А. П. Кашкаров, м. Санкт-Петербург
Для виготовлення трансформаторів та дроселів використовуються спеціальні обмотувальні дроти. Про основні типи таких проводів вітчизняного та зарубіжного виробництва розказано у цій статті.
Вітчизняні обмотувальні дроти
Найбільшого поширенняотримали обмотувальні дроти в емалевій ізоляції на основі високоміцних синтетичних лаків з температурним індексом (ТІ) в діапазоні 105...200. Під ТІ розуміється температура дроту, коли він його корисний ресурс щонайменше 20000 год.
Мідні емальовані дроти з ізоляцією на основі масляних лаків (ПЕЛ) випускаються з діаметром жили 0,002...2,5 мм. Такі проводи мають високі електроізоляційні характеристики, які практично не залежать від зовнішнього впливупідвищених температур та вологості.
Проводам типу ПЕЛ властива велика залежність від зовнішнього впливурозчинників щодо проводів з ізоляцією на основі синтетичних лаків. Обмотковий провід ПЕЛ можна відрізнити від інших навіть по зовнішньою ознакою -емальове покриттяза кольором близько до чорного.
Мідні дротитипів ПЕВ-1 та ПЕВ-2 (випускаються з діаметром жили 0,02...2,5 мм) мають полівінілацетатну ізоляцію та відрізняються золотистим кольором. Мідні дроти типів ПЕМ-1 та ПЕМ-2 (з тим самим діаметром, як і ПЕВ) та прямокутні мідні провідникиПЕМП (перерізом 1,4...20 мм2) мають лаковану ізоляцію на полівінілформалевому лаку. Індекс «2» у відповідному позначенні проводів ПЕВ та ПЕМ характеризує двошарову ізоляцію (підвищеної товщини).
ПЕВТ-1 і ПЕВТ-2 - емальовані дроти з температурним індексом 120 (діаметром 0,05...1,6 мм), вони мають ізоляцію на основі поліуретанового лаку. Такі дроти зручно монтувати. При паянні не потрібно зачищати лаковану ізоляцію та використовувати флюси. Достатньо звичайного припою марки ПОС-61 (або аналогічного) та каніфолі.
Емальовані дроти з ізоляцією на поліефірамідній основі ПЕТ-155 мають ТІ рівний 155. Вони випускаються з жилами не тільки круглого перерізу (діаметра), а й прямокутного (ПЕТП) типу з діаметром провідника 1,6-1 1,2 мм2. За своїми параметрами проводи ПЕТ близькі до розглянутих вище проводів типу ПЕВТ, але мають більш високу стійкість до нагрівання та теплового удару. Тому обмотувальні дроти типів ПЕВТ і ПЕТ, ПЕТП особливо часто можна зустріти в потужних трансформаторах, у тому числі в трансформаторах зварювальних робіт.
Вітчизняні високочастотні обмотувальні дроти
На високих частотах застосовуються багатожильні емальовані обмотувальні дроти (літцендрати) типу ЛЕШО в шовковій одношарової ізоляції або ЛЕШД - фв подвійної шовкової ізоляції. Такі дроти складаються з пучка мідної емальованої тяганини діаметром 0,05...0,1мм і використовуються для котушок індуктивності (і дроселів). У високочастотних проводах типів ЛЕШО, ЛЕШД, ПЕЛО, ЛЕЛД, ДЕП, ЛЕПКО жили скручені з окремих Емальованих дротівзменшення втрат від поверхневого ефекту (Ефекту близькості). У табл.№1 наведені діаметри широко застосовуваних високочастотних обмотувальних проводів вітчизняного виробництва. Для непарних номерів діаметр дроту приблизно дорівнює половині суми діаметрів двох сусідніх (парних) номерів.
Позначення популярних зарубіжних обмотувальних проводів
У США та Великій Британії позначення діаметрів обмотувальних проводів записується словами wire size (розмір проводу).
Наприклад, у США застосовують систему
American Wire Gauge (AWG). Також іноді США використовують систему B&S, а Великобританії - Standar Wire Gauge (SWG). У табл.2 і табл.3 наведені діаметри широко застосовуваних типів обмотувальних проводів за стандартами AWG та SWG.
Допустиме навантаження на провідники
Максимальний допустимий струм, який можна пропускати через дроти, не турбуючись за займання чи порушення контакту, визначається відповідно до табл.4. Максимальне нагрівання гумової або пластмасової (а також їх поєднань або похідних) ізоляції проводів не повинно перевищувати температури +50 градусів. Від цього температурного параметра залежить тривалість безпечного впливу
на провідник максимально допустимого струму (I max A табл.4)
Журнал "Електрик"
Чи не головне питання у всіх радіоаматорів Чим можна намотати трансформатор?Найпростіші методики розрахунку трансформаторів ми вже знаємо (хто призабув можна заглянути ось сюди), а ось найголовніше де взяти провід?Та й ще саме який провід необхідний намотування трансформатора?
Куди поділися, наприклад, дроти марок ПЕЛШО, ПЕЛБОта інше, що продавалися в радянський часу наборах та котушками? Перший із вищеназваних проводів необхідний для намотуванняконтурних котушок на низькочастотні діапазони, дроселів, трансформаторів на феритових кільцях та ін. Другий необхідний для намотування обмотокпотужних силових трансформаторів.
Адже перевага таких дротів перед звичайними (з лаковим покриттям) – велика.
Насамперед, це створюваний за рахунок обплетення дроту крок намотування. У потужних мережевих трансформаторах різниця напруг в обмотках між сусідніми провідниками становить 1 і більше, тонка лакова ізоляція при нагріванні і вібрації з частотою мережі поступово стирається від тертя один об одного вібруючих витків і обсипається. В результаті виникають міжвиткові замикання.
Для ілюстрації наведу простий розрахунок. Візьмемо трансформаторне залізо із площею перерізу керна S=10 см2. За простою прикидкою Pr=S2 визначаємо, що габаритна потужність майбутнього трансформатора становитиме приблизно 100 Вт. Кількість витків на 1 В:
w1 = 50/S = 50/10 = 5 (віт. / В),
Відповідно міжвиткова напруга:
U1=1/5=0.2(В)
Якщо трансформаторне залізо - з площею перерізу S=50 см2, габаритна потужність трансформатора у разі Pг=2500 Вт, а w1 =50/50=1 (віт./В), що дорівнює міжвитковому напрузі в обмотках. При подальшому збільшенні габаритної потужності міжвиткове напруження зростає, небезпека пробою ізоляції збільшується, а надійність трансформатора, природно, знижується.
Як вийти з ситуації? Слід згадати, що дроти бувають не тільки обмотувальні. Для намотування трансформатора можна застосувати монтажний провід у фторопластової ізоляції (МГТФ) з відповідним необхідним струмом перетином. Так як у таких проводах прийнято вказувати не діаметр, а переріз (по жили), слід скористатися перекладною формулою
d=2 (Sп/3.14)^0,5
де Sп - переріз дроту, мм2; d – діаметр дроту, мм. Наприклад, провід МГТФ-0.35 має d-0,66 мм. Діаметр дроту, залежно від необхідного струму I (А), визначаємо за такою формулою:
d=0,8 I0,5.
Тоді струм у дроті обмотки:
I=(d/0.8)^2 =0.68 (А)
Відмінна якість ізоляції проводів МГТФ дозволяє обходитися при намотуванні без 
міжшарових прокладок, а її термостійкість дозволяє мотати трансформатори, що працюють за підвищених температур (фторопластова ізоляція не плавиться і не обвуглюється).
Часом для балансних схем потрібно намотати трансформатор із строго ідентичними обмотками.
Таке можна здійснити, взявши як проводи обмоток плоский кабель, наприклад, використовуваний у комп'ютерних з'єднувальних шлейфах. Відокремивши від кабелю необхідну кількість провідників, намотують ними обмотку, яку потім використовують як кілька ідентичних, ізольованих один від одного. Ізоляція плоского кабелю досить термостійка.
Для отримання більших струмів вторинні обмотки трансформаторів блоків живлення намотують досить товстими проводами та шинами. Робота ця, треба сказати, вимагає як матеріальних (грошових), а й фізичних витрат, оскільки потрібно внатяг згинати пружну мідну шину (провід), намагаючись укласти її виток до витку.
