5-7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТОЙКОСТИ ЭМАЛЕВОЙ ИЗОЛЯЦИИ К ДЕЙСТВИЮ РАСТВОРИТЕЛЕЙ, ХОЛОДИЛЬНЫХ АГЕНТОВ, МАСЕЛ И ВОДЫ
При проведении испытаний изоляции эмалированных проводов на действие растворителей, масел и воды от испытываемой катушки отбираются два образца длиной 200 мм, за исключением образцов для испытаний в бензине или трансформаторном масле, длина которых должна быть 600 мм. После выдержки образцов провода в той или иной жидкости изоляция провода либо подвергается внешнему осмотру, либо испытывается на механическую прочность истиранием или продавливанием. В сосуд с жидкостью должно погружаться не более десяти образцов, причем образцы провода при испытании в бензоле, толуоле, спирто-толуольной смеси и дистиллированной воде должны быть погружены на 2/3 их длины так, чтобы концы с удаленной с них изоляцией были наверху.
Таблицa 5-5
Условия проведения испытаний эмалированных проводов на стойкость к действию некоторых растворителей
Примечание. Удлинение при выпрямлении растяжением не должно превышать 1%.
Рис. 5-10. Прибор для продавливания изоляции после действия растворителей.
1 — образцы провода; 2 — цилиндрические штыри; 3 — нижняя пластинка; 4 — верхняя пластинка; 5 — груз, 6 — сигнальная лампа.
Характер подготовки образцов перед погружением их в жидкость, температура жидкости и время выдержки в ней образцов, а также метод испытания изоляции после извлечения образцов из жидкости указаны в табл. 5-5.
Испытание на воздействие бензола и толуола должно производиться на проводах диаметром не менее 0,25 мм. Испытание механической прочности изоляции проводов на истирание после воздействия растворителей проводится по методике, описанной в § 5-6.
Схема прибора, применяемого для испытания эмалевой изоляции на продавливание после пребывания образцов в бензине или трансформаторном масле, показана на рис. 5-10. Один образец провода должен быть изогнут на 180° вокруг штыря нижней пластинки, другой — вокруг соседнего штыря и расположен под прямым углом к первому образцу.
На образцы, помещенные на нижней пластинке, должна быть плавно опущена верхняя пластинка, а на нее— груз. Величина нагрузки складывается из силы тяжести верхней пластинки и груза и должна составлять:
Для проводов диаметром 0,05—0,10 мм .... 0,5 кгс
Тоже 0,11— 0,20 мм .... 1,0 кгс
„ „ 0,21—0,49 мм .... 3,0 кгс
„ „ 0,51—1,0 мм .... 10,0 кгс
„ „ 1,04—2,44 мм ... 20,0 кгс
Одновременно с приложением нагрузки к концам образцов, с которых удалена изоляция, должно быть приложено напряжение 10—12 в. После воздействия бензина и трансформаторного масла провод считается выдержавшим испытание, если продавливание изоляции не наступит в течение 30 сек.
После испытания в спирто-толуольной смеси или дистиллированной воде оценка состояния изоляции производится внешним осмотром. Так, после действия воды изоляция провода не должна иметь трещин, т. е. разрывов до жилы, вздутий и пузырей. После воздействия спирто-толуольной смеси провод не должен изменять свой внешний вид.
За рубежом, в частности в ФРГ, оценка стойкости изоляции эмалированных проводов к действию растворителей производится следующим образом. После воздействия пропитывающего лака или растворителя образец провода кладется на стеклянную пластинку и затем на него опускается закрепленный в специальном зажиме, тщательно зачищенный лопаточкой испытательный карандаш. Карандаш движется вдоль образца под углом 60° с легким нажимом, как при пользовании обычным карандашом. Марка карандаша, характеризующая его твердость, при которой начинается сдирание эмалевой пленки, характеризует ее стойкость по отношению к пропитывающему лаку или растворителю.
При производстве электродвигателей после пропитки секций, намотанных эмалированными проводами, могут возникать межвитковые замыкания. Поэтому в лабораторной практике в кабельной промышленности используются приборы для определения межвитковых замыканий; более широкое применение имеют эти приборы на предприятиях — потребителях эмалированных проводов с целью контроля качества технологического процесса. Прибором, регистрирующим наличие дефектов, является микроамперметр, включенный в мостовую схему (рис. 5-11). Прибор настраивается для испытания определенного типа катушек, причем при испытании эталонных катушек (не имеющих короткозамкнутых витков или с допустимым их количеством) стрелка микроамперметра занимает нормальное положение. Когда затем вместо эталонной катушки на сердечник датчика надевается испытываемая катушка, при наличии витковых замыканий сверх установленного предела мост выходит из состояния равновесия, а стрелка микроамперметра отходит от нормального положения.
Рис. 5-11. Принципиальная схема прибора для определения межвитковых замыканий.
