Обмоточные провода.

 

Медные и алюминиевые обмоточные провода применяют для изготовления обмоток электрических машин, аппаратов и приборов. Обмоточные провода выпускают с эмалевой, волокнистой и плёночной, а также с эмалево-волокнистой изоляцией.

Эмалевая изоляция имеет наименьшую толщину (0,0074-0,065 мм) по сравнению с волокнистой и плёночной изоляцией обмоточных проводов. Это позволяет в том же объёме катушки заложить большее число проводов и тем самым увеличить мощность электрической машины или аппарата. Поэтому эмалированные провода являются наиболее перспективными среди обмоточных проводов. Эмалевая изоляция на проводе представляет собой гибкое лаковое покрытие, полученное в результате затвердевания слоя лака, нанесённого на провод. Нанесение слоя лака на провод производится на эмалировочных станках. Одним из распространённых способов нанесения жидкого лака на провод является способ погружения провода в ванну с лаком.При этом провод перемещается по роликам со скоростью 6-32 м/мин. Высыхание и затвердевание плёнки лака на проводе производится в эмальпечах (с электрическим подогревом), через трубчатое отверстие которых проходит провод после окунания его в ванну с лаком. Перед погружением в ванну с лаком голый провод, разматываемый с катушки, очищается, проходя через фетровую протирку . Нанесение эмалевого покрытия на провод производится в результате многократного погружения провода в лак (от 2 до 8 раз). После каждого погружения провода в ванну с лаком он проходит через металлический калибр, с помощью которых регулируется толщина слоя лака, наносимого на провод через внутреннее пространство эмальпечи, где температура поддерживается на уровне 300-450°С.

Время пребывания провода в печи составляет 2-50 сек. Воздействие высокой температуры на слой нанесённого лака необходимо для проведения процессов затвердевания лаковой плёнки на проводе.

В табл. 6 и 7 приведён основной сортамент медных и алюминиевых проводов с эмалевой изоляцией. Следует заметить, что нагревостойкость эмалевой изоляции на алюминиевых проводах в среднем на 6-10°С выше по сравнению с соответствующими эмалями на медных проводах. Это объясняется меньшим каталитическим воздействием алюминия на органическое эмальлаковое покрытие. В связи с необходимостью экономии проводниковой меди сортамент алюминиевых обмоточных проводов будет увеличиваться. Наибольший практический интерес представляют обмоточные провода с высокопрочными эмалевыми покрытиями на основе поливинилацеталевой и полиэфирной смол (провода марок ПЭВ и ПЭТВ), а также провода с высокопрочным эмалевым покрытием на основе полиуретановой смолы (провод марки ПЭВТЛ). Последние отличаются высоким электрическим сопротивлением и электрической прочностью их изоляции. Вследствие удаления плёнки полиуретанового лака при нагревании до 300-360°С провода марки ПЭВТЛ быстро залуживаются без предварительной зачистки слоя эмали и без применения специальных травильных составов.

 

Медные обмоточные провода с эмалевой изоляцией. Таблица 6.

Марка провода Диаметр мед-ной жилы (без изоляции) .мм Характеристика провода Толщина слоя изоляции(наодну сторо-ну), мм Область применения
ПЭЛ 0,024/2,44 Изолированный эмалью на высыхающих маслах 0,0075—0,05 Для катушек в электрических аппаратах и приборах. Наибольшая допустимая температура 105° С
ПЭЛУ 0,05-2,44 То же, но с утолщенным слоем эмали 0,0125—0,06 То же
ПЭВ-1 0,02-2,44 Изолированный высокопрочной эмалью (винифлекс, метальвин) 0,010—0,05 Для обмоток в электрических машинах и аппаратах. Наиб. допуст. t= 110° С
ПЭВ-2 0,05-2,44 То же, но с утолщенным слоем эмали 0.015—0.065 То же
ПЭВМ Толщина 0,5-1,95 Ширина 2,1-8,8 Провод прямоугольного сечения (ши­ны), изолированный высокопрочной эмалью (винифлекс, метальвин) 0,010—0,06  
ПЭЛР-1 0,2-2,44 Провод, изолированный высокопрочной эмалью (полиамидно-резольной) 0,010—0,05 Для катушек в электрических аппаратахи приборах. Наиб, допуст. t=105°C
ПЭЛР-2 0,02-2,44 То же, но с утолщенным слоем эмали 0,015—0,065 То же
ПЭВТЛ-1 0,06- 1,0 Провод, изолированный высокопрочной полиуретановой эмалью повышенной теплостойкости 0,010—0,05 То же, но наибольшая допустимая температура 120° С.Эмаль при пайке не требует зачистки т.к. она плавится и служит флюсом
ПЭВТЛ-2 0,06-1,0 То же, но с утолщенным слоем эмали 0,015—0,07 То же
ПЭТВ 0,05-2,44 Провод, изолированный высокопрочной теплостойкой полиэфирной эмалью 0,010—0,05 Для обмоток в электрических машинахи аппаратах.Наибольшая допустимая температура 130° С

 

Алюминиевые обмоточные провода с эмалевой изоляцией . Таблица 7.

