6-7. ЭМАЛИРОВАННЫЕ ПРОВОДА ПОВЫШЕННОЙ НАГРЕВОСТОЙКОСТИ
Как указывалось выше, кремнийорганические эмаль-лаки, несмотря на длительные исследования ряда научно-исследовательских организаций, не нашли у нас широкого применения. В небольшом количестве иногда выпускаются эмалированные провода с медной никелированной жилой диаметром 0,12—1,2 мм на модифицированном кремнийорганическом лаке К-62 (провода марки ПНЭТ). По нагревостойкости они относятся к классу F, а при пропитке или заливке нагревостойкими составами они допускают в течение 250 ч нагрев до 250 °C и в течение 50 ч до 300 °C. Эти провода имеют примерно такую же толщину изоляции, как и провода марки ПЭВ-2. К ним предъявляются те же требования в отношении электрической прочности и числа точечных повреждений, что и к проводам марки ПЭВ-2. В исходном состоянии провода диаметром 0,12—0,35 мм должны выдерживать растяжение до разрыва без повреждения эмалевой изоляции, а провода более крупных сечений — навивание на стержни диаметром (3-5)d. После 24 ч пребывания при 250 °C испытание растяжением производится до удлинения, равного 7%, а навивание—на стержни диаметром (10-18)d. Испытание на тепловой удар в течение 1 ч при 250°C производится на образцах, навитых на стержни диаметром (8-10)d и при 300 °C — на стержни диаметром (12-14)d.
Однако эти провода имеют ограниченную лакостойкость. Они испытываются только на стойкость к бензину в течение 24 ч при 20±5°С.
Кроме того, изоляция этих проводов имеет весьма ограниченную механическую прочность и при испытании истиранием иглой под нагрузкой число ходов иглы должно быть не менее 6. В связи с этим у нас разработаны медные провода марки ПЭТ-2 диаметром 0,18—1,2 мм с двухслойной эмалью: нижний слой — пленка лака К-62, верхний слой — из полиэфирного лака ПЭ-943. Провода длительно могут работать при +155 °C и в течение 7 000 ч при 180°С.
В отношении толщины эмалевой изоляции, качества поверхности, относительного удлинения при растяжении до разрыва, электрической и механической прочности к ним предъявляются те же требования, что и к проводам марки ПЭВ-2, а в отношении эластичности в исходном состоянии, а также при испытании на тепловой удар при 250°C — те же требования, что и к проводам марки ПНЭТ. После 24 ч пребывания при 250°C топкие провода должны выдерживать испытание растяжением до разрыва, а более крупные — навивание на стержень диаметром (5-10)d. Ввиду дефицитности лака К-62 и сложности технологии изготовления эти провода выпускаются также в очень малом количестве.
В настоящее время самыми нагревостойкими являются эмалированные провода на полиимидной основе. В соответствии с действующими техническими условиями эти провода могут изготовляться диаметром 0,10—2,44 мм двух марок: ПЭТ-имид с медной жилой и ПНЭТ-имид с медной никелированной жилой. Эти провода имеют наружный диаметр по изоляции, а также минимальную толщину изоляции, как у проводов марки ПЭВ-1. Опи предназначаются для эксплуатации при нагреве до 220°C; провода марки ПНЭТ-имид могут эксплуатироваться некоторое время при более высоких температурах (до 300°C), причем сроки эксплуатации при температурах выше 220 °C устанавливаются потребителями на основе результатов испытания работоспособности проводов в соответствующих изделиях.
В состоянии поставки, а также после 24 ч пребывания при 250±5°С (для ПЭТ-имид) и 300±5°С (для ПНЭТ- имид) провода диаметром 0,10—0,35 мм должны выдерживать без повреждения эмалевой изоляции растяжение до удлинения, равного 15%; провода более крупных сечений в состоянии поставки должны выдерживать в зависимости от диаметра жилы, навивание на стержни диаметром (1-5)d и после 24 ч вышеуказанного теплового воздействия — навивание на стержни диаметром (3-8)d. Испытание на тепловой удар в течение 1 ч производится также при указанных выше температурах, причем предварительно образцы навиваются на стержни диаметром (1-5)d.
