книги / Технология производства проводов

тилфенилсилоксана, модифицированного полиэфирами, в этилцеллозольве. Растворителем лака может являться также ксилол; в этом случае к марке лака добавляется индекс «к»: КО-916к. Структурная формулаполиметилфенилсилоксана приведена ниже:

Наличие двух органических радикалов на один атом кремния обеспечивает повышенную эластичность полимера, так как в этом случае число поперечных связей атомов кремния через атомы кислорода, обусловливающих жесткость структуры, уменьшается. В то же время механические параметры полимера снижаются.

Цвет лака – от бесцветного до желтого, содержание сухого остатка (67 ± 2) %, условная вязкость 45–65 с по вискозиметру ВЗ-4. Проверка стабильности химического состава лака производится путем определения содержания водорода, связанного с кремнием, которое не должно превышать 0,0018 %.

4.2. ОБМОТОЧНЫЕ ПРОВОДА С ВОЛОКНИСТОЙ, БУМАЖНОЙ И ПЛЕНОЧНОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ

В производстве обмоточных проводов волокнистая, бумажная и пленочная изоляция накладывается на проволоку методом обмотки.

Нити из натуральных, синтетических или стеклянных волокон используются в виде прядок или пасм, получаемых путем тростки одиночных нитей. Тростка – это намотка плоскопараллельных одиночных нитей на бобины. Все нити в строщенной прядке должны располагаться строго параллельно, не набегая одна на другую. Кроме того, нити, соединяемые в прядку, долж-

121

ны иметь одинаковую длину и равномерное натяжение, что исключит их выпучивание при обмотке проволоки. Прядки на бобину наматываются по винтовой линии (крестовая намотка), в результате чего при изгибах одиночные нити занимают в прядке различное положение. Прядки должны быть плотно намотаны на бобину. Плотность намотки должна быть такой, чтобы прядки не смещались по поверхности бобины, но и легко сходили с нее при размотке.

Соотношения параметров обмотки из волокнистых материалов могут быть получены из анализа развертки одного повива прядки, показанной на рис. 4.1, где d – диаметр проволоки; ∆ – радиальная толщина изоляции; h – шаг обмотки; b – ширина прядки; α – угол наложения обмотки.

Катет АС прямоугольного треугольника АВС представляет собой длину окружности обматываемой проволоки и равен π (d + ). Так как треугольники АВС и СВD – подобные, то

122

Выражение (4.3) представляет собой уравнение окружности. Если по оси ординат отложить h, а по си абсцисс – π (d + ), то 1/b будет выражать радиус одной из концентрических окружностей. На диаграмму могут быть нанесены прямые линии с различными углами наклона α. Задаваясь диаметром провода, толщиной изоляции и углом наложения обмотки, можно определять шаг обмотки и требуемую ширину прядки. Подобные соотношения справедливы и для обмотки прямоугольной проволоки, но в этом случае вместо длины окружности следует использовать периметр обматываемой проволоки П с учетом толщины изоляции и закруглений углов:

П = П0 + 3,14 – 1,72r,

где П0 – периметр неизолированной проволоки без учета закруглений углов; r – радиус закругления проволоки.

Волокнистые нити при наложении на проволоку расплющиваются, и форма их сечения изменяется, поэтому для технологических расчетов и определения числа нитей в прядке вместо диаметра нити следует принимать ее кроющую ширину – настильность, которую определяют следующим образом. Наматывают 100 витков нити на конус, определяют длину намотки нити и делят ее на число витков, получают искомое значение настильности.

Нити из натуральных волокон обладают большей настильностью, а стеклянные волокна вследствие своих упругих свойств – пониженной.

С точки зрения производительности труда при изолировании проволоки волокнами выгоднее работать с большим количеством нитей в прядке и большими углами наложения обмотки, но увеличение шага обмотки делает ее неустойчивой. Поэтому шаги обмотки и число нитей в прядке ограничиваются; обычно шаг обмотки, например, натуральным шелком не превышает 2 мм, а число нитей в прядке – 6–31.

123

Обмотка бумажными или полимерными лентами может производиться: встык, когда края соседних витков ленты соприкасаются друг с другом; с перекрытием, когда каждый последующий виток частично перекрывает предыдущий; с зазором между витками, обычно не превышающим 1–2 мм.

Обмотка встык на практике, как правило, не используется, так как при изгибе провода на наружной стороне витка ленты будут расходиться, а на внутренней – вспучиваться.

