/
Text
Б. М. ТАРЕЕВ
Лауреат Сталинской премии,
доктор технических наук
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ
МАТЕРИАЛЫ
ИЗДАНИЕ ЧЕТВЕРТОЕ,
ПЕРЕРАБОТАННОЕ
Допущено Министерством трудовых резервов СССР
и Управлением рабочих кадров, труда и зарплаты МЭС СССР
в качестве учебного пособия для ремесленных и
железнодорожных училищ, курсов подготовки
рабочих кадров и курсов мастеров
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
МОСКВА 1952 ЛЕНИНГРАД
ЭЭ -3—2
52288
Книга содержит опасение свойств, сортаментов,
методов испытания и поведения в эксплуатации важ-
нейших видов электротехнических материалов (элек-
троизоляционные материалы, проводники, магнитные
материалы, кабельные изделия, различные вспомогатель-
ные материалы и пр.). Основное внимание обращено на
материалы, используемые в электротехнических систе-
мах (электрические станции, подстанции и кабельные
сети).
Книга предназначена для работников электроэнер-
гетических систем, заводов и ремонтных мастерских,
имеющих лишь самые элементарные познания в области
электротехники, физики и химии.
Редактор И. В. Антик Технич. редактор А. М. Фридкин
Сдано в набор 4/VI 1952 г. Подписано к лечатн 13/IX 1952 г
Бумага 84xl08‘/3s-=4*/2 бумажн. лист. 14,76 п.л. Уч.-иад. л. 16,5
Т-07055 Тираж 25 000 Заказ 3212
Цена 5 р. 80 к.4-псреплет 1 р. (номинал по прейскуранту 1952 г.)
Типография Гссэнергсиздата, Москва, Шлюзовая наб., 10.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ................................................. 5
Глава первая. Общие сведения об электроизоляционных ма-
териалах ............................................. 11
1. Удельное сопротивление............................. 13
2. Диэлектрическая проницаемость...................... 16
3. Угол потерь..................•..................... 17
4. Электрическая прочность............................ 19
Глава вторая. Газообразные электроизоляционные материалы 21
5. Воздух............................................ 21
6. Различные газы................................... 25
Глава третья. Жидкие электроизоляционные материалы . . 28
7. Трансформаторное масло и его назначение........... 28
8. Свойства трансформаторного масла и способы их проверки 30
9. Загрязнения в масле и его очистка................. 42
10. Различные жидкие электроизоляционные материалы .... 64
Глава четвертая. Твердеющие электроизоляционные мате-
риалы ................................................. 66
11. Смолы............................................. 67
12. Битумы . . . •........................... 79
13. Высыхающие масла ......................... 82
14. Воски............................................. 84
15. Растворители •........................... 86
16. Лаки.............................................. 87
17. Пропиточные и заливочные составы..................101
18. Сушка и пропитка изоляции . . •...................109
Глава пятая. Волокнистые электроизоляционные материалы 116
19. Дерево.............................................117
20. Бумаги и картоны...........,.......................123
21. Текстильные материалы.............................128
22. Липкие ленты......................................129
23. Лакоткань........................................ 130
24. Неорганические волокнистые материалы...............132
!•
4
Содержание
Глава шестая. Пластические массы...........................136
25. Назначение и виды пластмасс . . . •................136
26. Прессовочные порошки.......................... .... 144
27. Органическое стекло................................146
28. Слоистые пластики................ •................148
29. Гибкие пленки......................................157
30. Каучуковые материалы............. . . . • .... 159
31. Асбоцемент.........................................166
32. Микалекс...........................................168
Глава седьмая. Минеральные электроизоляционные мате-
риалы .................................................168
33. Слюда..............................................169
34. Миканиты...........................................171
35. Различные минеральные электроизоляционные материалы 177
Глава восьмая. Стекла и керамические материалы...........179
36. Стекла...........................•.................180
37. Фарфор.............................................191
38. Фарфоровые изоляторы...............................198
39. Различные керамические материалы...................211
Глава девятая. Проводниковые материалы.......214
40. Медь...............................................215
41. Алюминий...........................................220
42. Сталь •........................ . .............’ • 223
43. Различные проводниковые металлы....................227
44. Сплавы высокого сопротивления......................229
45. Электроугольные изделия............................231
Глава десятая. Кабельные изделия...........................233
46. Обмоточные провода.................................233
47. Силовые кабели •...................................240
Глава одиннадцатая. Магнитные материалы.................• . 248
48. Общие сведения о магнитных материалах..............248
49. Листовая электротехническая сталь..................253
50. Различные магнитно-мягкие материалы................255
51. Материалы для постоянных магнитов..................256
Глава двенадцатая. Различные материалы.....................259
52. Свинец.............................................259
53. Припои.............................................261
54. Цементы, замазки, пасты и клеи.....................265
55. Термобиметаллы.....................................271
56. Материалы для термопар.............................274
57. Термопленки........................................276
58. Аккумуляторные электролиты.........................277
Указатель литературы....................................• . 281
Алфавитный указатель..........• •....................... 283
ВВЕДЕНИЕ
В дореволюционной России производства электротехни-
ческих материалов почти не существовало; даже наиболее
распространенные проводниковые, электроизоляционные и
магнитные материалы ввозились из-за границы. Производ-
ство электроизоляционных, проводниковых и магнитных
материалов высокого 'Качества в разнообразном ассорти-
менте и в больших масштабах было создано в СССР лишь
в годы осуществления плана ГОЭЛРО и сталинских пяти-
леток.
В эти годы в стране были созданы специализированные
заводы электроизоляционных материалов, изоляторные,
кабельные и конденсаторные заводы, заводы магнитных
материалов и т. п., а также цехи по производству электро-
изоляционных материалов и деталей на ряде электромаши-
ностроительных и электроаппаратостроительных заводов
и предприятий радиотехнической промышленности. Было
налажено производство нефтяного изоляционного масла,
электроизоляционных лаков и пластических масс, электро-
изоляционных бумаг и картонов, слюдяной, асбестовой и
стекловолокнистой изоляции, фарфоровых изоляторов
и высокочастотной керамики, различных видов голых
и изолированных кабельных изделий, листовой электро-
технической стали и многих других электротехнических
материалов и полуфабрикатов, необходимых для обеспече-
ния отечественной электропромышленности и радиопро-
мышленности. Были созданы научно-исследовательские
институты и лаборатории для проведения работ в области
электротехнических материалов. Организованы электро-
изоляционные и кабельные специализации в ряде высших
технических учебных заведений, таких, как Ленинградский
политехнический институт им. М. И. Калинина (ЛПИ),
Московский энергетический институт им. В. М. Молотова
(МЭИ), Ленинградский электротехнический институт
G
Введение
им. В. И. Ульянова (Ленина)—ЛЭТИ, Всесоюзный заочный
энергетический институт (ВЗЭИ) и др. Коллективы работ-
ников научно-исследовательских институтов, кафедр выс-
ших учебных заведений и заводских лабораторий ведут
разработку крупных научных проблем в области электро-
технических материалов.
России принадлежат многие первые научные разработки
в электроматериаловедении — таковы важнейшие работы
М. В. Ломоносова, В. В. Петрова, А. Г. Столетова,
П. Н. Лебедева, И. И. Боргмана, Н. С. Курникова,
О. Д. Хвольсона, Л. И. Мандельштама, Н. Д. Папалекси,
А. Е. Фаворского, С. В. Лебедева и Я- Й. Френкеля и ныне
здравствующих А. Ф. Иоффе, Н. Д. Зелинского, В. А. Фока,
Н. Н. Семенова, В. К. Аркадьева, В. П. Вологдина.
Ряд ученых провел весьма большие работы, окончатель-
но оформившие советское направление в электроматериа-
ловедении.
К настоящему времени советское электроматериаловеде-
ние поднялось на весьма высокую ступень развития, и на
всех решающих участках теории электротехнических мате-
риалов, как и в части промышленного освоения результа-
тов теоретических разработок, наши наука и техника
в области электротехнических материалов находятся
впереди зарубежных. Отечественные предприятия успешно
производят электротехнические материалы для изготовле-
ния самых разнообразных видов электротехнических и
радиотехнических -изделий. Однако дальнейшее развитие
электротехники и радиотехники, для которых характерны
еще большее повышение электрических напряжений и
частот, необходимость работы электрических устройств
в условиях повышенных температур, повышенной влажно-
сти и воздействия химически активных сред, уменьшение
габаритных размеров и весов устройств при повышении
отнесенной к единице объема мощности, улучшение ста-
бильности настройки колебательных контуров радиотехни-
ческой аппаратуры и пр., т. е. условия, в значительной
степени затрудняющие работу электротехнических материа-
лов, предъявляет к этим материалам все более и более
жесткие требования и вызывает необходимость разработки
и внедрения новых, более совершенных материалов. Совре-
менные мощные электрические машины, аппараты высокого
напряжения, устройства автоматики и телемеханики,
Введение
7
высокочастотные и ультравысокочастотные установки вооб
ще не могли бы быть выполнены без применения новых
электротехнических материалов и не могут правильно
эксплуатироваться без знания характерных особенностей
этих материалов. Отметим, что в нашей стране разработка
новых электротехнических материалов производится путем
сознательного использования достижений советской науки,
установившей основные закономерности, которые связы-
вают электрические и магнитные свойства вещества с его
химическим составом и строением, что дает возможность
создания материалов с заранее заданными требующимися
характеристиками.
Весьма велико значение электротехнических материалов
для проектирования и сооружения великих сталинских
строек коммунизма — колоссальных гидроэлектростанций
с мощными генераторами, трансформаторами, кабельными
линиями и пр., сверхвысоковольтными линиями электро-
передачи Куйбышев — Москва и Сталинград — Москва,
электрооборудованием! различных гидротехнических соору-
жений и пр.
Помимо чисто технических вопросов, связанных с элек-
тротехническими материалами, весьма важны и вопросы
экономические. Мало просто иметь высококачественные
материалы — надо, чтобы эти материалы были дешевы и
легко доступны, чтобы они допускали возможность
производства из них изделий дешевыми и удобными техно-
логическими процессами. Не следует употреблять дорогие
материалы особо высокого качества, если без ущерба для
правильной и надежной работы электрического устройства
эти материалы могут быть заменены более дешевыми и
легко Доступными материалами-заменителями. В ряде
случаев для материалов, свойства которых в эксплуатации
с течением времени заметно ухудшаются (например, для
нефтяных масел), весьма важно знание способов восстанов-
ления первоначальных высоких свойств материала. Пра-
вильное и экономное расходование всех видов материалов
в- народном хозяйстве нашей страны имеет очень большое
значение. Патриотический почин знатных стахановцев —
лауреатов Сталинской премии А. С. Чутких и Л. Г. Кора-
бельниковой в развитии движения за экономию материалов
на производстве должен распространяться и на электро-
технические материалы,
8
Введение
Для изготовления электрических машин, аппаратов и
приборов, а также для сооружения воздушных и кабель-
ных линий электропередачи и других электротехнических
}'стройств применяют много разнообразных материалов.
Под электротехническими материалами в уз-
ком смысле слова понимают те из используемых в элек-
тротехнике материалов, которые обладают особыми свойст-
вами по отношению к электрическому току и магнитному
полю, т. е. материалы проводниковые, элек-
троизоляционные и магнитные. Рассмотрению
этих материалов в основном и посвящена настоящая книга;
при этом из широкого сортамента употребительных в со-
временной технике электротехнических материалов мы рас-
смотрим лишь важнейшие, имеющие наибольшее примене-
ние при сооружении, эксплуатации и ремонте электротех-
нических устройств электрических станций, подстанций и
линий электропередачи. Кроме того, мы рассмотрим неко-
торые применяющиеся в электротехнических устройствах
вспомогательные материалы, для которых не важно нали-
чие определенных электрических или магнитных свойств.
