2-13. Проволока
В старинных легендах рассказывается об искусных мастерах, которые разбивали золото в листы, затем разрезали эти листы на нити и вплетали их в ткани между разноцветными шерстяными нитями. Искусство изготовления проволоки известно с таких же давних времен, как и искусство ковки мечей и копий. Проволока из драгоценных металлов применялась для украшений, а железная проволока — для изготовления кольчуг.
Около 10 в. нашей эры появляются сведения об изготовлении проволоки тем же способом, который применяется и в настоящее время — волочением через отверстия в прочной доске.
Сохранились и изображения мастерских, где выделывалась проволока. Волочильная доска укреплялась на двух низких столбах. Работник садился перед нею на качели, подвешенные к потолку, захватывал конец проволоки прицепленными к его поясу клещами у самой доски, и, упираясь ногами в столбы, отталкивался назад. Затем, отпустив клещи и согнув ноги, он силою тяжести возвращался в прежнее положение близ доски, перехватывал снова клещами проволоку и вытягивал новый ее кусок.
Позже к изготовлению проволоки применили силу водяного колеса. Клещи через кривошип соединялись с мельничным колесом. Работник должен был только перехватывать проволоку. «Проволочные мельницы» распространились по всей Европе.
Искусство изготовления проволоки было высоко развито в древней Руси (рис. 2-5). В Киеве, Новгороде, Чернигове и многих других русских городах в больших количествах производилась проволока из железа и цветных металлов. Она расходовалась не только для собственных нужд, но и вывозилась за границу.
Русские ремесленники изобрели волочильную скамью — предшественницу современного барабанного волочильного станка. На одном конце скамьи был устроен деревянный ворот. На его барабане закреплялся конец проволоки. Затем, вращая ворот, ремесленник постепенно протягивал металл через отверстие в волочильной доске, укрепленной посредине скамьи. Таким способом можно было получать проволоку большой длины, а впрочем, очень длинные проволоки в те времена никому и не были нужны.
В середине 17 в. в России строились уже целые волочильные цехи. В начале 18 в. на Урале работало 16 волочильных станков. Они приводились в действие водяными двигателями. В 1726 г. на уральских заводах было выработано более 45 т проволоки.
До возникновения промышленной электротехники известна была только голая проволока. Когда Фарадей делал (в 1831 г.) свое первое «кольцо» — железную баранку с двумя обмотками — и изучал на этом приборе законы электромагнитной индукции, то обмотку он выполнял из голой проволоки. Он располагал витки так, чтобы они не касались один другого, оборачивал каждый слой витков несколькими слоями холста, а поверх клал новый слой голой медной проволоки.
Во второй половине прошлого века уже существовали различные сорта изолированной проволоки, но она была еще очень дорога, и часто предпочитали выполнять обмотки из голой проволоки.
Рис. 2-5. Волочильная скамья русских ремесленников 10 в.
В те годы большие индукционные катушки с искрой до полуметра изготавливались из голой проволоки. Между витками проволоки прокладывалась нитка, или же пользовались обмоточным станком, который так точно накладывал витки, что между ними всюду оставался достаточный зазор. А между отдельными слоями обмотки прокладывалась вощеная бумага. Но при такой намотке трудно было получить хорошее заполнение медью сечения катушек.
С развитием электротехнической промышленности совершенствовалась и техника изоляции проволоки. Весьма распространена изоляция проволоки тонкой бумажной ниткой (изредка применяют и шелковую нитку). Обмотку ниткой ведут в один или два слоя.
Самая толстая проволока, применяемая в электротехнике, имеет сечение до 100 мм2. Бывают проводники и во много раз большего сечения, но они уже не называются проволокой.
Самая тонкая проволока диаметром в 1 мк применяется для чувствительных электроизмерительных приборов.
б)
Рис. 2-5а. Стержни обмоток статора крупных машин переменного тока.
У этих стержней велико сечение меди и, чтобы равномерно распределить по нему ток, стержень выполняется из нескольких изолированных друг от друга тонких проводников. Отдельные проводники так переплетены, что каждый из них проходит по очереди то в верхней, то в нижней части сечения стержня.
а) Витой стержень. Многие отечественные крупные заводы применяют подобное исполнение, б) Стержень с перекладкой.
Ее изготовляют так: на платиновую проволоку электролитическим путем наращивают серебряную оболочку. Получившуюся посеребренную проволоку протягивают до толщины нескольких микрон. Затем серебро стравливают кислотой, и остается тончайшая платиновая нить. Она в несколько десятков раз тоньше человеческого волоса. Иногда в электротехнике вместо металлической проволоки применяются посеребренные кварцевые нити (они имеют большую прочность и упругость, чем металл). На таких нитях иногда подвешивают подвижную систему в чувствительных электрометрах.
Самый ходовой материал в электротехнике — это медный или алюминиевый провод диаметром от одной десятой миллиметра до двух-трех миллиметров. Для изготовления обмоток часто применяют не круглую проволоку, а медь прямоугольного сечения. При этом получается лучшее заполнение сечения проводником.
В настоящее время для изоляции проволоки ее чаще всего покрывают эмалью — протягивают через ванночку с жидкой эмалью, а потом через электрическую сушильную печь. Иногда такое покрытие повторяют несколько раз. Слой эмали может выдержать напряжение до 100 в. Эмальпровод — самый распространенный вид обмоточного проводника. Много идет в современной электротехнике и голых проводников: для монтажа, для изготовления высокочастотных катушек.
Для контактных сетей трамваев и электропоездов применяется проволока не круглая, а восьмерочного сечения. Такую проволоку удобно закреплять в держателях. Токоприемники подвижного состава не задевают за держатели при движении.
