СТРУМОПІДВІД ДЛЯ РЕЗИСТИВНИХ ВВКМ НАГРІВАЧІВ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2078-5364.2023.4.05Ключові слова:
струмопідвід, нагрівач, вуглець-вуглецевий композиційний матеріал, перехідний опір, титановий дрітАнотація
В статті обґрунтовано необхідність врахування перехідного електричного опору зварювального контакту між титановим струмопідводом та резистивним елементом нагрівача з вуглець-вуглецевого композиційного матеріалу (ВВКМ) при його виготовленні.
Вуглець-вуглецевий композиційний матеріал має унікальний комплекс технічних характеристик, які дають можливість використовувати його як конструкційний матеріал для виготовлення резистивних нагрівачів, що працюють у діапазоні температур від 400 °С до 2500 °С у вакуумі або захисній атмосфері. Застосування нагрівачів з ВВКМ в теплових камерах електротермічних двигунів для перетворення електричної енергії в теплову дає змогу використовувати їх для визначення температури всередині теплової камери двигуна. Використання інтегральної оцінки температури нагрівача з ВВКМ, яка ґрунтується на зміні опору нагрівача із зростанням температури і фактично полягає у вимірюванні сили електричного струму, що протікає через нагрівач, вимагає забезпечення точних значень електричного опору самого нагрівача та електричного опору в місті контакту струмопідводу з нагрівачем.
Особливістю конструкції нагрівача є необхідність підводу електричного струму до двох ламелей резистивного елемента нагрівача з ВВКМ, які знаходяться з однієї сторони нагрівача. Для зварки стиків між титановим дротом та резистивним елементом нагрівача застосувалась зварка TIG поверхневою дугою в середовищі аргону, який подавався між місцем зварювання та не витратним вольфрамовим електродом.
Проведені лабораторні випробування виявили, що роз’ємні з’єднання титанового дроту з резистивним елементом нагрівача з ВВКМ та розбірні з’єднання (болтові, вінтові, клинові) по різних причинах не можуть забезпечити вимоги по стабільності контактного опору. З нерозбірних з’єднань тільки зварювальні з’єднання показали стабільні показники електричного контактного опору.
Електричний опір нагрівача зі струмопідводом має складати 3,8±0,2 Ом. Значення допуску на опір визначено рядом факторів, в тому числі фізичними властивостями ВВКМ, технологією механічної обробки, способом нанесення захисного покриття, опором зварювального з’єднання та інше.
При механічних випробуваннях зварювального з’єднання титанового дроту з нагрівачем було встановлено, що відрив дроту від нагрівача відбувається з залишками ВВКМ і перехідного шару карбіду титану, що утворюється при зварюванні і може впливати на додатковий електричний опір нагрівача. Теплового деформування нагрівача з ВВКМ у зоні зварювання не відбувається.
Результати проведених досліджень доводять, що встановлення титанових струмопідводів методом зварювання збільшує значення опору резистивного елемента нагрівача з ВВКМ за рахунок хімічної реакції між сплавом титана та резистивним елементом і появи додаткового слою карбіду титану. Таким чином, електричний опір резистивного елемента нагрівача з ВВКМ при його виготовленні, до приварки двох титанових дротів струмопідведення, має бути зменшений з врахуванням перехідного електричного опору двох зварювальних контактів.
Посилання
O nekotorykh vozmozhnostyakh gazofaznykh metodov dlya izgotovleniya uglerod-uglerodnykh teplovykh uzlov dlya vyrashchivaniya monokristallov / V.A. Gurin, I.V. Gurin, Yu.E. Murin, S.G. Fursov, V.V. Kolosenko, A.A. Korneev, A.V. Grigorev, A.N. Bukolov // Voprosy atomnoy nauki i tekhniki. – 1998, № 4 (76), P. 46–55.
Study on corrosion properties of carbon-carbon composites / Yu.A. Gribanov, I.V. Gurin, V.V. Gujda, A.N. Bukolov, V.V. Kolosenko // Problems of atomic science and technology. – 2020, № 1 (125), P. 154–160.
Malohabarytnyy nahriyach z vuhlets-vuhletsevoho kompozytsiynoho materialu / Hurin I.V., Ovcharenko V.Ye., Tokarieva O.V. // ХХII International Scientific and Practical Conference «Multidisciplinary academic research, innovation and results», June 07–10, 2022, Prague, Czech Republic, 2022. P. 726–728.
Development of the heating element from carbon-carbon composite material and electrothermal thrustor temperature control system / V.E. Ovcharenko, E.V. Tokareva, I.V. Gurin // Problems of atomic science and technology. – 2018, № 2 (114), P. 133–137.
Teplometriya: teoriya, metrologiya, praktyka. Monohrafiya u tryokh knyhah. T.H. Hryshchenko, L.V. Dekusha, L.I. Vorobyov [ta in.]; za red. dr. tekhn. nauk T.H. Hryshchenko. Kn. 1: Metody ta zasoby vymiriuvannya teplovoho potoku – K.: Instytut tekhnichnoyi teplofizyky NAN Ukrayiny, 2017. – 438 p.
Doslidzhennya stabilnosti elektrychnoho oporu vysokotemperaturnoho rezystyvnoho nahriyacha pid chas robiti z hazopodibnym amiyakom / Ovcharenko V.Ye, Tokarieva O.V., Hurin I.V. // XII International scientific and practical conference «Actual issues of the development of science and ensuring the quality of education», March 28–31, 2023, Florence, Italy. International Science Group. 2023. P. 407–408.
Semenets V.V. Tekhnologiya mezhsoedineniy elektronnoy apparatury: ucheb. dlya vuzov / V.V. Semenets, John Kratz, I.Sh. Nevlyudov, V.A. Palagin. – Kh.: "SMIT", 2005. – 432 p.
Metody i zasoby vymirjuvan' elektrychnykh ta neelektrychnykh velychyn: navchal'nyy posibnyk / D.M.Nesterchuk, S.O.Kvitka, S.V.Halko. – Melitopol: Vydavnychy-polihrafichnyy tsentr "Liukx", 2017. – 206 p.
Osnovy metrolohiyi ta zasoby vymirjuvan': navchal'nyy posibnyk / D.M.Nesterchuk, S.O.Kvitka, S.V.Halko. – Melitopol: Vydavnychy-polihrafichnyy tsentr "Liukx", 2017. – 256 p.
DSTU GOST 10157:2019. Argon hazopodibnyy ta ridkyy. Tekhnichni umovy. – K.: UkrNDNTs, 2019. – 22 p.
Svarka plavleniyem titana i ego splavov (Obzor) / Blashchuk V.E., Shelenkov G.M. // Avtomaticheskaya svarka. – 2005, № 2 (622), P. 38–46.
Teplovoye deformatsionnoye uglek-ugleknykh kompozitsionnykh materialov s razlichnymi skhemami armirovaniya pri termotsiklirovanii / L.I. Gracheva // Problemy prochnosti. – 2007, № 3. – P. 118–133.
