Обмотувальні дроти. Велика енциклопедія нафти та газу

Сторінка 2

Обмотувальні дроти - це дроти, що застосовуються для обмоток електричних машин, апаратів та приладів. Причиною цього є швидкий прогрес у галузі електромашинобудування та приладобудування, що є головними споживачами емальованих дротів.

Обмотувальні дроти застосовуються виготовлення різних обмоток електричних машин, апаратів і приладів. У зв'язку з бурхливим розвитком вітчизняного електромашино- та апаратобудування одночасно різко зросли асортимент та обсяг виробництва обмотувальних проводів.  

Обмотувальні дроти з волокнистою ізоляцією застосовуються в електричних машинахта апаратах, де така ізоляція необхідна за умовами виготовлення та експлуатації обмоток і де підвищена товщина ізоляції проводів не має першорядного значення. Обмотувальні проводи з волокнистою ізоляцією мають підвищену експлуатаційну надійність у порівнянні з емальованими проводами. Зазвичай перевага останнім віддається внаслідок меншої вартості, малої товщини і кращої тепловодності емалевої ізоляції. Проводи зі скловолокнистою та дельта-азбестовою ізоляцією застосовуються для виготовлення електричних машин підвищених класів нагрівальностійкості. Провід з паперовою ізоляцією досі знаходять найширше застосування при виготовленні обмоток масляних трансформаторів. Електроізоляційні плівки мають дуже високу електричну міцність. Проводи з такою ізоляцією застосовуються для електричних машин та апаратів підвищеної напруги.

Обмотувальні дроти з емалевою та волокнистою ізоляцією виготовляються і з струмопровідними жилами зі сплавів високого опору, переважно з константану та манганіну та обмеженій кількостіз ніхрому.

Обмотувальні дроти, необхідні при виготовленні запам'ятовуючих пристроїв лічильно-вирішальних машин, а також для трансформаторів з феритовими сердечниками та інших приладів та машин, в яких облуджування кінців жил проводів потрібно проводити без зачистки від волокнистої ізоляції, виготовляються за особливими технічним умовамз ізоляцією з поліуретанової емалі (проводу марки ПЕВТЛ-1) з обмоткою волокном лавсан та подальшою термообробкою. Внаслідок термообробки ізоляція стає монолітною, але без оплавлення лавсанових волокон. Такі дроти (марка ПЕПЛОТ) виготовляються діаметром 008 - 051 мм. Вони мають ізоляцію порівняно невеликої товщини (D - d Q 1 - ьО 16 мм) та їх жила може обслуговуватися без зачистки від ізоляції.

Обмотувальні дроти зі скловолокнистою ізоляцією виготовляються із застосуванням підклеювання та просочення цієї ізоляції нагрівостійкими лаками. Просочення підвищує електричну міцність скловолокнистої ізоляції, оскільки, з одного боку, при заповненні повітряних проміжків лаком підвищується ступінь рівномірності електричного поля (оскільки 8Л1), з другого - електрична міцність місць, заповнених цим лаком, значно вище, ніж у наявності повітряних проміжків.

Обмотувальні дроти для трансформаторобудування виготовляються переважно з паперовою ізоляцією.

Обмотувальні дроти з плівковою ізоляцією застосовуються для виготовлення обмоток електричних машин. високої напруги. Найближчим часом тріацетатна плівка, яка має невисоку механічну міцність, повинна бути замінена більш міцною лавсановою плівкою. В цьому випадку відпадає необхідність застосування телефонного паперу та бавовняної пряжі, значно підвищиться якість (електрична міцність) проводів та знизиться товщина ізоляції.

Обмотувальні дроти, а також силові настановні дротимарки ПСУ перетином понад 16 мм2 відчувають напругою в посудині, заповненій металевими кульками. Допускається застосування спеціальних металевих оболонок, виконаних як обплетення на зразках випробуваних проводів.

Обмотувальні дроти – це ізольовані мідні дроти, що служать для виготовлення обмоток електричних машин, апаратів та приладів. Вони мають надзвичайно широке застосування в електротехніці і належать до найважливіших видів кабельних виробів.

Обмотувальні дроти розрізняються за формою та розмірами поперечного перерізу та за типом ізоляції. Розмір перерізу завжди визначається за мідною жилою, не зважаючи на товщину ізоляції; при цьому для круглих проводів дається діаметр жили, а для прямокутних зазвичай вказуються розміри широкої та вузької сторін прямокутного перерізу.

Обмотувальні дроти виготовляються круглого та прямокутного перерізів і залежно від матеріалу дроту (струмової жили), виду та способу накладання ізоляції поділяються на марки.