Як альтернатива моточного дроту, пропоную скористатися акустичним шнуром, яким зазвичай з'єднують підсилювач з акустичними системами. Акустичний шнур має великий переріз жили та. будучи подвійним, забезпечує ідентичність напівобмоток для двонапівперіодного випрямляча з середньою точкою. На ідентичність цих напівобмоток мало звертають увагу, а це спричиняє збільшення фону, до якого така чутлива сучасна високоякісна апаратура.
Ідентичність обмоток можна забезпечити і іншим способом, наприклад, намотавши їх мікрофонним шнуром(При стереошнурі отримаємо три обмотки). Таким чином, можна намотати обмотку (обмотки) з електростатичним екраном. Для цього екрануюча обплетення мікрофонного шнура з'єднується (з одного боку) із загальним дротом.
Коаксіальний кабель, внаслідок великої різниці в перерізах внутрішньої жили та обплетення, мало придатний для симетричних обмоток, але може бути використаний як обмотувальний дроти, коли екран і внутрішня жила з'єднані між собою. Внутрішню жилу кабелю можна використовувати для вимірювальних цілей.
У всіх випадках не слід забувати про термостійкість ізоляції дротів. Підвищена відносно лакової товщина ізоляції проводів, з одного боку, зменшує кількість витків обмотки, які можна розмістити у вікні сердечника трансформатора, з іншого робить непотрібним застосування міжшарової ізоляції (аж до міжобмотувальної), що прискорює виготовлення трансформатора, а при термостійкій ізоляції проводів підвищує надійність трансформаторів.
В.БЕСЕДІН, гТюмень.
Намотування трансформатора своїми руками сама по собі є нескладною процедурою, проте потребує суттєвих підготовчих робіт. Деякі люди, які займаються виготовленням різної радіоапаратури або силових інструментів, потребують трансформаторів під конкретні потреби. Оскільки не завжди можливе придбання певного трансформатора під конкретні випадки, багато хто намотує їх самостійно. Ті, хто вперше виготовляє трансформатор власноруч, часто не можуть вирішити проблеми, пов'язані з правильністю розрахунку, підбору всіх деталей та технології обмотки. Важливо розуміти, що зібрати і намотати трансформатор, що підвищує, і знижуючий трансформатор - не одне і те ж.
Також суттєво відрізняється і намотування тороїдального пристрою. Оскільки більша частинарадіоаматорів або майстрів, яким потрібно створити трансформуючий пристрій для потреб свого силового обладнання, не завжди мають відповідні знання та навички про те, як виготовити трансформуючий пристрій, тому даний матеріалорієнтований саме на цю категорію людей.
Підготовка до намотування
Насамперед необхідно зробити правильний розрахунок трансформатора. Слід обчислити навантаження трансформатор. Вона обчислюється підсумовуванням усіх підключених пристроїв (двигунів, передавачів тощо), які будуть запитані від трансформатора. Наприклад, на радіостанції є 3 канали з потужністю 15, 10 і 15 Ватт. Сумарна потужність дорівнюватиме 15+10+15 = 40 Ватт. Далі беруть виправлення на ККД схеми. Так, більшість передавачів мають ККД близько 70% (точніше буде в описі конкретної схеми), тому такий об'єкт слід запитати не 40 Вт, а 40/0,7 = 57,15 Вт. І трансформатор має свій ККД. Зазвичай ККД трансформатора становить 95-97%, проте слід взяти поправку на саморобку і прийняти ККД 85-90% (вибирається самостійно). Таким чином, потрібна потужність збільшується: 57,15/0,9 = 63,5 Вт. Стандартно трансформатори такої потужності важать близько 1,2-1,5 кг.
Далі визначаються з вхідними та вихідними напругами. Для прикладу візьмемо понижувальний трансформатор з напругою 220 Вхідний і 12 В вихідний, частота стандартна (50 Гц). Визначають кількість витків. Так, на одній обмотці їх кількість дорівнює 220 * 0,73 = 161 виток (округлюється у велику сторону до цілого числа), а на нижній 12 * 0,73 = 9 витків.
Після визначення кількості витків приступають до визначення діаметра дроту. Для цього необхідно знати струм, що протікає, і щільність струму. Для установок до 1 кВт щільність струму вибирають у межах 1,5 – 3 А/мм 2 сам струм приблизно розраховують, виходячи з потужності. Так, максимальний струм для обраного прикладу становитиме близько 0,5-1,5 А. Оскільки трансформатор працюватиме максимум зі 100Вт навантаження з природним повітряним охолодженням, щільність струму приймаємо рівною близько 2 А/мм 2 . Виходячи з цих даних, визначаємо перетин дроту 1/2 = 0,5 мм2. У принципі перерізу достатньо вибору провідника, проте іноді потрібен і діаметр. Оскільки перетин знаходиться за формулою pd 2 /2, то діаметр дорівнює кореню 2 * 0,5 / 3,14 = 0,56 мм.
У такий же спосіб знаходять переріз і діаметр другої обмотки (або, якщо їх більше, то всіх інших).
Матеріали для намотування
Намотування трансформатора вимагає ретельного підбору матеріалів, що використовуються. Так, важливе значення мають майже всі деталі. Знадобляться:
- Каркас трансформатора. Він необхідний для ізолювання осердя від обмоток, також він утримує котушки обмоток. Його виготовлення здійснюється з міцного діелектричного матеріалу, який обов'язково повинен бути досить тонким, щоб займати місце в інтервалах («вікно») сердечника. Часто для цього застосовують спеціальні картонки, текстоліт, фібри та ін. Він повинен мати товщину мінімально 0,5 м, а максимально 2 мм. Каркас необхідно приклеювати, для цього застосовують звичайні клеїдля столярних робіт (нітроклеї). Форми та габарити каркасів визначаються формами та розмірами сердечника. При цьому висота каркаса має бути трохи більше висотипластин (висота обмотки). Для визначення його габаритів необхідно зробити попередні вимірювання пластин і прикинути приблизно висоту обмотки.
- Сердечник. Як осердя застосовують магнітопровід. Найкраще для цього підійдуть пластини з розібраного трансформатора, оскільки вони виготовлені із спеціальних сплавів і вже розраховані на певну кількість витків. Найбільш поширена форма магнітопроводу нагадує букву "Ш". При цьому його можна вирізати з різних заготовок, наявних. Щоб визначитися з розмірами, необхідно попередньо намотати дроти обмоток. До обмотки, яка має найбільша кількістьвитків визначають довжину та ширину пластин сердечника. Для цього береться довжина обмотки + 2-5 см і ширина обмотки + 1-3 см. Таким чином відбувається зразкове визначення розмірів сердечника.
- Провід. Тут розглядається обмотковий та дроти для висновків. Кращим вибором для намотування котушок трансформуючого пристрою вважаються мідні дроти з емалевою ізоляцією (типу «ПЕЛ»/«ПЕ»), цих дротів достатньо для намотування не тільки трансформаторів для радіоаматорських потреб, але й для силових трансформаторів (наприклад, для зварювального). Вони мають широкий вибірперерізів, що дозволяє придбати провід потрібного перерізу. Проводи, що виводяться від котушок, повинні мати більший переріз та ізоляцію із ПВХ або гуми. Часто застосовують дроти серії «ПВ» із перетином від 0,5 мм 2 . Рекомендується брати на виведення дроту з ізоляцією різних кольорів(щоб не було плутанини при підключенні).
- Підкладки ізольовані. Вони необхідні збільшення ізоляції проводу обмотки. Зазвичай як прокладки застосовується щільний і тонкий папір (добре підходить калька), який укладають між рядами. При цьому папір має бути цілісним, без обривів і проколів. Також таким папером обертають обмотки після того, як вони всі готові.
Способи прискорення процесу
Багато радіоаматорів часто мають спеціальні примітивні пристрої для здійснення намотування обмоток. Приклад: примітивний верстат для намотування обмоток являє собою стіл (часто підставку), на якому встановлені бруски з поздовжньою віссю, що обертається. Довжина осі вибирається в 1,5-2 рази більше за довжину каркаса котушок трансформуючого пристрою (береться максимальна довжина), на одному з виходів із брусків вісь повинна мати ручку для обертання.
На вісь надівається котушковий каркас, який стопориться з обох боків обмежувальними шпильками (вони не дають каркасу переміщатися вздовж осі).
Далі на котушку закріплюється обмотувальний провід з одного з кінців та здійснюється намотування шляхом обертання ручки осі. Така примітивна конструкція суттєво прискорить намотування обмоток і зробить її точнішою.
