Лекция №7

Обмоточные и радиомонтажные провода

Обмоточные провода покрывают эмалевой изоляцией толщиной от 0,005 мм (провода с Ø 0,03 – 0,04 мм медной жилы) до 0,04 мм (провода с Ø 1 – 2,5 мм медной жилы). Медные провода с эмалевой изоляцией приведены в таблице 4.2. Практический интерес представляют обмоточные провода с вы- сокопрочной эмалевой изоляцией на основе винифлекса (ПЭВ-1 и ПЭВ-2) и полиуретана (ПЭВТЛ-1 и ПЭВТЛ-2). Провода ПЭВ ТЛ отличаются повы-шенной нагревостойкостью изоляции. При расплавлении в процессе пайки проводов эта изоляция служит флюсующим веществом. Следовательно, эти провода можно лудить без предварительной зачистки эмалевой изоляции. Наиболее высокой нагревостойкостью обладают провода, эмалированные высокопрочной эмалью на полиамидной основе (ПНЭТ-ИМИД).

Важнейшими характеристиками обмоточных проводов с эмалевой изоляцией являются: эластичность эмалевой изоляции, стойкость к тепловым ударам, сопротивление истиранию и пробивное напряжение двух слоев эма- левых покрытий на двух скрученных друг с другом проводах (таблица 4.3).

Обмоточные провода с алюминиевыми жилами, покрытые теми же эмалями, что и провода с медными жилами, обладают более высокой нагре-востойкостью (на 20 – 25°С).

Кроме описанных обмоточных проводов с эмалевой изоляцией в произ- водстве радиокомпонентов (резисторов и др.) находят применение особо тонкие обмоточные провода (микропровода) в сплошной стеклянной изоляции. Эти провода представляют собой медную или манганиновую жилу

Ø 5 – 200 мкм, заключенную в сплошную стеклянную изоляцию. В зависи-мости от диаметра проводниковой жилы толщина слоя стеклянной излоляции на микропроводах колеблется в пределах от1,7 до 35 мкм.

Радиомонтажные провода изготовляют из мягкой медной проволоки (марка ММ) одножильными и многожильными. В многожильных проводах жила состоит из свитых друг с другом отдельных тонких проволок, что поз-воляет изгибать и укладывать провода в плотные жгуты. Монтажные провода применяют в аппаратуре для внутриблочного и межблочного монтажа.

Таблица 4.2

Марка провода	Диаметр медной жилы, мм	Характеристика провода	Толщина слоя изо- ляции, мм	Нагрево- стойкость, °С
ПЭВ-1	0,02 – 0,05 0,06 – 2,44	Изолированный высоко- прочной эмалью на ос- нове винифлекса	0,006–0,01 0,01–0,09	До 106 (класс А)
ПЭВ-2	0,05 – 2,44	То же, но с утолщенным слоем изоляции	0,012–0,07	То же
ПЭВТЛ-1	0,02 – 1,56	Изолированный высоко- прочной эмалью на ос- нове полиуретана	0,005–0,035	До 120 (класс Е)
ПЭВТЛ-2	0,02 – 1,56	То же, но с утолщенным слоем изоляции	0,010–0,04	То же
ПЭТВ-1	0,06 – 2,44	Изолированный высоко- прочной эмалью на по- лиэфирной основе	0,05–0,065	До 130 (класс В)
ПЭТВ-2	0,06 – 2,44	То же, но с утолщенным слоем изоляции	0,1–0,13	То же
ПЭТ-155А	0,06 – 2,44	Изолированный высоко- прочной эмалью на по- лиэфирно-эмидной основе	0,013–0,045	До 155 (класс F)
ПИЭТ- ИМИД	0,1 – 1,3	Никелированный и изолированный высоко- прочной эмалью на по- лиамдной основе	0,012–0,03	До 200 (класс С)

Таблица 4.3

Диаметр медной жилы, мм	Число скруток по длине 125 мм	Наименьшее пробивное напряжение эмалевой изоляции двух скрученных проводов, В
		ПЭВ-1	ПЭВ-2	ПЭВТЛ-1	ПЭТВ
0,05 – 0,11	40	350 – 500	450 – 700	350 – 500	650 – 800
0,05 – 0,11	40	500 – 900	700 – 1200	500 – 800	900 – 1600
0,05 – 0,11	40	800 – 900	1200 – 1250	800 – 900	1600
0,05 – 0,11	40	850 – 1000	1250 – 1350	850 – 1000	1800
0,05 – 0,11	40	850 – 1000	1350 – 1500	850 – 1000	2000
0,05 – 0,11	40	1000 – 1200	1500 – 1800	1000 –1200	2200
0,05 – 0,11	40	1200 – 1300	1800 – 2000	1200 – 1300	2400 – 2600

В монтажных проводах применяют медные жилы сечением 0,03; 0,05; 0,08; 0,12; 0,2; 0,35; 0,75; 1; 1,5; 2,5 мм². Для обеспечения быстрой и надежной пайки жилы радиомонтажных проводов лудят оловом, а жилы проводов для ультравысокочастотной аппаратуры покрывают тонким слоем серебра. Этим повышается поверхностная электропроводность ВЧ-проводов и облегчается их пайка. При использовании проводов, расчитанных на 200 – 250°С медные жилы покрывают оловом или серебром; выше 250°С – никелем для предохранения их от окисления. Различают провода низкого напряжения, используемые до 1000 В, и высокого – выше 1000 В.

