4.5. Обмоточные провода со сплошной стеклянной изоляцией и оборудование для их производства

Обмоточные провода со сплошной стеклянной изоляцией предназначены для намотки катушек различных электроизмерительных приборов и аппаратов, катушек сопротивлений и т.д.

Эти провода изготавливаются путем одновременного вытягивания из расплава проводникового материала и стеклянной изоляции. В индуктор высокочастотной установки помещается стеклянная трубка, внутри которой находится проводниковый металл (медь, манганин и т.п.). При включении генератора в электромагнитное поле металл нагревается и расплавляется, в результате чего стеклянная трубка размягчается. При прикосновении к опаянному концу трубки стеклянным штабиком можно вытянуть стеклянную нить, внутри которой находится проводник диаметром 3–7 мкм. Затем провод со сплошной стеклянной изоляцией охлаждается струей воды, направляется на приемное устройство. Расход стекла возмещается путем непрерывной подачи стеклянной трубки в зону индуктора. Расход металла компенсируется периодически (капельный способ) или непрерывно. Изготовление обмоточных проводов из сплавов сопротивления осуществляется капельным способом, а медных проводов со сплошной стеклянной изоляцией – непрерывным. На толщину и диаметр медной жилы влияет скорость подачи стеклянной трубки в зону микрованны. Минимальная температура процесса определяется вязкостью стекла и литейными характеристиками металла. Максимальная температура ограничивается только вязкостью стекла.

В основном используются установки типа АЛМ-5, позволяющие осуществлять процесс литья как капельным, так и непрерывным способом. Эти двухходовые установки, имеющие линейную скорость от 16 до 800 м/мин, снабжены устройством контроля целостности жилы.

Медные провода выпускаются диаметром 5–200 мкм, толщина изоляции в зависимости от диаметра проводника лежит в пределах 6–27 мкм.

4.6. Обмоточные провода с гибкой керамической изоляцией

Основным методом получения тонкого слоя неорганической изоляции является эмалирование проволоки из водных суспензий. Стекловидное покрытие наносится на проволоку, подвергается термообработке, в результате которой оно частично или полностью расплавляется или спекается. Для эксплуатации при высоких температурах (вплоть до 500–700 °С) могут быть использованы многие керамические материалы, стекла и стеклоэмали. Однако эти материалы обладают хрупкостью и при изгибах проводника разрушаются. Поэтому для повышения адгезии и эластичности изоляции необходимо не только подбирать специальный состав керамической или стеклоэмалевой изоляции, но и готовить поверхность проволоки к нанесению покрытия: тщательно ее очищать, а иногда окислять. Для повышения механической прочности изоляции используются дополнительные покрытия неорганической изоляции полиорганосиликатными материалами, накладываемыми из суспензионных растворов.

Технология изготовления обмоточных проводов особо высокой нагревостойкости с гибкой керамической или стеклоэмалевой изоляцией предусматривает 3 операции:

1) подготовку поверхности би- или триметаллического проводника к нанесению покрытия;

2) нанесение на проводник покрытия и его термообработку с целью спекания или оплавления;

3) нанесение на покрытие защитного слоя из полиорганосиликатного материала.

Очистка поверхности проволоки от загрязнений может производиться механическим способом (протирами), способом электрохимического обезжиривания или обработкой в соответствующих растворителях.

Для ряда проводников, например биметаллического медь – никель, рекомендуется поверхностное окисление с образованием тонкой оксидной пленки, имеющей повышенную адгезию к металлу и покрытию.

Следующая операция – наложение стеклоэмалевого или керамического покрытия и его спекание или оплавление при температуре 700–1100 °C. При максимальных температурах обработки изоляции (1000–1100 °С) предел прочности проводникового материала при растяжении очень мал, поэтому необходимо обеспечить малое натяжение проволоки в печи, полное отсутствие проскальзывания, исключить ударные нагрузки на провод.

Напряжение в никелевой оболочке примерно в 1,5 раза больше, чем в медном сердечнике, а так как разрушающее напряжение при растяжении у никеля при 1000 °С в 3 раза выше, чем у меди, то при этих условиях наиболее механически слабым местом в биметаллическом проводнике является медный сердечник.

Суспензия минеральной изоляции в воде накладывается на проволоку либо методом окунания, либо методом электрофореза.

Наложение гибкой керамической или стеклоэмалевой изоляции на проволоку диаметром 0,20–0,80 мм осуществляется следующим образом: с отдающей катушки проволока через направляющий ролик и фетровый протир поступает на тяговое устройство и проходит через два тяговых колеса несколько раз (до 5), а затем она направляется на ролик, находящийся в ванне с суспензией. Из ванны проволока проходит в печь для тепловой обработки, далее через верхний направляющий ролик снова попадает на тяговое устройство, а затем на приемную катушку. Тепловая обработка проводится в муфельных печах (2 шт.), установленных одна над другой. Ванна для наложения изоляции выполнена из органического стекла, имеет медную трубку, которая служит катодом при электрофоретическом методе. Суспензия в ванне перемешивается специальным механизмом, чтобы частицы ее не осаждались на дно ванны, а оставались во взвешенном состоянии.

Поверхностное покрытие из органосиликатного материала наносится на проволоку с керамической или стеклоэмалевой изоляцией обычными методами на серийном эмальоборудовании за 2–3 прохода.

Выпускаются обмоточные провода с тонкослойной стеклоэмалевой изоляцией, покрытой органосиликатным материалом. Провода марки ПЭКБ имеют биметаллическую (медь – никель) жилу, предназначены они для длительной эксплуатации при температуре 400 °С. Для предохранения от воздействия влаги изделия с обмотками из таких проводов должны быть компаундированы или герметизированы.

Провода марки ПЭЖБ-700 могут длительно эксплуатироваться при температуре 500 °С и в течение 500 часов при температуре 700 °С. В качестве жилы для этих проводов используется биметаллическая проволока (серебро – никель).

Выпускаются также никелевые провода марки ПНЭС с тонкослойной стеклоэмалевой изоляцией, имеющей поверхностное покрытие из органосиликатного состава. Рабочая температура таких проводов 300 °С, применяются они в основном в датчиках, эксплуатируемых на атомных электростанциях.