Основное применение проводов со стекловолокнистой изоляцией - обмотки электродвигателей для тяжелых условий эксплуатации (химостойкое оборудование, электродвигатели для морских судов, крановые электродвигатели и т.п.) и сухих трансформаторов. Температурный индекс этих проводов равен 155 и 200 °С. Если для подклейки и пропитки стекло­ волокна применяется глифталевый лак, то провода имеют ТИ = 155 °С. Это провода марок ПСД-Л, ПСДТ, ПСДТ-Л, АПСД. Буква Т означает, что для изоляции используется утонченное стекловолокно, буква Л указывает на наличие на поверхности провода дополнительного слоя лака.

Если для пропитки и подклейки используется кремнийорганический лак, то провод имеет ТИ=200 °С. Такой ТИ имеют провода марок ПСДК, ПСДК-Л, ПСДЦКТ, ПСДКТ-Л.

Провода со стеклополиэфирной изоляцией выпускаются на ТИ = 155°С (марки ПСЛД, ПСЛДТ) и ТИ = 200 °С (марки ПСЛДК, ПСЛДКТ). На поверхность провода с ТИ = 200 °С наносят слой высоко­ температурного электроизоляционного лака.

Значительно большей нагревостойкостью обладают провода марки ПОЖ. Их рабочая температура составляет 300 °С. Изоляция состоит из бесщелочного алюмоборосиликатного стекловолокна на кремнийорганических замасливателях, пропитанного органосиликатным составом. Эти провода имеют медную жилу, защищенную от окисления слоем никеля.

4.2. Подразделенные и транспонированные обмоточные провода

Эти провода служат для снижения потерь в трансформаторах. Подразделенные провода состоят из двух или трех прямоугольных

проводов, изолированных бумажными лентами. Располагаются эти прово­ да параллельно друг другу в осевом направлении и скрепляются общей бумажной изоляцией.

Машина для изготовления подразделенного провода состоит из сле­ дующих узлов: двух или трех отдатчиков, приспособления для сборки от­ дельных проводов, лентообмотчиков, тягового устройства и приемника. Приспособление для сборки отдельных проводов должно обеспечить их укладку друг на друга по большей стороне сечения без поперечного сме­ щения.

Изоляция отдельных проводов состоит из трех лент кабельной бумаги толщиной 0,08 мм. Для общей изоляции провода используется кабельная бумага толщиной 0,08 мм и 0,12 мм. Наряду с раздельной технологией из­ готовления проводов применяются поточные линии. Поточная линия для изготовления подразделенных проводов состоит из двух или трех изолиро­ вочных узлов, размещенных один над другим, последовательных головок

транспозицию элементарных проводников в рамках прямоугольного кон­ тура. За полный шаг транспонирования принимается расстояние, на про­ тяжении которого каждая из отдельных проволок, перемещается по всему периметру провода и возвращается в свое первоначальное положение, по­ очередно занимая одну и ту же позицию в проводе. После транспонирую­ щей головки провод проходит через бумагообмотчики и гусеничную тягу на приемный барабан. На приемном устройстве устанавливается кон­ трольный прибор, проверяющий наличие изоляции между отдельными эмальпроводами. Крутильная клеть рассчитана на 36 катушек с диаметром щеки 500 мм. Линейная скорость движения провода до 2,4 м/мин. Клеть снабжена механизмом для открутки скручиваемых проводов. Машина имеет тангенциальный обмотчик из восьми роликов бумажной ленты. Диаметр щеки приемного барабана 1700-2450 мм.

За рубежом машины подобного типа производит английская фирма «Carter» и французская фирма «Alstom».

Транспонированные провода выпускаются марок ПТБ и ПТБУ. Для общей изоляции провода марки ПТБУ используется высоковольтная ка­ бельная уплотненная бумага, а провода марки ПТБ - обычная кабельная. Число элементарных проводников в проводе 7-35. Максимальный размер элементарного проводника по большей стороне - 8,60 мм, по меньшей - 3,53 мм. Длина шага транспозиции находится в пределах 1300-2100 мм.

4.3. Обмоточные провода со спекаемой пленочной изоляцией

Монолитная изоляция обмоточных проводов может быть получена путем обмотки жилы синтетическими лентами с последующей тепловой обработкой. При этом используется свойство неориентированных или ка­ ландрированных (давленых) фторопластовых и полиимидно-фтороплас- товых пленок свариваться при нагреве до температуры около 400 °С. Эти провода используются для намотки погружных электродвигателей насосов добычи нефти на провод. Пленка обычно накладывается с перекрытием. Обмоточное оборудование должно обеспечивать постоянство натяжения лент, отсутствие сильных вибраций и биений.

Тепловая обработка пленочной изоляции производится путем ее на­ грева в печах сопротивления или токами высокой частоты. Для этой цели используются агрегаты высокочастотной запечки изоляции.

