Для чего служат обмоточные провода

Обмоточные провода

Обмоточные провода применяют для изготовления обмоток электрических машин, электрических аппаратов и приборов. Их выпускают с жилами из проводниковой меди, проводникового алюминия и сплавов с большим удельным сопротивлением (манганин, константан, нихром и др.). Жилы обмоточных проводов могут иметь эмалевую, пленочную, волокнистую и эмалево-волокнистую изоляцию.

Провода с эмалевой изоляцией. Эмалевая изоляция имеет наименьшую толщину (0,003 — 0,060 мм) по сравнению с пленочной и волокнистой. Это позволяет в том же объеме обмотки заложить большее количество проводов и тем самым увеличить мощность электрической машины или аппарата. Эмалевая изоляция представляет собой гибкое лаковое покрытие, полученное в результате отвердения сплошного слоя эмаль-лака, нанесенного на провод, на специальных эмалировочных машинах.

В табл. 16 представлен основной сортамент медных обмоточных проводов с эмалевой изоляцией.

К основному типу обмоточных проводов нагревостойкости класса А (105 0 C) относятся провода ПЭВ-1, ПЭВ-2, ПЭМ-1,ПЭМ-2 с механически прочной эмалевой изоляцией на основе поливинилацеталевых смол. Эти провода широко применяются для изготовления обмоток электрических машин общепромышленного применения. Изоляция проводов ПЭМ-1 и ПЭМ-2 стойка к нефтяному маслу, и поэтому провода находят также применение для изготовления обмоток маслонаполненных аппаратов.

Для изоляции нагревостойкости класса Е (120 С) предназначены обмоточные провода ПЭВТЛ-1 и ПЭВТЛ-2, эмалированные полиуретановыми эмаль-лаками. Эмаль-лаки образуют механически прочное изоляционное покрытие проводов, обладающее термопластичностью, т. е. оно размягчается при температуре 160 С. Это ограничивает область применения этих проводов (обмотки электрических машин и аппаратов малой мощности).

Особенностью этих проводов являемся то, что их можно облуживать и паять без предварительной зачистки изоляции. Последняя при пайке размягчается и в расплавленном виде является флюсующим веществом, обеспечивающим папку проводов оловянно-свинцовыми припоями.

Более высокой нагревостойкостью (130 С) и хорошими электроизоляционными свойствами обладают провода ПЭТ В, эмалированные полиэфирным лаком на основе лавсана.

С целью повышения механической прочности эмаль-лаковой изоляции выпускают провода ПЭТВМ с увеличенной толщиной изоляции этого же типа. Она позволяет производить механизированную намотку обмоток электрических машин и аппаратов, т. е. хорошо выдерживает многократные перегибы и растяжения.

Для изоляции класса нагревостойкости F (155 С) выпускают провода ПЭТ-155 с эмаль-лаковой изоляцией на полиэфиримидной основе, обладающей хорошими изоляционными свойствами.

Для механизированной намотки катушек с изоляцией той же нагревостойкости выпускают провода марки ПЭТМ, эмаль-лаковая изоляция которых при той же нагревостойкости обладает повышенной механической прочностью.

Эмаль-лаковую изоляцию для работы при температуре 180 —200 °С имеют провода марки ПЭТ-200. Она изготовляется на основе полиимидов, которые обладают высоким уровнем электрических и механических свойств.

Для работы при температуре 220 С предназначены провода ПНЭТ-имид, состоящие из медной никелированной жилы, покрытой эмаль-лаковой изоляцией на полиимидной нагревостойкой основе, обладающей высоким уровнем электрических свойств.

Разработаны и применяются обмоточные провода ПЭЖБ с неорганической изоляцией (стеклоэмаль), которые могут работать при температуре 300 С, а кратковременно — до 600°С.

Провода с бумажной изоляцией изготовляют из медных и алюминиевых жил, имеющих изоляцию в виде обмотки из кабельной бумаги толщиной

0,10-0.12 мм. Главной областью применения проводов с бумажной изоляцией являются обмотки трансформаторов с внутренней масляной изоляцией. Бумажная изоляция, пропитанная маслом, обладает большой электрической прочностью, порядка 80 МВ/м. Толщина бумажной изоляции во много раз превосходит толщину эмаль-лаковой изоляции, но отличается значительно большей электрической прочностью.