Обмотувальні дроти виконуються з волокнистою, емалевою та комбінованою ізоляцією.

Обмотковий провід має бути покритий рівномірним шаром ізоляції. Обплетення має бути накладено на провід щільними рядами, без ребристості, просвітів та потовщень. В окремих точках допускаються напливи емалі або потовщення обплетення у межах допусків, встановлених для кожної марки розміру дроту. Обмотувальні дроти в залежності від марки та розмірів поставляються в котушках, барабанах та бухтах.

Обмотувальні дроти призначені для виготовлення обмоток різних електричних машин, апаратів та вимірювальних приладів.

Обмотувальні дроти з поліімідною ізоляцією мають найвищу нагрівостійкість серед емальованих дротів, досить добрі. електричні характеристики, які практично не змінюються при їх нагріванні до температури 230 С. Проте виробництво цих проводів пов'язане з використанням дорогих дефіцитних та токсичних матеріалів, що ускладнює їх виробництво та суттєво обмежує сфери їх застосування.

Обмотувальні дроти призначені для виготовлення обмоток електричних машин, приладів та апаратів.

Обмотувальні дроти випускаються із струмопровідними жилами з міді, алюмінію та сплавів високого опору. Проводи з мідними та алюмінієвими жилами застосовуються для виготовлення обмоток електричних машин та апаратів, а дроти з жилами зі сплавів високого опору – для виготовлення електронагрівальних елементів, реостатів та еталонних опорів.

Обмотувальні дроти з волокнистою та плівковою ізоляцією можуть мати мідні та алюмінієві провідники круглої та прямокутної форми, а також провідники з нихромового, константанового та манганінового дротів.

Обмотувальні дроти з паперовою ізоляцією відносяться до ТІ 105 і випускаються головним чином виготовлення обмоток масляних трансформаторів. Круглі мідні та алюмінієві дротимарок ПБ та АПБ з ізоляцією зі стрічок телефонного або кабельного паперу товщиною не більше 0 12 мм випускаються в діапазоні діаметрів Т 18 - Ъ та 1 32 - 8 00 мм відповідно.

Обмотувальні дроти виготовляють з емалевою, емалиюлокнистою або волокнистою ізоляцією. Клас нагрівостійкості ізоляції проводів обумовлюється хімічним складом емалевого лаку та природою волокнистого матеріалу. Проводи з волокнистою та емаль-волокнистою ізоляцією, що містить целюлозу та синтетичні волокна, коли вони просочені, відносяться до класу нагрівостійкості А: вони є євлагостійкими, хімічно нестійкими і не можуть бути застосовані для машин, що працюють в умовах підвищеної вологостітропічного клімату і в агресивних середовищах. ПБД та однієї (О) бавовняної та другої (розташованої ближче до жили) лавсанової, дроти марки ПЛБД; дроти з емальволо-книстою ізоляцією марок ПЕБО, ПЕЛШО, ПЕЛШКО, ПЕВЛО, ПЕПЛО, ізольовані шаром емалі та поверх неї обплетенням з бавовняної (Б), шовкової (Ш), капронової (К) або лавсанової (Л) пряжі.

Обмотувальні дроти з пластмасовою ізоляцієювідносяться до ТІ 105 і застосовуються в основному для виготовлення обмоток занурювальних електродвигунів, які працюють в середовищі рідини, що перекачується при підвищених температурах і тисках. Вони випускаються, як правило, з одно-, семи- і дев'ятнадцятидротяної житлової, номінальний діаметр якої знаходиться в діапазоні 2 24 - 7 8 мм. Проводи марок ПВДП-1 та ПВДП-2 мають двошарову ізоляцію з поліетилену низької та високої щільності, що дозволяє їх експлуатувати при напругах відповідно 380 та 660 В. робоча напругадо 3 кВ випускається провід марки ППВЛ із двошаровою поліетиленовою ізоляцією. Провід марки ППВМ як зовнішній шар має композицію на основі модифікованого поліпропілену.

Обмотувальні дроти з плівковою ізоляцією також дуже широко застосовуються для занурювальних електродвигунів. Провід марок ПЕТВПДЛ-3 і ПЕТВПДЛ-4 випускаються з мідними жилами в діапазоні діаметрів 174 - 283 мм.