ПЭЛ 0,085—0.55 Изолированный эмалью на высыхающих маслах 0,006—0,012 Для катушек в электрических аппаратах и приборах. Наибольшая допустимая температура 105°С
ПЭВА-1 0,57—2.44 Изолированный высокопрочной эмалью (винифлекс. метальвин) 0.0112—0.0212 То же
ПЭВА-2 0.57-2.44 То же, но с утолщенным слоем эмали 0,0137—0.022  
ПЭЛРА-1 0,57—2.44 Провод, изолированный высокопрочной Эмалью (полиамидно-резольной) 0,0112—0,0212 Для катушек в электрических ап- паратах и приборах. Наибольшая до пустимая температура 105° С
ПЭЛРА-2 0,57—2,44 То же. но с утолщенным слоем эмали 0,0137—0,022 Тоже

 

Обмотки, выполненные проводами с эмалевой изоляцией, нуждаются в пропитке электроизоляционными лаками, как и обмотки из проводов с волокнистой изоляцией. Дело в том, что в тонком слое эмалевого изоляционного покрытия всегда имеется небольшое количество сквозных отверстий (точечные повреждения), вызванное несовершенством технологии эмалирования проволоки (табл. 8) и наличием заусенцев на проволоке.

 

Допустимое число точечных повреждений на проводах с эмалевой изоляцией. Таблица 8.

 

    Марка провода Диаметр провода по меди.
    0,05-0,07 0,08—0.14 0.15—0.38*
    Число точечных повреждений на длине провода 15 м
  ПЭЛ
  ПЭЛУ
  ПЭВ-1
  ПЭВ-2
  ПЭЛР-1
  ПЭЛР-2
  ПЭВТЛ-1
  ПЭВТЛ-2

 

Важнейшими характеристиками эмалированных проводов являются: эластичность, нагревостойкость и электрическая прочность эмалевых покрытий. Из других характеристик следует отметить электрическое сопротивление эмалевой изоляции, её термопластичность и механическую прочность при истирании. Здесь мы рассмотрим три первые характеристики.

Эластичность эмалевого покрытия у проводов диаметром до 0,38 мм определяется плавным растяжением провода до удлинения на 10% или до разрыва. При этом эмалевая плёнка не должна растрескиваться. У проводов большего диаметра эластичность эмалевого покрытия определяется при навивании провода на стальной стержень, диаметр которого трёхкратен диаметру голого провода (без эмали). Например, провод диаметром 0,96 мм навивают на стальной стержень диаметром 3x0,96=2,88 мм. При этом на витках провода не должно обнаруживаться трещин эмали.

Нагревостойкость эмалевой изоляции определяется в результате теплового старения образцов-отрезков эмалированного провода.

Для этого отрезки провода помещают в обогреваемую камеру (термостат), где выдерживают в течение 24 час. при температуре 105, 125, 155 или 200°С, в зависимости от состава эмалевого покрытия. После выдержки в термостате (теплового старения) отрезок эмалированного провода, охлаждённый до комнатной температуры, подвергается растяжению до определённой величины удлинения. Провода диаметром более 0,38 мм после теплового старения навивают на круглый стальной стержень определённого диаметра. При этих испытаниях не должно наблюдаться растрескивания эмали на проводе. В противном случае считается, что провод не удовлетворяет требования нагревостойкости.

Электрическая прочность эмалевой изоляции определяется на двух скрученных (свитых) друг с другом проводов длиной 200 мм. Число скруток на длине 200 мм устанавливается в зависимости от диаметра провода (табл. 9). С увеличением диаметра провода число скруток соответственно уменьшается.

 

Пробивное напряжение проводов с эмалевой изоляцией. Таблица 9.