Провода с волокнистой изоляцией изготовляют из медных и алюминиевых жил круглого и прямоугольного сечения. Изоляция жил представляет собой одинарную или двойную обмотку из хлопчатобумажной, шелковой пряжи пли пряжи из синтетических (лавсан, капрон) пли стеклянных волокон. Наибольшей нагревостойкостыо обладают провода со стекловолокнистой изоляцией.

Толщина волокнистой изоляции намного превосходит толщину эмаль-лаковой изоляции, но электрическая прочность волокнистой изоляции, пропитанной лаками или компаундами, намного превосходит электрическую прочность эмалевой изоляции. Обмотки, изготовленные из проводов с волокнистой изоляцией, требуют тщательной сушки и пропитки изоляционными лаками или компаундами.

Провода с эмалево-волокнистой изоляцией состоят из эмалированной медной жилы круглого сечения, у которых поверх слоя эмали наносится слой изоляции, состоящей из хлопчатобумажной, шелковой, лавсановой или стеклянной пряжи. Такая двойная изоляция проводов обеспечивает им повышенную механическую и электрическую прочность.

Провода с эмалево-водокнистой изоляцией широко применяют для изготовления обмоток электрических машин и аппаратов, в которых могут быть повышенные механические нагрузки на обмоточные провода, как в процессе изготовления обмоток, так и в процессе их эксплуатации.

Наибольшей механической прочностью и сопротивлением на истирание обладает изоляция из лавсановых и капроновых волокон. Наиболее высокой нагревостойкостью обладает изоляция из стеклянной пряжи.

Обмоточные, монтажные и установочные провода

Обмоточные провода предназначены для изготовления обмоток электрических машин, аппаратов и приборов.

Изготавливают с жилами из проводниковых материалов (меди, алюминия), а так же сплавов большого удельного сопротивления (манганин, константан, нихром и др.).

— эмалевая (гибкое лаковое покрытие) имеет меньшую толщину (0,007-0,065 мм), что позволяет в тот же объём обмотки заложить большее количество проводов и тем самым увеличить мощность электрической машины или аппарата;

— бумажная пропитанная минеральным маслом, для повышения механической прочности покрывают хлопчатобумажной или капроновой пряжей (для обмотки трансформаторов);

— волокнистая имеют большую толщину (0,05-0,17 мм), пропитанная лаками или компаундами имеет большую электрическую прочность;

— эмалево-волокнистая, волокнистая изоляция наноситься поверх эмали, такая изоляция обеспечивает повышенную механическую и электрическую прочность (для обмотки тяговых, шахтных электродвигателей и электрических машин и аппаратов, которые эксплуатируются в тяжёлых условиях и требуют защиты эмалевой изоляции).

Монтажные провода предназначены для выполнения различных соединений в электрических аппаратах, приборах и других электротехнических устройствах.

Изготавливают с лужёными медными, реже алюминиевыми, токопроводящими жилами (нанесением тонкого слоя олова на поверхность, для улучшения монтажа пайкой), которые могут быть однопроволочными и многопроволочными (гибкими).

— пластмассовая на напряжение 380 В переменного тока и 500 В постоянного тока;

— волокнистая на напряжение 24 В переменного тока и 60-100 В постоянного тока;

— двойная из волокнистой и пластмассовой на напряжение 380-1000 В переменного тока, 500-1500 постоянного тока.

Установочные провода предназначены для распределения электрической энергии в силовых и осветительных сетях при неподвижной прокладке внутри и вне помещений.

Изготавливают с медными и алюминиевыми токопроводящими жилами, которые могут быть однопроволочными и многопроволочными (гибкими). На напряжение 220, 380, 500, 2000 и 3000 В переменного тока.

Изоляция некоторых типов проводов заключена в оплётку из хлопчатобумажной пряжи, пропитанной противогнилостным составом — шнур.

Обмоточные провода с эмалевой изоляцией

Обмоточные провода с эмалевой изоляцией предназначены для обмоток электрических машин, аппаратов, а так же измерительных, регулирующих и прочих приборов и др.

Их изготовляют алюминиевыми, медными и никелированными медными. Никелированная медная проволока применяется для изготовления нагревостойких проводов с целью повышения стойкости к окислению. Для изоляции обмоточных проводов с эмалевой изоляцией применяют электроизоляционные лаки, представляющие собой раствор высокомолекулярных пленкообразующих соединений в органических летучих жидкостях. При нагревании лакового покрытия на проволоке молекулярная масса пленкообразующих соединений возрастает, а растворитель испаряется, в результате чего на проводе образуется твердая эмалевая пленка. Ее гибкость обеспечивается наличием в пленке жидкостей, которые не испаряются при нагреве и выполняют роль пластификаторов.