Эмалевая изоляция новых проводов обладает высокой электрической прочностью, что следует из данных табл. 6-4, так как при такой же толщине изоляции, как у проводов марки ПЭВ-1, они должны иметь пробивное напряжение, как у проводов марки ПЭВ-2. Механическая прочность эмалевой изоляции ниже, чем у проводов с поливинилацеталевой изоляцией, и поэтому техническими условиями предусмотрено испытание истиранием с нагрузками на иглу, составляющими примерно 50% нагрузок, принятых при аналогичных испытаниях проводов марки ПЭВ-1. Таким же испытаниям провода с полиимидной изоляцией подвергаются после 30 мин пребывания в толуоле при 60±5 °C, что свидетельствует о высокой лакостойкости новых проводов. Полиимидная изоляция является водостойкой. Поэтому предусматривается, что после 30 мин кипячения в воде в эмалевой изоляции не должно обнаруживаться никаких повреждений.
Термопластичность испытывается сжатием двух образцов, расположенных крест-накрест, в течение 2 мин при 300°C; при этом не должно возникать контакта между жилами при приложении напряжения 100±10 в. Нагрузка при испытании проводов диаметром 0,31—1,56 мм установлена в пределах 200—3 000 гс.
Как указывалось выше, технология изготовления полиимидных лаков весьма сложна и связана с применением дорогостоящих материалов. Поэтому производство их ограничивается пока скромными размерами. В связи с этим большой интерес представляет применение полиэфироимидного лака, в рецептуре которого полиимиды составляют сравнительно небольшую часть.
Этот лак является у нас, а также во многих странах за рубежом, основным для изготовления эмалированных проводов, относящихся по нагревостойкости к классу F (провода марки ПЭТ-155А). Эти провода диаметром 0,06—2,44 мм по толщине изоляции и наружному диаметру должны соответствовать проводам марки ПЭВ-2.
В исходном состоянии эластичность эмалевой изоляции у тонких проводов испытывается растяжением до разрыва, а у остальных проводов — навиванием на стержни диаметром (3-8)d, а после 24 ч пребывания при 180±5 и 200±5 °С — растяжением до удлинения, равного 8% и навиванием на стержни диаметром (5-15)d и при испытании на тепловой удар при 200±5°C — навиванием на стержни диаметром (6-10)d. Эмалевая изоляция этих проводов также обладает повышенной электрической прочностью (см. табл. 6-4) и существенно превосходит изоляцию эмалированных проводов на чисто имидном лаке по механической прочности. По существующим техническим условиям эти провода испытываются истиранием при нагрузке на иглу, которая принята для проводов марки ПЭВ-2; при этом среднее число ходов из четырех испытаний должно быть не менее 30, а минимальное — не менее 20. Провода обладают также достаточно высокой лакостойкостью; термопластичность их при 155 °C менее 15%.
Помимо проводов марки ПЭТ-155А, отдельными партиями выпускаются провода марки ПЭТ-155Б на полиэфироциануратном лаке, также относящиеся по нагревостойкости к классу F. К этим проводам предъявляются те же требования, что и к проводам марки ПЭТ- 155А. По результатам ряда проведенных исследований свойств предпочтение следует отдать проводам марки ПЭТ-155А.
6-8. ЭМАЛИРОВАННЫЕ ПРОВОДА ИЗ СПЛАВОВ СОПРОТИВЛЕНИЯ
Ассортимент выпускаемых у нас эмалированных проводов из сплавов сопротивления довольно обширен. ГОСТ 6225-66 предусматривает выпуск на масляных лаках константановых эмалированных проводов диаметром 0,03—1,00 мм (марка ПЭК), причем константановая проволока диаметром 0,03—0,15 мм должна быть твердой, а диаметром 0,18 мм и более — мягкой. Манганиновые провода с этой эмалью выпускаются двух марок (ПЭМТ и ПЭММ) — с жилой из твердой и мягкой манганиновой проволоки соответственно.