Знание свойств электротехнических материалов чрезвы-
чайно важно для электрика. Правильный выбор электро-
изоляционных, проводниковых и магнитных материалов
позволяет увеличить коэффициент полезного действия элек-
трических машин и других электротехнических устройств,
уменьшить их веса и габаритные размеры, снизить стои-
мость их изготовления, повысить надежность и бесперебой-
ность их работы. Знание свойств электротехнических
материалов определяет и наиболее целесообразные спосо-
бы их обработки для получения изделий требующихся
свойств с наибольшей производительностью труда, с наи-
меньшими отходами и браком и при наименьшей стоимости.
Как уже отмечалось выше, свойства электротехнических
материалов в эксплуатации могут изменяться; поэтому
знание особенностей различных электротехнических мате-
риалов важно и для правильной эксплуатации электротех-
нических устройств, чтобы избежать аварий и неполадок
по вине материалов. Важно также знать способы восста-
новления понизившихся во время эксплуатации свойств
электротехнических материалов, если такое восстановление
возможно. Большое значение имеют выбор электроматериа-
лов и установление целесообразных приемов их применения
Введение
9
при всякого рода монтажных и ремонтно-восстановитель-
ных работах с электрооборудованием электрических стан-
ций, подстанций и линий электропередачи.
Скажем несколько слов о значении проводниковых,
электроизоляционных и магнитных материалов в электро-
технике вообще. Легко видеть, что даже самая простейшая
электрическая цепь не может быть выполнена без приме-
нения материалов двух видов: проводниковых и электро-
изоляционных. Из проводниковых материалов, основным
свойством которых является способность хорошо проводить
электрический ток (или, как говорят, обладать большой
электропроводностью или же малым электрическим сопро-
тивлением), выполняют токопроводящие части
электротехнических устройств: жилы кабелей и изолирован-
ных проводов, голые провода воздушных линий, обмотки
электрических машин п аппаратов, шины распределитель-
ных устройств, вилки и ножи рубильников, штепселя и
штепсельные гнезда и т. п
Электроизоляционные материалы (диэлектрики) ис-
пользуют для образования электрической изоляции,
которая окружает со всех сторон токопроводящие части
электрических устройств и разделяет друг от друга части,
между которыми имеется электрическое напряжение, т. е.
ча|сти, находящиеся под различными электрическими
потенциалами. Назначение электрической изоляции — не
допускать прохождения электрического тока какими-либо
нежелательными путями, помимо тех, по которым он дол-
жен итти согласно схеме электрической установки.
В качестве проводниковых материалов используют чаще
всего металлы и главным! образом чистую красную медь.
Ассортимент электроизоляционных материалов, применяе-
мых в современной электротехнике, обширен: в их число
входят разнообразные твердые материалы (фарфор,
волокнистые материалы, лаковые пленки, пластические
массы, слюда и пр.), жидкости (из жидких электроизоля-
ционных материалов наибольший интерес представляет
нефтяное трансформаторное масло) и газы (в качестве
газовой изоляции часто приходится рассматривать воздух,
окружающий голые токоведущие части электрических
устройств).
Рассмотрению электроизоляционных материалов отве-
дена большая часть объема настоящей книги.
10 Введение
Очень большое значение в электротехнике имеют и
магнитные материалы:, из которых изготовляют магнито-
проводы электромагнитов, электрических машин, транс-
форматоров, реле и различных приборов и аппаратов, а
также постоянные магниты, применяемые в различных
приборах и машинах. Магнитные материалы характери-
зую! ся большой величиной магнитной проницаемости,
почему в них легко создаются значительные магнитные
потоки; материалы для постоянных магнитов должны обла-
дать способностью, будучи раз намагничены, длительно
сохранять намагниченное состояние.
Весь материал настоящей книги изложен предельно
сжато и в расчете на читателей с разнородным уровнем
подготовки. Объем сведений из математики, электротехни-
ки, физики и химии, необходимых для изучения книги,
принят минимальным.
Глава первая
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫХ
МАТЕРИАЛАХ
Ученые и инженеры России и Советского Союза внесли
весьма большой вклад в развитие науки о диэлектриках
и электроизоляционной техники. Великий русский ученый
Михаил Васильевич Ломоносов (1711—1765) в те годы,
когда наука об электричестве находилась еще в младенче-
ском периоде, уже выяснил электроизолирующие свойства
стекла, фарфора и слюды и установил влияние влажности
на электропроводность волокнистых материалов.
Современник Ломоносова, член Петербургской Акаде-
мии наук Ф. У. Эпинус впервые провел изучение конден-
саторов с различными диэлектриками, в том числе воздуш-
ных, и установил влияние материала диэлектрика и разме-
ров конденсатора^ на емкость последнего. На рубеже XVIII
и XIX вв. акад. Василий Владимирович Петров (1761——
1834), прославившийся открытием электрической дуги,
впервые в мире применил для изготовления электрических
аппаратов изоляцию проводников посредством покрытия их
сплошным слоем диэлектрика. Он же изучал явление элек-
трического разряда в воздухе при пониженном давлении.
Изобретатель электромагнитного телеграфа П. Л. Шиллинг
(1786—1837) в 1812 г. в Петербурге произвел взрыв мины
с помощью провода, изолированного каучуком и проло-
женного по дну р. Невы; таким образом, в России впервые
в мире был изготовлен, проложен и практически применен
изолированный подводный кабель. В 1895 г„ в год изобре-
тения Александром Степановичем Поповым (1859—1905)
радио, выдающийся русский физик Павел Николаевич Ле-
бедев (1866—1912) впервые в мире исследовал поведение
диэлектриков при сверхвысоких частотах.
12
Общие сведения об электроизоляционных материалах [гл. 1
После Великой Октябрьской социалистической револю-
ции теория и практика электрической изоляции стали
быстро развиваться. Все основные вопросы современной
теории диэлектриков получили наиболее полное разреше-
ние в трудах советских ученых.
Из коллективов научных работников и работников про-
мышленности, удостоенных Сталинской премии за 1951 г.
за работы в области электрической изоляции, отметим
следующие:
Г. А. Смоленский, Н. А. Торопов и А. И. Борисенко —
премия присуждена за исследование физических и химиче-
ских свойств сегнетоэлектриков и ферритов;
Е. К. Лаптев, А. П. Кузнецов, Л. А. Эпштейн, Ю. В. Ко-
рицкий и В. Н. Желтова — за усовершенствование техно-
логии производства электрической изоляции;
проф. Н. П. Богородицкий, Б. С. Куржелевский,
А. Е. Рабинович, проф. Г. И. Сканави, И. Д. Фридберг и
О. К. Орфинская—за разработку и организацию массового
производства деталей для радиоаппаратуры;
X. С. Валеев, В. Д. Пономаренко, В. Т. Попова,
Г. Р. Турский и Т. И. Терентьева — за разработку и освое-
ние в производстве конденсаторов нового типа.
Для оценки качества электроизоляционных материалов
необходимо установить, с помощью каких числовых пока-
зателей можно определять их свойства. В особенности
большое значение имеют электрические свойства
электроизоляционных материалов, которые в основном и
определяют саму возможность их использования. Однако
большое практическое значение имеют и другие свойства
электроизоляционных материалов (механическая проч-
ность, нагревостойкость, гигроскопичность, химическая
стойкость, технологические особенности и т. п.), и эти
свойства электроизоляционных материалов мы будем
неоднократно рассматривать в дальнейшем изложении, при
ознакомлении с отдельными группами и видами материа-
лов.
Электрические свойства электроизоляционных материа-
лов настолько разнородны, что их невозможно определить
какой-либо одной характеристикой. Важнейшие электриче-
ские свойства диэлектриков определяются следующими
числовыми показателями:
а) различные виды удельного сопротивления;
§ 1]
Удельное сопротивление
13
б) диэлектрическая проницаемость;
в) угол диэлектрических потерь;
г) электрическая прочность.
Эти характеристики рассматриваются в последующих
параграфах.
1. УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ
По самому своему назначению электроизоляционные
материалы не должны пропускать под воздействием прило-
женного постоянного напряжения никакого тока. Иными
словами, электрическое сопротивление изоляции должно
было бы быть бесконечно большим.
Тем не менее все практически применяемые электроизо-
ляционные материалы под воздействием постоянного
напряжения пропускают через себя некоторые токи (токи
утечки), обычно, правда, чрезвычайно малые и во вся-
ком случае ничтожно малые по сравнению с рабочими
токами, протекающими через токопроводящие части элек-
трического устройства. Таким образом, сопротивление прак-
тически выполненной изоляции никогда не равно бесконеч-
ности, хотя и весьма велико.
Полное сопротивление изоляции Ru3 (в омах) равно от-
ношению приложенного напряжения U (в вольтах) к пол-
ной величине тока утечки I (в амперах):
л„=г- О
утл
Различают объемное сопротивление Ro6, т. е.
сопротивление, представляемое изоляцией прохождению тока
утечки сквозь ее толщину / б, и поверхностное со-
противление R„oe, т. е. сопротивление изоляции току
утечки 1гов по ее поверхности (схематически пути токов
объемной и поверхностной утечки представлены на фиг. 1).
В соответствии с законами параллельного соединения
двух сопротивлений сбший ток утечки Iitn равен сумме
обоих токов утечки:
1 ym Iоб ~I- Iпоп’
(2)
14
Общие сведения об электроизоляционных материалах [гл. 1
а полное сопротивление изоляции Ru3 связано с объемным
и поверхностным сопротивлениями Ro6 и Rnoe формулой
КцЗ Коб Кпоа
Удельное объемное сопротивление электро-
изоляционного материала характеризует способность дан-
ного материала создавать в изоляции определенных размеров
Фиг. 1. Пути токов
объемной и поверхног
стной утечки через
изоляцию (схематиче-
ское изображение).
Фиг. 2. Плоский кон-
денсатор (к расчету
объемного сопротив-
ления и емкости).
и формы, выполненной из данного материала, объемное со-
противление. Для простейшего плоского конденса-
тора, т. е. участка изоляции постоянного поперечного
сечения 5 см2 с расстоянием между электродами (т. е.
толщиной слоя изоляции) h см (фиг. 2), объемное сопро-
тивление RoS определяется формулой
<4>
где pv — удельное объемное сопротивление материала в омо-
сантиметрах (ом-см). Очевидно, что численно pv равно со-
противлению (в омах) вырезанного из данного материала
кубика с ребром 1 см, причем ток проходит через две
противоположные грани кубика. В самом деле, подставляя
в формулу (4) h — 1 см и 5 = 1 см2, мы получаем, что Ro6
становится равным pv.
Удельное поверхностное сопротивление
характеризует свойство электроизоляционного материала
§ 1]
Удельное сопротивление
15
создавать у изготовленной из него изоляция поверхностное
сопротивление. Поверхностное сопротивление между парал-
лельными электродами шириной Ь, отстоящими друг от
друга на расстояние а (фиг. 3), равно
^пов — ?s ъ '
(5)
где ps — удельное поверхностное сопротивление материа-
ла, ом.
Можно определить ps как сопротивление (в омах) квад-
рата (любой величины), вырезанного на поверхности изоля-
ции из данного материала, причем ток проходит через две
противоположные стороны квадра-
та. Это непосредственно вытекает
из формулы (5), если мы подставим
в нее а~Ь.
Величины удельных сопротивле-
ний pv и ps для хороших электро-
изоляционных материалов чрезвы-
чайно велики (так, для таких изо-
ляционных материалов, как йнтарь,
полистирол, парафин, слюда, pv дохо-
дит до 1017 — НУ18 ом-см). У различ-
ных электроизоляционных материа-
лов pv и ps меняются в весьма ши-
роких пределах, так что эти харак-
теристики дают весьма наглядное
представление о качестве материала.