Диаметр про-вода(по меди).мм Число скруток на длине 200 мм Наименьшее пробивное напряжение скрученных проводов различных марок, В
 
ПЭЛ ПЭЛУ ПЭВ-1 ПЭВ-2 ПЭЛР-1 ПЭЛР-2 ПЭВТЛ-i ПЭВТЛ-2
0,05—0.07
0,08—0,09
0,10—0,14
0,15—0,20
0,21—0,41
0,44—0,53
0,55—0,83
0,86—1,35
1,40—2,44

Медные обмоточные провода с волокнистой и плёночной изоляцией . Таблица 10

Марка провода Диаметр провода без изоляции, мм Характеристика провода Толщина слоя изоляции
ПБ 1,0-5,2 Провод, изолированный несколькими слоями кабельной бумаги 0,15-0,30
ПБО 0,2-2,1 Провод, изолированный одним слоем обмотки из хлопчатобумажной пряжи 0,05-0,07
ПБД 0,2-5,2 Провод, изолированный двумя слоями обмотки из хлопчатобумажной пряжи 0,09-0.16
ПБОО 1,0-5,2 Провод, изолированный одним слоем обмотки и оплётки из хлопчатобумажной пряжи 0,42
ПББО Прямоугольного сечения: меньшая сторона от 0,9 до 5,5 мм\ большая сторона от 2,1 до 14,5 мм   Провод, изолированный несколькими слоями обмотки из кабельной бумаги, а затем спиралью из хлопчатобумажной пряжи 0,22-2,80
ПШД Прямоугольногосечения:0,83x3,53 мм2 Провод, изолированный двумя слоями обмотки из натурального шёлка 0,07-0,08
ПШКД Прямоугольного сечения: 0,9*2,83; 0,9*3,8; 1,16*3,8 мм2 То же. но из капронового шёлка 0,07-0,08
ППБО-1 Прямоугольного сечения от0,83 xl 0,8 мм2 До 5,5*14,5мм2 Провод, изолированный одним слоем триацетатной плёнки и одним слоем обмотки из хлопчатобумажной пряжи 0,07-0,22
ППКО-1 То же То же, но сверх слоя триацетатной плёнки наложен ещё один слой обмотки из капронового шёлка 0,07-0.22
ППБО-2 Прямоугольного сечения от0,9x14,5 Провод, изолированный двумя слоями обмотки из триацетатной плёнки и одним слоем хлопчатобумажной пряжи капронового щелка 0.15-0,22
ППКО-2 То же То же, но сверх слоя триацетатной плёнки наложен один слой 0,15-0,22
ПСД 0,31-5,2 Провод, изолированный двумя слоями обмотки из стекловолокна, пропитанной теплостойким глифталевым лаком 0,11-0,165
ПСДК 0,31-5,2 То же, но пропитка более нагревостойка , кремнийорганическим лаком 0,11-0,165

Скручивание двух отрезков эмалированных проводов производится в специальном станке, в котором свиваемые провода подвергают натяжению в 1 кг на 1 мм площади поперечного сечения провода. В табл. 9 приведены наименьшие значения пробивного напряжения для двух слоев эмали на скрученных отрезках проводов.

Обмоточные провода с волокнистой и плёночной изоляцией имеют большую толщину изоляции (0.05-0,22 мм) по сравнению с эмалированными проводами. Основной сортамент медных и алюминиевых проводов с волокнистой и плёночной изоляцией приведён в (табл. 10, 11).

 

Алюминиевые обмоточные провода с волокнистой изоляцией. Таблица 11

 

Марка провода Диаметр провода без изоляции, мм Толщина слоя изоляции (на одну сторону),мм Характеристика провода
АПБ 1,35-8.0 0,15-0,90 Провод круглого сечения, изолированный несколькими слоями обмотки из лент телефонной или кабельной бумаги
АПБД Меньшая сторона от 2,1 до 5,5 мм; Большая сторона от 4,1 до 14,5 мм 0.165-0,220 Провод прямоугольного сечения.изолированный двумя слоями обмотки из хлопчатобумажной пряжи пряжи пряжи
   
АПСД* 1,62-5,2 0,125-0,150 Провод круглого и прямоугольного сечения, изолированный двумя слоями обмотки из стекловолокна,пропитанной теплостойким лаком
АПББО Меньшая сторона от 1,21 до 7,0мм; Большая сторона от 4,1 до 18,0 0,225-2,90 Провод прямоугольного сечения,Изолированный несколькими слоями из лент кабельной бумаги, поверх которой наложена обмотка (спираль) из хлопчатобумажной пряжи
   
АПБОО То же и круглого сечения 1,35-8,0 0,3-2,6 Провод, изолированный обмоткой и оплёткой из хлопчатобумажной пряжи

 

В качестве волокнистой изоляции применяется пряжа: хлопчатобумажная, шёлковая, из капроновых волокон, из асбестовых и стеклянных волокон.