Около 95% всех проводов с эмалевой изоляцией выпускают с применением синтетических лаков, образующих высокопрочные эмалевые покрытия. Самым распространенным лаком при изготовлении проводов является лак винифлекс (ВЛ-931), представляющий собой раствор поливинилформальэтилапевой и резольной фенолформальдегидной смол в смеси этилцеллозольва и технического хлорбензола (растворитель РВЛ). Лаковое покрытие винифлекс не плавится и не размягчается при нагреве, сохраняя гибкость и эластичность. Кроме того, применяют лак металвин (ВЛ-941), представляющий собой раствор поливинилформалевой и фенолформальдегидной смол с добавкой стабилизатора — тризтаноламина в смеси метапаракрезола и сольвент-нафты. Лаковое покрытие металвин по электроизоляционным и механическим параметрам не отличается от покрытия винифлекс, но превосходит его по стойкости к воздействию органических растворителей и воды.

Более нагревостойкие эмалевые покрытия образуют лаки на основе полиэфирных смол, представляющих собой продукты поликонденсации двухосновных кислот и многоатомных спиртов. Сырьем для получения лака ПЭ-943 служат тарефталевая кислота, этиленгликоль и глицерин. Основа лака ПЭ-939 получается при взаимодействии глицерина и расплавленной полиэфирной смолы (лавсана). С целью улучшения стойкости проводов с полиэфирной изоляцией к тепловым ударам и повышения нагревостойкости используются модифицированные полиэфирные лаки. Достигается это введением в состав лака изоцианурата в стабилизированной форме. Провода с изоляцией этими лаками по нагревостойкости соответствуют классу F (155°С) или Н (180°С). Максимальная нагревостойкость изоляции проводов обеспечивается при применении полиимидных соединений. Наибольший интерес представляют полипиромеллитимиды, получаемые в результате поликонденсации диангидрида пиромеллитовой кислоты и диаминов. Они имеют высокую температуру плавления и нерастворимы в обычных растворителях. Полиимидный полимер не растворяется и не плавится. Лак ПАК-1 представляет собой раствор полипиромеллитамидокислоты в диметилформамиде. Полиэфиримидные лаки имеют более высокую нагревостойкость (155 — 180°С) по сравнению с полиэфирными (130°С), не уступают им по технологическим параметрам и растворяются в крезоле в смеси с сольвентом каменноугольным или ксинолом. Лак ПЭ-955 представляет собой продукт на основе полиэфира, получаемого из диметилтерефталата, этиленгликоля, глицерина, тримеллитового ангидрида и диаминофенилметана в смеси крезола и сольвента.

Полиуретановый лак УЛ-1 представляет собой продукт взаимодействия диизоцианатов с соединениями, содержащими гидроксильные группы, и применяется для проводов, обслуживающихся без предварительной зачистки изоляции.

Около 5% проводов выпускаются с изоляцией лаками на основе высыхающих натуральных масел (тунговое и льняное), синтетической смолы ксиленольного копала и резината кальция, получаемого из канифоли. Растворителем лака на масляной основе является керосин. Лаковые покрытия имеют высокие электроизоляционные параметры, но невысокие механическую прочность и стойкость к растворителям.

Двухслойная изоляция проводов с эмалевой изоляцией представляет собой два различных лака, нанесенных на провод последовательно. На провода, предназначаемые для склеивания при нагревании, поверх основной изоляции на основе поливинилацеталевого или полиэфирного лака наносится клеящий слой из поливинилацетатного лака. Этот лак при температуре 120 — 150°С размягчается, а при понижении температуры переходит в твердое состояние. Лучшие по нагревостойкости параметры достигаются при использовании раствора поливинилбутирама в спирте или этилцеллозольве (лак ПБ-1). Для защиты провода от механических повреждений применяются покрытия на основе полиамидов (лак КЛ-1) — раствор поликапролактама в трикрезоле.