Значения р и ps даже одного и
электрика в широких пределах изменяются в зависимости
от условий опыта. Так, как правило, pv (и ps) каждого
электроизоляционного материала значительно уменьшается
при повышении температуры. Таким образом, сопротивле-
ние изоляции электрической машины, электрической печи
и т. п. при рабочей температуре значительно ниже, чем
при комнатной температуре. Многие электроизоляционные
материалы, имеющие при комнатной температуре высо-
кое pv (и ps), при повышении температуры на несколько сот
(или даже на несколько десятков) градусов начЕнают весь-
Фиг. 3. К расчету по-
верхностного сопротив-
ления.
того же образца ди-
16
Общие сведения об электроизоляционных материалах [гл. I
ма заметно проводить. Это приводит к большим затруд-
нениям при создании изоляции для высоких рабочих
температур.
Все вещества ,в большей или меньшей степени гигро-
скопичны, т. е. обладают способностью поглощать
(впитывать) влагу при смачивании водой или даже при
нахождении в воздухе, содержащем! водяные пары. В ча-
стности, весьма гигроскопичны волокнистые электроизоля-
ционные материалы — целлюлозные (дерево, бумага, кар-
тон, хлопчатобумажные ткани), шелк, асбест и пр. Увлаж-
нение гигроскопичных материалов весьма заметно умень-
шает их pv и р5. В результате сушки изоляции влага
из нее удаляется, и сопротивление изоляции сильно растет.
Таким образом, представляет особые трудности изго-
товление изоляции, предназначенной для работы в усло-
виях высокой влажности окружающей среды, т. е. обла-
дающей влагостойкостью (способностью надежно
работать во влажном воздухе) или водостойкостью
(способностью надежно работать при попадании на изоля-
цию воды).
Как мы увидим далее, другие важные характеристики
диэлектриков (угол потерь, электрическая прочность)
также ухудшаются при нагреве и при увлажнении. Высокая
температура и высокая влажность — враги изоляции!
Отметим, наконец, что сопротивление изоляции умень-
шается при повышении величины приложенного к ней
напряжения. С течением времени выдержки изоляции под
напряжением ее сопротивление возрастает.
2. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ
Всякая электрическая изоляция обладает определен-
ной электрической емкостью. Особо важное зна-
чение имеет получение определенной величины емкости для
электрических конденсаторов. Емкость конден-
сатора зависит как от геометрических размеров (она тем
больше, чем больше площадь обкладок конденсатора и
чем меньше толщина слоя диэлектрика), так и от материала
диэлектрика, находящегося между обкладками конденса-
тора. , •
1
§3]
Угол потерь
17
Для плоского конденсатора согласно фиг. 2 (стр. 14)
емкость в микрофарадах может быть рассчитана по фор-
муле 1 . ,
С = 8,85-10“8^, (6)
где е — диэлектрическая проницаемость диэлек-
трика, a h и 5 (прежние обозначения) выражены соответ-
ственно в сантиметрах и в квадратных сантиметрах.
Таким образом, каждый электроизоляционный материал
с точки зрения способности образовывать электрическую
емкость характеризуется величиной диэлектрической про-
ницаемости: чем больше эта величина, тем больше (при
неизменных размерах конденсатора) емкость последнего.
Диэлектрическую проницаемость воздуха и других газов
с практически достаточной точностью можно принять рав-
ной единице. Для твердых и жидких электроизоляционных
материалов s всегда больше единицы. Поэтому можно
сказать, что диэлектрическая проницаемость какого-либо
электроизоляционного материала есть число, показываю-
щее, во сколько раз возрастает емкость воздушного кон-
денсатора, если, не изменяя его размеров и формы, запол-
нить промежуток между обкладками вместо воздуха дан-
ным электроизоляционным материалом. Понятно, что для
изготовления конденсаторов малых габаритных размеров
при данной емкости следует, при прочих равных условиях,
выбирать диэлектрики с возможно более высокой величи-
ной е.
Диэлектрическая проницаемость наиболее часто приме-
няемых в электротехнике изоляционных материалов состав-
ляет несколько единиц, редко — десятки и как исключе-
ние — больше. Лауреат Сталинской премии, чл.-корр. Ака-
демии наук Союза ССР Б. М. Вул разработал и исследовал
могущие найти разнообразные технические применения
керамические диэлектрики.. с исключительно высокой диэлек-
трической проницаемосгью—до нескольких тыс|яч (стр. 213).
УГОЛ ПОТЕРЬ
В изоляции, находящейся под воздействием! переменного
напряжения, происходит поглощение некоторого количества
электрической энергии, которая превращается в тепловую
энергию. Поглощаемая при этом энергия ® единицу време-
2 Б- М. Тареев
18
Общие сведения об электроизоляционных материалах [гл. 1
ни (т. е. мощность) называется диэлектрическими
потерями.
Если бы диэлектрических потерь не было, угол сдвига
фаз Между напряжением на изоляции и током через изо-
ляцию был бы равен точно 90е. В изоляции из любых прак-
тически применяемых материалов при наличии диэлектри-
ческих потерь угол сдвига фаз между напряжением и током
меньше 90°; разность между 90° и углом сдвига фаз
обозначается б и называется углом диэлектриче-
ских потерь (или, сокращенно, просто углом
потерь).
Величина угла потерь (часто вместо самого значения
угла 3 дается его тангенс tg 8) является важной характе-
ристикой изоляции. Диэлектрические потери Р (ватт)
в участке изоляции емкостью С (фарад), выполненной из ди-
электрика с углом потерь В, при величине напряжения на изо-
ляции U (вольт) и частоте напряжения/ (герц) составляют:
P = Z72-2«/CtgB.
(?)
Очевидно, что, чем больше tgB, тем при прочих рав-
ных условиях больше диэлектрические потери, т. е. каче-
ство диэлектрика хуже. Как показывает формула (7), особо
важна роль tg о для изоляции, работающей при высоких
частотах и при высоких напряжениях.
У наилучших твердых и жидких
диэлектриков tg 8 — величина по-
рядка тысячных и даже десятитысяч-
ных долей единицы; у материалов
более низкого качества, применяе-
мых в менее ответственных случаях,
tg 8 может измеряться сотыми и де-
сятыми.
Величина tg 8 зависит от темпе-
ратуры (в большинстве случаев tg 8
Фиг. 4. Кривая ионизации
изоляции, содержащей
воздушные включения. возрастает при увеличении темпера-
туры); кроме того, tg8 зависит от
частоты. При увлажнении изоляции tg 8 возрастает.
Большое практическое значение имеет вопрос о зависи-
мости tg В от напряжения (в особенности для изоляции высо-
ковольтных кабелей, машин и др.). В ряде случаев эта за-
висимость имеет характер, показанный на фиг. 4, а именно:
на некотором участке изменения U величина tgB почти не-
§ 4j Электрическая прочность 19
изменна, при увеличении же напряжения сверх определен-
ного предела Uион кривая tg 3 начинает резко повышаться.
Изображенная на фиг. 4 кривая называется кривой ио-
низации; точка А кривой называется точкой иони-
зации и соответствует началу ионизации (образования ко-
роны или тихих разрядов) во включениях воздуха или других
газов внутри изоляции. Такие включения легко образуются,
в частности в недостаточно плотной, не подвергнутой глубо-
ком вакуумной сушке волокнистой или прессованной изоляции.
Ионизация воздуха (подробнее см. ниже) связана
с двумя весьма важными моментами:
а) со значительным поглощением энергии, что и вызы-
вает резкое увеличение tg 8, и
6) с химическими процессами, заключающимися в ос-
новном в том, что часть содержащегося в воздухе кисло-
рода О2 переходит в его видоизмененную форму — газ
озон Оз (иными словами, молекула озона содержит три
кислородных атома, а не два, как обыкновенный кислород),
а также образуются окислы азота. Озон и окислы азота, в
особенности в присутствии даже малых количеств влаги, дей-
ствуют как сильные окислители на большую часть органиче-
ских изоляционных материалов, вызывая их постепенное
разрушение (старение). Минеральные изоляционные мате-
риалы обычно стойки к действию озона.
Оба эти обстоятельства вызывают то, что в большинстве
случаев рабочее напряжение изоляции должно быть ниже
напряжения ионизации UU0H, соответствующего
точке А (фиг. 4). Следует считать более высококачествен-
ной такую изоляцию, у которой напряжение изоляции будет
более высоким и подъем кривой ионизации после точки А—
более пологим.
4. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ
Электрическая изоляция не может выдерживать без
вреда для себя неограниченно большого напряжения. Если
постепенно увеличивать электрическое напряжение, прило-
женное к изоляции, то в конце концов произойдет пробой
изоляции. При этом сопротивление изоляции сразу
падает с очень большого значения до весьма малой вели-
чины, что приводит к возникновению короткого замыкания
между теми токоведущими частями электрической уста-
новки, которые до пробоя разделялись изоляцией. Если
ОФ
20 Общие сведения об электроизоляционных материалах [гл. 1
мощность источника тока достаточно велика, то в резуль-
тате пробоя в пробитом месте возникает электрическая
дуга, могущая расплавить, обуглить или сжечь изоляцию
и токоведущие части вблизи места пробоя. То напряжение,
при котором происходит пробой изоляции, называют ее
пробивным напряжением. Последнее является
одной из наиболее важных характеристик изоляции (изо-
ляционной конструкции). Следует различать характер про-
боя твердых диэлектриков от характера пробоя жидких и
газообразных диэлектриков.
После пробоя твердого электроизоляционного материа-
ла, даже если материал нё'поврежден электрической дугой,
в месте пробоя остается след в виде отверстия — прокола
или прорыва, как будто в этом месте изоляция была меха’
нически пробита острым твердым предметом (откуда и
название «пробой»). Если после пробоя опять приложить
к изоляции напряжение, то в ранее пробитом! месте очень
легко вновь произойдет пробой — пробивное напряжение
ранее пробитого места будет весьма мало по сравнению
с пробивным напряжением исправной, не подвергавшейся
ранее пробою изоляции. Таким образом, пробой твердой
изоляции в электрической машине, аппарате и т. п. являет-
ся аварией, выводящей данное электрическое устройство
из работы и требующей серьезного ремонта — замены про-
битой изоляции на новую.
Если же снять напряжение с пробитой жидкой или
газообразной изоляции, то в силу подвижности частиц
жидкости или газа пробитый промежуток немедленно
заполнится вновь и свойства изоляции полностью восста-
новятся (если только диэлектрик не претерпел сильных
химических изменений в результате достаточно мощной
и продолжительной электрической дуги).
Чем толще слой электроизоляционного материала, тем
больше пробивное напряжение. В то же время пробивные
напряжения слоев одинаковой толщины различных элек-
троизоляционных материалов могут быть весьма различны.
Величиной, характеризующей способность данного электро-
изоляционного материала противостоять пробою, яв-
ляется его электрическая прочность (пробив-
ная прочность). Пробивное напряжение слоя электро-
изоляционного материала, измеренное в киловольтах,
равно произведению электрической прочности данного
§ 5] Ввздух
21
материала в киловольтах на миллиметр (кв’мм) на тол-
щину слоя изоляции h в миллиметрах:
U=Eh. (8)
Пробивное напряжение является характеристикой слоя
изоляции определенной толщины или, в более общем слу-
чае, электроизоляционной конструкции. Так, мы говорим
о пробивном напряжении изолятора, изоляции кабеля, изо-
линии электрической машины и пр. Электрическая же
прочность характеризует электроизоляционный материал,
например, фарфор или гетинакс, независимо от конструк-
тивного оформления изоляции из этого материала. Ясно,
что высокое пробивное напряжение изоляции может быть
получено двумя способами: или путем увеличения толщины
изоляции между находящимися под напряжением токове-
духфими частями, или путем выбора более высококачествен-
ного электроизоляционного материала, обладающего более
высокой электрической прочностью. Таким образом, элек-
трическая прочность является одной из наиболее важных
практически характеристик электроизоляционного мате-
риала. Следует обратить внимание на то, что рабочее
напряжение, которое прикладывается к изоляции во время
ее эксплуатации, всегда должно быть меньше пробивного
напряжения, иначе говоря, должен иметься некоторый з а-
пас электрической прочности изоляции.