Обмотувальні дроти з суцільною скляною ізоляцією виходять методом витягування тонкої металевої нитки з розігрітого струмами високої частоти дроту металу, що знаходиться в скляній трубці, і відносяться до класу мікропроводів. Провід з манганіновою жилою (діаметр 3 - 100 мкм) мають марку ПССМ і використовуються в основному для приготування резисторів. Мідні дроти марки ПМС мають діаметр 5 – 200 мкм, а товщина ізоляції становить 1 – 35 мкм. Провід із суцільною скляною ізоляцією оцінюють по погонному. електричного опорута температурному коефіцієнту опору. Відповідно до цих параметрів вони поділяються на вісім груп та три класи.

Найоптимальнішою технологічною схемою відновлення обмотувального дроту є спосіб, при якому стару обмотку передають з ділянки розбирання на ділянку відновлення, після проходження всіх відновлювальних операцій та відповідного контролю відправляють на матеріальний склад підприємства, а звідти до цеху на загальних підставах поряд з іншими обмотувальними проводами.
Через складність роботи не підлягають відновленню алюмінієві обмотувальні дроти та мідні дроти діаметром менше 0,8 мм завдовжки менше 2 м з поверхнею, пошкодженою настільки, що не можна використовувати провід після калібрування на менший діаметр.
Старі обмотувальні дроти відновлюють проводами марок ПБД і ППО, у той час як на нових машинах застосовують дроти марок ПЕЛБО, ПЕВ, ПЕТВ та ін., які за діаметром (з урахуванням ізоляції) тонші за ПБД та ППО і не підлягають відновленню у зв'язку з явною економічною недоцільністю. Тому основною проблемою при перемотуванні статорів і роторів проводами марок ПБД і ППО є правильне розміщення в пазах машини тієї ж кількості витків дроту, яке було в новій машиніпри проводах марок ПЕЛБО та ПЕВ, тобто. збереження колишньої потужності машини.
Технологічний процес відновлення обмоток містить такі операції; видалення старого обмотувального дроту з пазів машини та старої ізоляції, відпал та намотування дроту на котушки.
Видалення старого обмотувального дроту з пазів машини та сортування дротів. Старий обгорілий провід шляхом відпалу в спеціальних електропечах очищають від запеклого лаку, куди статори або ротори поміщають на 10 - 11 год. Залишки лаку та пряжі, згоряючи, оберігають провід від надмірного окиснення. Відпал проводиться в електричній печі, в якій можна досить точно підтримувати необхідну температуру та отримувати рівномірне нагрівання всього дроту. При ретельному зовнішньому огляді встановлюють відхилення розмірів та форми дроту від початкових, потім провід сортують за діаметром, перетином та довжиною.
У машинах з міканітовою ізоляцією (при відкритих пазах) для видалення секції обмотки останні прогрівають до температури 70 - 80 ° С струмом або печі. Потім видаляють клини і піднімають секції обмоток, заганяючи тонкий сталевий клин між нижньою і верхньою секціями між секцією і дном паза. Для видалення всипної обмотки в залежності від сорту просочувального лаку вдаються або до нагрівання до 70 - 80 ° С (якщо застосовують бітумні лаки), або до випалювання лаку при високій температурі (якщо застосовують смоляні лаки, що цементують). Щоб запобігти міді від окислення, відпал проводять без доступу повітря. Після відпалу провід видаляють через проріз лаза.
Видалення старої ізоляції шляхом відпалу, рихтування та зварювання проводів. Проводи діаметром понад 1,5 мм відпалюють при температурі 550 - 600 °С, діаметром 1 - 1,5 мм - 300 °С і менше 1 мм - 250 °С. При температурі нижче 250 ° С ізоляція згоряє не повністю, а вище 600 ° С може статися перепал і значне окислення (окалину) дроту.
Після відпалу для остаточного видалення залишків старої ізоляції провід травлять у підігрітому до 50 °С водному розчині сірчаної кислоти (4 - 5 %-ном) протягом 5 - 10 хв, потім промивають у проточній холодній воді. Залишки сірчаної кислоти нейтралізують зануренням однопроцентний розчин мила, нагрітий до температури 60 - 70 °С. Нейтралізація триває 15 – 25 хв, потім провід сушать.
При очищенні обмоток від ізоляції з підвищеною нагріво-стійкістю (скляною та азбестовою) описаний спосіб видалення ізоляції не застосовується. Для того щоб розплавити скляну ізоляцію, необхідно довести температуру її перепалу до значення, що набагато перевищує температуру перепалу та окиснення провідника. Скляна ізоляція не піддається і хімічному впливу. Тому її видаляють за допомогою наждачного паперу та ножа, попередньо нагріваючи провід з метою розплавлення лаку, яким покритий провідник.
Рихтують і зварюють дроти на плавильному верстаті. Кінці відрихтованого та відсортованого голого мідного дротузварюють між собою встик спеціальними електрозварювальними апаратами. Потім провід намотують на котушку та подають на волочильний верстат. У процесі волочіння провід перетягують на менший діаметр - це одна з основних операцій при відновленні проводів з порушеними габаритними параметрами: місцевими потовщеннями, вм'ятинами та подряпинами на зовнішній поверхні та овальним перетином. Якщо перераховані дефекти відсутні, то волочіння може бути виключено і провід калібрують - пропускають через калібр, що відповідає діаметру та перерізу дроту. Ця вимога обов'язкова, тому що не можна бути впевненою, що на всьому своєму протязі провід не має жодних дефектів.
Відпал і намотування дроту на котушки. У процесі волочіння та калібрування мідний дрітнабуває наклеп і стає твердотягнутою (під впливом високих температур мідь також втрачає свої пластичні властивості). Для обмотки електродвигунів такий дріт непридатний і його відпалюють у печі без доступу повітря для запобігання окисленню.
Процес відпалу залежно від діаметра провідника здійснюється за нормальної температури 400-500 °З протягом 30 - 50 хв. У разі відпалу в атмосфері, що окислює, окис і закис міді видаляють з поверхні протруюванням у ванні з 5%-ним розчином сірчаної кислоти при температурі 30 - 40 °С протягом 5 - 10 хв, а потім нейтралізують в 1%-ному мильному розчині при температурі 60 -70 ° С протягом 10 - 20 хв.
Після сушіння дріт намотують на котушки. При виконанні обмотувальних робіт доводиться не лише наносити ізоляцію на дроти, а й знімати її у місцях з'єднань. Однак у проводів із високоміцною емалевою ізоляцією це досить важко. Зазвичай для цієї мети використовують спеціальні верстати, в яких ізоляція знімається з проводів дротяними щітками, що обертаються. Для видалення пилу верстати обладнуються витяжною вентиляцією.

