книги из ГПНТБ / Монтажные провода для радиоэлектронной аппаратуры

10-2. Понятие об однородности изоляции

По сравнению с конденсаторами, лампами, реле, рези­ сторами и другими элементами радиоэлектронной аппа­ ратуры монтажные провода обладают существенной осо­ бенностью, заключающейся в том, что их линейные раз­ меры неизмеримо превышают радиальные. Эта особен­ ность имеет принципиальное значение, так как определя­ ет ряд специфических требований, предъявляемых к ка­ бельным изделиям, используемым в радиоэлектронной аппаратуре. Важнейшим из них является требование максимальной однородности.

Под однородностью монтажных проводов понимается их свойство сохранять постоянными все технические ха­ рактеристики на отрезках любой длины.

Если отрезок провода определенной длины разбить на отдельные более мелкие отрезки, то можно найти до­ статочно много параметров, по которым эти отрезки мож­ но сравнивать друг с другом, т. е. оценивать однород­ ность провода. В идеальном случае при абсолютной однородности провода величина любого параметра, из­ меренная на отрезке любой длины, может характеризо­ вать уровень этого параметра для провода ,в целом. На практике наличие неоднородностей, рассредоточенных по длине провода, приводит к тому, что величины техниче­

Причинами возникновения неоднородности являются неоднородность применяемых материалов и нестабиль­ ность технологических процессов изолирования. При этом характер неоднородностей может быть самым различ­ ным: это и геометрическая неоднородность (разброс зна­ чений наружного диаметра провода и эксцентриситета изоляции), и наличие в изоляции инородных включений, и неоднородность структуры изоляционного материала

ит. д.

Всвязи с этим имеется достаточно много параметров, по которым можно оценивать однородность изоляции проводов. Однако с помощью большинства из них оце­ ниваются только определенные виды неоднородностей. Так, измерение наружного диаметра провода или эксцен­ триситета дает возможность оценить только степень гео­ метрической неоднородности изоляции; исследование сре­ зов изоляции и подсчет числа инородных включений на

223

единицу длины провода позволяют оценить только этот вид неоднородности и т. д. Оценки подобного рода могут быть названы локальными. Однако большое число воз­ можных локальных оценок, их сложная взаимосвязь и, наконец, трудоемкость получения многих из них приво­ дят к необходимости выбрать в качестве оценки однород­ ности изоляции более универсальный параметр, позво­ ляющий улавливать максимальное количество видов неоднородностей. Поскольку работоспособность монтажных проводов в основном оценивается величиной электриче­ ской прочности изоляции при комплексном воздействии различных механических, климатических и других фак­ торов, то можно предположить, что наиболее эффектив­ ным методом оценки однородности проводов с тонко­ стенной изоляцией является испытание их высоким на­ пряжением. Испытание проводов высоким напряжением принципиально возможно двумя способами. В первом слу­ чае напряжение поднимается до пробоя образцов, и кри­ терием однородности изоляции служит степень разброса значений пробивных напряжений, во втором образцы вы­ держиваются при определенном напряжении и критерием однородности является степень разброса времени до про­ боя образцов.

Для сравнения упомянутых выше способов испытаний был проведен следующий эксперимент: из заведомо не­ однородного и однородного материалов — jb обоих случа­ ях кремнийорганической резины — по однотипной техно­ логии были изготовлены провода двух видов с толщиной изоляции 0,4 и 1,2 мм. По десять метровых образцов проводов были испытаны при плавном повышении на­ пряжения до пробоя, а также выдержаны до пробоя при

с однородной и неоднородной изоляцией весьма сущест­ венна. У проводов же со сравнительно большой толщиной изоляции наличие неоднородностей практически не ска­ зывается на степени разброса значений мгновенной элек­ трической прочности. Надо полагать, что в этом случае размеры инородных включений существенно меньше толщины изоляции, что и приводит к наблюдаемому эф­ фекту. Весьма интересны результаты испытаний проводов

.224

напряжением по второму способу. Здесь наблюдается противоположное явление. Если у проводов с тонкостен­ ной изоляцией степень разброса времени до пробоя при приложении высокого напряжения мало зависит от сте­ пени неоднородности изоляционного материала, то у вы­ соковольтного провода эта разница весьма заметна. Можно предположить, что в первом случае нивелирова­ ние разброса времени до пробоя образцов с однородной и неоднородной изоляцией происходит за счет весьма ма­ лой толщины изоляции, соизмеримой с размерами ино­ родных включений и других неоднородностей. Поэтому в качестве критерия однородности изоляции низковольт­ ных монтажных проводов следует принять степень раз­ броса значений пробивных напряжений проводов, испы­ танных при плавном подъеме напряжения до пробоя. Этот критерий назван методом динамической оценки однородности. По-видимому, этот же критерий может