Наибольшая нагревостойкость обмоточных проводов достигается применением стеклянной и асбестовой пряжи, подклеиваемой к поверхности провода с помощью глифталевых и кремнийорганических лаков, отличающихся повышенной стойкостью к нагреву.

Плёночную изоляцию обмоточных проводов составляют ленты из триацетатной плёнки (триацетатцеллюлоза), накладывают к поверхности провода с помощью клеящих лаков (глифталевые и др.)

Для изготовления обмоток трансформаторов с масляной изоляцией находят большое применение провода с изоляцией из бумажных лент, которые хорошо пропитываются минеральным маслом. Этим обеспечивается высокая электрическая прочность изоляции обмоток трансформаторов.

Для повышения механической прочности обмоток из бумажных или триацетатных лент сверху её накладывают обмотку из хлопчатобумажной (провода марок ПББО, ППБО-1 и др.) или капроновой (провода марок ППКО-1, ППКО-2 и др.) пряжи. Провода с плёночной изоляцией отличаются повышенной электрической прочностью.

Кроме перечисленных, выпускают также обмоточные провода с эмалево-волокнистой изоляцией. У этих проводов поверх слоя эмали наносится обмотка из хлопчатобумажной, шёлковой, капроновой или стеклянной пряжи. Такого рода обмоточные провода применяют для более тяжёлых условий работы в тяговых, шахтных электродвигателях и в других электрических машинах и аппаратах, где для эмалевой изоляции требуется защитное покрытие из волокнистых материалов. Наибольшей механической прочностью обладает обмотка из капроновых волокон. Повышенной нагревостойкостью отличается обмотка из стеклянной пряжи.

В табл. 12 приведён основной сортамент обмоточных проводов с эмалево-волокнистой изоляцией.

Требования, предъявляемые к обмоточным проводам с волокнистой изоляцией, состоят в следующем. У проводов с волокнистой изоляцией не должно наблюдаться просветов между нитями обмотки, наложенной на провод. Не должно быть разрывов нитей при навивании провода на стальной стержень диаметром, равным пятикратному диаметру (но не менее 3 мм) провода с волокнистой изоляцией в два слоя (провода марок ПБД, GIL и др.), или при навивании провода с однослойной изоляцией (провода марок ПБО и др.) на стержень диаметром, равным десятикратному диаметру провода (но не менее 6 мм).

Таблица 12

 

Марка провода Диаметр провода без изоляции, мм Толщина слоя изоляции (на одну сторону), мм Характеристика провода
ПЭЛЬО 0,2-2,1 0,062-0.10 Провод, изолированный масляной эмалью и одним слоем обмотки из хлопчатобумажной пряжи
ПЭЛКО 0,2-2,1 0.062-0,10 То же, но слой обмотки из капроновой пряжи  
ПЭЛБД 0,72-2,1 0,14-0,16 Провод, изолированный масляной эмалью и двумя слоями обмотки из х/б пряжи
ПЭЛШО 0,05-2.1 0,033-0,078 Провод, изолированный масляной эмалью и одним слоем обмотки из натурального шёлка
ПЭЛШ КО 0,05-2,1 0.062-0,10 То же, но на слой масляной эмали наложен слой обмотки из капроновой нити
ПЭЛШД 0.72-0,96 0,095 Провод, изолированный масляной эмалью и двумя слоями обмотки из натурального шёлка
       
ПЭЛШКД 0,72-0,96 0,093 То же, но на слой масляной эмали наложена в два слоя обмотка из капронового шёлка
       
ПЭТСО 0,31-2,10 0,10-0,12 Провод, изолированный теплостойкой (глифталь) эмалью и одним слоем обмотки из стеклянной пряжи
ПЭТКСО 0,31-1,56 0,08-0,10 То же, но применена нагревостойкая кремнийорганическая эмаль
ПЭТКСОТ 0,33-1.56 0,06-0,08 То же, но с уменьшенной толщиной изоляции

 

Электроизоляционные свойства обмоточных проводов с волокнистой изоляцией относительно невысоки, так как все виды волокнистой изоляции гигроскопичны, т.е. поглощают влагу из воздуха. Гигроскопичность стеклянных и капроновых волокон несколько меньше гигроскопичности хлопчатобумажных и шёлковых волокон.

Обмотки, выполненные из проводов с волокнистой изоляцией, нуждаются в тщательной сушке и пропитке изоляционными лаками или в компаундировании (пропитка изоляционными составами без растворителей).

Электрическая прочность проводов с волокнистой изоляцией определяется электрической прочностью воздуха, заключённого между волокнами, а также электрической прочностью эмалевой изоляции у проводов ПЭЛПЮ. ПЭЛШКО, ПЭЛБО и др.

