а) Соединение и ответвление шин. Места соединения и ответвления шин — ответственные участки электроустановки, влияющие на надежность эксплуатации. Технология выполнения этих узлов ошиновки оказывает существенное влияние на сроки и трудоемкость электромонтажных работ.
Как общее правило, сопротивление места соединения шин должно быть близким к сопротивлению целой шины того же материала, длины и сечения и оставаться неизменным, а механическая прочность соединения — достаточной для преодоления усилий, которые могут возникнуть.
Соединения и ответвления шин выполняют разъемными и неразъемными.
Разъемные соединения и ответвления. Разъемные соединения и ответвления шин основаны на механическом сжатии соответственно подготовленных контактных поверхностей.
Надо иметь в виду, что электрическая цепь замыкается не по всей поверхности контакта, а только в отдельных его точках- по вершинам выступов. Из-за значительной плотности тока в этих местах контакты нагреваются и происходит их активное окисления. Это может привести к нарушению электрического соединения.
Таким образом, основной причиной ухудшения качества разъемного контактного соединения следует считать его нагревание при прохождении тока. В связи с этим установлены предельно допустимые температуры нагрева соединений шин: при протекании длительно допустимого тока нагрузки 70°С, при токах короткого замыкания 200°С для алюминия и 300°С для меди.
Для повышения надежности разъемного контакта необходимо стремиться увеличить число точек соприкосновения и чистоту соединенных поверхностей.
При подготовке шин к соединению с их контактной поверхности удаляют пленку окиси, устраняют недопустимые неровности. Обработку производят на прессе, шинофрезерном станке или дисками с кардолентой, драчевым напильником, под слоем нейтрального вазелина. Окончательную зачистку выполняют абразивной бумагой. Перед сборкой контактного соединения загрязненный вазелин заменяют чистым.
Отверстия в шинах заготовляют проколкой (вырубкой) на прессе или сверлением, в кондукторах или по предварительной разметке.
Величина нахлеста шин, количество, размеры и размещение болтов выбираются в зависимости от материала и сечения шин по эскизам типовых контактных соединений.
Болты и гайки применяют получистые, а шайбы — чистые, защищенные от коррозии цинкованием, кадмированием, а предназначенные для работы в сухих помещениях — воронением. Для распределения сжимающего контакт усилия на большую поверхность шины шайбы делают увеличенного диаметра и толщины.
Болты рекомендуется затягивать в два приема — вначале с большим усилием (предварительная обтяжка), повторно — с меньшим усилием, желательно ключом с регулируемым моментом затяжки.
Болтовые соединения не нуждаются в устройствах, препятствующих ослаблению контакта; лишь в установках, подверженных вибрации или расположенных во взрывоопасных помещениях, надо применять контрящие детали (контргайки, стопорные или пружинные и тарельчатые шайбы).
Соединения сжимными плитами обладают преимуществами по сравнению с болтовыми, особенно при многополосых ошиновках (две и более шины на полюс — фазу). Отпадают такие трудоемкие операции, как точная разметка, пробивка или сверление отверстий и их подгонка при сборке контактного соединения.
Двухболтовые сжимы помимо контактных соединений используют для укрепления дистанционных прокладок («сухарей») в пролете многополосных ошиновок. Для уменьшения магнитных потерь в ошиновках переменного тока недопустимы замкнутые магнитные контуры. Поэтому в двухболтовых сжимах одна из шпилек выполняется из латуни, а в трех и четырех болтовых сжимах одна из накладок отлита из силумина.
Устойчивость и долговечность разъемного контактного соединения в значительной мере зависят от защиты места соединения от окисления. Методы консервации выбираются с учетом условий среды. В помещениях с нормальной средой достаточен тонкий слой нейтрального вазелина, оставшийся между соединенными поверхностями шин. В агрессивной среде и сырых помещениях линии разъемов контактных соединений, болты, гайки и шайбы покрывают эмалью ПХВ-26 по грунтовке № 138 или другим составом.
Электрическое сопротивление контактного соединения внахлестку не должно более чем на 20% превышать сопротивление целого отрезка шины того же сечения и длины.
Контактные соединения в процессе эксплуатации нуждаются в периодической ревизии и подтяжке болтов (сжимов) зачастую в переборке и чистке. Поэтому места соединения шин располагают доступно для осмотра.
В ответственных электроустановках температуру разъемных соединений контролируют термокрасками или термопленками, наносимыми на место соединения и ответвления шин.
Разъемные соединения являются слабым звеном электрической цепи и поэтому применяются лишь в тех случаях когда условия монтажа (монтажные стыки) или эксплуатации не позволяют выполнить соединения неразъемными
Неразъемные соединения и ответвления. Неразъемные соединения и ответвления создают электрический контакт, проводимость которого практически неизменна. Такие соединения особенно целесообразны при алюминиевых шинах.
Контакты выполняют дуговой электросваркой и газовой сваркой, сваркой давлением.
Наиболее широко используются различные варианты дуговой электросварки алюминиевых шин встык и внахлестку.
Горизонтальные швы сваривают постоянным и переменным током угольным электродом с применением присадки и флюса, постоянным током — металлическим электродом со специальной обмазкой.