Технологія ізолювання при відновленні ізоляції обмотувальних проводів

Обмотки електричних машин і трансформаторів здебільшого виготовляють із мідних обмотувальних проводів, які є дуже дефіцитним матеріалом. Тому при ремонті обмоток електричних машин мідні обмотувальні дроти пошкоджених обмоток використовують повторно. Для цього обмотку розбирають, витягаючи з пазів осердя статора, фазного ротора або якоря колекторної машини.
Розбирання обмоток, розміщених у відкритих пазах, складається з вибивання пазових клинів, розпаювання з'єднань між котушками та підйому котушок із пазів. Якщо котушки туго сидять у пазах, їх піднімають, забиваючи текстолітові клини спочатку між верхніми та нижніми котушками, а потім між нижньою котушкою та дном паза.
Розбирання обмоток статорів, роторів і якорів з напіввідкритими і напівзакритими пазами утруднюється тим, що котушки міцно склеєні зі стінками паза і між собою лаком. Для полегшення розмотування статора, ротора або якоря їх нагрівають до температури 350 ° С, випалюючи ізоляцію. Допускається також пропускання через обмотку електричного струму низької напруги(40 - 60 В) при нагріванні її до вигоряння ізоляції та порушення зчеплення між витками. Крім того, витягують обмотки шляхом занурення статора, ротора або якоря на 8 - 12 год у водний 3% розчин кальцинованої соди, нагрітий до 80 - 100 °С. При цьому лак руйнується і обмотка легко виходить із пазів.
Обмотку, покладену в електричну машинузі статором, ротором або якорем, що має закриті пази, демонтують її розмотування.
Щоб видалити стару ізоляцію, демонтовану обмотку найчастіше випалюють у печі за температури 450 - 500 °С. Температурний режим випалу слід строго контролювати, так як при нижчій температурі ускладнюється в подальшому видалення необпаленої ізоляції, а при неприпустимому підвищенні температури відбувається перепал дроту, що призводить до зміни структури металу та різкого погіршення його електричних та механічних властивостей.
Обпалену гарячу обмотку промивають у воді температурою 60 - 70 ° С, повністю очищаючи від ізоляції, що зітліла в печі. Потім дріт рихтують, протягуючи між двома стиснутими дерев'яними плашками, і ізолюють на спеціальному верстаті.
У ремонтній практиці відновлення ізоляції обмотувального дроту пошкоджених обмоток здійснюється переважно за допомогою пристосувань, що пристосовуються до звичайного токарного верстата.
Як ізолюючі матеріали обмотувальних проводів трансформаторів найчастіше застосовують паперову стрічку, кабельний або телефонний папір товщиною 0,05 - 0,12, шириною 15 - 25 мм, спіраллю навивається на провід з перекриттям на 1/3 або 1/2 (напівперекриття) ширини стрічки . Тонку папір (0,05 - 0,07 мм) накладають на провід у два або три шари, причому нижній шар навивають встик, а верхній - з перекриттям на 1/2 ширини стрічки. Смуги ізолюючої паперової стрічки склеюють один з одним і на кінцях обплетеного дроту бакелітовим лаком.
При необхідності отримання ізольованого дротувеликої довжини, наприклад при виготовленні безперервної обмотки, окремі шматки обпаленого дроту попередньо зварюють встик, а потім ділянку з'єднання обробляють (опилюють), усуваючи потовщення, що утворилося на стику.
19.3. Намотування ізоляції на дроти
Після зняття ізоляції та очищення старих обмотувальних проводів роблять намотування на них ізоляції. Провідні проводи зазвичай замінюють проводами марки ПБД.
Провід ПБД має подвійну бавовняну ізоляцію. Підготовка пряжі та її накладання на провід є дуже відповідальними операціями. Товщина ізоляції дроту залежить від його діаметра. Найпростіше відновлювати такі обмотки:

