,
• управление режимом зарядки аккумулятора и другие.

Рассмотренные технические решения позволили создать уникальный прибор – МИКО-2.2, предельно простой в пользовании с единственной кнопкой управления. При присоединении к объекту соответствующим кабелем из комплекта и нажатии кнопки, прибор автоматически выполнит все необходимые вышеперечисленные операции, выведет результаты измерения на жидкокристаллический индикатор, включит подсветку, а через 60с полностью выключится. При необходимости в повторных измерениях кнопка нажимается вновь через любой промежуток времени.

Для расширения возможностей в МИКО-2.3 введены разнообразные сервисные функции, для которых потребовалось добавить еще пять кнопок управления. Пользователь может задавать требуемый ток измерения переходного сопротивления, либо, по умолчанию, измерять его при максимально возможном токе, вводить функцию прожига окисной пленки контактов, а для режима миллиомметра – функцию автоматического пересчета сопротивлений обмоток, соединенных в треугольник или звезду в сопротивления обмоток фаз, а также автоматического учета температуры обмоток и др. Измеренные значения могут быть занесены в энергонезависимую память (при записи автоматически регистрируются дата и время измерений), либо по интерфейсам RS-232/RS-485 переданы в компьютер или приборы ПКВ/У3 и ПКВ/Ь7. Через интерфейсы возможно и дистанционное управление прибором от компьютера. На время измерения ток в приборах постоянный и стабилизируется с высокой точностью. Но для максимального использования ресурса аккумулятора в режиме микроомметра, когда расход энергии даже на одно измерение велик, величина измерительного тока сделана плавающей. Ток уменьшается от измерения к измерению и при полном разряде конечный ток составляет 60% от начального максимального значения. Благодаря такому режиму одной зарядки аккумулятора хватает на 40 измерений переходных сопротивлений. Автономное питание от встроенного аккумулятора и малый вес приборов позволяют легко подниматься с ними на выключатели и трансформаторы, благодаря чему длина и вес присоединительных кабелей могут быть значительно уменьшены.

Технические характеристики:

• Диапазон измерения микроомметра, мкОм….……………...0,1-200 000
• Диапазон тока микроомметра МИКО-2.3, А……………………...10-1000
• Ток микроомметра МИКО-2.2, А …....максимально возможный, ? 1000
• Время измерения, с………………..……………………………....…? 1,0
• Диапазон измерения миллиомметра, Ом…….……...…………....0-1000
• Время измерения, с……………………………………………....….3-150
• Диапазон измерения килоомметра, кОм……...……….………...…0-990
• Величина наведенного напряжения на сопротивлении, кВ…………?5
• Погрешность измерения всех сопротивлений, %………….…...…? 0,2
• Диапазон измерения температуры, °С……………………......-60 – +100