Электрические характеристики различных электроизо-
ляционных материалов должны измеряться совершенно
определенными способами, предписываемыми государствен-
ными стандартами.
Глава вторая
ГАЗООБРАЗНЫЕ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ
МАТЕРИАЛЫ
5. ВОЗДУХ
Наиболее важным из числа газообразных диэлектриков
является воздух. В силу своей всеобщей распространенно-
сти воздух даже помимо нашей воли часто входит в состав
электротехнических установок и играет в них роль электро-
изоляционного материала, дополнительного к твердым и
жидким электроизоляционным материалам. В отдельных;
Г азообразные электроизоляционные материалы
( гл. 2
частях электротехнических установок, например, на участ-
ках воздушных линий электропередачи между опорами, воз-
дух является единственной изоляцией между проводниками.
При не слишком высоких напряжениях воздух является
хорошим электроизоляционным материалом; утечка тока
через воздух незаметно мала — она значительно меньше,
чем утечка через твердые
или жидкие электроизоля-
ционные материалы в тех
же Условиях. Диэлектри-
ческая проницаемость воз-
духа, как и других газов,
равна единице и, таким
образом, она значительно
меньше, чем у твердых и
жидких электроизоляци-
онных материалов.
Однако при повыше-
нии напряжения, прихо-
дящегося на воздушный
изоляционный промежу-
ток между двумя элек-
тродами, в воздухе легко
возникают явления элек-
трического разряда (про-
боя) ; иными словами,
электрическая прочность
воздуха весьма невелика.
При малых расстояниях
между электродами элек-
трическая прочность воз-
духа, т. е. пробивное на-
Фиг. 5. Пробивное напряжение (дей-
ствующее значение) в воздухе между
металлическими шарами диаметром
500 мм при различных расстояниях
между ними- Давление 760 мм рт. ст.
Температура -f- 20° С. Частота напря-
жения 50 гц. Один электрод заземлен.
пряжение в киловольтах, деленное на длину воздуш-
ного промежутка, составляет примерно 3—5 кв/мм, что
значительно меньше электрической прочности высоко-
качественных твердых и жидких электроизоляционных
материалов. При увеличении воздушного промежутка элек-
трическая прочность воздуха несколько уменьшается; ины-
ми словами, пробивное напряжение в воздухе между двумя
электродами при увеличении расстояния между ними
хотя и .возрастает, но не пропорционально расстоянию,
а медленнее (фиг. 5). Наличие на электродах острий и
Воздух
«©закругленных краев также приводит к уменьшению
электрической прочности воздуха.
Поэтому расстояния между голыми токоведущими ча-
стями, на которых имеется высокое напряжение, или между
этими же деталями и заземленными предметами для
надежной работы электрических установок должно выби-
раться достаточно большим,'
значительно большим, чем
расстояние между находя-
щимися под напряжением
токоведущими частями уста-
новок, отделенными друг от
друга твердой или жидкой
изоляцией.
Электрический разряд в
воздухе может развиваться
различным образом. Если
кривизна поверхности элек-
тродов выражена мало, то
при повышении напряжения
между электродами до вели-
чины пробивного напряже- Фиг. 6. Разряд в воздухе в виде
НИЯ Сразу, без каких-либо искры между двумя металличе-
заметных предварительных скими электродами.
явлений, возникает пробой
между элетродами в виде искры (фиг. 6), переходящей
при достаточно мощном источнике тока в электрическую
дугу. Если же поверхность электродов имеет сильно
выраженную кривизну или заострения, в особенности,
если расстояние между электродами сравнительно' вели-
ко, то наблюдается уже другая картина: при посте-
пенном повышении напряжения между ‘ электродами в
момент достижения величины «начального» напряжения на
одном! или на обоих электродах возникает так называемая
корона или тихий разряд. Корона имеет вид голу-
боватого свечения (фиг. 7) и сопровождается характерным
звуком (жужжанием или потрескиванием) и образованием
в воздухе газа озона (измененная форма кислорода)
заметного по своеобразному запаху. При дальнейшем повы-
шении напряжения сверх величины начального напряжения
тихий разряд становится все более интенсивным, свечение
занимает все более широкую область и, наконец, при
24
Газообразные электроизоляционные материалы
[ гл. 2
достижении величины пробивного напряжения тихий разряд
сразу переходит в искровой (полный пробой).
Особым видом электрического разряда в воздухе яв-
ляется перекрытие твердой изоляции (поверхност-
ный разряд), т. е. пробой слоя воздуха, непосредственно
прилегающего к поверхности твердой изоляции, причем
разряд развивается вдоль этой поверхности. Схематически
возможность образования перекрытия иллюстрируется
фиг. 8. Разряд между двумя электродами 1 и 2, на которые
Фиг. 7. Корона на метал-
лическом шаре.
Фиг. 8. Пробой и перекрытие
твердой изоляции.
подается напряжение, возможен или в виде пробоя сквозь
толщу твердой изоляции (прямая стрелка а), или в виде
перекрытия по кратчайшему расстоянию на поверхности
твердой изоляции между ближайшими друг к другу краями
электродов (стрелка б). При перекрытии твердая изоляция
непосредственно еще не повреждается, если только она не
будет оплавлена или обожжена искрой или дугой поверх-
ностного разряда при большой мощности источника тока.
При одной и той же длине пути разряда напряжение пере-
крытия значительно меньше, чем напряжение разряда
в воздухе вдали от твердых изоляционных материалов.
Чем меньше расстояние между электродами по поверхно-
сти твердой изоляции (длина стрелки б) по сравнению
с толщиной изоляции между электродами (длина стрелки а)
и чем больше пробивная прочность твердой изоляции, тем
более возможность того, что при постепенном повышении
напряжения между электродами произойдет раньше пере-
крытие, а не пробой твердой изоляции. Если же длина
§ 6]
Различные газы
25
поверхности между электродами искусственно увеличи-
вается, например, делается рифленой (волнистой), как во
многих конструкциях фарфоровых изоляторов (фиг. 30,
70, 80, 82 и др.)> или если твердая изоляция работает
не в воздухе, а в среде с электрической прочностью более
высокой, чем воздух (например, в трансформаторном
масле), напряжение, при котором происходит поверхност-
ный разряд, увеличивается.
На величину электрической прочности воздуха, как и
других газов, оказывает большое влияние давление. При
повышении давления электрическая прочность газов су-
щественно возрастает. Это обстоятельство используется
в некоторых электрических аппаратах и в специальных
конструкциях кабелей. Наоборот, при понижении давле-
ния электрическая прочность воздуха и других газов умень-
шается; однако при достижении очень глубокого вакуума
электрическая прочность вновь сильно повышается.
6. РАЗЛИЧНЫЕ ГАЗЫ
Кроме воздуха, в ряде случаев в электротехнике исполь-
зуются и другие газы. Весьма важен вопрос об электриче:-
ской прочности газов разно-
го состава. При прочих рав-
ных условиях (при тех же
температуре и давлении,
форме электродов и расстоя-
нии между ними и пр.) раз-
личные газы имеют различ-
ные значения электрической
прочности. Если условно
принять величину электриче-
ской прочности воздуха за
Таблица 1
Газ Относительная электрическая прочность
Водород 0,6
Кислород .... 0,9
Углекислота . . . 0,9
Воздух 1,0
Азот 1,0
единицу, то величины элек-
трической прочности наиболее распространенных газов мо-
гут быть приблизительно охарактеризованы числами, при-
веденными в табл. 1.
Некоторые газы, преимущественно имеющие высокий
молекулярный вес (газы, содержащие фтор, хлор, бром,
иод), обнаруживают заметно повышенную по сравнению
с воздухом электрическую прочность. Так, советский ученый
проф. Б. М. Гохберг обнаружил, что газообразная шести-
фтористая сера SF6 имеет электрическую прочность пример-
26
Газообразные электроизоляционные материалы [ гл. 2
но в 2,5 раза более высокую, чем воздух. Чистая шестифто-
ристая сера не обладает токсическими свойствами, химиче-
ски устойчива, не разлагается при нагреве до -j-8000 С; она
с успехом может быть использована в различных электро-
технических конструкциях (конденсаторах, кабелях и пр.),
в связи с чем и была названа Б. М. Гохбергом элегазом
(сокращение от слов «электричество» и «газ»). Особенно
велики преимущества элегаза при по-
фиг. 9. Пробивное на-
пряжение (постоянно-
го тока или же ам-
плитудное значение
напряжения перемен-
ного тока) в воздухе
(кривая 7) и в элегазе
(кривая 2).
вышенных давлениях; в некоторых
случаях сжатый элегаз по своей элек-
трической прочности может заменить,
например, электроизоляционное масло
(§ 7—8). На фиг. 9 приведены значе-
ния пробивного напряжения между
двумя дисковыми металлическими
электродами (с закруглением краев
радиусом 2,5 мм) в элегазе и для
сравнения в воздухе; расстояние меж-
ду электродами в обоих случаях со-
ставляет 3,8 мм.
Значительный интерес для электро-
техники представляет водород.
Это—весьма легкий газ, обладающий
весьма благоприятными свойствами
для использования в качестве охлаж-
дающей среды (вместо воздуха) в
электрических машинах. В табл. 2 со-
поставлены важнейшие физические характеристики (при оди-
наковых давлениях и температурах) водорода и воздуха,
а также для сравнения азота и углекислоты, причем значе-
ние каждой из характеристик для воздуха принято за еди-
ницу:
Таблица 2
Характеристика Воздух Водород Азот Угле- кислота
Плотность 1,0 0,07 0,97 1,52
Теплопроводность 1,0 6,69 1,08 0,64
Теплоемкость (на единицу веса) Теплоемкость (на единицу 1,0 14,35 1,05 0,85
объема) Коэффициент теплоотдачи от 1,0 1,0 1,02 1,29
твердого тела к газу .... 1,0 1,51 1,03 1,13
§ б ] Различные газы 27
При использовании водорода для охлаждения крупных
электрических машин (турбогенераторы, синхронные ком-
пенсаторы) снижаются потери мощности на трение ротора
о газ и на вентиляцию (эти потери приблизительно пропор-
циональны плотности газа). Далее, значительно улучшается
охлаждение машины (за счет весьма большой теплопровод-
ности водорода, а также повышенного коэффициента тепло-
отдачи в водород). Кроме того, значительно улучшаются
условия работы органической изоляции обмоток Мишины
и замедляется ее тепловое старение за счет отсутствия
окисляющего действия кислорода воздуха. Наконец, в ат-
мосфере водорода улучшаются условия работы щеток;
устраняется опасность пожара обмоток (так как водо-
род в противоположность содержащему кислород воз-
духу не поддерживает горения). Все это приводит к тому,
что применение водородного охлаждения позволяет чрез-
вычайно существенно (на 20—30%) повысить мощность
машины по сравнению с мощностью при охлаждении воз-
духом, а также повысить к. п. д.; поэтому в последнее
время все крупные турбогенераторы и синхронные компен-
саторы, изготовляемые в Советском Союзе, выполняются
с водородным охлаждением. Применение водородного
охлаждения требует герметизации машины (подшипники
уплотняются с помощью специальных масляных затворов);
для того чтобы избежать попадания воздуха внутрь маши-
ны (водород в смеси с воздухом в определенных соотно-
шениях образует взрывчатую смесь — так называемый
гремучий газ, присутствие которого в машине, ко-
нечно, недопустимо), внутри корпуса машины поддержи-
вается избыточное давление (обычно порядка 0,02—
0,03 ат); неизбежные утечки водорода восполняются по-
дачей газа из баллонов.