Изоляцией радиомонтажных проводов низкого напряжения и низкой частоты является поливинилхлоридный пластикат (ПМВ, ПГВ и др.). Толщи-на изоляции 0,2 – 0,6 мм, большая толщина изоляции относится к проводам большего сечения (2,5 мм²). Достоинствами поливинилхлоридной изоляции являются хорошая гибкость, водостойкость, негорючесть, возможность лю-бой окраски и простота нанесения ее на провод; недостатками – относитель-но узкий интервал рабочих температур (от -45 до +70°С) и малая элек-трическая прочность. Полиэтилен ВД, обладающий более высокими электри-ческими характеристиками, является изоляцией проводов низкого и высокого напряжения высокой частоты. Диапазон рабочих температур полиэтиленовой изоляции от -60 до +80°С. Недостатками полиэтилена является горючесть.

Большой нагревостойкостью обладают провода с изоляцией из крем-нийорганической резины (РКГМ, ПРКС и др.). Интервал их рабочих температур от -60 до +180°С. Кремнийорганические резины обладают высокими электрическими характеристиками и водостойкостью. Их недос-татками являются относительно низкие механические характеристики.

Монтажные провода низкого и высокого напряжения с повышенной на- гревостойкостью изготовляют из фторопласта-4 и его модификации: фторопласт-4Д, 4М и 40Ш. По нагревостойкости, интевалу рабочих темпера- тур и химической стойкости фторопласт-4 превосходит все органические ди-электрики. Кроме того, он не горит и имеет повышенные электрические хара- ктеристики. Изоляцию из фторопласта-4 выполняют монолитной (провода ФР, МТФМ) или в виде обмотки лентами (провода МГТФ, ГФ). У монтаж-ных проводов на высокие напряжения основную изоляцию из фторопласта-4 защищают от механических напряжений оплетками из стеклопряжи, пропи-танных нагревостойкими кремнийорганическими лаками.

Магнитные материалы

Материалы, способные под действием внешнего магнитного поля нама-

гничиваться, т.е. приобретать особые магнитные свойства, называются маг-нитными. Основными из них являются железо, никель, кобальт и сплавы на основе технически чистого железа. Материалы с ярко выраженными магнит-ными свойствами называются ферромагнитными.

Магнитные характеристики материалов

Поведение форромагнитного материала в магнитном поле характери-зуется начальной кривой намагничивания (рисунок 5.1,а, кривая 1), показы-вающей зависимость магнитной индукции В в материале от напряженности магнитного поля Н. Свойства магнитных материалов оценивают магнитны-ми свойствами. Рассмотрим основные из них.

Абсолютная магнитная проницаемость μ_а материала представляющей собой отношение магнитной индукции В к напряженности магнитного поля Н в заданной точке кривой намагничивания для данного материала и выра-жается в генри на метр (Гн/м): μ_а = В/Н, где В – магнитная индукция , Тл, Н – напряженность магнитного поля, А/м.

Относительная магнитная проницаемость μ материала есть отноше-ние абсолютной магнитной проницаемости к магнитной постоянной:

μ = μ_а / μ₀ , где магнитная постоянная μ₀ – величина, характеризующая магни- тное поле в вакууме (μ₀ = 1,25663710^-6 Гн/м), μ – безразмерная величина.

а) б)

Рисунок 5.1

Абсолютная магнитная проницаемость μ_а применяется только в расче-тах. Для оценки же свойств магнитных материалов используют относитель-ную магнитную проницаемость μ, не зависящую от выбранной системы единиц. Ее называют магнитной проницаемостью.

На графике кривой начального намагничивания (рисунок 5.1,а, кривая 1) видно, что с увеличеснием напряженности магнитного поля индукция вна- чале растет быстро, затем медленно, а начиная с В_S почти не изменяется.

Магнитная проницаемость зависит от напряженности магнитного поля (рисунок 5.2,б). Кривая 1 на этом рисунке относится к пермаллою, а кривая 2 – для чистого железа. Различают начальную магнитную проницаемость μ_н и максимальную μ_m. Начальную магнитную проницаемость измеряют при нап-ряженности магнитного поля, близкой к нулю. Большие значения μ_н и μ_m показывают, что данный магнитный материал легко намагничивается в сла- бых и сильных магнитных полях.