Процес намотування обмоток
Намотування трансформатора полягає в намотуванні обмоток. Для цього провід, який планується використовувати для обмоток, намотується на будь-яку котушку туго (для спрощення процесу). Далі сама котушка встановлюється або на пристрій, зазначений вище, або намотується «вручну» (це складно і незручно). Після цього на котушці обмотки закріплюється кінець обмотувального дроту, до якого припаюють вивідний провід (це можна зробити як на початку, так і наприкінці операції). Далі починають обертання котушки.
При цьому котушка не повинна зміщуватися нікуди, а провід повинен мати сильний натяг для щільного укладання.
Намотка витків дроту поздовжньо повинна проводитися так, щоб витки прилягали один до одного максимально щільно. Після того, як був намотаний перший ряд витків по довжині, його обмотують спеціальним ізоляційним папером у кілька шарів, після чого намотують наступний ряд витків. У цьому ряди повинні щільно прилягати друг до друга.
У процесі намотування слід контролювати кількість витків і зупинитися після намотування. потрібної кількості. Важливо, щоб вважалися повні витки, не враховуючи витрати дроту (тобто другий ряд витків вимагає більша кількістьдроти, проте намотують кількість витків).
Обмотки трансформаторів малої потужності виконуються зазвичай дротом круглого перерізу. В даний час є велика кількість марок обмотувальних проводів. Проводи виготовляються з волокнистою, емалевою та комбінованою емалево-волокнистою ізоляцією. Для позначення марок дротів прийняті літерні позначення. Перша літера всім видів ізоляції П (провід). Волокниста ізоляція має позначення: Б - бавовняна пряжа, Ш - натуральний шовк. ШК або К – штучний шовк (капрон), С – скловолокно, А – азбестове волокно. Наступна літера Про або Д вказує на один або два шари ізоляції. Проводи в емалевій ізоляції позначаються буквою Е. Комбіновані ізоляції складаються з емалевої ізоляції, додатково покритої волокнистою ізоляцією. При виготовленні трансформаторів малої потужності переважно застосовуються дроти в емалевій ізоляції. Емальшар повинен мати суцільну і рівну поверхнюі мати достатню механічну міцність і еластичність. Емальшар не повинен давати тріщин і відставань від міді при намотуванні. Висока механічна міцність та підвищена теплостійкість вініфлексової ізоляції, що дозволяє значно знизити кількість міжшарових прокладок, підвищити теплопровідність та допустиму щільність струму, забезпечили проводам марок ПЕВ-1, ПЕВ-2, ПЕТВ та ін. широке застосуванняпід час виготовлення трансформаторів малої потужності. В даний час дроти в ізоляції з бавовняної пряжі та паперової стрічки марок ПБД, ПБОО, ПББО та ін. У таких трансформаторах дроти з емалевим покриттям не застосовуються. Для трансформаторів відкритого типу, силових напруги до 500 В і трансформаторів струму до 6 -10 кВ застосовуються як обмотки проводом ПБД, так і комбіновані з емалевим і бавовняним покриттям, але при цьому обмотки трансформаторів обов'язково просочуються або компаундуються. Для зварювальних, навантажувальних та інших аналогічних трансформаторів та пристроїв слід застосовувати дроти у скляній ізоляції. Застосовують також дроти в азбестовій ізоляції, але їх електричні властивостіта міцність значно гірша, товщина ізоляції підвищена, що знижує теплопровідність обмоток. Крім того, вони гігроскопічні. Для зазначених вище робіт іноді застосовують дроти прямокутного перерізу. Останні виконуються марок: ПБД, ПБО, ПСД, ПСДК, ПДА. Товщина та ізоляція відповідає маркам круглих проводів - або верхнім межам - або дещо вище. З зазначених марок проводів для трансформаторів малої потужності застосовується провід ПЕЛШО для обмоток на підвищену напругу (наприклад, в обмотках високої напруги осцилографа та інших випадках). ПЕЛШО (і ПЕЛБО) доцільно застосовувати при галетному намотуванні малих трансформаторів, що просочуються склеюючими компаундами, через високу схоплюваність волокнистих матеріалівз більшістю компаундів, що склеюють. Провід ПЕШО застосовується широко в контурах радіоприймальних пристроїв, але придатність того чи іншого просочення (та інших матеріалів) визначається фактором втрат, що для частоти 50 Гц не суттєво. У тих випадках, коли однією з основних вимог до апаратури (трансформатора) є надійність, обмотку обов'язково слід просочувати будь-яким лаком або компаундом. Значному підвищенню надійності сприяють полегшені режими роботи обмоток і застосування матеріалів, що мають температуру нагрівостійкості на 1-2 класи вище робочої температури обмотки. У тих випадках, коли трансформатор може працювати у форсованому режимі, обмотка повинна просочуватися, тому що при цьому підвищується теплопровідність і нагрівальна стійкість за рахунок більш рівномірної температури в товщі обмотки. При форсованому режимі допустимо підвищувати нагрівання трансформатора на 10-12 ° С понад температуру даного класу. При цьому прискорюється процес старіння матеріалу приблизно (у середньому) у 2 рази. Потрібно зазначити, що допустимі температури для проводів ПЕЛ, ПЕЛУ 100-105° С, ПЕТ 125° С, ПЕВ-1, ПЕВ-2 110° С. Для трансформаторів, яких пред'являються вимоги надійності, форсовані режими неприпустимі. Наведена шкала класів нагрівостійкості прийнята як у Росії, і у низці розвинених країн. Нижня межа допустимих температур для емаль-проводів - 60 ° С. При цій температурі емаль не повинна тріскатися та відставати від міді.
Проводи обмотувальні з емалевою ізоляцією позначаються буквено-цифровим кодом, в якому зазначаються: вид ізоляції, форма перерізу дроту, тип ізоляції та через дефіс - конструктивне виконання, температурний індекс, матеріал дроту. До умовного позначення дроту входять марка дроту з додаванням (через інтервал) номінального діаметра круглого дроту або розміри сторін прямокутного дроту (для прямокутного дроту) та позначення стандарту або ТУ на дроти конкретних марок. Проводи обмотувальні з емалевою ізоляцією (ПЕ) класифіковані за різними ознаками
- емалевої ізоляції: полівінілацетатна; вініфлекс (В); метальвін (М); поліуретанова (У); поліефірна (Е); поліімідна (І); поліамідна (АІ); поліефірімідна (ЕІ); поліефірціанураатимідна фреостійка (Ф).
- формі перерізу: круглі; прямокутні (П).
- товщина ізоляції: типу 1; типу 2.
- конструктивному виконаннюізоляції: одношарова; двошарова (Д); тришарова (Т); чотиришарова (Ч); з термопластичним покриттям, що склеюється під впливом температури (К).
- температурного індексу (нагрівостійкості), °С: 105, 120, 130, 155, 180, 200, 220 і вище.
- матеріалу дроту: мідна; мідна беззалізна (БШ); мідна нікельована (МН); алюмінієва м'яка (А); алюмінієва тверда (АТ); біметалічна: алюмінієва м'яка (АМ), сталемедна (СМ); із сплавів: манганінова м'яка (ММ), манганінова тверда (МТ), манганінова стабілізована (МС), константанова м'яка (КМ), константанова тверда (КТ), нікелькобальтова (НК); дрогоцінних металів; нікелева; ніхромова (НХ).
Проводи обмотувальні з емалево-вовкнистою, волокнистою, пластмасовою та плівковою ізоляцією поділяються:
- по виду ізоляції: волокниста: бавовняна (Б), з натурального шовку (Ш), капронова (К), поліефірна (лавсанова) (Л), з трилобалу (Кп), оксалону (Од), аріміда (Ар); паперова (Б); скловолокниста (С); склополіефірна (СЛ); пластмасова (П); плівкова: фторопластова (Ф), поліамідо-фторопластова (І), фторопластова з поліімідно-фторопластової (ФІ); комбінована.
- за кількістю обмоток: одношарова (О); двошарова (Д).
- на вигляд просочення: гліфталева, поліефірна та інші основи (130 °C); кремнійорганічна (155 і 180 ° С); органосилікатна композиція (понад 180 °С).
- за типом ізоляції: нормальна; витончена (Т); посилена (У); додаткове поверхневе лакування (Л).
- за відмінними рисами: транспонований провід (т); підрозділне проведення (П); число елементарних провідників (позначається цифрою); товщина загальної паперової ізоляції (знаменник дробу).
