книги / Технология производства проводов

чинает проявляться взаимная диффузия металлов, что приводит к росту электрического сопротивления.

Лучшей коррозионной стойкостью при высоких температурах обладает проволока с двойным покрытием (хром-никель, железо-никель), т.е. триметаллический проводник.

Основными материалами биметаллических проводников для обмоточных проводов, работающих на воздухе при температуре 600–700 °C, являются серебро-никель и медь-нержавею- щая сталь, триметаллических проводников – медь-железо- никель, медь-железо-инконель. Инконель – сплав, содержащий 79,92 % никеля, 15,5 % меди, 7,5 % железа и 0,08 % углерода.

Особый интерес представляют проводниковые материалы, которые могут работать при температуре 1000 °C и выше.

Золото без дополнительных покрытий может применяться для работы при температуре 1000 °C, однако золотой проводник примерно в 30 раз дороже медного с плакированной нержавеющей сталью.

Платина (температура плавления 1773 °C) – наиболее подходящий материал для использования в диапазоне особо высоких температур.

Для сверхвысоких температур (до 1400 °С) в будущем могут найти применение в качестве проводниковых материалов некоторые соединения типа боридов, нитридов и т.п.

Если для обмоточных проводов применяются биметаллические токопроводящие жилы, увеличение их сопротивления

впроцессе эксплуатации в основном объясняется взаимной диффузией металлов сердечника и оболочки. Образующиеся

врезультате диффузии твердые растворы или другие соединения, как правило, обладают удельным сопротивлением, значительно превышающим сопротивление чистых металлов, что и приводит к росту электрического сопротивления обмоток машин и аппаратов.

61

3. ПРОИЗВОДСТВО ЭМАЛИРОВАННЫХ ПРОВОДОВ

Эмалированные провода являются прогрессивной группой обмоточных проводов, так как имеют более тонкую изоляцию, что позволяет увеличить коэффициент использования паза в электрических машинах и аппаратах, повысить их мощность. Производство эмалированных проводов менее трудоемко по сравнению с производством проводов, на проволоку которых изоляция накладываетсяметодомобмотки.

Но синтетические лаки для эмалирования довольно дорогостоящие. Кроме того, возникают проблемы, связанные с необходимостью охраны окружающей среды, так как растворители в лаках токсичны.

3.1. ЛАКИ ДЛЯ ЭМАЛИРОВАНИЯ ПРОВОЛОКИ

Лаки представляют собой растворы высокомолекулярных или низкомолекулярных пленкообразующих соединений в органических летучих жидкостях. При нагревании эмаль-лака в эмаль-печи молекулярная масса пленкообразующих соединений еще более увеличивается, а растворитель испаряется, в результате чего на проволоке образуется твердая эмалевая пленка. В зависимости от растворимостилаковойосновырастворыпленкообразующихкомпонентоввтом или ином растворителеимеют различную концентрацию. Дляразбавления готовых эмаль-лаков используются также летучие жидкости– разбавители. Онитакжеиспаряютсяпритепловойобработкелака.

Кпленкообразующим компонентам относятся природные

исинтетические смолы, битумы, высыхающие масла. Согласно ГОСТ 9825–73 лаки маркируются буквенно-цифровым обозна-

чением. Буквы означают природу основного компонента лака, первая цифра соответствует назначению, а последующие – порядковому номеру в группе лаков. Например, в маркировке лака

62

ПЭ-939 ПЭ – полиэфирный, 9 – электроизоляционный, 39 – порядковый номер в группе полиэфирных лаков.

Электроизоляционные лаки классифицируются по назначению, режиму сушки и химическому составу.

По назначению лаки разделяются на три основных группы: пропиточные, покровные и клеящиеся. Эта классификация условна и не исключает применения одного и того же лака по различным назначениям.

По режиму сушки все электроизоляционные лаки подразделяются на лаки горячей (печной, искусственной) и холодной (воздушной, естественной) сушки. Предпочтительнее горячая сушка, так как воздействие температуры ускоряет процессы полимеризации и поликонденсации.