В самое последнее время намечается тенденция к пе-
реходу на значительно повышенное избыточное давление
водорода в машине (порядка 1,5 манометрической атмос-
феры); при этом ощутительно возрастает утечка водорода
и усложняется все .водородное хозяйство, но получается
весьма большой выигрыш 'в мощности (мощность машины
может быть повышена примерно в 3 раза по сравнению
с мощностью машины при охлаждении воздухом при ат-
мосферном давлении).
28
Жидкие электроизоляционные материалы
[ гл. 3
Для заполнения различных электровакуумных прибо-
ров употребляется ряд газов, в том числе редкие инертные
газы: гелий, аргон, криптон и ксенон, а также пары ртути
и натрия и др.
Глава третья
ЖИДКИЕ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
В этой главе мы рассмотрим электроизоляционные ма-
териалы, которые являются жидкостями как в состоянии
поставки, так и в эксплуатации, в работающей изоляции.
Важнейшим из этих материалов является нефтяное
трансформаторное масло, которому мы и уделим наиболь-
шее внимание.
7. ТРАНСФОРМАТОРНОЕ МАСЛО И ЕГО НАЗНАЧЕНИЕ
Во многих электрических аппаратах — трансформато-
рах, масляных выключателях, реакторах, реостатах и пр.—
применяют жидкий электроизоляционный материал, кото-
рый носит различные назначения: трансформатор-
ное, электроизоляционное, нефтяное или ми-
неральное масло. Маслом этот продукт называют
из-за его вязкости и густоты, т. е. маслянистости; транс-
форматорным маслом — потому, что в самых боль-
ших количествах его употребляют в трансформаторах;
электроизоляционным масло именуют потому, что
одно из его главных назначений—улучшение электрической
изоляции аппарата; нефтяным или же минераль-
ным— потому, что его добывают из нефти — в противопо-
ложность растительным (каковы льняное, подсолнечное,
хлопковое ,и подобные масла) и животным маслам и жи-
рам, а также синтетическим маслам.
Схема технологического процесса получения трансфор-
маторного масла из нефти представлена на фиг. 10. При
ступенчатой перегонке нефти после отгонки более легко
кипящих фракций (бензин, лигроин, керосин). получается
мазут, дальнейшей разгонкой которого получаются раз-
личные нефтяные масла. Сравнительно легкокипящие со-
ляровые масла обрабатывают серной кислотой H2SO4,
которая связывает нестойкие химические примеси, имею-
щиеся в масле; наличие этих примесей в трансформатор-
ном масле сделало бы последнее мало устойчивым по от-
§ 7] Трансформаторное масло й его назначение 29
ношению к тепловому старению (стр. 44). Затем масло
обрабатывают щелочью для нейтрализации кислоты, тща-
тельно промывают водой, фильтруют и сушат. При сушке
и очистке масла нередко применяют адсорбенты — те же
материалы, которые используются и при регенерации
масла, бывшего в эксплуатации (стр. 59). Таким обра-
| НефтГ\
♦ Бензин
^Лигроин
Керосин
Мазут |------j----
Соляровые
масла
Фиг. 10. Схема технологического процесса
получения трансформаторного масла.
зом, в результате тщательной очистки определенной фрак-
ции нефти масла получается трансформаторное масло.
В электрических аппаратах электроизоляционное масло
выполняет ряд весьма важных и ответственных функций.
Прежде всего масло служит для обеспечения надеж-
ной электрической изоляции аппарата, что осо-
бенно важно для аппаратов высокого напряжения. Без
заливки маслом бумажная изоляция обмоток современ-
ного высоковольтного трансформатора была бы легко про-
бита и трансформатор был бы выведен из строя.
30 Жидкие электроизоляционные материалы [гл. 3
Далее, .масло улучшает охлаждение обмоток
и магнитопровода, в которых выделяется тепло
вследствие неизбежных потерь энергии. Если включить
не залитый маслом трансформатор, предназначенный для
работы с маслом, то температура его обмоток и магнито-
провода весьма быстро увеличится до совершенно недопу-
стимой величины, при которой бумажная изоляция может
обуглиться, вследствие чего трансформатор будет испорчен.
Масло, залитое в масляный выключатель, при возник-
новении дуги между расходящимися контактами выклю-
чателя при отключении охлаждает канал дуги и способ-
ствует быстрому ее прекращению в момент прохождения
тока (имеется в виду переменный ток) через нулевое зна-
чение; таким образом, в масляном выключателе масло
обеспечивает быстрое гашение дуги и возможность отклю-
чения больших электрических мощностей.
От качества масла и состояния, в котором оно нахо-
дится в эксплуатации, в значительной степени зависит на-
дежная и бесперебойная работа энергетических систем.
Поэтому на электрических станциях и подстанциях должно
быть обращено серьезное внимание на правильную поста-
новку работы масляного хозяйства.
8. СВОЙСТВА ТРАНСФОРМАТОРНОГО МАСЛА И СПОСОБЫ
ИХ ПРОВЕРКИ
Свойства изоляционного (трансформаторного) масла
должны безусловно соответствовать требованиям Государ-
ственного общесоюзного стандарта ГОСТ 982-43 и Пра-
вилам технической эксплуатации Министерства электро-
станций СССР. Рассмотрим важнейшие из установленных
стандартом и Правилами технической эксплуатации1 свой-
ства масла и принятые способы проверки этих свойств.
Электрическая прочность. Это — очень важная характе-
ристика масла как электроизоляционного материала. Ма-
лая электрическая прочность масла явно указывает на пло-
хое качество масла или, что чаще всего имеет место на
практике, па наличие в масле примеси воды и различных
загрязнений (подробнее см. ниже). Поэтому испытание
масла на пробой является одним из наиболее важных и
чаще других проводящимся на практике видом! испытаний
электроизоляционного масла.
I
§8] Свойства трансформаторного масла
Ис п ы т а н и с масла на п р о б о й производится
чаще всего с помощью специально прен а знаменных для
этой цели аппаратов. Одним из наиболее распространен-
ных в настоящее время в Советском Союзе аппаратов для
испытания масла на пробой является аппарат типа АМИ-60
(буква А обозначает «аппарат», М—-«масляный», И —
«испытательный», число 60—наивысшее возможное напря-
жение аппарата в киловольтах).
АМИ-60 представлен на фиг. 11,
электрическая схема соединений.
Аппарат конструктивно оформлен
в виде металлического шкафчика
(колонки), снабженной для удоб-
ства передвижения четырьмя кат-
ками. В верхней части колонки по-
мещается фарфоровый сосуд
(«банка») емкостью 0,6 л, в кото-
рый заливается подлежащее ис-
пытанию на пробой масло. В бан-
ке на особых держателях укреп-
лены два латунных электрода в
виде цилиндров диаметром 25 лш.
Обращенные друг к другу торцы
электродов, между которыми соб-
ственно и происходит пробой мас-
ла, имеют края, закругленные ра-
диусом 2 мм. а расстояние между
этими торцами (т.е. толщина слоя
масла между электродами) долж-
но быть равно точно 2,5 мм (фиг.
13). Крышка, под которой распо-
лагается залитая маслом банка с
Внешний вид аппарата
а на фиг. 12 дана его
Фиг. 11. Аппарат типа
АМИ-60 для испытания мас-
ла на пробой.
электродами, имеет стеклянное
окошко, через которое можно наблюдать за процессом про-
боя. Для обеспечения безопасности работающих с аппара-
том под крышкой предусмотрены блокировочные (дверные)
контакты, которые замкнуты только при закрытой крышке;
если же крышка будет открыта и, следовательно, сделается
возможным! доступ к банке с электродами, блокировочные
контакты разомкнутся, и напряжение с электродов немед-
ленно будет снято.
Жидкие электроизоляционные материалы
[ гл. 3
Внутри колонки размещены два трансформатора; глав-
ный (повышающий) — маслонаполненный, мощностью
2 кеа, к обмотке высшего напряжения которого присоеди-
Фиг. 12. Электрическая схема соединений аппарата
АМИ-60.
1 — блокировочные контакты крышки; 2— банка с электрода-
ми; 3 — штепсельная розетка для подключения контрольного
вольтметра; 4—максимальный автомат; 5 — зеленая сигналь-
ная лампа; 6 — красная сигнальная лампа; 7—регулировоч-
ный трансформатор; 8— главный повышающий трансформа-
тор; 9— высоковольтные выводы для испытания твердых ди-
электриков; 10 — заземление колонки.
пены электроды, и регулировочный — воздушный, через
который питается первичная обмотка главного трансфор-
матора. Вторичная обмотка регулировочного трансформа-
тора имеет зачищенные от изоляции витки, по которым
I 81
Свойства трансформаторного масла
.43
может скользить движок с двумя угольными щетками,
что позволяет по желанию плавно регулировать от нуля
до максимальной величины напряжение, снимаемое с этой
обмотки, а, следовательно, и напряжение, подаваемое на
электроды. Первичная обмотка регулировочного трансфор-
матора состоит из двух секций, которые могут соединяться
последовательно или же параллельно, что дает возмож-
ность осуществлять питание аппарата от осветительной
Фиг. 13, Электроды для испытания масла на пробой.
Размеры в миллиметрах.
сети 127 или 220 в. Регулировочный трансформатор имеет
еще третью вспомогательную обмотку, дающую напряже-
ние 6 в для питания сигнальных ламп.
При работе с аппаратом АМИ-60 следует прежде всего
заземлить корпус колонки и отвести рукоятку регулирую-
щего напряжение движка (на передней стенке колонки)
в нулевое (крайнее левое) положение. Затем нужно вста-
вить штепсель питания в розетку сети (при этом должна
загореться зеленая сигнальная лампа). Теперь включают
от руки максимальный автомат (при этом должна заго-
реться красная сигнальная лампа) и, плавно передвигая
вправо движок, повышают с равномерной скоростью
1—2 кв в секунду напряжение на электродах до тех пор,
пока слой масла между электродами не будет пробит. Ве-
личина напряжения на электродах определяется по пока-
занию вольтметра, вмонтированного в верхнюю часть ко-
лонки и проградуированного непосредственно на дейст-
вующую величину высшего напряжения главного транс-
форматора в киловольтах. Пробой отмечается по образова-
нию в масле между электродами электрической дуги в виде
3 Б. М, Тар?е»
34 Жидкие электроизоляционные материалы [ гл. 3
сплошной толстой ярко светящейся искры и по спаданию
до нуля стрелки во.1ьТй1е1ра; при пробое, если не будет
немедленно снято напряжение, выпадает максимальный
авто?,таг. Напряжение, при котором произошел пробой
масла, измеряется наибольшим достигнутым непосред-
ственно перед самым моментом пробоя показанием вольт-
метра.
После пробоя масла напряжение снижают, затем вновь
увеличивают тем же порядком до следующего пробоя
и т. д. Всего для данного образца масла следует сделать
шесть пробоев. Напряжение при первом пробое в расчет не
принимают, а из напряжений для всех пяти последующих
пробоев берут среднее арифметическое (т. е. складывают
все эти пять значений и сумму делят на пять). Это сред-
нее напряжение и принимают за «пробивное напряжение»
данного образца масла, понимая при этом, что это пробив-
ное напряжение относится к слою масла толщиной 2,5 мм.
Пример. Пусть для первого пробоя напряжение ока-
залось равным 37 кв, для второго пробоя—33 кв, для
третьего — 25 кв, для четвертого —35 кв, для пятого —
38 кв и для шестого —29 кв. В этом случае за пробивное
напряжение масла следует принять величину
33 -ф 2о -ф 35 38 -ф 29 _160_qq
—5 —-5- —32 кв
(точнее говоря, электрическая прочность масла равна 32 кв
при расстоянии 2,5 мм).
Очевидно, что электрическая прочность масла в кило-
вольтах на миллиметр (как ее принято давать для твер-
дых электроизоляционных материалов) легко может быть
получена, если мы разделим на 2,5 величину напряжения
в киловольтах, пробивающего слой масла толщиной 2,5 мм.