При спекании пленок из неориентированного фторопласта-4, как ма­ териала, уже ранее подвергшегося спеканию, необходим очень плотный контакт между слоями пленки. При изготовлении обмоточных проводов для погружных электродвигателей такой контакт достигается за счет при­ менения в наружном повиве полностью ориентированной пленки, которая

при нагреве до 327 °С дает значительную усадку и сдавливает внутренние слои основной изоляции, состоящей из неориентированных пленок. Нужно учесть, что при температуре выше 360-370 °С ориентированная фторопла­ стовая пленка растрескивается. Высокочастотный нагрев со стороны жилы имеет безусловные преимущества перед другими способами, при которых нагрев изоляции производится не со стороны жилы, а со стороны наруж­ ной поверхности. При нагреве со стороны жилы все слои пленки имеют температуру, достаточную для хорошего спекания изоляции (360-370 °С), а при нагреве снаружи такая температура может быть достигнута лишь в случае использования очень тонкой изоляции. При нагреве снаружи тем­ пература внутренних слоев пленки составит 320-330 °С.

В современных машинах операции обмотки лентами и последующего спекания изоляции совмещаются. Отечественная ЛТП предназначена для наложения на прямоугольную медную проволоку сечением 5-60 мм2 по- лиимидно-фторопластовых или фторопластовых лент с последующим спе­ канием. Линия рассчитана на рабочий диапазон линейных скоростей от 1,4 до 14 м/мин. Проволока с отдающего барабана через перекидной ролик на­ правляется в прямильное устройство, а затем через протиры проходит внутри полых валов обмотчиков, которые осуществляют наложение лен­ точной изоляции. Имеются два обмотчика с максимальной частотой вра­ щения 200 об/мин. На выходе из второго обмотчика изолированная прово­ лока поступает на поворотный ролик и в индукционную печь, нагреваю­ щую проводник до 360 °С. Окончательное спекание ленточной изоляции производится при температуре до 400 °С в специальной электропечи со­ противления, после которой провод охлаждается водой в специальной ванне, сушится и поступает на приемное устройство. Печь для спекания изоляции состоит из четырех секций, в каждой из которых установлено по 6 трубчатых нагревателей. Сушка провода после охлаждения осуществля­ ется воздухом под давлением.

Нагревостойкие обмоточные провода для погруженных электродвига­ телей выпускаются марок ППФИ с изоляцией из ленточного фторопла­ ста-4 и полиимидно-фторопластовой пленки; ППИ, ППИ-У - с изоляцией из полиимидно-фторопластовой пленки; ПЭИ-200- с изоляцией из поли- амид-имидного лака и полиимидно-фторопластовой пленки.

Прямоугольные провода марок ППИП и ППИПК имеют ТИ = 200 °, применяются они для изготовления обмоток электродвигателей прокатных станов, электровозов, мотор-колес.

4.4. Обмоточные провода с пластмассовой изоляцией

Обмоточные провода, используемые в погружных электродвигателях, эксплуатируются в среде различных жидкостей: воды, эмульсии, нефти

ит.д. Изоляция таких проводов должна быть герметичной, исключать по­ падание воды на проводник. Этим требованиям удовлетворяют только пла­ стмассы, в первую очередь полиэтилен, поливинилхлоридный (ПВХ) пла­ стикат и блок-сополимер пропилена с этиленом. Изолирование токопрово­ дящей жилы или проволоки производится на червячных прессах (экстру­ дерах) путем выдавливания через специальный инструмент расплава по­ лимерных материалов.

Принцип действия экструдера заключается в следующем. Полимер­ ный материал в виде гранул загружается в бункер, затем он поступает в цилиндр экструдера, в котором размещен червяк (шнек). Червяк - основ­ ная рабочая часть пресса, имеет по длине винтовую нарезку различной глубины. Различаются три зоны нарезки: загрузочная, сжатия и дозирую­ щая. Вращаясь, червяк захватывает нагревающийся полимерный материал, который постепенно превращается в однородную массу. Глубина нарезки червяка плавно сокращается, и величина сечения канала между цилиндром

ичервяком уменьшается. Отношение межвиткового объема витка червяка на выходе и объема на входе называется компрессией или степенью сжа­ тия. Компрессия современных экструдеров находится в пределах 0,2-0,7.

ке выше, чем в дозирующей зоне. При переработке ПЭНП она составляет 200-270 °С. Температура в матрице еще выше: для полиэтилена она дохо­ дит до 300 °С. Экструдеры, применяемые в международной практике, классифицируются по диаметрам червяка: 32, 45, 63, 90, 125, 160, 200 и 250 мм. Для производства обмоточных проводов используются экструдеры с диаметром червяка 90 и 125 мм.

Производительность экструдера определяется его длиной L, а длина экструдера характеризуется отношением длины червяка к его диаметру D, то есть L: D. В современных экструдерах это отношение равно 20-25.