Полиэфирная смола ТС-1 получается в результате переэтерификации смолы лавсан в присутствии глицерина с добавлением окиси свинца или окиси магния. Расплавленная смола наносится на провод и подвергается термообработке. Полученные провода по своим параметрам идентичны проводам с изоляцией на основе полиэфирных лаков типа ПЭ-943 или ПЭ-939.

Перечень марок обмоточных проводов с эмалевой изоляцией приведен в табл. 25.1, а сортамент — в табл. 25.2.

Таблица 25.1. Номенклатура обмоточных проводов с эмалевой изоляцией

Обмоточные провода. Виды и маркировка. Изоляция и применение

Обмоточные провода служат для производства обмоток трансформаторов, электродвигателей, электромагнитных реле и многих других механизмов.

Провод обмоточный в отличие от других типов проводников имеет в качестве основного параметра диаметр токопроводящей жилы, а не ее сечение. Существует очень тонкий провод для обмоток, и имеющий ничтожный слой изоляции. Тончайшие обмоточные проводники изготавливают по специальной технологии производства для особо тонких проводников и материалов электрической изоляции.

Длительное время обмоточные провода делались исключительно медными. Сегодня для них часто используют алюминий и другие сплавы, обладающие значительным сопротивлением. Алюминий позволяет экономить дорогостоящую и дефицитную медь.

Классификация

Обмоточные провода классифицируется по материалу изоляции, по форме сечения и материалу жилы.

Материал изоляции

Провод обмоточный изготавливается со следующими видами изоляции:

Волокнистая.
Эмаль.
Комбинированная.

Волокнистая

Провода, имеющие волокнистую изоляцию, имеют повышенную механическую прочностью. Толщина волокнистой изоляции довольно большая, и может достигать до 0,4 мм на сторону. Химическая стойкость и влагостойкость таких проводов невысока.

Волокнистая изоляция проводов, использующихся для перемотки электрических двигателей и производства катушек масляных трансформаторов, может включать в себя бумагу, хлопчатобумажную ткань, стеклянные, а также асбестовые волокна, лавсан, шелк. Эти волокна и ткани накладываются в несколько слоев по подобию плетеного чулка.

Эмалевая изоляция

Материалом эмалированной изоляции служит винифлекс, металвин, кремнийорганическая основа, полиэфиротерефталевая кислота, полиуретан.

Обмоточная проволока, покрытая специальной эмалью, обладает электрической прочностью, устойчивостью к влаге, агрессивным химическим веществам. Особенностью эмалевых обмоточных проводов является очень малая толщина изолированного слоя (наибольшая толщина 0,09 мм). Прочность эмали провода ПЭЛ небольшая, такой провод используется только для обмоток катушек, работающих в неподвижном состоянии.

Высокопрочный эмалевый провод ПЭТВ, а также ПЭТ-155 применяется для обмоток электродвигателей мощностью до 100 киловатт. Провод, покрытый эмалью, марки ПЭТ-155 используется для производства новой серии электродвигателей, прочность его изоляции позволяет наматывать провод на автоматических станках. Эмалевые провода обладают также высокой термостойкостью, и способны выдерживать температуру до 155°С.

Комбинированная

Провод обмоточный с комбинированной изоляцией по своим параметрам находится в промежуточном положении между рассмотренными двумя видами проводов. Комбинированный вид изоляции включает в себя несколько слоев. Наружное покрытие обычно состоит из волокнистого материала, а внутреннее покрытие – эмаль. Например, провод ПЭЛШО обозначает: провод медный обмоточный с изоляцией из шелка и лаковой эмали.

Если проводник пропитан термостойким лаком и покрыт стекловолокном, то его маркировка содержит букву «К». Этот вид проволоки стал популярным из-за своей высокой надежности, и используется для электродвигателей подъемно-транспортных механизмов, в том числе судостроительных кранов.

Форма сечения

Обмоточные провода бывают двух форм сечения:

Круглой.
Прямоугольной.

Круглое сечение провода используется в различных сферах. Такой провод обладает высокими прочностными и электрическими характеристиками.

Obmotochnye provoda krugloe sechenie

Размеры прямоугольных сечений проводов стандартизированы. Такой провод часто применяется для обмоток трансформаторов. Толщина прямоугольных поводов достигает до 5,9 мм, а ширина до 14,5 мм.

Obmotochnye provoda priamougolnoe sechenie

Соотношение этих размеров может различаться. Есть некоторые недостатки, выражающиеся в применении обмоточных проводов плоского сечения. При его наматывании на бухту есть большая вероятность повредить изоляцию, а также, при очень маленьких сечениях провода визуально трудно отличить меньшую сторону сечения от большей.