Например, если пробивное напряжение слоя масла толщи-
ной 2,5 мм составляет 50 кв, то электрическая прочность
масла равна 20 кв/мм.
Помимо своего прямого назначения аппарат АМИ-60
может быть использован также для испытания твердых
диэлектриков или электроизоляционных конструкций. Для
этой цели на задней стенке коленки в ее верхней части
имеется два круглых отверстия, нормально закрытых за-
глушками. При необходимости испытания твердых диэлек-
§8] Свойства трансформаторного масла 35
криков и 1. п. эти заглушки снимаются, и через отверстия
к обмотке высшего напряжения главного трансформатора
пропускаются два специально поставляемы?; комплектно
с аппаратом высоковольтных вывода, позволяющих произ-
вести требующееся испытание.
Размеры аппарата АМИ-60: высота 850 мм, длина (по
фасаду) 500 мм, ширина 450 мм (с высоковольтными вы-
водами для испытания твердых диэлектриков — 630 мм).
Вес аппарата 13U кг.
Испытание масла на пробой весьма несложно, но, что-
бы получить совершенно надежные и точные результаты,
к этому испытанию надлежит относиться исключительно
внимательно и учитывать целый ряд моментов, которые
с первого взгляда могли бы показаться мало существен-
ными.
Так, необходимо проверять расстояние между обра-
щенными друг к другу плоскостями электродов с помощью
специального калибра (щупа), толщина которого должна
в точности равняться 2,5 мм.
Сосуд и электроды должны быть совершенно чисты-
ми и сухими. Время от времени электроды следует
протирать замшей. Перед началом каждого испытания
надо промыть сосуд с электродами чистым сухим маслом,
или же просушить его в термостате, после чего уже нельзя
касаться руками электродов или внутренней поверхности
сосуда.
Пробу масла для испытания на пробой из бака транс-
форматора и т. п. следует брать в совершенно чи-
стую и сухую стеклянную (или алюминиевую) банку
или бутылку, плотно закрывающуюся корковой (с подклад-
кой из пергаментной бумаги) или же стеклянной притертой
пробкой. Чтобы взять пробу масла из трансформатора, сле-
дует открыть спускной вентиль в нижней части бака транс-
форматора, дать стечь небольшому количеству масла, что-
бы смыть пыль и грязь у выходного отверстия патрубка, и
затем уже подставить заранее подготовленную банку. Если
проба масла до испытания должна храниться некоторое
время или же пересылаться в другое помещение, то пробку
банки следует залигь парафином, чтобы в масло- не попа-
дала влага из воздуха.
Перед самым испытанием банку с пробой масла не-
сколько раз медленно переворачивают вверх дном, чтобы
Зв Жидкие электроизоляционные материалы [ гл. 3
масло перемешалось (банку не 'встряхивать, чтобы в масле
не образовались пузыри воздуха!); затем вынимают пробку
и сливают некоторое количество масла, чтобы обмыть края
банки. После этого испытуемым маслом трижды ополаски-
вают электроды, предварительно уже промытые и высу-
шенные, как уже отмечалось выше. После каждого из трех
споласкиваний электродов масло каждый раз полностью
сливают прочь. Только после этого заливают в. сосуд
с электродами необходимое для испытания количество мис-
ла (уровень залитого в сосуд масла должен быть по край-
ней мере на 15 мм выше верхнего края электродов). За-
литому в сосуд маслу дают отстояться в течение 10 мин.,
после чего производят первый пробой. Перед каждым из
последующих пробоев маслу дают отстаиваться по 5 мин.,
а кроме того, слегка перемешивают масло чистой и сухой
стеклянной палочкой или щупом, чтобы из пробиваемого
масла в 'пространстве между электродами удалились пу-
зырьки воздуха, частички копоти и т. д.
Значения пробивного напряжения масла, полученные
описанным образом, не должны быть ниже норм', установ-
ленных Правилами Министерства электростанций СССР
для трансформаторов или других заливаемых маслом элек-
трических аппаратов. Чем выше напряжение, при котором
должен работать аппарат, тем, естественно, выше и требо-
вания, предъявляемые к маслу в отношении его электри-
ческой прочности.
Следует различать:
1) «чистое и сухое масло», т. е. масло, пред-
назначенное для заливки в трансформатор или в иной ап-
парат, тщательно очищенное и еще не содержащее тех при-
месей, которые появляются в находящемся в эксплуатации
масле;
2) «эксплуатационное масло», т. е. масло,
уже залитое в трансформатор или иной аппарат и нахо-
дящееся в эксплуатации
Действующие в настоящее время Правила технической
эксплуатации Министерства электростанций СССР уста-
навливают следующие наименьшие значения электрической
прочности как чистого и сухого, так и эксплуатационного
масла в зависимости от рабочего напряжения заполняемого
маслом аппарата (табл. 3). ....
§ 8]
©войства трансформаторного масла
37
Таблица 3
Для аппаратов с высшим рабочим напряжением, кв Пробивное напряжение масла, кв (на 2,5 лглг)
для чистого и сухого масла для эксплуата- ционного масла
Выше 35 40 35
6—35 30 25
Ниже 6 25 23
Свежее масло перед заливкой в аппарат должно обя-
зательно испытываться на пробой. Электрическая проч-
ность при этом должна соответствовать нормам на чистое
и сухое масло (желательна и еще более высокая электри-
ческая прочность). Из работающего аппарата через опре-
деленные (установленные Правилами технической эксплуа-
тации) промежутки времени необходимо брать пробы
масла и испытывать их на пробой; электрическая прочность
этих проб масла не должна быть ниже установленной нор-
мами для эксплуатационного масла.
Пример. Имеется трансформатор, понижающий напря-
жение с 6 000 до 220 в. В него можно заливать лишь мас-
ло с электрической прочностью не ниже 30 кв на 2,5 мм.
При испытании на пробой масла, взятого из бака работаю-
щего трансформатора, электрическая прочность должна
быть не ниже 25 кв на 2,5 мм. Если же при очередном
испытании образца масла, взятого из бака работающего
трансформатора, будет получена электрическая прочность
менее 25 кв на 2,5 мм, то такое масло следует немедленно
подвергнуть очистке или же заменить свежим; продолжать
эксплуатацию трансформатора с таким маслом недопу-
стимо.
Вязкость. Вязкость (густота) трансформаторного масла
является очень важной его характеристикой. Для хорошей
циркуляции масла в трансформаторах, улучшающей ох-
лаждение обмоток и мапнитопроводов, необходимо масло
с достаточно малой вязкостью. Величина вязкости масла,
как и других жидкостей, сильно возрастает при пониже-
нии температуры. Вязкость чистого и сухого масла должна
быть не выше 5° при температуре 20° С и не выше 1,8° при
температуре 50° С. Для эксплуатационного масла при тем-
Жидкие электроизоляционные ма1ериалы
[ гл. 3
пературе 50° С допускается вязкость до 2°. Масло с большей
вязкостью следует браковать и к работе не допускать.
Приведенные выше значения вязкости в градусах — это
значения так называемой условной вязкости, кото-
рая определяется с помощью специального прибора — вис-
козиметра. Сущность определения условной вязкости сво-
дится к тому, что из сосуда через калиброванное отвер-
Фиг. 14. Вискозиметр для опреде-
ления условной вязкости масла.
1 — наружный сосуд; 2—внутренний со-
суд; 5 — штепсель; 4— термометр; 6—
мерная колба; 7—кольцевая газовая
горелка.
стие в его дне выпускается
определенный объем испы-
туемого масла при требую-
щейся температуре и точно
измеряется время, в течение
которого масло вытекает.
Вполне очевидно, что чем
больше это время, тем боль-
ше вязкость масла.
Практически вискозиметр
для определения условной
вязкости нефтяных масел
выполнен следующим обра-
зом (фиг. 14): главную часть
его составляют два вставлен-
ных друг в друга латунных
сосуда 1 п 2. Внутренний
сосуд 2 служит для заливки
испытуемого масла. Масло
наливают в таком количе-
стве, чтобы уровень его был
на высоте трех острий, на-
ходящихся внутри сосуда.
Очевидно, что, если залить масло выше этих острий, то
гидростатический напор будет больше нормального и ве-
личина вязкости из опыта получится слишком малой,
и, наоборот, если залить масло ниже острий, ошибка
в определении вязкости получится в сторону преувели-
чения. Уровень масла должен касаться всех трех
острий одновременно, что служит признаком правильной
(горизонтальной) установки прибора на столе; не-
точность выправляют установочными винтами на ножках
прибора. В дне внутреннего сосуда имеется сточное отвер-
стие, которое затыкается деревянным штепселем 3, прохо-
дящим через отверстие в крышке. Размеры всех сосудов.
§ 8]
Свойства трансформаторного масла
30
отверстия и т. и. вискозиметра установлены стандартом
ОСТ 2108/1.
Наружный сосуд 1 служит водяной баней; в него на-
ливают воду, которая, нагреваясь от кольцевой i азовой
горелки, равномерно передает тепло маслу. Воду перемеши-
вают мешалкой 5. Благодаря значительной теплоемкости
воды устраняются резкие колебания температуры масла во
время опыта.
Перед измерением вискозиметр должен быть тщательно
промыт бензином и просушен. Вставив штепсель 3 в его
гнездо и установив под сточным отверстием прибора мер-
ную колбу 6 с отметкой на горлышке 200 мл, заливают
в сосуд 1 масло, как было указано вьш е. Затем, закрыв
.крышку, нагревают водяную баню горелкой 7, перемеши-
вая воду мешалкой 5. Котла установится требуемая темпе-
ратура масла, что отмечается по термометру 4, выпускают
в колбу 6 масло до отметки, причем пену во внимание
не принимают; время вытекания масла отмечают по секун-
домеру.
Условная вязкость в градусах определяется делением
полученного из опыта времени истечения 200 мл масла (при
температуре испытания) на постоянную прибора. Постоян-
ная (водяное число) прибора есть время истечения из него
200 мл дистиллированной воды при нормальной темпера-
туре (20°С). Постоянная прибора должна быть в преде-
лах от 50 до 52 сек.; время от времени ее следует прове-
рять. Для определения постоянной прибора поступают, как
указано выше, но вместо масла берут дистиллиоованную
воду, причем измерение ведут при температуре 20° С.
Отметим, что на практике при отсутствии газа для
подогрева вискозиметра в водяную баню заливают горя-
чую воду и путем перемешивания, добавления холодной
и горячей воды и выдержки добиваются необходимой
температуры масла.
Температура вспышки. Это — та температура масла, при
которой смесь паров масла с воздухом вспыхивает от при-
ближения небольшого открытого пламени, от искры и т. п.
Высокая температура вспышки необходима для обеспече-
ния малой пожарной опасности масла. Температура вспыш-
ки масла, как чистого и сухого, так и эксплуатационного,
должна быть не ниже 140° С. Температуру вспышки опре-
деляют на специальном «приборе с закрытым тиглем»
40 Жидкие электроизоляционные материалы [гл. 3
Фиг. 15. Прибор с закрытым
тиглем для определения тем-
пературы вспышки масла.
1 — крышка тигля для масла;
2 — трубка со стержнем; 3—
головка стержня; 4—пробная го-
релка; 5—термометр; 6 — ме-
шалка: 7—воздушная баня; 3 —
горелка для ’нагрева воздушной
бани.
(у масел с очень высокой температурой вспышки эта ве-
личина определяется с помощью аналогичного прибора
«с открытым тиглем»).
