Полный текст

Введение. На сегодняшний день производство различных электрических машин, аппаратов и приборов приводит к необходимости увеличения выпуска обмоточных проводов, а в первую очередь проводов с эмалевой изоляцией. Данный вид проводов является наиболее прогрессивной группой, так как имеет более тонкую изоляцию, что позволяет повысить мощность электрических машин и аппаратов, снизить их габаритные размеры при сохранении существующих параметров, помимо этого эмалевая изоляция обладает хорошими электрическими и механическими параметрами, повышенной нагревостойкостью и более высокой стойкостью к действию влаги [1, 2]. 1. Процесс эмалирования, агрегаты для получения проводов с эмалевой изоляцией. Обмоточные провода с эмалевой изоляцией производятся путём послойного нанесения жидкого лака на проволоку с последующей термообработкой ее в печи при температуре 500…600 °С, в результате которой образуется изоляционное покрытие [3]. Эмалирование проволоки происходит на современном оборудовании. Эмаль-агрегаты представляют собой сложные комплексные устройства, принцип действия которых заключается в следующем: проволока с отдающих устройств поступает в волочильную приставку и в печь отжига, затем в ванну для нанесения слоя лака и в печь для тепловой обработки этого слоя лака (эмаль-печь), где происходит процесс удаления растворителя и пленкообразования. Как правило, эмальагрегаты многоходовые, т.е. одновременно на них эмалируется несколько проволок. Каждая проволока проходит через ванну с лаком и эмаль-печь несколько раз (проходов). По выходу из эмаль-печи провод охлаждается в камере охлаждения. После последнего прохода готовый провод через тяговое устройство поступает на приемные катушки. Эмаль-агрегаты делятся на горизонтальные и вертикальные. Вертикальный агрегат MATE SV70-224/2 предназначен для эмалирования круглых медных проводов диаметром от 0,70 до 2,24 мм [4, 5]. Его технические характеристики представлены в табл. 1. Таблица 1 Технические характеристики эмаль-агрегата Mate SV 70-224/2 Наименование характеристики Величина характеристики Диаметр изолируемой жилы, мм 0,710-2,240 Число линий 4 Максимальное количество проходов проволоки через лак одного хода 20 (4+12+4) Количество лаковых баков 5 (1 общий) Количество печей отжига (на 1 линию) 1 Количество эмальпечей (на 1 линию) 1 Электрическая мощность, кВт, общая 450 Максимальный диаметр подтяжки, мм 3,5 V×D (производительность) 100 Тип отдающих катушек, D щеки, мм 560, 630, корзины Тип приемных катушек, D щеки, мм 250,355, 250/400,315/500, 400/630 Габариты оборудования (длина, ширина, высота), м 28,5×6,36×16,67 Масса (максимальная нагрузка на пол), т 15 Стоимость, евро 850 000 Одна линия эмаль-агрегата состоит из следующих узлов: - отдающие устройство (1 шт.); - волочильная приставка (1 шт.); - устройство очистки проволки (1 шт.); - печь отжига перед эмалированием (1 шт.); - лаковый узел (1 шт.); - эмаль-печь (1 шт.); - короб охлаждения (2 шт.); - приемное устройство (1 шт.); - система направляющих и поворотных роликов; - центральный пульт управления (1 шт. общий для 2 линий эмаль-агрегата); - система вентиляции. Технологическая цепочка изготовления эмалированных проводов на данном агрегате представлена на рис. 1. Волочение проволоки Отжиг проволоченной проволоки Эмалирование проволоки Испытания Эмаль-агрегат MATE SV70-224/2 Рис. 1. Технологическая цепочка изготовления эмалированных проводов Процесс эмалирования можно подразделить на несколько этапов: волочение проволоки и отжиг, наложение эмаль-лака и термообработка покрытия, которая происходит в эмаль-печи агрегата. Такой несложный на первый взгляд процесс на самом деле предъявляет ряд специфических и часто противоречивых требований к материалу, образующему эмаль-пленку. Эти требования удобно разделить на две группы: требования, обусловленные особенностями работы узла нанесения, и требования, обусловленные условиями термообработки [6]. Печь представляет собой туннель, внутрь которого поступает из устройства нанесения проволока, покрытая эмаль-лаком. Камера печи имеет две зоны: первая зона - от входа проволоки до уровня устройства отсоса газов, в данной зоне происходит испарение растворителя за счёт высокой температуры, и вторая зона, которая начинается от уровня отсоса газов и заканчивается на выходе проволоки после поликонденсации изоляции. Вторая зона является конечным пунктом, в ней происходит процесс образования плёнки [7]. Диаграмма рециркуляции эмаль-печи представлена на рис. 2. На рис. 2 показано подробное устройство эмаль-печи, цифрами указаны основные её компоненты: 1 - устройство нанесения; 2 - узел предварительного нагрева; 3 - рециркуляционный вентилятор; 4 - узел нагрева; 5 - катализатор; 6 - узел перегрева; 7 - система охлаждения; 8 - предварительный отжиг; 9 - отжиг; S - выводная труба. Принцип действия