1. дроти марок ПБО - мідна жила, ізольована одним шаром обмотки з бавовняної пряжі. Провід цієї марки використовують лише при ремонті котушок збудження;
2. дроти марок ПБД - мідна жила, ізольована двома шарами обмотки з бавовняної пряжі. Провід цієї марки застосовують як основний обмотувальний провід, особливо для обмоток, що мають круті вигини. Ізоляція на таких дротах рідше розкривається при згинах завдяки тому, що її два шари намотані у різні боки. Крім того, провід марки ПБД застосовують за значної різниці потенціалів між витками котушок.

Вибір номера пряжі та технології обплетення проводів. Бавовняну пряжу для обмотки проводів вибирають за табл. 1.
Номери пряжі, наведені у табл. 1 визначають товщину обмотувальної нитки: цифра номера дорівнює числу метрів нитки в одному грамі пряжі. Пряжу, починаючи від № 100 і вище, виготовляють із довговолокнистої бавовни. Для покращення електричних якостей пряжу промивають. Звичайні для текстильного виробництва номери пряжі (40, 50, 60) дають товсту ізоляцію, застосування якої може спричинити зниження потужності двигуна через погіршення коефіцієнта заповнення пазів.
Таблиця 1
Номери бавовняної пряжі для обмоток дротів

Прядильні фабрики відпускають пряжу у вигляді качанів або цівок, намотаних в одну нитку. Щоб отримати щільний шар обмоток (без перепусток), потрібно на один погонний метр дроту укласти від 1200 до 20 тис. витків пряжі. Для прискорення обмотку роблять кількома (6 - 24) нитками відразу. З цією метою пряжу попередньо перемотують на котушки, розмір яких визначається конструкцією обмотувальної машини. Потім виробляють намотування пряжі на дроти з бавовняної або азбестової та скляної пряжі.
При очищенні обмоток від ізоляції з підвищеною нагрівальністю (скляною та азбестовою) способи, що використовуються для видалення інших видів ізоляції, не застосовні.
Однією з особливостей обплетення проводів скляною ізоляцією є її ковзання. Тому на заводах, що виготовляють дроти зі скляною ізоляцією, останню накладають на лакову основу (підклеювання лакової ізоляціїна провіднику). Оскільки при цій технології потрібне складне спеціальне обладнання, ремонтні цехи на підприємствах застосовують спрощену технологію обплетення проводів скляною пряжею. В цьому випадку її накладають на провідник, додаючи бавовняну пряжу, яка перешкоджає ковзанню скляною.
Випробування дротів. Приймання та випробування відновлених обмоток проводять відповідно до вимог ГОСТу.
У ході відновлення проводять контроль якості обплетення: витягають її з пазів машини, оглядають та вимірюють діаметр. Після видалення старої ізоляції, зварювання, волочіння та відпалу перевіряють механічні та електричні властивості дроту. Від бухти відрізають зразок довжиною 1 м і заміряють його омічний опір містком. Опір на розрив визначають на розривній машині. Після обплетення, просочення та підсушування оглядають та перевіряють накладену ізоляцію на електричну міцність, вигин та зповзання (випускні випробування). Провід зберігають намотаним на дерев'яні котушки у закритому, сухому та опалювальному приміщенні без різких коливань температури. Розміри котушок стандартизують залежно від діаметрів проводів, що намотуються. Провід діаметром більше 1,68 мм залишають у бухтах.