Прибор для определения температуры вспышки
(фиг. 15) состоит в основном из металлического сосуда (ти-
гля) с крышкой 1, состоящей из
двух частей: нижней — неподвиж-
ной и верхней, которую можно по-
ворачивать на некоторый угол в
ту и другую сторону. В каждой
части крышки имеются отверстия,
которые могут совпадать или же
быть закрытыми в зависимости
от положения поворачивающейся
части крышки. К крышке придела-’
на также трубка 2, внутри кото-
рой проходит поворачивающийся
стержень. При вращении голов-
ки 3 этого стержня подвижная
часть крышки начинает поворачи-
ваться, благодаря чему достигает-
ся совпадение отверстий. Одно-
временно к открывающейся по-
верхности масла наклоняется ма-
ленькая горелка 4, длина пламени
которой устанавливается равной
3 мм. Если же головку отпустить,
то части прибора приходят в пер-
воначальное положение. В непо-
движной части крышки имеется
приспособление для укрепления
термометра, а в центре крышки
проходит стержень мешалки 6.
Последняя имеет две пары лопа-
стей — нижние находятся в мас-
ле, верхние — над маслом, в про-
странстве, где накопляются пары
масла. Весь прибор помещен в чугунную воздушную баню,
подогреваемую горелкой 8.
Испытание ведут следующим образом: в сосуд нали-
вают до соответствующей отметки (риски) подлежащее
испытанию масло, устанавливают крышку со всеми при-
§8] Свойства трансформаторного масла 41
способлениями и начинают нагрев, причем масло и воздух
над ним перемешивают мешалкой 6. Нагрев масла должен
вестись со вполне определенной скоростью: в каждую ми-
нуту температура масла должна повышаться на 2° С. На-
чиная с температуры 100° С, через каждый градус произ-
водят пробу на вспышку, для чего прекращают перемеши-
вание и поворотом головки 3 приводят крышку в движение,
причем, как уже описывалось, к поверхности масла под-
носится пламя. Ту температуру масла, при достижении
которой при пробе пары масла вспыхнут синеватым пла-
менем, и отмечают как температуру вспышки масла.
Перед испытанием прибор должен быть совершенно
чист и сух. Если для промывки прибора использовался
бензин, то после этого прибор необходимо особо тщательно
просушить, так как даже ничтожная примесь бензина
к маслу сильно снижает получаемую из опыта температуру
вспышки масла.
Различные свойства и способы испытания. Темпе-
ратура застывания масла должна быть не выше
минус 45° С; однако для электростанций южных районов
(в энергообъединениях: Крымэнерго, Грузэнерго и Узбек-
энерго) допускается применение масла с температурой
застывания до минус 35° С.
Масло не должно содержать различных механических
примесей, водорастворимых кислот и щелочей. Зольность
чистого и сухого масла должна быть не более 0,005%,
а эксплуатационного масла — не более 0,01%. Содержание
в масле свободных кислот оценивается по так называемому
кислотному числу, представляющему собой число
миллиграммов едкого кали (КОН), требующееся для ней-
трализации свободных кислот, находящихся в 1 г испытуе-
мого масла. Кислотное число чистого и сухого масла долж-
но быть не выше 0,04 мг КОН/г, а кислотное число экс-
плуатационного масла — не выше 0,4 мг КОН/г.
Если при нагревании масла в стеклянной пробирке на
горелке или при осторожном опускании в масло раскален-
ной докрасна стальной проволоки слышен характерный
треск (проба на потрескивание), то это указывает
на наличие в масле большого количества воды (естествен-
но, такое масло дало бы низкое значение электрической
прочности при испытании на пробой) и на необходимость
очистки от нее масла.
42 Жидкие электроизоляционные материалы [ гл, 3
Если масло становится малопрозрачным от присутствия
сажи или других загрязнений, то оно немедленно должно
очищаться. Испытание на прозрачность произ-
водят следующим простым приемом: на стенку прямоуголь-
ного стеклянного сосуда шириной 100 мм наклеивают по-
лоску белой бумаги с нанесенными на ней черной тушью
тремя линиями толщиной соответственно 0,1; 0,5 и 1,0 о;
в сосуд заливают испытуемое масло. Если сквозь слой масла
в 100 мм четко видны все три линии, то масло считается
пригодным для эксплуатации; если линия толщиной 0,5 мм
видна нечетко, а линия 1 мм четко, то масло следует очи-
стить, причем очистка масла возможна без снятия напря-
жения с маслонаполненного аппарата; наконец, если даже
линия 0,5 мм не видна, то необходима немедленная очистка
масла со снятием напряжения с маслонаполненного аппа-
рата.
9. ЗАГРЯЗНЕНИЯ В МАСЛЕ И ЕГО ОЧИСТКА
Трансформаторное масло может быть загрязнено
самыми разнообразными примесями — влагой, волокнисты-
ми частицами, смолистыми веществами и т. п.
Эти загрязнения могут остаться в масле в результате
недостаточно тщательной очистки его1 на производящем
масло заводе; далее, они могут попадать в масло извне
во время его перевозки, переливания, хранения на складе
или во время работы в электрическом аппарате и, наконец,
могут образоваться в самом масле.
Загрязнения в масле могут находиться в различном
состоянии: они могут быть растворены в масле, могут
быть взвешены в масле (когда мелкие частицы приме-
сей плавают в масле), а также могут осаждаться на дне
сосудов с маслом или на погруженных в масло деталях
электрических аппаратов, или же, наконец, могут всплы-
вать на поверхность масла (наиболее редкий случай).
Одной из наиболее часто встречающихся примесей в
масле является в о д а. Масло гигроскопично, т. е. обладает
способностью поглощать влагу'. Масло, которое залито
в открытый сосуд, постепенно засасывает влагу из воздуха
(даже в практически «сухом» воздухе всегда имеется
некоторое количество влаги в виде водяных паров) Очень
легко может попадать в масло влага из различных предме-
тов, которые погружаются в масло, а также со стенок
§ 9 ] Загрязнения в масле и его очистка, 43
недостаточно хорошо просушенных сосудов и т. д. В зави-
симости от количества влаги и способа ее проникновения
в масло вода в масле может быть в различных видах;
1) в растворе; 2) в виде мельчайших взвешенных (см.
выше) в масле капелек (так называемая эмульсия
воды в масле) или 3) в виде избыточной воды, уже
не смешивающейся с маслом и осаждающейся на дне
сосуда.
Так как вода тяжелее масла, то у дна резервуаров
с маслом содержание примесей воды (в частности, эмуль-
сионной, наиболее вредной для масла) бывает больше, чем
в верхних слоях масла (поэтому для испытания масла на
пробой берут пробу масла из нижних слоев масла в резер-
вауре). При охлаждении до температуры ниже 0°С вода
в масле замерзает; водяной лед легче воды (общеизвестно,
что .в воде лед плавает) и, если масло имеет ненормально
высокий удельный вес, частины льда могут всплывать на
поверхность масла. При этом может происходить увлаж-
нение обмоток, погруженных в масло, и пр. Поэтому плот-
ность чистого и сухого масла должна быть не более
0.896 кг/л.
Различные волокнистые частицы (волокон-
ца бумаги, древесины, хлопчатобумажные волокна и т. п.)
могут попадать в масло в качестве случайных загрязнений;
наиболее вероятно попадание их в масло из волокнистой
изоляции трансформаторов или других заливаемых маслом
аппаратов, а также из фильтровальной бумаги фильтрпрес-
сов, которые нередко применяют в практике для очистки
масла (стр. 55—58).
Мельчайшие частины угля (сажа, копоть), которые
даже в сравнительно малых количествах делают масло
черным и непрозрачным, возникают в самом масле при
действии на последнее дуги при разрядах в масле, напри-
мер, при работе масляного выключателя. Уголь тяжелее
масла, и поэтому частицы сажи постепенно опускаются
в масле вниз и садятся на дно сосуда и на погруженные
в масло детали аппаратов. Чем мельче эти частицы, тем
медленнее они осаждаются.
Примесью к маслу можно считать и воздух, который
может быть растворен в масле или же находиться в нем,
в виде пузырьков. Особенно много воздуха попадает в масло
при его перемешивании, например, в центрифуге (сепара-
44
Жидкие электроизоляционные материалы
[ гл. 3
торе), если последняя работает при доступе воздуха к мас-
лу (без разрежения).
В результате недостаточно тщательной заводской очи-
стки в масле, выпускаемом с масляного завода, могут
оставаться различные примеси, в частности остатки серной
кислоты или едкой щелочи, а также кислых и смолистых
веществ (гудрона), воды и пр.
С течением времени качество даже совершенно чистого
м-асла, работающего в закрытом баке электрического аппа-
рата, ухудшается и масло, как говорят, стареет: приоб-
ретает более темный цвет и становится более вязким,
причем в самом масле образуются различные продукты его
старения, загрязняющие масло. Эти загрязнения—кислоты,
смолы и др. — частично растворяются в масле, а частично
оказываются нерастворимыми и, так как они тяжелее
масла, медленно осаждаются на дно бака и на погружен-
ные ,в масло деталр в виде плотного слоя или корки—так
называемого ила.
Различные масла, получаемые из нефтей различного
происхождения и, следовательно, различного химического
состава, стареют с различной скоростью. Сравнительно
мало стареют хорошо очищенные масла из эмбенских и
бакинских нефтей, хуже их—масла из грозненских нефтей.
Скорость старения масла и образования в масле как
растворимых кислых продуктов, так и осаждающихся
в виде ила загрязнений чрезвычайно увеличивается:
1) при доступе воздуха (так как процесс старения масла
в значительной степени связан с окислением кислородом,
содержащимся в воздухе), а в особенности при действии
озона (см. стр. 19);
2) при повышении температуры;
3) при соприкосновении масла с металлами (медью,
свинцом! и некоторыми другими), которые являются
катализаторами старения, т. е. уже в малых
количествах ускоряют химические реакции старения;
4) при воздействии света
Если не удалять из масла образующиеся в результате
начавшегося старения загрязнения, то масло будет стареть
все более и более быстро.
Старение масла может усиливаться при смешении его
с маслом другого происхождения, хотя бы «ба масла
были совершенно чистыми от примесей,
§9]
Загрязнения в масле и его очистка
45
В чем же заключается вред, приносимый маслу за-
грязнениями? Прежде всего загрязнения ухудшают элек-
троизоляционные свойства масла. Так, даже ничтожно
малые количества воды, особенно ,в виде эмульсии', очень
сильно понижают электрическую прочность масла. Это
хорошо 'Иллюстрируется графиком фиг. 16, где по гори-
зонтальной оси отложено содержание воды в масле в про-
центах и по вертикальной оси — пробивное напряжение
в киловольтах для слоя масла
толщиной 2,5 мм. Как видно, уже
примесь воды в количестве до
0,01% понижает электрическую
прочность масла настолько, что
делает масло совершенно непри-
годным для работы в электриче-
ских аппаратах даже на низкое
рабочее напряжение (см. табл.
1, — ни в одном случае не допу-
скается пробивное напряжение
масла менее 20 кв на 2,5 мм).
Столь сильно выраженная,
катастрофическая зависимость
электрической прочности масла
от содержания весьма малых
количеств воды объясняется тем,
Фиг. 16. Влияние примеси
эмульсионной воды на элек-
трическую прочность масла.
что диэлектрическая проницаемость капелек воды (около 80)
значительно больше, чем масла (2,2—2,4). Под влиянием
сил электрического поля эти капельки, присутствующие
в масле в виде эмульсии, приобретают удлиненную (в на-
правлении силовых линий) форму и, кроме того, втягиваются
в те места, где сила поля особенно велика, т. е. к краям
электродов, введенных в масло, а как раз эти-то места и
являются очагами развития пробоя масла. Картина втяги-
вания силами электрического поля в места с наибольшей
силой поля частиц воды, обладающих весьма высокой ди-
электрической проницаемостью, аналогична картине при-
тягивания силами магнитного поля к полюсам магнита
обладающих весьма высокой магнитной проницаемостью
стальных опилок.
Еще более резко понижается электрическая прочность
масла, если кроме воды в нем имеются волокнистые при-
меси. .