- за температурою експлуатації: 60, 80, 90, 120, 180, 200 °C; нагрівостійкості у просоченому стані на класи: У (90°C), A (105°C), E (120°C), B (130°C), Г (155°C), H (180°C), C (понад 180°C).
- матеріалу дроту: мідна; мідна беззалізна (БШ); мідна нікельована (МН); алюмінієва (А); манганінова м'яка (ММ); манганінова тверда (МТ); константанова м'яка (КМ); константанова тверда (КТ); ніхромова (НХ).
- по сплавах: на основі міді (БрМгЦр); покриті словом нікелю або заліза та нікелю, нанесених гальванічних способом та сплавом на основі інших матеріалів.
- за конструктивним виконанням жили: кругла (однодротяна, багатодротяна); прямокутна; порожня.
Основні характеристики обмотувальних проводів
| Марка дроту | Характеристика ізоляції | Діаметр дроту, мм |
Максимальна робоча температура, ° С |
|---|---|---|---|
| ПЕВ-1 | Один шар високоміцної емалі ВЛ-931 | 0,02...2,5 | 105 |
| ПЕВ-2 | Два шари високоміцної емалі ВЛ-931 | 0,06...2,5 | 105 |
| ПЕТ-155 | Лак ПЕ-955 на поліефірімідній основі | 0,02...2,5 | 155 |
| ПЕТВ | Високоміцний лак нагрівостійкий ПЕ-939 або ПЕ-943 на основі поліефірів. | 0,02...2,5 | 130 |
| ПЕВД | Високоміцна емаль із додатковим термопластичним шаром лаку. | 0,1...0,5 | 105 |
| ПЕВЛ | Високоміцна емаль та обмотка з лавсанової нитки | 0,02...1,56 | 120 |
| ПЕВТЛ-1 | Один шар високоміцної поліуретанової емалі | 0,05...1,56 | 130 |
| ПЕВТЛ-2 | Два шари високоміцної поліуретанової емалі | 0,05...1,56 | 130 |
| ПЕВТЛК | Високоміцна емаль на основі поліуретану та поліамідної смоли. | 0,06...0,35 | 130 |
| ПЕЛ | Лак на олійній основі | 0,02...2,5 | 105 |
| ПЕЛО | Лак на масляній основі та обмотка з поліефірної нитки | 0,05...1,56 | 105 |
| Пелло | Лак на масляній основі та обмотка з лавсанової нитки | 0,06...1,56 | 105 |
| ПЕЛР | Високоміцна емаль на основі поліаміду та резольної смоли. | 0,06...2,5 | 120 |
| ПЕЛШКО | Лак на олійній основі та обмотка з капронового волокна | 0,1...2,1 | 105 |
| ПЕМ-1 | Один шар високоміцної емалі ПЛ-941 | 0,02...2,5 | 105 |
| ПЕМ-2 | Два шари високоміцної емалі ВЛ-941 | 0,02...2,5 | 105 |
| ПЕМ-1 | Один шар високоміцного лаку на основі полівінілформалю | 0,06...2,5 | 105 |
| ПЕМ-2 | Два шари високоміцного лаку на основі полівінілформалю | 0,06...2,5 | 105 |
| ПЕТЛО | Високоміцний нагрівостійкий лак на основі поліефірів та обмотка з лавсанової нитки. | 0,06...0,52 | 120 |
| ПСД | Два шари обмотки зі скловолокна з просоченням нагрівостійким лаком | 0,5...5,2 | 155 |
| ПСДК | Два шари обмотки зі скловолокта з просоченням кремнійорганічним лаком | 0,5...5,2 | 180 |
| ПНЕТ | Високоміцна нагрівостійка емаль на основі поліамідів. | 0,06...2,5 | 220 |
| ПЕШО | Лак на олійній основі та один шар шовкових ниток | 0,05...1,56 | 105 |
| ПЕБО | Лак на олійній основі та один шар бавовняної пряжі | 0,38...2,12 | 105 |
Основні параметри обмотувальних проводів круглого перерізу для трансформаторів
| Номінальний діаметр дроту по міді, мм |
Перетин дроту по міді, мм2 |
Діаметр дроту з ізоляцією, мм | Опір 1 м дроту при 20°С, Ом |
Допустимий струм при щільності 2 А/м2, А |
|||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ПЕВ-1 | ПЕВ-2 | ПЕЛ | ПЕТВ | ПНЕТ | ПЕЛШО | ||||
| 0.02 | 0.00031 | 0.027 | - | 0.035 | - | - | - | 61.5 | 0.0006 |
| 0.025 | 0.00051 | 0.034 | - | 0.04 | - | - | - | 37.16 | 0.001 |
| 0.03 | 0.00071 | 0.041 | - | 0.045 | - | - | - | 24.7 | 0.0014 |
| 0.032 | 0.0008 | 0.043 | - | 0.046 | - | - | - | 22.4 | 0.0016 |
| 0.04 | 0.0013 | 0.055 | - | 0.055 | - | - | - | 13.9 | 0.0026 |
| 0.05 | 0.00196 | 0.062 | 0.08 | 0.07 | - | - | 0.14 | 9.169 | 0.004 |
| 0.06 | 0.00283 | 0.075 | 0.09 | 0.085 | 0.09 | - | 0.15 | 6.367 | 0.0057 |
| 0.063 | 0.0031 | 0.078 | 0.09 | 0.085 | 0.09 | - | 0.16 | 4.677 | 0.0063 |
| 0.07 | 0.00385 | 0.084 | 0.092 | 0.092 | 0.1 | - | 0.16 | 4.677 | 0.0071 |
| 0.071 | 0.00396 | 0.088 | 0.095 | 0.095 | 0.1 | - | 0.16 | 4.71 | 0.0078 |
| 0.08 | 0.00503 | 0.095 | 0.105 | 0.105 | 0.11 | - | 0.16 | 6.63 | 0.0101 |
| 0.09 | 0.00636 | 0.105 | 0.12 | 0.115 | 0.12 | - | 0.18 | 2.86 | 0.0127 |
| 0.1 | 0.00785 | 0.122 | 0.13 | 0.125 | 0.13 | 0.125 | 0.19 | 2.291 | 0.0157 |
| 0.112 | 0.0099 | 0.134 | 0.14 | 0.125 | 0.14 | 0.135 | 0.2 | 1.895 | 0.021 |
| 0.12 | 0.0113 | 0.144 | 0.15 | 0.145 | 0.15 | 0.145 | 0.21 | 1.591 | 0.0226 |
| 0.125 | 0.0122 | 0.149 | 0.155 | 0.15 | 0.155 | 0.15 | 0.215 | 1.4 | 0.0248 |
| 0.13 | 0.0133 | 0.155 | 0.16 | 0.155 | 0.16 | 0.16 | 0.22 | 1.32 | 0.0266 |
| 0.14 | 0.0154 | 0.165 | 0.17 | 0.165 | 0.17 | 0.165 | 0.23 | 1.14 | 0.0308 |
| 0.15 | 0.01767 | 0.176 | 0.19 | 0.18 | 0.19 | 0.18 | 0.24 | 0.99 | 0.0354 |
| 0.16 | 0.02011 | 0.187 | 0.2 | 0.19 | 0.2 | 0.19 | 0.25 | 0.873 | 0.0402 |
| 0.17 | 0.0227 | 0.197 | 0.21 | 0.2 | 0.21 | 0.2 | 0.26 | 0.773 | 0.0454 |
| 0.18 | 0.02545 | 0.21 | 0.22 | 0.21 | 0.22 | 0.21 | 0.27 | 0.688 | 0.051 |
| 0.19 | 0.02835 | 0.22 | 0.23 | 0.22 | 0.23 | 0.22 | 0.28 | 0.618 | 0.0568 |
| 0.2 | 0.03142 | 0.23 | 0.24 | 0.23 | 0.24 | 0.23 | 0.3 | 0.558 | 0.0628 |
| 0.21 | 0.03464 | 0.24 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.31 | 0.507 | 0.0692 |
