Высоконагревостойкая электрическая изоляция - Свойства стекловолокнистой изоляции проводов

Органосиликатные материалы нашли применение в производстве проводов со стекловолокнистой изоляцией. Исследования показали [80], что для проводов с длительной эксплуатацией при температурах до 450 °С и кратковременно при 500-600 °С может применяться бесщелочное алюмоборосиликатное стекловолокно в сочетании с ОСМ ОС-52-01 или ОС-82-05 (провод ПОЖ). Для проводов с длительной работой при 500-600 °С и ограниченной при 650-700 °С целесообразно применять новые типы силикатных алюмомагнезиальных волокон в сочетании с составом ОС-82-05; для проводов с длительной работой при температурах выше 600 °С следует применять кварцевые волокна в сочетании с жаростойкими составами. С изоляцией из кварцевого волокна (первый слой) и алюмомагнезиального силикатного стекловолокна, пропитанного составом ОС-82-05, изготовлены провода ПОЖ-700. Общие свойства проводов ПОЖ и ПОЖ-700 приведены в табл. 9.3. Комбинированное защитное действие слоя никеля (в жиле), стекловолокна и органосиликатных материалов замедляет окисление поверхности проволоки до 600 °С. Небольшое увеличение электрического сопротивления проводов ПОЖ уже в первые двое суток пребывания при температурах 600 °С и выше объясняется возможным доступом кислорода воздуха к жиле, что, по-видимому, связано с изменением при нагревании структуры ОСМ и замасливателя.

В табл. 9.11 приведены данные по изменению удельного объемного сопротивления проводов со стекловолокнистой изоляцией в процессе старения при температурах 500, 600 и 700 °С. Из данных табл. 9.11 видно, что р проводов со стекловолокнистой изоляцией (токопроводящая жила диаметром 1,16 мм) растет с увеличением времени и температуры старения. При одной и той же температуре старения (600 °С) значение р провода ПОЖ увеличивается быстрее, чем р провода ПОЖ-700. Исследования также показали, что длительное воздействие температуры 400 °С практически не влияло на сопротивление провода — после 1500 ч старения значение р увеличилось на 5 %.

Таблица 9.11. Зависимость р, %, проводов со стекловолокнистой изоляцией
от времени старения

Примечания: 1. В исходном состоянии значение р принято за 100%.
2. Значение в числителе - время старения, ч; в знаменателе — р, %, по сравнению с исходным.

На рис. 9.11 приведена температурная зависимость пробивного напряжения стекловолокнистой изоляции проводов, пропитанной различными составами: СПВ-928, ОС-52-01, СПВ-914. Рис. 9.11. Температурная зависимость Uпр стекловолокнистой изоляции обмоточных проводов:
1 — с составом СПВ-928; 2 — с композицией ОС-52-01; 3- c составом СПВ-914

Провод с изоляцией из СПВ-928 изготовляли с применением жилы из сплава 204 защищенного гальваническим слоем железа и никеля, нитей из бесщелочного стекловолокна и эмали, представляющей собой суспензию слюдинитового порошка, оксидов алюминия, кремния и хрома в толуольном растворе полиорганосилоксанового лака. Два слоя стекловолокна с толщиной элементарных волокон 3 и 5 мкм наматывали на провод, подклеивали и пропитывали эмалью. Провод с изоляцией из СПВ-914 изготовляли с применением четырехслойной жилы и кварцевых нитей, подклеенных и пропитанных эмалью по технологии описанного выше провода. Пробивное напряжение определяли на образцах провода, навитых пятью витками на гладкий металлический стержень диаметром 25 мм. К защищенному от изоляции концу провода подводили напряжение переменного тока частотой 50 Гц, а металлический стержень заземляли (кривая 2 на рис. 9.11). Uпр определяли также на отрезках проводов длиной 180-190 мм с электродом из алюминиевой (при 20 °С) или платиновой (при высоких температурах) фольги толщиной 15 мкм при ширине 15 мм, навиваемым на провод в точке пробоя (кривые 1 и 3 на рис. 9.11).
Из обмоточных проводов со стекловолокнистой изоляцией наиболее обстоятельно исследованы провода с изоляцией СПВ-928, а также ПОЖ и ПОЖ-700 [1, 80]. В табл. 9.12 приведены данные сравнительных испытаний изоляции проводов на СПВ-928 с никелевой жилой и жилой из сплава 204 диаметром 0,5 мм в воздухе и вакууме в исходном состоянии и после старения в воздушной среде при температуре 650 С.
Из табл. 9.12 видно, что изоляция проводов, изготовленных на жилах из сплава 204, в воздушной среде обладает более низким пробивным напряжением, чем изоляция провода на никелевой жиле.