Интересные результаты могут быть также получены в результате определения изменения массы эмалированных проводов после воздействия на них в течение установленного времени при заданных условиях того или иного растворителя или пропитывающего лака. Для этой цели из отрезков эмалированного провода длиной 1— 2 м наматываются спиральки диаметром 12—15 мм, которые опускаются в растворитель или пропитывающий лак. Удаление остатков пропитывающего лака с образца производится промывкой в бензине с последующей сушкой в струе воздуха комнатной температуры. Для удаления остатков растворителя достаточно обработка образца в струе воздуха.
При проведении указанных экспериментов можно установить некоторые закономерности. Так, при воздействии ряда растворителей (бензин, трансформаторное масло, керосин и т. п.) пленки масляных эмаль-лаков только набухают, причем для них характерна небольшая скорость увеличения массы.
При низких температурах через 24 ч набухание в обычном бензине может быть меньше, чем при 70 °C в течение 8—12 ч (примерно 15 % увеличения массы пленки). При 80 °C в бензине увеличение массы может составлять около 25—35%. Набухание в трансформаторном масле значительно меньше, и после 24 ч выдержки при 80°С увеличение массы не превышает 8—10%.
Бензол, ксилол, толуол и некоторые спирты (метиловый, этиловый и др.) вызывают ускоренное набухание некоторых пленок с последующим их частичным растворением, что характеризуется уменьшением массы пленки после максимального набухания ее.
Результаты воздействия лаков могут быть различными: одни лаки, например лаки воздушной сушки, вызывают только набухание пленки, другие могут вызвать и некоторое растворение пленки. Решающее влияние в этом случае оказывают растворители, причем увеличение содержания растворителя обычно сопровождается повышением скорости и степени набухания пленки.
Скорость набухания пленки в ряде случаев можно выразить следующим уравнением:
(5-5)
где k — некоторый коэффициент.
Таким образом, при логарифмическом масштабе оси времени значения величин набухания х расположатся на прямой линии, что совпадает с экспериментальными данными. В специальных сортах бензина скорость набухания значительно увеличивается с повышением температуры. Таким образом, если для пропитки применяются составы, содержащие растворители подобного типа, то при высоких температурах скорость и степень набухания могут быть даже больше, чем в бензоле.
Весьма существенным является также промежуток времени, который должен пройти до начала процесса набухания, если так можно назвать время активации. Для разных растворителей оно различно. Наиболее быстро начинает действовать бензол, потом спирты и далее бензины. Дополнительная тепловая обработка эмалированных проводов часто значительно повышает лакостойкость эмалевой изоляции. Исследования показывают, что если такие эмалированные провода подвергаются воздействию холодных растворителей, то значительно повышается время активации, в то время как изменения скорости набухания менее заметны. По-видимому, для начала набухания изоляции эмалированных проводов, подвергшихся дополнительной тепловой обработке, требуется большое количество энергии. Эти соображения подтверждаются и тем, что в горячих растворителях время активации увеличивается незначительно.
Рис. 5-12. Аппарат Сокслета, применяемый для экстрагирования изоляционной пленки эмалированных проводов.
Если эмалированные провода используются для обмоток герметичных холодильных машин, в которых электродвигатель встроен в компрессор, то в процессе эксплуатации они непосредственно соприкасаются с высоко- полярными холодильными агентами (фреон-12, фреон-22 и т. д.) и холодильными маслами. В связи с тем, что испытание эмалированных проводов в среде фреонов с добавками масел довольно сложны и требуют длительного времени, о возможности эксплуатации проводов в среде хладоагентов судят по проценту экстракции в кипящем растворителе, действие которого на изоляцию аналогично действию фреона. Высокий процент экстракции показывает, что эмалевая изоляция заметно изменяет свой состав и ухудшаются ее физико-механические характеристики.
Кроме того, если процент экстрагируемого вещества высок, то вполне вероятно, что оно может выделяться в системе циркуляции герметичной холодильной машины и образовывать пробки внутри кругового цикла.
Каждый тип изоляции эмалированных проводов характеризуется определенным процентом экстрагируемого вещества.
Экстрагирование в кипящем растворителе производится в аппарате Сокслета (рис. 5-12). В качестве растворителя в отечественной практике принят трихлорэтилен. За рубежом применяются и другие растворители, например метанол. Процент экстракции рассчитывается, исходя из массы экстрагированного вещества, а не из потери массы эмалированного провода, так как масса некоторых специальных эмалевых покрытий проводов для холодильной техники после экстрагирования увеличивается и поглощенный растворитель можно выделить лишь с трудом.
Для повышения точности результатов для испытаний выбирается образец такой длины, чтобы масса эмаль- пленки составляла не менее Гг.
Количество экстрагированного вещества
(5-6)
где а — масса колбы с экстрактом, г; b — масса чистой колбы, г; с — масса образца до экстрагирования, г; d — масса образца после снятия эмали, г.
Окончательный показатель определяется как среднее значение из результатов трех опытов.