Температурный коэффициент магнитной проницаемости ТКμ позволяет оценить характер изменения магнитной проницаемости в зависи-мости от температуры ферромагнетика.

а) б)

Рисунок 5.2.

Типичная зависимость магнитной проницаемости от температуры пока- зана на рисунке 5.2. Температура, при которой магнитная проницаемость рез- ко снижается почти до нуля, называется точкой Кюри (Т_К). При температурах выше процесс намагничивания ферромагнетика расстраивается из-за интен-сивного теплового движения атомов и молекул материала, в результате чего он перестает быть ферромагнитным материалом. Так, Т_К для чистого железа 768°С, для никеля 358°С, для кобальта 1131°С.

Индукция В_S, характерная для всех магнитных материалов, называется индукцией насыщения. Чем больше В_S , при заданной напряженности, тем лучше данный магнитный материал.

Если образец магнитного материала намагничивать, непрерывно повы- шая напряженность магнитного поля Н, магнитная индукция В тоже будет монотонно возрастать по кривой начального намагничивания. Эта кривая за- канчмвается в точке, соответствующей индукции насыщения В_S . При умень-шении напряженности Н магнитная индукция будет также уменьшаться, но начиная с величины В_m, значения индукции не будут совпадать со значения-ми этой характеристики на начальной кривой намагничивания.

Остаточная магнитная индукция В_r наблюдается в ферромагнитном материале при его размагничивании, когда напряженность магнитного поля равна нулю. Для размагничивания образца надо, чтобы напряженность магнитного поля изменила свое направление на обратное -Н. Напряженность поля Н_С , при которой индукция становится равной нулю, называется коэрцитивной силой. Чем больше коэрцитивная сила, тем материал в мень-шей степени спсобен размагничиваться.

Если после размагничивания образца материала намагничивать его в противоположном направлении, в материале снова будет наблюдаться индук- ция насыщения -В_S . При дальнейшем уменьшении напряженности магнит-ного поля до Н =0 и последующем намагничивании в первоначальном нап-равлении индукция будет непрерывно увеличиваться до В_S . В результате образуется замкнутая петля, которую называют предельной (или статичес-кой) петлей гистерезиса.

Удельные потери энергии на гистерезис Р_Г – это потери, затрачива-емые на перемегничивание единицы массы материала за один цикл. Удель-ные потери на гистерезис измеряют в ваттах на килограмм (ВТ/кг) магнит-ного материала. Их величина зависит от чатоты перемагничивания и значе-ния магнитной индукции В_m . Удельные потери на гистерезис определяется площадью петли гистерезиса.

Потери энергии на вихревые токи Р_В зависят от удельного электричес- кого сопротивления ρ магнитного материала. Чем больше ρ, тем меньше по-тери на вихревые токи. Потери энергии на вихревые токи зависят от от пло- тности магнитного материала и его толщины. Они также пропорциональны квадрату амплитуды магнитной индукции В_m и частоты f переменного маг-нитного поля. Для листового образца магнитного материала потери в переме- нном поле Р_В (Вт/кг) подсчитывают по формуле Р_В = (164·h²B_m²f ²)/dρ, где h – толщина листа, м; B_m – амплитуда магнитной индукции, Тл; f – частота, Гц; d– плотность материала кг/м ³, ρ – удельное сопротивление, Ом·м.

Для оценки формы гистерезисной петли пользуются коэффициентом прямоугольности гистерезисной петли К_П – характеристикой, вычисляемой по предельной петле гистерезиса: К_П = В_r / В_m . Чем больше К_П , тем ближе форма петли гистерезиса к форме прямоугольника, тем больше остаточная намагниченность. Большое значение К_П =0,7÷0,9 имеют постоянные магниты.

Удельная объемная энергия W_М (Дж/м³) – характеристика, применя-емая для оценки свойств магнитно-твердых материалов, – выражается фор- мулой W_М = (В_dН_d /2), где В_d – индукция, соответствующая максимальному значению удельной объемной энергии, Тл; Н_d – напряженность магнитного поля, соответствующая максимальному значению удельной объемной энергии, А/м.

Кривые 1 размагничивания и 2 удельной магнитной энергии разом-кнутого магнита изображены на рисунке 5.2,б. Кривая 1 показывает, что при некотором значении индукции В_d и соответствующей напряженности магнитного поля Н_d удельная объемная энергия постоянного магнита достигает максимального значения W_М . Это наибольшая энергия, создаваем-ая постоянным магнитом в воздушном зазоре между его полюсами, отнесен-ная к единице объема магнита. Чем больше значение W_М , тем лучше магни-то-твердый материал и, следовательно, лучше изготовленный из него магнит.