печи основан на том, что воздух, предварительно нагретый в одноимённом узле до 380 °С, вытягивается рециркуляционным вентиляторам, затем он проходит через узел нагрева, катализатор и узел перегрева, где происходит сгорание отходящих газов, температура катализатора варьируется от 700 до 750 °С, а в области узла перегрева достигает 682 °С. Далее часть воздушного потока направляется в выводную трубу, а оставшаяся часть возвращается в камеру печи через трубу Вентури, которая функционирует на одноименном физическом эффекте, за счет этого эффекта происходит разряжение воздуха и тем самым поддув происходит внутрь печи. Рис. 2. Диаграмма рециркуляции эмаль-печи Над устройством располагается подпор, который не даёт воздуху полностью покидать пространство печи [8-10]. 2. Результаты изменения технологических параметров печи. Очень важно определить необходимую скорость эмалирования, которая зависит от температуры и скорости воздуха в эмаль-печи. Были проведены расчеты, в которых учитывались изменения скорости воздушного потока и температурной кривой внутри печи, а также и их влияние на процесс плёнкообразования. Температурное поле по высоте эмаль-печи MATE SV 70-224/2 изображёно на рис. 3. h, м t, °С Рис. 3. Распределение температуры термопары по высоте печи эмаль-агрегата Для определения максимальной (Vmax), минимальной (Vmin) и оптимальной (Vопт) скорости эмалирования необходимо вычислить зависимость средней степени плёнкообразования (Аср), степени пленкообразования по последнему проходу (Аn) и средней степени деструкции по слоям (Вср) от скорости эмалирования. Необходимо учитывать, что для получения качественной изоляции должны выполняться следующие условия: Аср ≥ 0,7, Аn ≥ 0,5, а Вср ≤ 0,15. Результаты расчётов представлены в табл. 2, а график зависимости Аср, Аn, Вср от Vэмалир представлен на рис. 4. Таблица 2 Результаты расчётов Ткатализ, °Ϲ Vэмалир, м/мин Аср Аn Вср 700 94 1 1 0,2 98 1 1 0,15 102 1 1 0,11 106 1 0,99 0,08 110 1 0,98 0,06 114 1 0,95 0,04 118 0,99 0,89 0,03 122 0,98 0,82 0,02 126 0,97 0,74 0,02 130 0,95 0,65 0,01 134 0,93 0,56 0,01 138 0,9 0,48 0,01 142 0,87 0,41 0,01 146 0,82 0,34 0,01 150 0,77 0,29 0 154 0,71 0,24 0 158 0,65 0,21 0 Vmaх = 136, Vmin = 98, Vопт = 129 Vэмалир, м/мин от Aср от An от Bср Рис. 4. График зависимости Аср, Аn, Вср от Vэмалир Для выбора оптимально-приемлемой скорости эмалирования был проведён анализ зависимости скорости эмалирования от изменения температуры внутри печи. Были составлены графики температуры термопары, где температура на катализаторе варьировалась от 500 до 750 °Ϲ. Графики распределения температуры термопар изображёны на рис. 5 [11-14]. h, м T, °C 500 °C 550 °C 600 °C 650 °C 700 °C 750 °C Рис. 5. Распределение температуры термопары при изменении температуры на катализаторе от 500 до 750 °Ϲ Изменение температуры и скорости согласно расчётам представлено в табл. 3. По результатам можно сделать вывод, что оптимальная скорость эмалирования увеличивается с увеличением температуры катализатора. График анализа представлен на рис. 6. Таблица 3 Зависимость скорости эмалирования от температуры катализатора Ткатализ, °Ϲ V, м/мин 500 Vmaх = 62; Vmin = 42; Vопт = 59 550 Vmaх = 73; Vmin = 50; Vопт = 69 600 Vmaх = 89; Vmin = 62; Vопт = 85 650 Vmaх = 110; Vmin = 78; Vопт = 104 700 Vmaх = 136; Vmin = 98; Vопт = 129 750 Vmaх = 165; Vmin = 120; Vопт = 157 Vэмалир, м/мин Т, °С 750 Рис. 6. Зависимость скорости эмалирования от температуры Проведены расчёты, которые показывали влияние скорости воздушного потока в эмаль-печи на скорость эмалирования. Изначально скорость воздуха на высоте 1 м была взята равной 1,3 м/с. Скорость воздуха изменялась в диапазоне от 0,5 до 3,0 м/с. Результаты расчёта представлены в табл. 4. Также составлены графики зависимости Vвозд от Vэмалир. График зависимости в диапазоне от 0,5 до 3,0 м/с представлен на рис. 7. Таблица 4 Изменение скорости воздуха в диапазонах от 0,5 до 3,0 м/с Vвозд, м/с Vэмалир, м/мин 0,50 106 0,75 115 1,0 122 1,25 128 1,30 129 1,50 134 1,75 140 2,0 144 2,25 149 2,50 154 2,75 159 3 162 Vэмалир, м/мин Vвозд, м/с Рис. 7. Зависимость Vвозд от Vэмалир в диапазоне от 0,5 до 3,0 м/с Выводы. С увеличением температуры на катализаторе скорость эмалирования возрастает, так как температуры в первой и второй зонах становятся также выше, и быстрее происходят процессы удаления растворителя и плёнкообразования. С увеличением скорости воздушного потока тепло интенсивнее переносится по зонам и температура в эмаль-печи возрастает, поэтому скорость эмалирования также растёт.

Об авторах

Т. В Костыгова

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

А. А Путилова

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Д. Р Минулин

ООО «Камский кабель»

Список литературы

Статистика

Просмотры

Аннотация - 26

PDF (Russian) - 13

Ссылки

• Ссылки не определены.