СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ
METHOD OF CONDUCTOR LINKING

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам соединения проводников, используемых для соединения токоподводов электропечей для выплавки ферросплавов, ферроникеля и др.
Известен способ соединения дуговой сваркой гибких проводников из пакетов медных лент с медными наконечниками, которые используются на ферросплавных электропечах (Справочник сварщика. Л.В.Верховенко, А.К.Гукин, Минск "Высшая школа", 1990, с.166-170).
Недостатком указанного способа является невозможность сваривать алюминиевые ленты с медными наконечниками из-за большого перепада температуры плавления алюминия и меди.
Прототипом является способ соединения Г-образных медных наконечников (весом 20 кг и более) для ферросплавных электропечей с пакетами лент, включающий изготовление пазов в наконечнике, отверстий в наконечнике и пакетах лент, подготовку поверхности соединяемых проводников, сборку наконечника и пакетов лент совместно с, по меньшей мере, одним стержнем и приложение к ним деформирующего усилия, подсоединение наконечника к токоподводу (Патент на изобретение Украины. UA №46047. «Способ соединения проводников». H01R 43/00 от 10.03.1998 г.)
Однако указанный способ имеет недостатки. Соединение имеет значительные активное сопротивление и индуктивность за счет большой длины Г-образной части наконечника (до 110 мм при ширине пакета 100 мм), где производится дуговая сварка по торцам пакетов лент на всю ширину паза (у аналога) или холодная сварка пакетов лент у прототипа, следовательно, увеличивается путь току, что увеличивает потери, вес наконечников и, следовательно, стоимость соединения проводников.
Кроме того, для соединения проводников больших сечений необходима запрессовка нескольких стержней большого диаметра, что требует мощного пресса 200-300 т. Запрессовка отдельных стержней малопроизводительна и неэффективна.
В основу изобретения поставлена задача создать такой способ соединения проводников, по которому новое расположение проводников, новое их выполнение и новое выполнение операций позволило бы снизить потери, значительно уменьшить материалоемкость и стоимость соединения проводников.
Поставленная задача решается тем, что по первому варианту способа соединения проводников, включающему изготовление пазов в наконечнике, отверстий в наконечнике и пакетах лент, подготовку поверхности соединяемых проводников, сборку наконечника и пакетов лент совместно с, по меньшей мере, одним стержнем и приложение к ним деформирующего усилия, подсоединение наконечника к токоподводу, согласно изобретению боковые края пакетов лент в наконечнике располагают в одной плоскости с плоскостью наконечника, обращенной к токоподводу, при этом пазы в наконечнике выполняют сквозными шириной, меньше или равной ширине пакета лент.
Поставленная задача решается тем, что по второму варианту способа соединения проводников, включающему изготовление пазов в наконечнике, отверстий в наконечнике и пакетах лент, подготовку поверхности соединяемых проводников, сборку наконечника и пакетов лент совместно с, по меньшей мере, одним стержнем и приложение к ним деформирующего усилия, подсоединение наконечника к токоподводу, согласно изобретению пакеты лент в наконечнике располагают в сечении по вершинам треугольника, при этом боковые края двух пакетов лент, прилегающих к основанию треугольника, располагают в одной плоскости с плоскостью наконечника, обращенной к токоподводу.
Преимущества предлагаемого способа заключаются в том, что благодаря расположению пакетов лент в наконечнике по первому варианту в одной плоскости с плоскостью наконечника, обращенной к токоподводу, где все пазы в наконечнике выполняют сквозными шириной, меньше или равной ширине пакета лент, или расположению пакетов лент по второму варианту в сечении по вершинам треугольника, при этом боковые края двух пакетов лент, прилегающих к основанию треугольника, располагают в одной плоскости с плоскостью наконечника, обращенной к токоподводу, уменьшается активное сопротивление и индуктивность за счет уменьшения длины проводников (с каждой стороны токоподвода на толщину наконечника, равную 50-60 мм), следовательно, уменьшается путь току, что снижает потери. Уменьшается вес наконечников на 15-20% и стоимость соединения проводников. Кроме того, для развальцовки стержней не требуется дорогостоящее мощное оборудование, так как используется обычный пресс. Увеличивается надежность соединения, так как развальцовка происходит равномерно по всей длине каждого стержня.
Пакеты лент в наконечнике по второму варианту могут располагаться в сечении по вершинам равностороннего треугольника, что уменьшает индуктивность и эффект близости, за счет более равномерного распределения полей и их взаимного влияния, что снижает потери. Кроме того, улучшается воздушное охлаждение пакетов лент, так как они больше разнесены в пространстве, что также снижает потери.
Ленты в пакетах могут выполняться из алюминия или из алюминиевого сплава толщиной 0,4-0,5 мм, что уменьшает поверхностный эффект и эффект близости, то есть потери, снижает в два раза вес пакетов лент при эквивалентной нагрузке.
Ленты могут выполняться с защитным покрытием, что увеличивает стойкость к коррозии.
Ленты могут покрываться изоляционным лаком, что также увеличивает стойкость к коррозии.
Предлагаемый способ по первому варианту позволяет по сравнению со вторым вариантом уменьшить активное сопротивление и вес наконечников. А способ по второму варианту позволяет по сравнению с первым вариантом уменьшить взаимную индуктивность и эффект близости, что снижает потери, а также улучшить охлаждение пакетов лент, так как они больше разнесены в пространстве, что также снижает потери.