Несколько слоев ленты накладываются с зазором, причем недопустимо совпадение зазоров в двух или более слоях, так как снижается электрическая прочность изоляции. Наружный слой накладывается с перекрытием. Вообще же обмотка с перекрытием используется для повышения электрической прочности в случаях, когда число накладываемых лент не превышает 3. При большем числе лент снижается гибкость изоляции и увеличивается вероятность механическогоповреждения лент при изгибах.

Основные соотношения параметров обмотки лентами могут быть получены, как и в случае обмотки нитями, из анализа развертки одного повива ленты (рис. 4.2, е – зазор или перекрытие). Знак «+» обозначает перекрытие, знак «–» зазор.

Так как треугольники АВС и АDЕ подобны, то

124

Так как h = πd tg α, ab = πd (1 ± K) sin α, то, используя эти выражения и формулу (4.4), можно построить диаграмму, удобную для расчетов технологических режимов (аналогично случаю обмотки нитями).

4.2.1.Обмоточные машины для наложения изоляции из натуральных и синтетических волокон

Принцип действия обмоточных машин заключается в следующем. Изолируемая проволока с отдающего устройства через протиры и прямильное устройство направляется к обмотчикам, на которых установлены бобины с нитями, затем готовый провод c помощью тягового устройства принимается на вращающийся барабан или катушку. Обмоточные машины, как правило, многоходовые, т.е. наниходновременноизолируетсянесколькопроволок.

Качество наложения изоляции определяется типом применяемых обмотчиков. Все обмотчики различаются между собой расположением бобины с нитями по отношению к оси изолируемого проводника. Обычно используют центровые обмотчики,

125

У эксцентричных обмотчиков оси изолирующей бобины не совпадают с осью изолируемой проволоки. Они имеют пониженную частоту вращения по сравнению с центровыми, но в них не нужно устанавливать запасные бобины, поэтому габариты их меньше, нет необходимости разрезать проволоку при заправке новой бобины. Эксцентричные обмотчики делятся на простые, плоские тангенциальные и полутангенциальные (рис. 4.4). У простых обмотчиков плоскость ролика располагается под некоторым углом к жиле, равном углу обмотки.

Рис. 4.4. Эксцентричные обмотчики: а – простой;

б– плоский; в – тангенциальный; г – полутангенциальный; 1 – ТПЖ; 2 – ролик ленты; 3 – направляющий палец

126

Лента к жиле подходит через направляющий палец (ролик). С изменением диаметра бумажного ролика изменяется и положение ленты, величина зазора и т.д. Эти обмотчики не обеспечивают качественного наложения лент и в настоящее время для изолирования практически не используются. У плоского обмотчика ось ролика параллельна оси жилы. Обмотчики имеют небольшие радиальные размеры, при вращении испытывают незначительное сопротивление воздуха и имеют частоту вращения до 300–350 об/мин. Они использовались для изолирования жил низковольтных кабелей, наложения поясной изоляции. В настоящее время применение их ограничено. В тангенциальных обмотчиках ось ролика перпендикулярна оси жилы, а средняя линия ленты является касательной к поверхности изолируемой жилы. За счет этого достигается равномерное натяжение кромок ленты и плотное наложение изоляции. Данный тип обмотчика применяется для изолирования кабелей и является основным при наложении изоляции на жилы обмоточных проводов. В полутангенциальных обмотчиках ось ролика перпендикулярна оси жилы, но средняя линия ленты не является касательной к поверхности жилы. Ролики ленты достаточно близко располагаются к токопроводящей жиле, в результате уменьшаются радиальные габариты головки и повышается частота вращения обмотчиков до 700–900 об/мин. Эти обмотчики широко используются в современных лентообмоточных машинах для изолирования жил кабелей и проводов.

Обмоточные машины снабжаются автоматами, которые при обрыве прядки останавливают машину. После наложения изоляции провод на выходе из обмотчика проходит через ниппель или две стальные пластины, где производится сглаживание изоляции. Усилия сжатия пластин регулируются с помощью регулировочных винтов.

Одним из основных узлов обмоточной машины является тяговое устройство, осуществляющее протягивание изолируемой проволоки через рабочие узлы машины. В машинах для на-

127

ложения волокнистой изоляции используются тяговые устройства колесного типа. На современных машинах по мере наполнения катушки частота ее вращения уменьшается, натяжение провода регулируется автоматически.

Равномерность раскладки изолированного проводника по ширине приемной катушки обеспечивается специальным раскладочным устройством.

Основные параметры некоторых типов обмоточных машин, предназначенных для наложения изоляции из натуральных и синтетических волокон, приведены в табл. 4.1.