Электрическая прочность волокнистой изоляции определяется при испытаниях отрезков (образцов) проводов, навитых на металлический стержень. При этом напряжение прикладывается к стержню и металлической жиле испытуемого провода. Пробивное напряжение слоя волокнистой изоляции проводов ПБД. ПШД, ПШДК находится в пределах 450-600 В, а проводов ПЭЛБО. ПЭЛПЮ и 11ЭЛ1ПКО - 700-1000 В. Приблизительно такое-же пробивное напряжение наблюдается у проводов со стеклянной изоляцией, пропитанной нагревостойкими лаками (провода ПСД. GCLR). У проводов с асбестовой изоляцией пробивное напряжение равно 450-500 В.

Лучшими электрическими характеристиками обладают провода с плёночной изоляцией (триацетатцеллюлозные и другие плёнки). Водостойкость и электрическая прочность плёночной изоляции значительно выше волокнистой изоляции даже в сочетании с эмалевой. Электрическая прочность плёночной изоляции находится в пределах 40-50 кВ/мм, поэтому у проводов диаметром от 2 до 4 мм при толщине слоя изоляции в 0.1 мм пробивное напряжение равно 4-5 кВ, а у проводов диаметром 0,5-2,0 мм при толщине плёночной изоляции в 0.0075 мм пробивное напряжение составляет 3.0-3,75 кВ.

У обмоточных проводов прямоугольного сечения с плёночной изоляцией (ППБО-1. IIIIKO-1. ППБО-2. ППКО-2) средние значения пробивного напряжения составляют 1,3-6.0 кВ. Приведённые значения намного превышают пробивные напряжения проводов с волокнистой изоляцией.

Кроме медных и алюминиевых проводов с эмалевой, волокнистой и эмалево-волокнистой изоляцией, выпускают также обмоточные провода из сплавов высокого сопротивления (манганин, константан и нихром с такими же видами изоляции). Провода манганиновые с высокопрочной эмалевой изоляцией (винифлекс, метальвин) выпускают диаметром от 0,02 до 0,8 мм. Их изготовляют из мягкой манганиновой (марки ПЭВММ-1, ПЭВММ-2). из твердой необожженной (марки ; ПЭВМ Г-1. ПЭВМТ-2) проволоки. Провода из нихромовой проволоки выпускают диаметром от 0,02 до 0.4 мм (марки ПЭВНХЛ, ПЭВНХ-2). а провода константановые из мягкой и твердой проволоки выпускают диаметром от 0,03 до 0,8 мм (марки ПЭВКМ-1, ПЭВКМ-2. ИЭВКТ-1. ПЭВКТ-2). В марках всех проводов цифра 2 указывает на утолщенный слой эмалевой изоляции.

Число точечных повреждений на длине 15 м у этих проводов не должно превышать 20 — у проводов со слоем изоляции нормальной толщины и 10 — у проводов с утолщенным слоем изоляции.

Эмалированные провода должны выдерживать испытательное напряжение от 200 В (провода диаметром 0,02—0,05 мм) до 450 В (провода диаметром 0,55—0,8 мм). В остальном к эмалированным проводам из сплавов высокого сопротивления предъявляют те же требования, что и к медным проводам с эмалевой изоляцией. Кроме проводов с высокопрочной эмалью, выпускают также провода с обычными эмалями на высыхающих маслах. Такую изоляцию имеют провода из манганина (марки ПЭММ и ПЭМТ) и константана (марка ПЭК.

Кроме того, изготовляют манганиновые, константановые и нихромовые провода с нагревостойкими (кремнийорганическими) эмалями. Такие провода могут длительно работать при температурах до 180°С.

С эмалево-волокнистой изоляцией выпускают только провода манганиновые и константановые. Для них применяют эмали на высыхающих маслах, поверх слоя которых наносится один слой обмотки из шёлковой (марки ПЭШОММ. ПЭШОМТ, ПЭШОК) или хлопчатобумажной (марки ЮБОК) пряжи.

Кроме того, наша промышленность изготовляет провода манганиновые и константановые только с волокнистой изоляцией, состоящей из двух слоев обмотки из шёлковой пряжи (марки ПШММ, ПШДМТ, ПШДК). Обмотки из проводов с волокнистой изоляцией, будучи пропитаны лаками, могут работать при температурах до 105°С.

Провода из сплавов высокого сопротивления применяют для изготовления патенциометров, добавочных и эталонных сопротивлений, а также в электроизмерительных приборах.