Нихромовые провода диаметром 0,03—0,40 мм, изолированные масляной эмалью, выпускаются по техническим условиям под маркой ПЭНХ. Эти провода изготовляются в очень ограниченном количестве.
Основную массу проводов с жилами из сплавов высокого сопротивления в соответствии с ГОСТ 8598-69 составляют провода с высокопрочной эмалевой изоляцией на лаках винифлекс и металвин. Эти провода изготовляются с нормальной и повышенной толщиной эмалевой изоляции (маркировка соответственно цифрам 1 и 2), причем константановые и манганиновые провода изготовляются из твердой и мягкой проволоки. С константановыми жилами выпускаются провода марок ПЭВКТ-1, ПЭВКТ-2, ПЭВКМ-1 и ПЭВКМ-2, с манганиновыми — ПЭВМТ-1, ПЭВМТ-2, ПЭВММ-1 и ПЭВММ-2. Нихромовые провода изготовляются только из мягкой проволоки (из сплава Х20Н80, ГОСТ 2238-57) и выпускаются под марками ПЭВНХ-1 и ПЭВНХ-2.
Провода марок ПЭВКТ-1 и ПЭВКТ-2 изготовляются диаметром 0,03—0,80 мм, марок ПЭВКМ-1 и ПЭВКМ-2 — диаметром 0,10—0,80 мм, марок ПЭВМТ-1 и ПЭВМТ-2 — диаметром 0,02—0,80 мм, марок ПЭВММ-1 и ПЭВММ-2 — диаметром 0,05—0,80 мм и марок ПЭВНХ-1 и ПЭВНХ-2 — диаметром 0,02—0,40 мм.
Так как технологический процесс эмалирования проволоки из сплавов сопротивления значительно сложнее, а загрязнения и прочие дефекты на поверхности жилы возможны чаще, чем на медной проволоке, толщина эмалевой пленки должна быть большей, чем у медных эмалированных проводов. Технические требования, которые предъявляются к этим проводам, также несколько снижены в сравнении с медными проводами. Так, эластичность и нагревостойкость эмалевой изоляции у всех твердых высокопрочных проводов диаметром до 0,36 мм определяются растяжением до разрыва, а у мягких — до удлинения на 10%. Провода диаметром 0,4 мм испытываются навиванием на стержень 2—3-кратного диаметра. Эти же испытания провода должны выдерживать и после 24 ч пребывания при 125±5°С.
Количество точечных повреждений у проводов с высокопрочной эмалью в зависимости от толщины слоя эмали должно быть не более 15 и 7—10 на длине 15 м.
Пробивное напряжение эмалевой изоляции (образцы для испытания изготовляются навиванием провода на металлические полированные валики диаметром 30 мм) должно быть в зависимости от диаметра жилы не менее 200—500 в.
В отношении механической прочности и бензолостойкости эмалевой изоляции к проводам из сплавов сопротивления предъявляются несколько сниженные требования по сравнению с теми, которые предъявляются к проводам ПЭВ-1 и ПЭВ-2.
Кроме того, изготовляются эмалированные константановые провода диаметром 0,03—0,5 мм марки ПЭТВКТ, диаметром 0,10—0,5 мм марки ПЭТВКМ и нихромовые провода диаметром 0,03—0,40 мм марки ПЭТВНХ (из мягкой проволоки) с применением полиэфирного лака ПЭ-943. Эти провода по нагревостойкости относятся к классу В и испытываются после 24 ч пребывания при 200±5°С растяжением до удлинения, равного 7% (для мягкой проволоки), и до разрыва (для твердой проволоки), а провода диаметром более 0,35 мм — навиванием на стержень диаметром 5d. Пробивное напряжение проводов в зависимости от величины диаметра жилы должно быть не менее 100—300 в, а число точечных повреждений изоляции на проводах диаметром до 0,36 мм включительно не более 15 на длине 15 м.
6-9. ЭМАЛИРОВАННЫЕ ПРОВОДА ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ
Прямоугольные эмалированные провода пока изготовляются у нас в ограниченном количестве, хотя в последнее время ассортимент этих проводов значительно возрос. В ближайшие годы выпуск их должен резко увеличиться для обеспечения нужд электромашиностроительной промышленности, а также в связи с организацией у нас производства транспонированных проводов для трансформаторов больших мощностей.