Похимическомусоставулакиподразделяютсянатригруппы:

1)модифицированные(алкидные, эпоксидно-фенольныеидр.);

2)немодифицированные (фенолформальдегидные, кремнийорганическиеидр.);

3)маслосодержащие (масляные, битумно-масляные и др.). Существуют два основных вида химических реакций, при-

водящих к образованию эмалевых пленок высокомолекулярных веществ: реакция полимеризации и реакция поликонденсации.

Полимеризация – это процесс химического соединения молекул низкомолекулярных веществ или мономерных молекул в молекулы с большей молекулярной массой. В результате этой реакции не выделяются побочные продукты, а элементарные химические составы исходных молекул и образующихся соединений одинаковы. Чем больше степень полимеризации, тем больше молекулярная масса полимера.

Поликонденсация – это процесс образования высокомолекулярного вещества из мономерных или низкомолекулярных соединений, при котором происходит отщепление простых молекул. Элементарный состав образующихся молекул отличается от элементарного состава исходных. В качестве побочных продуктов может выделяться вода, спирт и т.д.

63

Внастоящее время более 95 % всех эмалированных проводов изготавливаются с применением синтетических лаков.

Впоследние годы стали использоваться специальные составы, не содержащие растворителей. В этом случае вязкотекучее состояние достигается не растворением пленкообразующего вещества, а его расплавлением.

Вотечественной практике применяется полиэфирная смола ТС-1. С ее появлением впервые в мире было организовано производство эмалированных проводов без растворителей. Эти провода по своим свойствам идентичны проводам с изоляцией на основе полиэфирных лаков типа ПЭ-939 или ПЭ-943. Без применения растворителей может быть также наложено эмалевое покрытие из расплава смол на основе полиэфиримидов.

Основные лаки, используемые в отечественной промышленности для эмалирования проводов, приведены в табл. 3.1.

Таблица 3 . 1

Характеристика отечественных лаков, используемых для эмалирования проводов

64

Окончание табл. 3 . 1

3.2. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ И СВОЙСТВА РАСТВОРИТЕЛЕЙ ДЛЯ ЭМАЛЬ-ЛАКОВ

Растворители – это органические летучие жидкости, применяемые для получения растворов пленкообразующих веществ. Растворители обеспечивают хорошую растекаемость лака на поверхности проволоки, но в состав эмалевой пленки не входят, полностью испаряясь при тепловой обработке провода в печах эмаль-агрегатов. Для снижения вязкости образующихся растворов используются специальные жидкости, которые сами по себе растворяющими свойствами не обладают. Это так называемые разбавители.

Большинство растворителей, применяемых в производстве обмоточных проводов, являются легколетучими горючими веществами. В смеси с воздухом они образуют пожароопасные и взрывоопасные смеси, причем степень опасности непосредственно зависит от объемной концентрации паров и в косвенной степени от температуры кипения и самовоспламенения жидкости, а также от температуры вспышки паров. Основным растворителем лаков на полиэтилентерефталатной основе является технический крезол (трикрезол) сдобавкойсольвент-нафтыв соотношении 1:4.

Свойства основных растворителей и разбавителей приве-

дены в табл. 3.2. [18, с. 34–35].

65

3.3. СПОСОБЫ НАЛОЖЕНИЯ ЭМАЛЕВОЙ ИЗОЛЯЦИИ

Эмалирование проволоки представляет собой нанесение жидкого лака на поверхность проволоки с последующей тепловой обработкой в эмаль-печи.

Существуют различные способы эмалирования проволоки. 1. Эмалирование погружением (рис. 3.1). Это старый спо-

2. Эмалирование с помощью фетровых обжимов (рис. 3.2). Лак наносится на проволоку вращающимся валиком или непосредственно захватывается проволокой при ее движении через лак, афетровые обжимы играют роль калибрующих устройств, снимающих излишки лака. При эмалировании проволоки больших диаметров такой способ не обеспечивает равномерность толщины покрытия. Этот метод используется в горизонтальных эмаль-агрегатах дляэмалированияпроволокимикронныхразмеров.

3. Эмалирование с помощью фитилей (рис. 3.3). Способ имеет ограниченное применение. Проволока 1 касается фитиля 2, опущенного в сосуд с лаком 3, в результате чего на проволоку и наносится покрытие. Иногда после фитилей устанавливаются фетровые обжимы. Этот способ годен лишь для эмалирования проволоки малых диаметров и для маловязких лаков.

69