Способ соединения проводников схематично проиллюстрирован на фигурах 1-7. На фигурах 1, 2, 3 на видах сверху, спереди в сечении А-А и сбоку в сечении С-С показан первый вариант соединения проводников. На фигурах 4, 5, 6 на видах сверху, спереди в сечении В-В и сбоку на виде F показан второй вариант соединения проводников. На фиг.7 дан общий вид соединения наконечника с токоподводом.
На фигурах: 1 - проводник в виде пакета лент; 2 - наконечник; 3 - стержень; 4 - отверстие в стержне; 5 - токоподвод.
На фигурах пакеты медных или алюминиевых лент 1 соединены с наконечником 2 из меди или алюминия с помощью стержней 3, имеющих отверстия 4, через которые происходит запрессовка за счет деформирующего усилия, которое прикладывают ко всей внутренней поверхности отверстия 4 каждого стержня 3.
По предлагаемому способу изготавливают пазы в наконечнике 2 и отверстия в наконечнике 2 и пакетах лент 1, подготавливают поверхности соединяемых проводников, производят сборку наконечника 2 и пакетов лент 1 совместно с, по меньшей мере, одним стержнем 3 и прикладывают к ним деформирующее усилие, после чего подсоединяют наконечник 2 к токоподводу 5. По первому варианту боковые края пакетов лент 1 в наконечнике 2 располагают в одной плоскости с плоскостью наконечника 2, обращенной к токоподводу 5, при этом пазы в наконечнике 2 выполняют сквозными шириной, меньше или равной ширине пакета лент 1.
По второму варианту пакеты лент 1 в наконечнике 2 располагают в сечении по вершинам треугольника, при этом боковые края двух пакетов лент 1, прилегающих к основанию треугольника, располагают в одной плоскости с плоскостью наконечника 2, обращенной к токоподводу 5.
Пример 1 (фиг.1, 2, 3). В медном наконечнике 2 выполняют три сквозных паза шириной меньше ширины пакета лент 1 фрезеровкой, таким образом, чтобы боковые края пакетов лент 1 в наконечнике 2 были расположены в одной плоскости с плоскостью наконечника 2, обращенной к токоподводу 5. В наконечнике 2 сверлят два отверстия, изготавливают стержни 3 на токарном станке, а в алюминиевых лентах 1 выполняют два отверстия штамповкой. Если детали были изготовлены давно, то производят подготовку поверхности соединяемых проводников 1-3. Затем производят сборку наконечника 2 и пакетов лент 1 совместно со стержнями 3. После этого в отверстия 4 стержней 3 вставляют с двух сторон пуансоны (условно не показаны) и прикладывают к ним деформирующее усилие на прессе. Затем производят подсоединение наконечника 2 к токоподводу 5.
Следует сказать, что количество пакетов лент 1 может быть 2 и 3 разной толщины (от 16 мм и больше) и разной ширины (от 70 мм до 100 мм) в зависимости от выбранного материала лент (медь или алюминий), а также от мощности токоподвода.
Пример 2 (фиг.4, 5, 6). В медном наконечнике 2 выполняют три паза шириной, равной ширине пакета лент 1, таким образом, чтобы пакеты лент 1 в наконечнике 2 были расположены в сечении по вершинам равностороннего треугольника, при этом боковые края двух пакетов лент 1 (на фиг.5 они обозначены римскими цифрами I, II), прилегающих к основанию треугольника, были расположены в одной плоскости с плоскостью наконечника 2, обращенной к токоподводу 5.
В наконечнике 2 сверлят четыре отверстия, изготавливают стержни 3 на токарном станке, а в алюминиевых лентах 1, покрытых изоляционным лаком, выполняют два отверстия штамповкой. Затем производят сборку наконечника 2 и пакетов лент 1 совместно с шестью стержнями 3. Следует сказать, что на фиг.5 видно, что между пакетами I, II, а точнее между четырьмя стержнями 3 образовано два пустотелых отверстия, которые создают экономию меди в наконечнике 2 и снижают его вес. Кроме того, для размещения пакета III используется только часть тела наконечника 2 по высоте, что также снижает вес наконечника 2. После этого в отверстия 4 стержней 3 вставляют с двух сторон пуансоны (условно не показаны) и прикладывают к ним деформирующее усилие на прессе. Затем производят подсоединение наконечника 2 к токоподводу 5.
Следует сказать, что в обоих вариантах исполнения способа на фигурах наконечники 2 показаны с большими округлениями на краях, так же как и пакеты лент 1 имеют округления или срезы (фиг.1), что связано со спецификой работы соединения, так как токи перетекают к круглым стержням 3 тоже по закругленным траекториям, и поэтому края пакетов лент 1 и углы наконечников 2 не работают, если конечно это не ухудшает охлаждение, например, лент в особо трудных условиях работы печей. Этим достигается экономия меди и/или алюминия и снижается вес соединения.
Переходное электрическое сопротивление в соединении практически отсутствует, что обеспечивает стойкость и надежность контакта между проводниками. Сквозные отверстия 4 в стержнях 3 улучшают охлаждение в местах соединения.