В любой обмотке важным элементом является виток проводника вокруг сердечника. По мощности тока подбирается необходимое сечение провода. Круглая проволока обычно используется для небольших нагрузок, а прямоугольную проволоку применяют для более высокой нагрузки.

Материал токоведущей жилы

Большинство обмоточных проводов производят из следующих материалов:

Медь.
Алюминий.

Медные обмоточные провода составляют большую часть всех выпускаемых проводов. Они обладают малым удельным сопротивлением, значительным весом. Стоимость медных проводов высока.

В последнее время вместо медных проводов для обмоток стали использовать алюминиевый провод, который значительно легче по весу, имеет меньшую стоимость, но обладает более высоким удельным сопротивлением, по сравнению с медным проводником.

Маркировка

Для обозначения провода выполняют его маркировку, которая означает материал жилы и изоляции:

Вначале обозначения находится буква «П» для медной проволоки, и означает «провод».
Для отличия алюминиевых и медных проводов в конце маркировки имеется буква «А», например, ПЭВА.
Если жила сделана из сплава, имеющего большое удельное сопротивление, то в обозначении имеются дополнительные буквы, например, НХ – нихром, М – манганин, К – константан.
Для обозначения мягкого проводника ставят символ «М», для твердого – «Т». Например, провод ПЭМТ – медный провод из твердой проволоки, а провод ПЭММ – из мягкой проволоки.

Буквы для обозначения изоляции

Если в маркировке стоит 2-я буква «П», это означает, что изоляция в виде пленки. Провод ППФ оснащен изоляцией в виде фторопластовой пленки.

Для маркировки комбинированной изоляции символы стоят в порядке нахождения слоев, начиная от внутреннего. ПЭЛШО – провод медный, эмаль на масляной основе и однослойной шелковой оплетки.

Требования

Провод обмоточный покрывается равномерной изоляцией. Допускаются в некоторых точках утолщения соответственно марке и типоразмеру провода.
Проволока перевозится в бухтах, барабанах и бобинах, в зависимости от типоразмеров и марки. Проводник в таких упаковках должен быть намотан ровно и плотно, без путаницы витков. Число отрезков провода в бухте или катушке должно соответствовать размеру и марке провода.
Упаковки должны упаковываться бумагой, способной защитить изоляцию провода от повреждений во время транспортировки. Наибольший вес ящика с проводом не должен быть тяжелее 80 кг.
К барабану и катушке прикладывается ярлык с обозначением завода изготовителя, массы, типоразмера и марки поволоки, а также других параметров.

Как выбрать обмоточные провода для двигателя

Подбор необходимого провода для перемотки электродвигателей, выполняется с учетом класса термостойкости, допускаемого слоя изоляции и другими требованиями.

Минимальной толщиной слоя изоляции обладают эмалевые обмоточные провода. Их используют при повышенном проценте заполнения паза во время намотки. Гладкая поверхность изоляции облегчает их укладку в пазы, а небольшая ее толщина при повышенной теплоотдаче обеспечивает защиту от перегрева.

Использование эмалированных проводов должно соответствовать определенным видам лаков и растворителей, используемых на конкретном предприятии, или тем маркам лаков, которыми предприятие в состоянии обеспечить. Существуют растворители и лаки, которые способны разрушить эмаль. А также, при нагревании до 170 градусов эта изоляция становится пластичной, что не позволяет применять ее для обмоток роторов, вращающихся с большой угловой скоростью.

Максимальную толщину изолированного слоя имеет проволока для обмотки с комбинированным и волокнистым слоем. Ее использование запрещается для обмоток, находящихся в агрессивной или влажной среде. Для таких целей целесообразно использовать обмоточные провода, оснащенные стеклянной изоляцией, но малая прочность изоляции накладывает определенные ограничения на использование таких проводов. Хотя по термостойкости провода со стеклянной изоляцией подходят для подобных классов обмоток. При приобретении обмоточной проволоки нужнее учитывать, что стоимость провода одного типоразмера зависит от марки. При производстве ремонта низковольтных электрических машин цена провода будет составлять большую часть финансовых затрат от полной стоимости ремонта. В связи с этим необходимо учесть технические и экономические факторы выбора, то есть, цену и технические параметры.