| 0.224 | 0.0394 | 0.256 | 0.27 | 0.26 | 0.27 | 0.26 | 0.32 | 0.445 | 0.079 |
| 0.236 | 0.0437 | 0.26 | 0.285 | 0.27 | 0.28 | 0.27 | 0.33 | 0.402 | 0.0875 |
| 0.25 | 0.04909 | 0.284 | 0.3 | 0.275 | 0.3 | 0.29 | 0.35 | 0.357 | 0.0982 |
| 0.265 | 0.0552 | 0.305 | 0.315 | 0.305 | 0.31 | 0.3 | 0.36 | 0.318 | 0.111 |
| 0.28 | 0.0615 | 0.315 | 0.33 | 0.315 | 0.33 | 0.31 | 0.39 | 0.285 | 0.124 |
| 0.3 | 0.0708 | 0.34 | 0.35 | 0.34 | 0.34 | 0.33 | 0.41 | 0.248 | 0.143 |
| 0.315 | 0.078 | 0.35 | 0.365 | 0.352 | 0.36 | 0.35 | 0.43 | 0.225 | 0.158 |
| 0.335 | 0.0885 | 0.375 | 0.385 | 0.375 | 0.38 | 0.37 | 0.45 | 0.198 | 0.179 |
| 0.355 | 0.099 | 0.395 | 0.414 | 0.395 | 0.41 | 0.39 | 0.47 | 0.177 | 0.2 |
| 0.38 | 0.1134 | 0.42 | 0.44 | 0.42 | 0.44 | 0.42 | 0.5 | 0.155 | 0.226 |
| 0.4 | 0.126 | 0.44 | 0.46 | 0.442 | 0.46 | 0.44 | 0.52 | 0.14 | 0.251 |
| 0.425 | 0.142 | 0.465 | 0.485 | 0.47 | 0.47 | 0.46 | 0.53 | 0.124 | 0.283 |
| 0.45 | 0.16 | 0.49 | 0.51 | 0.495 | 0.5 | 0.5 | 0.57 | 0.11 | 0.319 |
| 0.475 | 0.177 | 0.525 | 0.545 | 0.495 | 0.53 | 0.51 | 0.6 | 0.099 | 0.353 |
| 0.5 | 0.196 | 0.55 | 0.57 | 0.55 | 0.55 | 0.53 | 0.62 | 0.09 | 0.392 |
| 0.53 | 0.2206 | 0.58 | 0.6 | 0.578 | 0.6 | 0.58 | 0.66 | 0.0795 | 0.441 |
| 0.56 | 0.247 | 0.61 | 0.63 | 0.61 | 0.62 | 0.6 | 0.68 | 0.071 | 0.494 |
| 0.6 | 0.283 | 0.65 | 0.67 | 0.65 | 0.66 | 0.64 | 0.72 | 0.062 | 0.566 |
| 0.63 | 0.313 | 0.68 | 0.7 | 0.68 | 0.69 | 0.67 | 0.75 | 0.056 | 0.626 |
| 0.67 | 0.352 | 0.72 | 0.75 | 0.72 | 0.75 | 0.72 | 0.8 | 0.05 | 0.704 |
| 0.71 | 0.398 | 0.76 | 0.79 | 0.77 | 0.78 | 0.75 | 0.82 | 0.044 | 0.797 |
| 0.75 | 0.441 | 0.81 | 0.84 | 0.81 | 0.83 | 0.8 | 0.87 | 0.039 | 0.884 |
| 0.8 | 0.503 | 0.86 | 0.89 | 0.86 | 0.89 | 0.86 | 0.95 | 0.035 | 1.0 |
| 0.85 | 0.567 | 0.91 | 0.94 | 0.91 | 0.94 | 0.91 | 1.0 | 0.031 | 1.13 |
| 0.9 | 0.636 | 0.96 | 0.99 | 0.96 | 0.99 | 0.96 | 1.05 | 0.0275 | 1.27 |
| 0.93 | 0.6793 | 0.99 | 1.02 | 0.99 | 1.02 | 0.99 | 1.08 | 0.0253 | 1.33 |
| 0.95 | 0.712 | 1.01 | 1.04 | 1.02 | 1.04 | 1.01 | 1.1 | 0.0248 | 1.42 |
| 1.0 | 0.7854 | 1.07 | 1.1 | 1.07 | 1.11 | 1.06 | 1.16 | 0.0224 | 1.57 |
| 1.06 | 0.884 | 1.13 | 1.16 | 1.14 | 1.16 | 1.13 | 1.21 | 0.0199 | 1.765 |
| 1.08 | 0.9161 | 1.16 | 1.19 | 1.16 | 1.19 | 1.16 | 1.24 | 0.0188 | 1.83 |
| 1.12 | 0.9852 | 1.19 | 1.22 | 1.2 | 1.23 | 1.2 | 1.28 | 0.0178 | 1.97 |
| 1.18 | 1.092 | 1.26 | 1.28 | 1.26 | 1.26 | 1.25 | 1.34 | 0.0161 | 2.185 |
| 1.25 | 1.2272 | 1.33 | 1.35 | 1.33 | 1.36 | 1.33 | 1.41 | 0.0143 | 2.45 |
| 1.32 | 1.362 | 1.4 | 1.42 | 1.4 | 1.42 | 1.39 | 1.47 | 0.0129 | 2.72 |
| 1.4 | 1.5394 | 1.48 | 1.51 | 1.48 | 1.51 | - | 1.56 | 0.0113 | 3.078 |
| 1.45 | 1.6513 | 1.53 | 1.56 | 1.53 | 1.56 | - | 1.61 | 0.0106 | 3.306 |
| 1.5 | 1.7672 | 1.58 | 1.61 | 1.58 | 1.61 | - | 1.68 | 0.0093 | 3.534 |
| 1.56 | 1.9113 | 1.63 | 1.67 | 1.64 | 1.67 | - | 1.74 | 0.00917 | 3.876 |
| 1.6 | 2.01 | 1.68 | 1.71 | 1.68 | 1.71 | - | - | 0.0086 | 4.03 |
| 1.7 | 2.2697 | 1.78 | 1.81 | 1.78 | 1.81 | - | - | 0.0078 | - |
| 1.74 | 2.378 | 1.82 | 1.85 | 1.82 | 1.85 | - | - | 0.00737 | - |
| 1.8 | 2.54468 | 1.89 | 1.92 | 1.89 | 1.92 | - | - | 0.00692 | - |
| 1.9 | 2.8105 | 1.99 | 2.02 | 1.99 | 2.02 | - | - | 0.00612 | - |
| 2.0 | 3.1415 | 2.1 | 2.12 | 2.1 | 2.12 | - | - | 0.00556 | - |
| 2.12 | 3.5298 | 2.21 | 2.24 | 2.22 | 2.24 | - | - | 0.00495 | - |
| 2.24 | 4.0112 | 2.34 | 2.46 | 2.34 | 2.46 | - | - | 0.00445 | - |
| 2.36 | 4.3743 | 2.46 | 2.48 | 2.36 | 2.48 | - | - | 0.00477 | - |
| 2.5 | 4.9212 | 2.6 | 2.63 | 2.6 | 2.62 | - | - | 0.00399 | - |
Обмотки силових трансформаторів намотуються мідними або алюмінієвими проводами прямокутного або круглого перерізу, що мають електричну ізоляціюяка забезпечує електричну міцність між сусідніми витками (виткову ізоляцію). Краї провідників прямокутного перерізу робляться закругленими, що необхідно для зменшення напруженості електричного поляв ізоляції. Алюміній порівняно з міддю має питомий електричний опір більший на 60% і механічну міцність при розтягуванні менше 3,5 раза. Тому алюмінієві дротиможна використовувати лише в трансформаторах невеликої потужності, де допустимі вищі втрати енергії, і достатня менша механічна міцність обмоток, оскільки при коротких замиканняменше струми та електродинамічні зусилля.
Для ізоляції проводів застосовуються різні ізоляційні матеріали. На першому місці серед них стоять папери на основі целюлози, насамперед кабельний папір. До всіх переваг слід віднести високу електричну міцність, хорошу просочуваність. трансформаторною олієюта іншими електроізоляційними рідинами, низька вартість. Провід марки ПБ (прямокутного перерізу з паперовою ізоляцією), ізольований кабельним папером, використовується в масляних трансформаторах усіх напруг, а також сухих трансформаторах. В обмотках вищих класів напруги застосовується провід марки ПБУ, ізольований ущільненим папером - різновидом кабельного паперу, що має підвищену електричну міцність. Цей папір може працювати при середній напруженості робочої напруги до 2 кВ/мм. Випускаються дроти з паперовою ізоляцією завтовшки від 0,45 до 3,6 мм на дві сторони.