Эти провода изготавливаются путем одновременного вытягивания из расплава проводникового материала и стеклянной изоляции. В индуктор высокочастотной установки помещается стеклянная трубка, внутри кото­ рой находится проводниковый металл (медь, манганин и т.п.). При вклю­ чении генератора в электромагнитное поле металл нагревается и расплав­ ляется, в результате чего стеклянная трубка размягчается. При прикосно­ вении к опаянному концу трубки стеклянным штабиком можно вытянуть стеклянную нить, внутри которой находится проводник диаметром 3- 7 мкм. Затем провод со сплошной стеклянной изоляцией охлаждается струей воды, направляется на приемное устройство. Расход стекла возме­ щается путем непрерывной подачи стеклянной трубки в зону индуктора. Расход металла компенсируется периодически (капельный способ) или не­ прерывно. Изготовление обмоточных проводов из сплавов сопротивления осуществляется капельным способом, а медных проводов со сплошной стеклянной изоляцией - непрерывным. На толщину и диаметр медной жи­ лы влияет скорость подачи стеклянной трубки в зону микрованны. Мини­ мальная температура процесса определяется вязкостью стекла и литейны­ ми характеристиками металла. Максимальная температура ограничивается только вязкостью стекла.

В основном используются установки типа АЛМ-5, позволяющие осу­ ществлять процесс литья как капельным, так и непрерывным способом. Эти двухходовые установки, имеющие линейную скорость от 16 до 800 м/мин, снабжены устройством контроля целостности жилы.

Медные провода выпускаются диаметром 5-200 мкм, толщина изоля­ ции в зависимости от диаметра проводника лежит в пределах 6-27 мкм.

4.6. Обмоточные провода с гибкой керамической изоляцией

Основным методом получения тонкого слоя неорганической изоляции является эмалирование проволоки из водных суспензий. Стекловидное по­ крытие наносится на проволоку, подвергается термообработке, в результа­ те которой оно частично или полностью расплавляется или спекается. Для эксплуатации при высоких температурах (вплоть до 500-700 °С) могут быть использованы многие керамические материалы, стекла и стеклоэмали. Однако эти материалы обладают хрупкостью и при изгибах проводника разрушаются. Поэтому для повышения адгезии и эластичности изоляции необходимо не только подбирать специальный состав керамической или стеклоэмалевой изоляции, но и готовить поверхность проволоки к нанесе­ нию покрытия: тщательно ее очищать, а иногда окислять. Для повышения механической прочности изоляции используются дополнительные покры­ тия неорганической изоляции полиорганосиликатными материалами, на­ кладываемыми из суспензионных растворов.

Технология изготовления обмоточных проводов особо высокой нагревостойкости с гибкой керамической или стеклоэмалевой изоляцией преду­ сматривает 3 операции:

1) подготовку поверхности биили триметаллического проводника к нанесению покрытия;

2)нанесение на проводник покрытия и его термообработку с целью спекания или оплавления;

3)нанесение на покрытие защитного слоя из полиорганосиликатного материала.

Очистка поверхности проволоки от загрязнений может производиться механическим способом (протирами), способом электрохимического обез­ жиривания или обработкой в соответствующих растворителях.

Для ряда проводников, например биметаллического медь - никель, рекомендуется поверхностное окисление с образованием тонкой оксидной пленки, имеющей повышенную адгезию к металлу и покрытию.

Следующая операция - наложение стеклоэмалевого или керамическо­ го покрытия и его спекание или оплавление при температуре 700-1100 °С. При максимальных температурах обработки изоляции (1000-1100 °С) пре­ дел прочности проводникового материала при растяжении очень мал, по­ этому необходимо обеспечить малое натяжение проволоки в печи, полное отсутствие проскальзывания, исключить ударные нагрузки на провод.

Напряжение в никелевой оболочке примерно в 1,5 раза больше, чем в медном сердечнике, а так как разрушающее напряжение при растяжении у никеля при 1000 °С в 3 раза выше, чем у меди, то при этих условиях наи­ более механически слабым местом в биметаллическом проводнике являет­ ся медный сердечник.

Суспензия минеральной изоляции в воде накладывается на проволоку либо методом окунания, либо методом электрофореза.

Наложение гибкой керамической или стеклоэмалевой изоляции на проволоку диаметром 0,20-0,80 мм осуществляется следующим образом: с отдающей катушки проволока через направляющий ролик и фетровый протир поступает на тяговое устройство и проходит через два тяговых ко­ леса несколько раз (до 5), а затем она направляется на ролик, находящийся в ванне с суспензией. Из ванны проволока проходит в печь для тепловой обработки, далее через верхний направляющий ролик снова попадает на тяговое устройство, а затем на приемную катушку. Тепловая обработка проводится в муфельных печах (2 шт.), установленных одна над другой. Ванна для наложения изоляции выполнена из органического стекла, имеет медную трубку, которая служит катодом при электрофоретическом методе. Суспензия в ванне перемешивается специальным механизмом, чтобы час­ тицы ее не осаждались на дно ванны, а оставались во взвешенном состоя­ нии.