До последнего времени эти провода изготовляются с сечением медных токопроводящих жил не более 30 мм2 на основе лака винифлекс (провода марки ПЭВП). Кроме того, прямоугольные медные провода изготовляются с применением полиэфирного лака (провода марки ПЭТВП), а также на полиамидно-изиционатном лаке АД-93, на полиэфироимидном лаке и даже на чисто полиимидном лаке с применением никелированной медной проволоки (провода ПНЭТП). Для последующего изготовления транспонированных проводов прямоугольная медная проволока эмалируется преимущественно поливинилацеталевым лаком ПЭ-941 (металвин), так как от эмалевой изоляции этих проводов требуется высокая маслостойкость. Поэтому эти прямоугольные эмалированные провода испытываются путем выдержки в течение 168 ч в трансформаторном масле при 150±5°С с последующим изгибанием образцов на 180° вокруг стержня, диаметр которого равен пятикратной толщине медной проволоки.
Качество прямоугольных эмалированных проводов в очень большой степени зависит от качества медной проволоки. Последняя должна обладать очень гладкой и совершенно чистой поверхностью, быть пластичной и не должна образовывать на поверхности никаких изъянов при изгибах. В связи с этим в последнее время принимаются меры к тому, чтобы изготовлять прямоугольную проволоку из скальпированной катанки, получаемой прокаткой слитков из бескислородной меди.
В небольшом количестве изготовляются и алюминиевые прямоугольные эмалированные провода. К неизолированной алюминиевой проволоке в отношении качества поверхности и пластичности предъявляются также повышенные требования, как и к 'медной проволоке.
При эмалировании прямоугольной проволоки жидкий лак благодаря поверхностному натяжению стремится с ребер перейти на плоскую поверхность провода. Поэтому на ребрах толщина эмалевой изоляции всегда значительно меньше, чем на плоской части, причем чем меньше радиус закругления, тем тоньше в этом месте эмалевая изоляция. В связи с этим очень большое значение для повышения качества эмалированных проводов имеет некоторое увеличение радиусов закруглений.
Прямоугольные провода имеют довольно значительную толщину эмалевой изоляции. В соответствии с требованиями различных технических условий минимальная толщина эмали (на обе стороны) составляет 0,04— 0,06 мм, а максимальная около 0,10—0,11 мм. И, несмотря на это, требования технических условий в отношении минимального значения пробивного напряжения ограничиваются величиной 175—250 в. Только в последних технических условиях для транспонированных проводов величина минимального пробивного напряжения эмалевой изоляции установлена равной 300 в. Объясняется это тем, что определение пробивного напряжения изоляции таких проводов производится в свинцовой дроби диаметром 2— 3 мм, и пробой всегда происходит на ребрах провода.
Испытание нагревостойкости прямоугольных эмалированных проводов производится при тех же температурах, какие приняты для круглых эмалированных проводов соответствующих типов, причем эластичность эмалевой изоляции после теплового воздействия определяется изгибанием провода широкой стороной вокруг стержня диаметром 4 мм (для проводов марок ПЭВП и ПЭМП). В других технических условиях диаметр стержня устанавливается равным 8—12-кратной толщине медной проволоки, что принципиально является более правильным, так как при применении стержня неизменного диаметра для испытания проводов различной толщины с ее увеличением жесткость испытания значительно возрастает.
Механическая прочность эмалевой изоляции в состоянии поставки и после пребывания в течение 30 мин в бензоле при 60±5 °C или в течение 5 мин в кипящей спирто-толуольной смеси определяется на приборе истиранием иглой с определенной нагрузкой, так же как это делается для круглых проводов.
В старых технических условиях для подобной проверки предусматривалась протирка зажатого образца куском марли, причем эмаль после воздействия горячего бензола не должна была размягчаться настолько, чтобы ее можно было хотя бы частично стереть. После кипячения в спирто-толуольной смеси провод подвергался визуальному осмотру; при этом на проводе не должно быть никаких повреждений, заметных невооруженным глазом.