Дуже високі якостімають папери на основі синтетичних волокон з ароматичного поліаміду (араміду), зокрема типу «номекс» фірми Du Pont. Головна перевага арамідних матеріалів - висока нагрівальна стійкість. Так, допустима розрахункова температура каландрованого паперу «номекс-410» становить 200 ° С (папір з целюлозних волокон - 105 ° С). Електрична міцність при 200°С становить менше 95 % міцності при 20°С. Розрахункова середня напруженість при робочому напрузі, рекомендована фірмою, дорівнює 1,6 кВ/мм; для паперу «номекс-418», до складу якого входить слюда (50%) – 3,2 кВ/мм. За такої напруженості забезпечується висока стійкість щодо часткових розрядів. Старіння характеризується такими цифрами: при температурі 220°С пробивна напруженість паперу «номекс-410» завтовшки 0,25 мм знижується з 32 кВ/мм до 12 кВ/мм протягом 2*10+5 год (понад 22,8 років). Вологовміст мало впливає електричну міцність. Арамідний папір має меншу, ніж целюлозна, діелектричну проникність - 1,6 при товщині паперу 0,05 мм, 2,7 при 0,25 мм і 3,7 при 0,76 мм (порівняно з 4,5 у целюлозної), що забезпечує зниження напруженості поля масляних чи повітряних каналах, прилеглих до обмотці. Недолік арамідної ізоляції - висока вартість, через яку вона застосовується переважно у сухих трансформаторах.
В обмотках трансформаторів малої потужності при невеликих напругах на одному витку і, отже, на витковій ізоляції застосовуються дроти з емалевою ізоляцією. Емалі можуть працювати як в масляних, так і сухих трансформаторах. В останніх використовуються емалі з високою нагрівальністю, мають допустиму температуру 200 - 220°С.
У сухих трансформаторах також застосовуються дроти зі склоізоляцією ( допустима температура 180 ° С).
Електричний струмрозподіляється за перерізом провідника нерівномірно – проявляється поверхневий ефект. Тому застосовувати провідники великого перерізу неекономічно. Прямокутний провід із паперовою ізоляцією має найбільші розмірипровідника 4,25 19,5 мм2. Найбільша допустима щільність струму (середня за перерізом) вбирається у 3-3,5 А/мм2, тобто. максимальний струм у провіднику не може бути більшим за 250-300 А.
При великих струмах обмотка намотується з кількох дротів, що з'єднуються паралельно. Якщо паралельні дроти розміщуються в радіальному напрямку, то їх довжина, активний та індуктивний опір будуть різні, що призведе до нерівномірного розподілу струму по паралелях, якщо не вжити спеціальних заходів. Такими заходами є транспозиція проводів, що виконується по ходу обмотки, в результаті якої дроти змінюються місцями, та їх опори вирівнюються.
Ізоляція між розташованими поруч паралельними проводами може бути зменшена, оскільки напруга між ними відсутня. При цьому можна зменшити радіальний розмір обмотки та покращити її охолодження. Це досягається застосуванням підрозділів проводів марок ПБП і ПБПУ. Підрозділений провід складається з декількох елементарних провідників (від двох до чотирьох), кожен з яких має свою ізоляцію невеликої товщини (зазвичай 0,45 мм на дві сторони), і всі разом ізолюються загальною ізоляцією, що забезпечує необхідну електричну міцність між витками (рис. 1). ).
Мал. 1. Підрозділений провід.
1 – елементарний провідник; 2 – ізоляція елементарного провідника; 3 – загальна ізоляція. 
Мал. 2. Транспонований провід.
1 – елементарний провідник; 2 – паперова ізоляціяміж рядами, 3 – загальна ізоляція
Для полегшення намотування та спрощення конструкції обмоток з більшим числомпаралельних проводів застосовується транспонований провід марок ПТБ та ПТБУ. Він складається з непарного числа паралельних елементарних провідників з емалевою ізоляцією, що розташовані у два ряди (рис. 2). Між рядами прокладено смужки кабельного паперу; поверх усіх провідників накладається загальна ізоляція із кабельного паперу. При виготовленні дроту виконується транспозиція шляхом перестановки кругової елементарних провідників по прямокутному контуру. Крок транспозиції (повний цикл перестановки) становить від 40 до 200 мм.
А. П. Кашкаров, м. Санкт-Петербург
Для виготовлення трансформаторів та дроселів використовуються спеціальні обмотувальні дроти. Про основні типи таких проводів вітчизняного та зарубіжного виробництва розказано у цій статті.
Вітчизняні обмотувальні дроти
Найбільшого поширення набули обмотувальні дроти в емалевій ізоляції на основі високоміцних синтетичних лаків з температурним індексом (ТІ) в діапазоні 105...200. Під ТІ розуміється температура дроту, коли він його корисний ресурс щонайменше 20000 год.
Мідні емальовані дроти з ізоляцією на основі масляних лаків (ПЕЛ) випускаються з діаметром жили 0,002...2,5 мм. Такі дроти мають високі електроізоляційні характеристики, які практично не залежать від зовнішнього впливу підвищених температур і вологості.
Проводам типу ПЕЛ властива велика залежність від зовнішнього впливу розчинників щодо проводів з ізоляцією на основі синтетичних лаків. Обмотковий провід ПЕЛ можна відрізнити від інших навіть за зовнішньою ознакою - емальове покриття за кольором близько до чорного.
Мідні дроти типів ПЕВ-1 та ПЕВ-2 (випускаються з діаметром жили 0,02…2,5 мм) мають полівінілацетатну ізоляцію та відрізняються золотистим кольором. Мідні дроти типів ПЕМ-1 і ПЕМ-2 (з тим самим діаметром, як і ПЕВ) і прямокутні мідні провідники ПЕМП (перетином 1,4...20 мм2) мають лаковану ізоляцію на полівінілформалевому лаку. Індекс «2» у відповідному позначенні проводів ПЕВ та ПЕМ характеризує двошарову ізоляцію (підвищеної товщини).
ПЕВТ-1 і ПЕВТ-2 — емальовані дроти з температурним індексом 120 (діаметром 0,05…1,6 мм), вони мають ізоляцію на основі поліуретанового лаку. Такі дроти зручно монтувати. При паянні не потрібно зачищати лаковану ізоляцію та використовувати флюси. Достатньо звичайного припою марки ПОС-61 (або аналогічного) та каніфолі.
Емальовані дроти з ізоляцією на поліефірамідній основі ПЕТ-155 мають ТІ рівний 155. Вони випускаються з жилами не тільки круглого перерізу (діаметра), а й прямокутного (ПЕТП) типу з діаметром провідника 1,6-1 1,2 мм2. За своїми параметрами проводи ПЕТ близькі до розглянутих вище проводів типу ПЕВТ, але мають більш високу стійкість до нагрівання та теплового удару. Тому обмотувальні дроти типів ПЕВТ та ПЕТ, ПЕТП особливо часто можна зустріти у потужних трансформаторах, у тому числі у трансформаторах для зварювальних робіт.
Вітчизняні високочастотні обмотувальні дроти
На високих частотах застосовуються багатожильні емальовані обмотувальні дроти (літцендрати) типу ЛЕШО в шовковій одношарової ізоляції або ЛЕШД - фв подвійної шовкової ізоляції. Такі дроти складаються з пучка мідної емальованої тяганини діаметром 0,05...0,1мм і використовуються для котушок індуктивності (і дроселів). У високочастотних дротах типів ЛЕШО, ЛЕШД, ПЕЛО, ЛЕЛД, ДЕП, ЛЕПКО жили скручені з окремих Емальованих дротів зменшення втрат від поверхневого ефекту (Ефекту близькості). У табл.№1 наведено діаметри широко застосовуваних високочастотних обмотувальних проводів вітчизняного виробництва. Для непарних номерів діаметр дроту приблизно дорівнює половині суми діаметрів двох сусідніх (парних) номерів. 
Позначення популярних зарубіжних обмотувальних проводів
У США та Великій Британії позначення діаметрів обмотувальних проводів записується словами wire size (розмір проводу).
Наприклад, у США застосовують систему
American Wire Gauge (AWG). Також іноді США використовують систему B&S, а Великобританії — Standar Wire Gauge (SWG). У табл.2 і табл.3 наведені діаметри широко застосовуваних типів обмотувальних проводів за стандартами AWG та SWG.