Таблица 9.12. Изменение Uπρ, В, стекловолокнистой изоляция проводов с составом СПВ-928 на разных жилах в процессе старения в воздушной среде при 650 °С

Примечание. Значение в числителе - при испытаниях в воздушной среде, в знаменателе - в вакууме.

В процессе старения в воздушной среде при температуре 650 °С в течение 120 ч величины Unp изоляции проводов изменяются незначительно. В вакууме величина пробивного напряжения изоляции проводов на разных жилах значительно больше Unp на соответствующих жилах в воздушной среде. Поэтому эти провода, изготовленные на жилах из сплава 204, целесообразно использовать при высоких температурах в вакууме.
В табл. 9.13 приведены данные об изменении пробивного напряжения изоляции таких проводов в процессе длительного воздействия температур 600, 650 и 700 °С в вакууме.
Из табл. 9.13 видно, что после старения при температуре 600 °С в вакууме в течение 6000 ч пробивное напряжение изоляции проводов практически не изменяется по сравнению с исходным; после более длительного срока старения Uπρ не было определено вследствие возросшей хрупкости жилы и ее разрушения. При температурах старения 650 и 700 °С разрушение жилы наблюдали после 4000 ч старения.
На рис. 9.12 показано влияние длительного воздействия температур 500—700 °С на Uπρ стекловолокнистой изоляции проводов. Из данных рис. 9.12 видно, что с увеличением температуры и времени ее воздействия Uпр уменьшается; при одной и той же температуре (600 °С)

Таблица 9.13. Изменение Uпр, В, стекловолокнистой изоляции проводов с СПВ-928 в процессе старения в вакууме при температурах 600-700 °С

Примечание. Значение в числителе — при температуре испытания в вакууме 20 °С, в знаменателе - при 600 °С.
Рис. 9.12. Зависимость Uπρ стекловолокнистой изоляции проводов от времени старения при высоких температурах: 1 - при 500 °С; 2, 4 - при 600 °С; 3 — при 700 С; 1 — 3 — провод ГТОЖ-700; 4 - провод ПОЖ

Таблица 9.14. Зависимость эластичности D/d проводов
со стекловолокнистой изоляцией от времени старения

Примечания: 1. Значение D/d в исходном состоянии равно 2.
2. Значение в числителе - время старения, ч; в знаменателе - эластичность.
Таблица 9.15. Зависимость прочности на истирание проводов со стекловолокнистой изоляцией от времени старения

Примечание. В числителе - время старения, ч; в знаменателе - число двойных ходов иглы.

Изменение механических свойств проводов ПОЖ и ПОЖ-700 в процессе длительного старения приведено в табл. 9.14 и 9.15.

Исследования показали, что после выдержки провода ПОЖ-700 при температуре 400 °С в течение 4000 ч провод может быть навит на стержень, диаметр которого равен 20 диаметрам провода, на такой же стержень провод навивают без растрескивания изоляции и после 1500 ч выдержки при 500 °С. Через 250 ч пребывания при 600 °С и 50—60 ч пребывания при 700 °С эластичность провода ПОЖ-700 равна 13—15.
Механическая прочность проводов со стекловолокнистой изоляцией в исходном состоянии достаточна для намотки электротехнических изделий. С повышением температуры механическая прочность уменьшается в первые десятки часов, практически стабилизируясь во времени старения. Для увеличения механической прочности таких проводов их поверхность дополнительно покрывают кремнийорганическим составом или лаком.