Таблица 4 . 1

Основные параметры обмоточных машин, предназначенных для наложения изоляции из натуральных и синтетических волокон

Дляизолированияпроволокидиаметром0,05–0,35 ммиспользуют 28-ходовые машины марки 01–28-Э, имеющие 28 центровых обмотчиков. Расположение ходов двустороннее, по 14 с каждой стороны. Изолирование проволоки диаметром 0,38–1,56 мм производится на 16-ходовых машинах марки 02–16-Э. На каждый ход имеется два центровых обмотчика, вращающихся в противоположные стороны. Расположение ходов двустороннее, по 8 с

128

каждой стороны. Изолирование проволоки диаметром 1,0–4,0 мм выполняется на машинах марок 03–6-Э и 03–8-Э. Эти машины оборудованы тремя центровыми обмотчиками на каждый ход, так как они предназначены для наложения комбинированной изоляции из телефонной бумаги, синтетической пленки, хлопчатобумажной или синтетической пряжи.

Провода с волокнистой и эмалево-волокнистой изоляцией используются в электрических машинах, аппаратах и приборах в тех случаях, когда возможны повышенные механические нагрузки на провод.

Медные и алюминиевые провода круглого и прямоугольного сечения марок ПБД и АПБД имеют двухслойную изоляцию из хлопчатобумажной пряжи, в пропитанном состоянии их температурный индекс (ТИ) равен 105.

Выпускаются круглые медные провода марки ПБД диаметром 0,355–5,2 мм и прямоугольные – сечением 1,7–83,1 мм2, а также круглые алюминиевые провода марки АПБД диаметром 1,32–8 мм и прямоугольные – сечением 6,8–88,7 мм2.

Изоляция должна быть наложена на проволоку плотно, без утолщений и оголенных мест, направление наложения слоев обмоток должно быть противоположным. Шаг обмотки круглого провода хлопчатобумажной пряжей в зависимости от диаметра провода равен 2,6–6 мм. При увеличении шага обмотки могут наблюдаться просветыв изоляции и дажеее сползаниес проволоки.

С изоляцией из двух слоев обмотки натуральным шелком выпускаются прямоугольные провода марки ПЖД и круглые провода из мягкого и твердого константана марок ПЖДКМ и ПЖДКТ. Волокнистая изоляция не может обеспечить получение идеально гладкой поверхности провода, поэтому на поверхности из натурального шелка допускаются ворсистость, утолщения в местах заправки пасм, местные утолщения – не более одного на длине 25 мм.

Круглые медные провода марки ПЛД имеют изоляцию из двух слоев лавсановых нитей. Диаметр проводов 0,4–1,32 мм.

129

Однако выпуск таких проводов ограничен, так как стойкость лавсановой изоляции против ударных нагрузок невелика. Ее повреждение возможно даже при транспортировке провода.

Сама по себе волокнистая изоляция обладает невысокой электрической прочностью, так как в ней имеются воздушные промежутки. Повышение пробивного напряжения достигается путем введения дополнительного слоя изоляции из эмали, т.е. провода имеют эмалево-волокнистую изоляцию. Выпускаются медные провода с эмалево-волокнистой изоляцией марок ПЭШО, ПЭЛО и ПЭБО. ПЭШО имеют изоляцию из одного слоя эмали и одного слоя натурального шелка, диаметр 0,05–1,5 мм; ПЭЛО – из эмали и лавсанового волокна, диаметр 0,2–1,32 мм; ПЭБО – из эмали и хлопчатобумажной пряжи, диаметр 0,4–2,2 мм. В тех случаях, когда провода должны обслуживаться без предварительной зачистки изоляции и в то же время обладать повышенной механической прочностью, применяется покрытие на основе полиуретанового лака и обмотки из лавсанового волокна, термообработанной до оплавления нитей. Такие провода имеют марку ПЭПЛОТ, диаметр 0,08–0,5 мм. Предназначены они для изготовления запоминающих устройств вычислительных машин, трансформаторов, их ТИ = 120 °С.

4.2.2. Обмоточные машины для наложения бумажной и пленочной изоляции

Принцип действия и конструкции этих машин аналогичны принципу действия и конструкциям машин для наложения изоляции из натуральных и синтетических волокон. Различие заключается лишь в типах применяемых обмотчиков и тяговых устройств (чаще используются тяговые устройства гусеничного типа).

Обмоточные провода с бумажной и пленочной изоляцией малых сечений ( ≤ 4 мм и S ≤ 12 мм2) изолируются на вертикальных обмоточных машинах типа 03-6-Э или 03–8-Э

130