Допустиме навантаженняна провідники 
Максимальний допустимий струм, який можна пропускати через дроти, не турбуючись за займання чи порушення контакту, визначається відповідно до табл.4. Максимальне нагрівання гумової або пластмасової (а також їх поєднань або похідних) ізоляції проводів не повинно перевищувати температури +50 градусів. Від цього температурного параметра залежить тривалість безпечного впливу
на провідник максимально допустимого струму(I max A у табл.4)
Журнал «Електрик»
В даний час в обмотках трансформаторів і реакторів переважно застосовуються відомі вже жодне десятиліття типи обмотувальних проводів:
Зростаючі вимоги до надійності трансформаторів і реакторів до їх техніко-економічних характеристик, конкуренція з боку зарубіжних фірм, що посилюється, диктують виробникам проводів нові умови розвитку. На ринку з'являються нові модифікації добре відомих типів проводів, починається освоєння випуску проводів, що раніше не виготовляються в Росії, підвищуються вимоги до якості обмотувальних проводів.
Проводи з паперовою ізоляцією застосовуються в масляних трансформаторах. Найпростіша конструкціяз двох елементів: провідника та паперової ізоляції. Як провідники використовують як мідь, так і алюміній, ізоляція може бути з кабельної, трансформаторної високої щільності або мікрокріпленого паперу. Ізоляція з паперу високої щільності має більш діелектричні властивості. Проводи з ізоляцією з мікрокріпленого паперу мають більш високу еластичність, їх застосування продиктоване головним чином появою на трансформаторних заводах нового технологічного намотувального обладнання. В останні роки відзначається тенденція розширення розмірного ряду провідників, що застосовуються, і товщин ізоляції.
На сьогоднішній день дроти з паперовою ізоляцією, включаючи з підрозділові дроти, типи проводів, що найбільш застосовуються при виготовленні трансформаторів, їх частка становить більше 50%.
Поділені дроти з паперовою ізоляцією.
Для зниження втрат в обмотці жилу дроту поділяють на 2,3 і більше елементарних провідників, кожен із яких ізолюється окремо і поверх накладається загальна паперова ізоляція. Проводи широко застосовуються в обмотках трансформаторів та реакторів великої потужності. До цього часу російські заводи могли запропонувати підрозділи з кількістю провідників трохи більше 3, але з очікуваним введенням у 2009 року нового устаткування ЗАТ «Москабель-Электрозавод» кількість провідників може бути збільшено до 6.
У останнім часомотримує розвиток конструкція підрозділеного дроту з емалевою ізоляцією елементарних провідників. Застосування маслостійкої емалі замість паперу на елементарних провідниках виправдане такими факторами:
Провід з арамідним папером.
Ізоляція із синтетичного арамідного паперу «Nomex». Цей типпроводів широко використовується для сухих трансформаторів та масляних трансформаторів з комбінованою ізоляцією. Основна перевага заміни звичайної паперової ізоляції на арамідну - підвищення класу стійкості до нагрівання проводів до 200°С.
Провід зі скловолокнистою ізоляцією.
Ізоляція проводів складається із скляних ниток, просочених епоксидним, поліефірним або кремнійорганічним лаками. Клас нагрівостійкості проводів від 155 до 200. Перевагою цього типу ізоляції є її висока стійкість до механічних навантажень і хороша сумісність з пропитковими електроізоляційними лаками. Провіди застосовуються в обмотках сухих трансформаторах системи моноліт та реакторах.
Прямокутні дроти з плівковою ізоляцією.
На сьогоднішній день як ізоляція знаходять застосування поліети-лентерефталатні плівки (лавсан, майлар) з класом нагрівальностійкості 130-155°С, поліімідно-фторопластові (ПМФ) з класом нагрівальностійкості 200°С.
Комбінація полііміду та фторопласту дозволяє створити тонку нагрівально-стійку ізоляцію з високим значенням електричної міцності. Наявність фторопласту дозволяє при виготовленні дроту зробити спікання ізоляції.
Основне застосування ці дроти знайшли у виготовленні обмоток тягових електродвигунів, де потрібна висока електрична міцність ізоляції при досить жорстких температурних умовах. В останні роки російськими підприємствами розроблено конструкції сухих трансформаторів, де з успіхом застосовано провід із ПМФ ізоляцією. Цей провід застосовується в умовах, де будь-який інший застосувати неможливо. Існує конструкція транспонованого дроту з елементарними провідниками із ПМФ ізоляцією.
Перевагами застосування ПМФ плівок є:
Крім звичайної ПМФ ізоляції знаходять застосування коростійкі ПМФ плівки, що просуваються на російському ринку фірмою Du Pont. Ізоляція з цієї плівки має такі унікальні особливості:
Проводи з коростійкою ПМФ плівкою знайшли застосування при виготовленні високовольтних сухих трансформаторів примусовою вентиляцією. Перші трансформатори на 16 МВА пройшли випробування на відповідність МЕК 60726 ще в 2005 році та експлуатуються в даний час.
Провід з емалевою ізоляцією.
Широко застосовуються як у сухих, так і в масляних трансформаторах малої та середньої потужності. Жила для дроту може бути як мідною, так і алюмінієвою. Основні типи емалевої ізоляції представлені в таблиці:
Перевагою емальованих дротів є хороша електрична міцність при невеликій товщині ізоляції. Пробивна напруга ізоляції більше 1кВ при подвоєній товщині ізоляції 0,08-0,16 мм.
Для масляних трансформаторів використовуються дроти з ТИ 130-155, для обмоток сухих трансформаторів використовуються дроти з ТИ вище 155. Провід виготовляються в діапазоні перерізів від 5 до 60 кв.мм.
Гнучкі дроти круглого перерізу.
В основі дроту лежить мідна або алюмінієва жила, скручена з 7, 19 або 37 провідників залежно від перерізу. Загальний переріз дроту може становити 25-120мм2. Матеріалом ізоляції можуть бути синтетичні стрічки з лавсану, кабельного паперу, арамідного паперу або поліміїдно-фторопластової плівки. Провід з ПМФ ізоляцією використовуються в сухих безкорпусних реакторах. Надійність забезпечується спіканням плівок та високими електричними характеристиками полііміду. Дані дроти набули широкого поширення в сухих реакторах за рахунок своєї простоти застосування та легкості алюмінію, проте вони не можуть використовуватися в компенсуючих та фільтрових реакторах через великі додаткові втрати від вихрових струмів. У цьому випадку застосовують провід з жилою, що складається з емальованих елементарних провідників.
Транспоновані дроти.
Провід складається з великої кількостіемальованих прямокутних провідників, розташованих у 2 ряди та безперервно транспонованих, тобто. становище кожного провідника по перерізу дроту безперервно змінюється. Конструкція транспонованого дроту схожа на конструкцію стрижня Робеля, добре відомого виробникам електричних машин (Людвіг Робель, виконавчий директор фірми ВВС, придумав у 1912 р. спеціальну транспозицію, що дозволяє значно знизити втрати в провідниках за рахунок зменшення вихрових та зрівняльних струмів). Вперше виготовлення транспонованих проводів було організовано наприкінці 50-х років XX століття на заводах фірми British Insulated Callenders Cables Ltd (BICC) (Великобританія).
Завдяки унікальному розташуванню елементарних провідників при виготовленні обмотки з транспонованих дротів виникають такі переваги:
За даними досліджень зарубіжних компаній економія різних матеріалівпри виготовленні трансформаторів з обмотками транспонованих проводів становить від 9,4% до 36,4%.
Поряд із перевагами подібна конструкція має один недолік – слабкі значення електродинамічної міцності обмотки при КЗ порівняно з конструкцією обмотки із звичайного прямокутного дроту. Даний недолік успішно усувається застосуванням у конструкції елементарного провідника додаткового клеючого епоксидного покриття. Переваги застосування епоксидного покриття:
Як модифікація можливе застосування в ізоляції елементарних провідників поліамідімідного покриття на клас нагрівальностійкості 200 ºС для сухих трансформаторів.
Діапазон застосовуваних матеріалів Е як верхня - основна ізоляція досить широкий: ізоляція може бути виконана як зі звичайного електроізоляційного паперу, так і з суцільних і перфорованих стрічок арамідного паперу, поліефірних ниток у вигляді сітки або будь-яких інших стрічкових матеріалів. Найбільшого поширення набула паперова ізоляція. Проте, організовуючи виробництво транспонованих дротів ЗАТ «Москабель-Електрозавод», зіткнулося з проблемою відсутності вітчизняних паперів достатньої якості для виготовлення дротів такого типу. Однією з основних вимог до проводів є точність дотримання габаритних розмірів. Папери, що випускаються за російськими ГОСТами і ТУ, мають недостатні вимоги до допусків по товщині та недостатній запас механічної міцності, що збільшує допуски на дроти на кілька міліметрів. У зв'язку з цим доводиться використовувати імпортні папери, виготовлені за міжнародними стандартами.