Т а б л и ц а 10-3

Анализ приведенных вы­ ше данных показывает, что, как правило, процесс техно­ логического освоения новых проводов с тонкостенной изо­ ляцией можно условно раз­ делить на три этапа. Внача­ ле в период технологического опробования, когда о приме­ ненном изоляционном мате­ риале и выбранном техноло­ гическом процессе имеются только самые общие сведе­ ния, количество неизвестных,

влияющих на однородность факторов, настолько велико, что вполне вероятно превалирование одного или несколь­

ких из этих факторов над остальными. Такая ситуация чаще всего приводит к нормально-логарифмическому распределению. Затем по мере накопления фактических данных и исключения из рассмотрения наиболее явных факторов, снижающих однородность, количество влияю­ щих факторов существенно снижается, а степениь их влия­ ния на однородность нивелируется и становится пример­ но одинаковой. Такая фаза технологического освоения уже характеризуется нормальным распределением значе­ ний пробивных напряжений. На этом этапе выбранную конструкцию провода уже можно оценивать величиной среднего пробивного напряжения. Однако однородность изоляции еще недостаточно велика, что подтверждается сравнительно большими значениями коэффициента ва­ риации. И, наконец, на заключительном этапе технологи­ ческого освоения, когда выявлены все влияющие факторы и выбраны их оптимальные величины, однородность изо­ ляции достигает максимума, т. е. разброс значений про­ бивных напряжений, распределение которых подчиняется тому же нормальному закону, становится минимальным.

Таким образом, с помощью определения количествен­ ных показателей однородности мы можем оценить сте­ пень освоения технологии изготовления того или иного провода. Кроме того, с помощью этого метода можно

228

сравнивать уровень технологии изготовления однотипных проводов, выпускаемых разными заводами. Последнее обстоятельство имеет большое значение при аттестации качества выпускаемой продукции.

б) Оценка однородности изоляционных материалов

Стабильность (однородность) изоляционных материа­ лов является одним из необходимых условий высокой однородности проводов с тонкостенной изоляцией. К со­ жалению, техническая документация на изоляционные материалы, применяемые в кабельной технике, не со­ держит требований и методов испытаний, обеспечиваю­ щих их технологическую стабильность. В результате свойства материалов весьма часто меняются от партии к партии, что вынуждает или подбирать для каждой партии материалов свои оптимальные режимы перера­ ботки, или получать провода с низкой однородностью. Поэтому возможность оценки технологической стабиль­ ности материалов имеет исключительно важное значение

к этим материалам, позволяющим корректировать техни­ ческую документацию в направлении повышения их ста­

229

го материала, а также для выполнения небольших по объему специальных заказов предложенный метод по­ зволяет производить отбор наилучших по однородности партий материалов. Разумеется, сравнение однородно­ сти однотипных изоляционных материалов производится в идентичных условиях, т. е. на одинаковых конструк­ циях проводов и при одинаковых технологических ре­ жимах.

В табл. 10-4 приведены данные по однородности фто­ ропласта 40Ш, взятые за 1964—1969 гг. Анализ данных, приведенных в этой таблице, показывает, что для фторо­ пласта 40Ш наблюдалась явная тенденция к стабилиза­ ции свойств. Величина однородности на последних пар­ тиях фторопласта 40Ш (1967—1969 гг.) достаточно ве­ лика, что может служить основой для совершенствования технической документации на этот материал.

230

Данные табл. 10-5 иллюстрируют возможности отбора лучших партий полиэтилена низкой плотности.

Весьма действенным оказался предложенный метод оценки одно­ родности изоляции при выборе красителей для цветового кодирова­ ния проводов с тонкостенной изоляцией. В табл. 10-6 и 10-7 приведе­ ны данные по однородности цветных проводов с изоляцией из по­ лиэтилена низкой плотности," фторопласта 40Ш (табл. 10-6) и кремнийорганической резины (табл 10-7).

Т а б л и ц а 10-7

/Статистические параметры при толщинах

Приведенные выше данные говорят о возможности применения весьма несложного способа отбора красителей для расцветки про­ водов с тонкостенной изоляцией. При этом весьма примечательны результаты испытаний, приведенные в табл. 10-7. Они еще раз под­ черкивают, что предложенный метод оценки однородности эффекти­ вен только для проводов с малой толщиной изоляции. При увеличе­ нии толщины изоляции (правая колонка табл. 10-7) различия в дисперсности красителей и их способность к гомогенизации, опре­ деляемые с помощью величины коэффициента вариации, нивелиру­ ются. Оценка однородности проводов с разными видами красителей позволяет не только производить отбор красителей для изготовления проводов, но и давать рекомендации по улучшению технологии их производства с целью получения более приемлемого для изолиро­ вания проводов продукта.

в) Исследование и выбор оптимальных технологических режимов процесса изолирования

режимов процессов изолирования. При этом, разумеется, сравнение, различных технологических режимов следует производить на одних и тех же партиях изоляционных материалов.

231