Монтаж токопроводов, в особенности на верхних высотных отметках, связан с выполнением вертикальных и потолочных швов. При алюминиевых шинах эта задача решается значительно сложнее, чем при стальных. Как известно, при нагревании алюминий почти сразу переходит из твердого в жидкое состояние. Перепад температур, при котором алюминий находится в пластичном состоянии, весьма незначителен. Поэтому вертикальные и потолочные швы обычным методом выполнить невозможно- расплавленный алюминий растекается и в месте сварки образуются непровары — раковины. Хорошие результаты дает полуавтоматическая» аргоно-дуговая сварка неплавящимся (вольфрамовым) электродом на переменном токе, без флюса. Аргон помимо защиты места сварки от вредного воздействия кислорода воздуха интенсивно охлаждает расплавленный металл в зоне сварки и этим препятствует его растеканию.
Сварные соединения не должны иметь сопротивление, превышающее сопротивление целой шины таких же параметров; они устойчивы к динамическим и термическим действиям токов короткого замыкания и вибрационным нагрузкам. При их применении уменьшается расход шин, отпадает надобность в метизах и сжимных плитах. Наряду с этим повышаются производительность труда электромонтажников и надежность электроустановок, упрощается и удешевляется их эксплуатация, из-за отсутствия потерь в контактном соединении экономится электроэнергия.
Неразъемные соединения алюминиевых и медных шин можно также выполнять сваркой давлением (холодная сварка). Сварка осуществляется двумя встречными пуансонами, вдавливаемыми в сложенные внахлест шины. Благодаря пластической деформации материала обеих шин за счет возникающих при этом атомных сил сцепления, характера металлических связей происходит соединение шин. Подготовленные к сварке участки шин очищают металлической щеткой от грязи и пленки окиси, обезжиривают. Шины соединяют вдавливанием пуансонов в нескольких местах — количество и размещение мест вдавливания, диаметры пуансонов зависят от размеров и материала шин.
Сложнее обеспечить надежное электрическое соединение шин из разных металлов — алюминиевых с медными и алюминиевых со стальными.
Сварное соединение алюминиевых шин с медными осуществляется через медно-алюминиевые переходные пластины серии МА или пластины серии АП из сплава АД-31Т1.
Алюминиевые шины со стальными сваривают, применяя сталеалюминиевые переходные пластины, изготовленные методом алитирования. Очищенный от ржавчины и обезжиренный конец пластинки покрывают флюсом ВАМИ и погружают в расплавленный в тигле алюминий, нагретый до 750-780°С, выдерживают в нем от 20 до 250 с, в зависимости от сечения пластины. Встык к этому концу стальной пластины дуговой электросваркой приваривают отрезок алюминиевой шины того же сечения. Применение стале-алюминиевых пластин упрощает монтаж, позволяет отказаться от трудоемких в исполнении, требующих постоянного контроля болтовых контактов.
б) Присоединение шин к выводам электрооборудования. Выводы (контактные зажимы) электрооборудования имеют вид пластин, колодок и нарезных штырей из меди и ее сплавов, сплавов алюминия.
В соответствии с требованиями ГОСТ 10434-68 места контактных присоединений шин из алюминия, меди и их сплавов при номинальных токах не должны нагреваться выше 95°С в установках напряжением до 1000 В и 80°С в установках более высокого напряжения. Контактные поверхности, покрытые кадмием, оловом, никелем или цинко-оловянистым сплавом, допускают нагревы, большие на 10°С. Контактные выводы аппаратов, как правило, должны иметь ту же ширину, что и шина. Присоединения шин к выводам аппаратов могут быть разъемными или неразъемными.
Разъемные присоединения выполняют болтовыми, винтовыми, клиновыми или сжимными накладками, допускающими разборку без разрушения отдельных частей. Исполнение этих соединений выбирается с учетом условий окружающей среды, конструкции и материала выводов и шин.
При относительной влажности не более 80%, температуре 20°С и отсутствии агрессивных веществ шины могут непосредственно присоединяться к аппаратам, если:
шины и плоские выводы аппаратов из одинаковых или однородных материалов (например, алюминия и его сплавов, меди и ее сплавов) — при любых токах;
шины из алюминия или его сплавов к плоским выводам из меди или ее сплавов (медные шины к выводам из алюминия или его сплавов) — при любых токах;
шины из алюминия к штыревым выводам из меди или ее сплавов при токах не более 400 А и шины из алюминиевых сплавов — не более 600 А.
К штыревым выводам из меди или ее сплавов алюминиевые шины при токе свыше 400 А и из алюминиевых сплавов (например, сплава АД-31) свыше 600 А присоединяют через медно-алюминиевые переходные пластины.
Таким же образом присоединяются алюминиевые шины на все значения тока к выводам любой конструкции в условиях агрессивной среды или относительной влажности более 80 % при температуре 20°С.
Разъемные присоединения шин из алюминия или его сплавов к стальным зажимам выполняются через соответствующие переходные пластины.
Неразъемные присоединения выполняются цельнометаллическими-сварными, литыми или пайкой, а также опрессованием.
Во всех случаях, когда это допускается правилами, предпочтение отдается сварным присоединениям. Алюминиевые шины непосредственно приваривают к выводам аппаратов из алюминиевых сплавов, а медные шины — к медным контактным зажимам. Сварное соединение алюминиевых шин с медными выводами аппаратов выполняют через медно-алюминиевые переходные пластины серии МА или пластины серии АП.