До цього часу виробництва транспонованих проводів у Росії немає. У серпні 2009 року на підприємстві ЗАТ "Москабель - Електрозавод", м. Москва планується розпочати випуск транспонованих проводів.
Сучасні вимоги контролю якості при технологічному процесі виробництва проводів.
Технологія виробництва обмотувальних проводів і якість матеріалів, що застосовуються, багато в чому визначають надійність трансформаторів або реакторів. Технологія виготовлення самих дротів ускладнюється на порядок, потрібні спеціальні рішення, застосування додаткового обладнаннядля забезпечення зрештою комплексного підходудо питання якості обмотувального дроту. На прикладі технологічного ланцюжка виготовлення транспонованого дроту, як найбільш складного виробу, Нижче показана реалізація комплексного підходу до якості обмотувальних проводів. Варто відзначити, що більшість описаних рішень є справедливою для всіх типів обмотувальних проводів.
1. Мідна сировина надходить на завод у вигляді електротехнічних катодів. Для виробництва обмотувальних проводів повинні використовуватися катоди виключно марок МО і М00. Вся сировина проходить вхідний контроль з визначенням хімічного складу спектральним аналізом. Застосування якісної сировини надалі гарантовано забезпечить питомий електричний опір дроту не вище 0,01724 Ом мм 2 /м. Статистичний аналіз електричного опору підтверджує правильність вибору постачальників.
2. Виготовлення катанки проводиться на лінії безперервного лиття та прокатки фірми Southwire » , що є розробником однойменної технології виробництва катанки Застосування цієї технології дозволяє отримати освітлену катанку з досить гарною якістю поверхні, що, безперечно, позначається на якості при наступних технологічних операціях. Під час прокатки 100% катанки піддається безперервному контролю якості поверхні за допомогою приладу «Defectomat», в якому проводиться випробування катанки. електромагнітним полем. Гарантована відсутність дефектів катанки дозволяє виключити їх подальшу появу на дроті та у дроті. Після виготовлення мідна катанка також піддається випробуванням на хімічний складта питомий електричний опір, а також на відповідність механічних параметрів.
3. Переробка мідної катанки у прямокутний дріт для транспонованих проводів проводиться методом прокатки. Загальновизнано, що найкращий результат при виготовленні прямокутного дроту досягається на прокатному стані. У технологічному ланцюжку виробництва транспонованих проводів на ЗАТ «Москабель-Електрозавод» використовується п'ятиклітьовий прокатний стан фірми Buhler GmbH, на сьогоднішній день єдиний прокатний стан на російських кабельних заводах.
Правильність вибору на користь технологічного процесу пролоки була підтверджена з виготовлення перших партій дроту. Справа в тому, що традиційно застосовувана технологія волочіння дроту не дозволяє отримувати стабільну гладку поверхню дроту, в процесі волочіння дріт ковзає по тяговій шайбі, зусилля в металі, що виникають при протягу через волоку дуже великі. В результаті на виході не виключається можливість появи на поверхні дроту подряпин та рисок. Прокатка дозволяє обробляти метал у більш щадному режимі. Проведені випробування щодо визначення чистоти поверхні дали такі результати: - шорсткість поверхні дроту, отриманої методом волочіння порівн. арифметичне значення Ra = 1,2 мкм; -Шорсткість поверхні дроту, отриманої методом прокатки порівн. арифметичне значення Ra = 0,11 мкм.
Чистота поверхні виявляється дуже важливою для накладання рівномірного шару емалі на дріт - будь-яка мікроскопічна нерівність на дроті призводить до невеликого зменшення або збільшення товщини покриття в межах 0,01-0,02мм, і якщо при виготовленні звичайного дроту це не має значення, все знаходиться в В межах допусків з великим запасом, то при виготовленні транспонованого дроту, де в стовпець складається велика кількість провідників, це стає дуже важливим, т.к. відхилення в соті частки міліметра у сумі дають істотне зміна розміру дроту загалом.
Вид монітора з графіком безперервного контролю геометричних розмірів, ліва вертикальна вісь- відхилення товщини (мкм), права вертикальна вісь – відхилення ширини (мкм).
Крім того, сама технологія прокатки дозволять отримувати дріт з відхиленнями від номіналу значно меншими, ніж при волоченні. Для забезпечення такої точності на прокатному стані встановлено лазерний вимірювач геометричних розмірів, що має зворотний зв'язокв управлінні машиною. Два графіки діаграми вказують на дискретно виміряне значення геометричних розмірів дроту по ширині та товщині, виміряні відхилення від номінальних значень не перевищують ±0,005 мм за товщиною та ±0,015 мм за шириною, при розмірах дроту 1,50 х 8,00 мм. На сьогоднішній день така технологія застосовується на більшості виробництв у світі, що займаються виготовленням транспонованих чи інших типів обмотувальних проводів.
4. Накладання емалевої ізоляції проводиться на сучасному емальагрегаті, що забезпечує точне та рівномірне нанесення емалі, комп'ютерний контроль за температурними та повітрообмінними процесами в печі, що відповідають за полімеризацію ізоляції. Нанесення емалі поєднане з операцією відпалу мідного дроту.
Для забезпечення гарантії якості емальованих провідників використовується суцільний контроль ізоляції напругою, роликові електроди вбудовані в лінію, і комп'ютеризована система дозволяє збирати статистичні дані про якість проводу. Цей приладдозволяє фіксувати в режимі «онлайн» ділянки ізоляції зниженим електричним опором, при цьому електричного пробою ізоляції не відбувається.
Для контролю геометрії дроту використовуються лазерні вимірювальні прилади з комп'ютеризованою системою, які в режимі он-лайн вимірюють геометричні розміри дроту і, у разі потреби, дозволяють оператору своєчасно вносити корективи, збільшуючи або зменшуючи товщину нанесення емалевого покриття.
Будь-який безперервний контроль не виключає проведення приймальних або періодичних випробувань, але дозволяє контролювати та своєчасно втручатися у процес у разі потреби.
5. Транспонування – головна технологічна операція при виготовленні транспонованого дроту. Провідники згинаються та укладаються відповідно до схеми транспозиції. У зв'язку з тим, що в процесі транспозиції на елементарні провідники діють досить великі зусилля та провідники щільно притискаються один одному, якісний транспонований провід можна отримати лише із заготівлі, що має величезний запас механічної та електричної міцності, для чого використовуються спеціальні технології виготовлення та контролю якості. описані у п. 1-4. Після транспозиції тієї ж лінії одночасно накладається паперова ізоляція на транспонований провід.
Для запобігання міжпровідникових замикань в машину, що транспонує, вбудована система безперервного контролю замикань низькою напругою. Жодна ділянка дроту, на якій виявлено міжпровідникове замикання, не повинна піти споживачеві. Остаточний контроль відсутності міжпровідникових замикань проводиться після виготовлення дроту та намотування на тару транспортування, і це випробування проводиться вже підвищеною напругою 300 В.
Резюмуючи сказане вище, можна сформулювати основні сучасні вимоги, які істотно впливають на якість і надійність трансформатора або реактора.
Проводяться такі види безперервного контролю:
Більшість із вищевказаних процесів контролю успішно впроваджено у технологію виробництва обмотувальних проводів на ТОВ «Москабель-Обмотувальні проводи», весь отриманий досвід буде використаний під час виробництва транспонованих проводів на підприємстві ЗАТ «Москабель-Електрозавод».
Література:
1. Виробництво транспонованих дротів для обмоток потужних трансформаторів. І.Б. Пєшков, Ю.М. Худов, «Кабельна техніка», выпуск7, 1973р.
2. Застосування континентально перероблених cables (CTC) в transformers. R. Hegde, F. Hofmann, G. Prasad, IEEMA Journal, July 2007.
3. Application of CTC in Transformer Industry by D.V. Narke, S.D. Paliwal, R.K. Talwar - 1972 ICC Proceeding Seminar Paper
4. Перспективні вимоги до обмотувальних проводів для трансформаторів та реакторів. О.М. Панібратець, А.І. Федотов, «Кабелі та проводи», №7, 2008р.
