книги / Технология производства проводов.-1
.pdfит.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.
Для |
качественной переработки по |
Матрица |
|||
лиэтилена |
низкой |
плотности |
(ПЭНП) |
|
|
температура первой зоны /°i3 должна со |
|
||||
ставлять 100-120 °С; г°11з = 150-180 °С; |
|
||||
Г°П1з = 180-240 °С. При переработке по |
|
||||
лиэтилена |
высокой |
плотности |
(ПЭВП) |
|
|
температура должна быть повышена на |
|
||||
40-60 °. В головке экструдера размеща |
|
||||
ется инструмент, через который и выдав |
|
||||
ливается вокруг проводника полимерный |
|
||||
материал. Основной рабочий инструмент |
Рис. 4.6. Инструмент, применяе- |
||||
головки |
- |
это |
ДОрн и |
матрица |
мый для наложения пластмассовой |
(рис. 4.6).Температура расплава в голов- |
изоляции |
||||
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.
Рассмотрим принцип работы агрегата марки ME 1.90.25. Его общая длина около 36 м. Предназначен агрегат для изолирования проводов диа метром от 1,0 до 6,0 мм полиэтиленом или ПВХ пластикатом. Максималь ная линейная скорость изолирования 500 м/мин.Отношение L\D = 25. Го ловка расположена под углом 90 ° к цилиндру. Зазор между дорном и мат рицей устанавливается вручную. В агрегате имеется охлаждающая ванна, в которой изоляция провода должна охладиться до температуры 60-70 °С, чтобы не произошло смятия изоляции или перемещения жилы в процессе ее намотки на барабан.
Изоляция из ПВХ пластиката охлаждается холодной водой. Полиэти леновая изоляция охлаждается ступенчато, что препятствует образованию воздушных включений во внутренних ее слоях. Охлаждающая ванна раз делена на две зоны. Максимальная температура зоны I - 90 °С, зоны II - 60 °С. Окончательно полиэтиленовая изоляция охлаждается холодной во дой.
Для водонаполненных электродвигателей, используемых в водоснаб жении, выпускаются обмоточные провода марок ПЭВВП и ПВДП, рассчи танные на напряжение 660 В и рабочую температуру до 80 °С.
Провод марки ПЭВВП представляет собой однопроволочную медную жилу диаметром 0,63-1,8 мм, эмалированную лаком винифлекс или поли эфирным лаком, поверх которого расположен слой полиэтилена высокой плотности толщиной 0,4-0,5 мм. Провода марки ПВДП имеют одно-, семи, или девятнадцати проволочную токопроводящую жилу диаметром от 1,4 до 6,25 мм. Для обеспечения необходимой гибкости их изоляция выполне на двухслойной: внутренний слой из полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) толщиной 0,25-0,4 мм и наружный слой из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) 0,2-0,35 мм.
В новой серии погружных электродвигателей используются провода марок ПЭП-В-100 на напряжение 660 В и температуру 100 °С. Провода марок ПЭПТ-В-100 и ПЭП-В-100 имеют однопроволочную жилу диамет ром 0,63-2,5 мм, эмалированную лаком винифлекс, поверх которого нане сен сополимер пропилена с этиленом толщиной 0,3-0,55 мм.
Провода марок 1И П -В -100; ПП-В-100 имеют одно-, семи- и девятна дцатипроволочную жилу диаметром 2-6,15 мм двухслойную изоляцию: ПЭВП внутри и слой сополимера пропилена с этиленом снаружи.
4.5.Обмоточные провода со сплошной стеклянной изоляцией
иоборудование для их производства
Обмоточные провода со сплошной стеклянной изоляцией предназна чены для намотки катушек различных электроизмерительных приборов и аппаратов, катушек сопротивлений и т.д.
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.
Поверхностное покрытие из органосиликатного материала наносится на проволоку с керамической или стеклоэмалевой изоляцией обычными методами на серийном эмальоборудовании за 2-3 прохода.
Выпускаются обмоточные провода с тонкослойной стеклоэмалевой изоляцией, покрытой органосиликатным материалом. Провода марки ПЭКБ имеют биметаллическую (медь - никель) жилу, предназначены они для длительной эксплуатации при температуре 400 °С. Для предохранения от воздействия влаги изделия с обмотками из таких проводов должны быть компаундированы или герметизированы.
Провода марки ПЭЖБ-700 могут длительно эксплуатироваться при температуре 500 °С и в течение 500 часов при температуре 700 °С. В каче стве жилы для этих проводов используется биметаллическая проволока (серебро - никель).
Выпускаются также никелевые провода марки ПНЭС с тонкослойной стеклоэмалевой изоляцией, имеющей поверхностное покрытие из органо силикатного состава. Рабочая температура таких проводов 300 °С, приме няются они в основном в датчиках, эксплуатируемых на атомных электро станциях.
Список литературы
1.Пешков, И.Б. Обмоточные провода / И.Б. Пешков. - 2-е изд. - М., 1995.-415 с.
2.Риневич, Е.С. Обработка цветных металлов в кабельном производ стве / Е.С. Риневич, А.М. Джетымов. - М., 1971. - 103 с.
3.Днестровский, Н.З. Производство медной и алюминиевой проволо ки / Н.З. Днестровский, Н.Ш. Берин. - М , 1975. - 243 с.
4.Кассихин, Л.И. Исследование процесса удаления растворителя из эмалевых лаков / Л.И. Кассихин, С.Д. Холодный // - Электротехническая промышленность. Сер. Кабельная техника. - 1977. - № 10. - С. 58-64.
5.Борщевский, С.Г. Исследование и расчет пленкообразования при эмалировании / С.Г. Борщевский, С.Д. Холодный, Л.И. Кассихин; Перм.
политехи, ин-т. - Пермь, 1987. - Деп. в Информэлектро, № 727 - ЭТ. -
С.112.
6.Холодный, С.Д. Расчет температуры проволоки по высоте эмальпе-
чей / С.Д. Холодный, Л.И. Кассихин // Электротехническая промышлен ность. Сер. Кабельная техника / М., 1975. - Вып. 124. - С. 24-28.
Учебное издание
Костыгова Татьяна Васильевна
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОВОДОВ
Конспект лекций
Лит. редактор и корректор Н.Г Важенина
Лицензия ЛР № 020370
Подписано в печать 19.06.06. Формат 60x90/16. Набор компьютерный. Уел. печ. л. 6,0.
Уч.-изд. л. 6,5. Тираж 150. Заказ 83-594/2006.
Редакционно-издательский отдел Пермского государственного технического университета
Адрес: 614600, Пермь, Комсомольский пр., 29.
Отпечатано в Отделе электронных издательских систем ОЦНИТ Пермского государственного технического университета.
Адрес: 614000, Пермь, Комсомольский пр., 29, к. 113, тел. (3422)2198-033