46 Жидкие электроизоляционные -материалы [ гл. 3
Волокна бумаги, хлопчатобумажной пряжи и т. п. еще
более гигроскопичны, чем- само масло. Волоконца жадно
впитывают в себя воду и становятся при этом полупрово-
дящими, причем значительно .возрастает их диэлектриче-
ская проницаемость, и под действием сил электрического
поля они не только- втягиваются в -места, где поле наиболее
сильное, но и становятся по направлению сил поля, подобно
иглам, притягиваемым полюсами магнита, что весьма
облегчает пробой слоя масла.
Углистые частицы (сажа или копоть) хорошо прово-
дят электрический ток, поэтому их наличие сильно ухуд-
шает электроизоляционные свойства масла. А если ча-
стицы угля успеют осесть на изоляторах или на других
погруженных -в масло деталях масляного выключателя,
то они создадут сплошной проводящий слой, который и
может быть причиной перекрытия и короткого замыкания
в аппарате. Поэтому необходимо после каждого разрыва
мощной дуги брать из бака выключателя пробу масла и
проверять ее на прозрачность. Если в масле появилась
копоть и оно стало настолько непрозрачным, что через слой
масла в 100 мм (в стеклянном сосуде) неясно видна или
даже совсем! не видна черта шириной в 0,5 мм, проведенная
тушью на бумаге (стр. 42), то -масло необходимо немед-
ленно (пока копоть не начала осаждаться внутри бака
масляного выключателя) слить из бака и подвергнуть
очистке от копоти, лучше всего на фильтрпрессе.
Примеси, появляющиеся в само-м масле в результате
его старения, также чрезвычайно вредны. Растворимые
в масле кислые вещества могут разрушающе действовать
как на погруженные в масло электроизоляционные мате-
риалы (бумагу, картон, хлопчатобумажную пряжу и т. п.),
так и на металлы (например, стальные -стенки бака).
Осадки же могут покрывать сплошным коркообразным
слоем выемную часть трансформатора, вследствие чего
масло не может непосредственно омывать обмотки и маг-
нитопровод и условия охлаждения их резко ухудшаются;
поэтому температура обмоток трансформатора быстро
повышается и их изоляция может быть испорчена (соста-
рится) и про-бита (при повышенной температуре изоляция
пробивается особенно легко).
Кроме того, как мы уже говорили, если не удалять из
§ 9] Загрязнения”в масле и его очистка 4/
масла продукты его начавшегося старения, то дальнейшее
старение масла будет итти ускоренным темпом. Находя-
щийся в масле в виде примеси воздух также сильно
ускоряет старение.
Итак, всякого рода примеси к маслу вредны и должны
удаляться. Очистка масла от примесей является важней-
шей задачей масляного хозяйства электрической станции
или подстанции.
Для того чтобы устранить появление в масле примесей
пли по крайней мере значительно замедлить их появление
в масле, необходимо применять следующие мероприятия.
В электрические аппараты надо заливать масло
исключительно чистое п сухое, проверенное на
отсутствие химических примесей, воды и других загрязне-
ний и на устойчивость его по отношению к старению. Если
в доставленном масле будут обнаружены загрязнения, его
необходимо тщательно очистить.
Хранить и перевозить масло необходимо
в совершенно чистой и сухой таре. Все трубо-
проводы для перекачки масла также должны содержаться
в безукоризненной чистоте. Для перекачки масла надлежит
пользоваться только металлическими трубами или гибкими
металлическими рукавами, но не резиновыми шлангами,
так как при соприкосновении с резиной масло загрязняется
и портится. Резервуары, в которых хранится масло, должны
быть плотно закрыты.
При работе в трансформаторах и других аппаратах
масло должно быть защищено от доступа
воздуха и влаги. Баки аппаратов должны закрываться
совершенно плотно; хлоркальциевые фильтры и другие
устройства для поглощения влаги из воздуха, находящегося
в консерваторе, должны быть вполне надежны и исправны.
В трансформаторах на большие мощности и высокие
напряжения за последнее время широко применяют запол-
нение пространства над маслом- вместо воздуха инертным
газом, не действующим вредно на масло (обычно азо-
том). «Азотная защита» трансформатора в несколь-
ко раз замедляет старение масла в трансформаторе, т. е.
увеличивает продолжительность его службы. Полезна так-
же непрерывная (термосифонная) очистка масла,
залитого в трансформатор (стр. 62), которая позволяет
48
Жидкие электроизоляционные материалы
[гл. 3
непрерывно удалять из масла все образующиеся в нем
примеси.
При очистке масла фильтрпрессом (стр. 55) необхо-
димо, чтобы фильтровальная бумага была плотной и прочг
ной, иначе от нее будут отрываться отдельные бумажные
волокна, которые и будут засорять масло.
Несмотря на все принимаемые меры предосторожности,
масло в эксплуатации все же постепенно стареет и
в нем появляются различные загрязнения. При ухудшении
качества масла вследствие его старения и загрязнения
необходимо очистить масло описываемыми ниже способами.
Как уже отмечалось, время от времени из работающих
маслонаполненных аппаратов должна забираться проба
масла и, если результаты испытания этой пробы окажутся
не удовлетворяющими требованиям к качеству эксплуата-
ционного масла, то масло должно быть очищено. Нормаль-
ные сроки отбора проб масла из маслонаполненных аппа-
ратов разного типа и объем испытаний установлены Пра-
вилами технической эксплуатации электрических станций
и сетей.
Для смены масла в аппаратах в масляном хозяйстве
установки всегда должно храниться запасное количество
масла, не меньшее чем сумма емкостей бака наибольшего
трансформатора и бака наибольшего масляного выключа-
теля, имеющихся на данной станции или подстанции.
Для очистки масла от примесей существует
несколько способов. Рассмотрим важнейшие из применяе-
мых в настоящее время на практике способов очистки
масла.
Варка. При этом способе в специальном аппарате
(масловарке) масло нагревают до температуры кипе-
ния воды (100° С). Вода, содержащаяся в масле, испаряется
и удаляется (температура кипения самого масла значи-
тельно выше, чем температура кипения воды). Это — один
из простейших способов очистки масла. Недостатки этого
способа заключаются в том, что во-первых, при этом из
масла удаляется только вода, а волокна, сажа, ил и подоб-
ные примеси остаются в масле и, во-вторых, имеется опас-
ность порчи (начала быстрого старения) масла от действия
на него высокой температуры в условиях доступа воздуха.
Второй недостаток можно устранить, применяя вакуум-
ную м а с л о в а р к у, в которой масло нагревают не под
§ 91 Загрязнения в масле н его очистка
49
атмосферным давлением, а под вакуумом — в герметически
закрытом резервуаре, из которого откачивается воздух вместе
с парами воды, выделяющимися из масла. При вакууме
вода кипит уже не при 100° С, как при нормальном атмо-
сферном давлении, а при более низкой температуре (при
давлении в 0,5 ата — примерно при 80° С, при 0,3 ата — при
68°С, при 0,1 ата — при 45°С), поэтому в вакуумной масло-
варке вода из масла испаряется очень интенсивно уже при
нагреве до сравнительно невысокой температуры, и масло,
нагревающееся без ссприксснссения с окисляющим его
воздухом, практически совершенно не портится. Но и при
вакуумной варке масла остается в силе первый упомянутый
выше недостаток, т. е. то, что из масла, кроме влаги, не
могут быть удалены другие примеси, а главнее преимуще-
ство способа — простота его — уже в значительной мере
теряется, так как при этом требуются герметическая
аппаратура, вакуумный насос для откачки воздуха,
трубопроводы и пр., и установка существенно услож-
няется.
Благодаря указанным выше недостаткам варки этот спо-
соб очистки масла в настоящее время применяется лишь в
малых установках, при отсутствии оборудования для очи-
стки масла более совершенными способами.
Обогрев масловарки обычно делается паровой (пар про-
пускается через погруженный в масло змеевик) или элек-
трический (в масло погружается электронагревательный
элемент, через который пропускается ток).
Во втором случае следует соблюдать особую осторож-
ность, чтобы избежать местных перегревов масла и устранить
тем самым его старение. На каждый ватт электрической мощ-
ности, превращающийся в тепло в сопротивлении электро-
нагревательного элемента, должна приходиться омываемая
маслом поверхность сопротивления не менее 1 см2.
На фиг. 17 изображен пример конструкции электронагре-
вательного элемента для нагрева масла. Ток протекает
по спиралям из проволоки из сплава 'высокого сопротивле-
ния (константан, нихром или др. — стр. 229—231), натя-
нутым на фарфоровых изоляторах, укрепленных на сталь-
ной раме. Спирали с обеих сторон закрыты перфо-
рированными (снабженными отверстиями) стальными
листами.
•1 Б- М. Тарсев
Житккг электроизоляционные материалы
[ гл. 3
Фаг. 17. Элактронагревательньи
элехмелг для варки масла.
На фиг. 18 приведена схема присоединения вакуумной
масловарки к трансформатору для сушки последнего.
Направление движения масла в трубопроводах показано
стрелками.
Конденсатор 2 служит для конденсации пара, отсасывае-
мого из трансформатора. Конденсат собирается в измери-
тельном сосуде 3.
Об окончании сушки
трансформатора судят по
прекращению, образова-
ния конденсата, а также
по измерению сопротивле-
ния изоляции трансфор-
матора .(сушат до полу-
чения высокой и устойчи-
вой величины сопротивле-
ния изоляции).
Центрифугирование.
Способ основан на том,
что вода, волокна, сажа
и ил тяжелее, чем масло.
Примеси можно было бы
удалить простым отстаи-
ванием, но это заняло бы
чрезвычайно много време-
ни. Для быстрой и интен-
сивной очистки в цен-
трифуге (с е и а р а т о-
р е) масло приводят в бы-
строе вращательное дви-
жение, причем действием
центробежной силы более
т-яжелые частицы приме-
сей отжимаются' к стен-
кам сосуда, а более лег-
кое чистое масло остает-
ся в середине сосуда.
Центрифуги обладают весьма большой производитель-
ностью при хорошей очистке масла; поэтому их весьма
часто применяют в наших масляных хозяйствах. Более
совершенными являются вакуумные центрифуги,
так как центрифуги более простого типа, работающие
§ 9]
Загрязнения в масле и его очистка
51
без вакуумирования, производят нежелательное перемеши-
вание масла с воздухом; длительное пропускание масла,
в особенности горячего, через центрифугу без вакуума
может вызвать старение (окисление) масла.
Конструкция весьма распространенного типа центри-
фуги (тип МС-15 союзного производства) заключается
в следующем!: в барабане центрифуги имеется большое
число (около 50 шт.) насаженных на вертикальный вал
и быстро вращающихся вместе с ним конических «таре-
Фиг. 13. Схема jприсоединения вакуумной масловарки
к трансформатору для его сушки.
1 — трансформатор; 2 — конденсатор; 3—сборник дтя конденсата;
4 — вакуумный насос; 5 — масловарка; 6— масляный насос.
лек». Так как тарелки находятся на небольшом расстоя-
нии (десятые доли миллиметра) друг от друга, то они
вследствие трения увлекают вместе с собой во вращатель-
ное движение масло. При этом более тяжелые примеси, как
указывалось выше, отжимаются наружу.
На фиг. 19 приведен схематический чертеж установки
такой центрифуги. Через чугунный корпус 1 проходит
вертикальный вал, связанный с электродвигателем 6 чер-
вячной передачей, значительно увеличивающей скорость вра-
щения. В верхней части корпуса центрифуги расположена
ее основная часть — барабан с тарелками. Жестя-
ная «посуда» 2 служит для приема и слива отделяемой
воды (и прочих загрязнений) и чистого масла. Фильтр 7
служит для предварительной очистки масла, а электро-
нагревательное устройство 8 — для подогрева масла, так
как масло должно поступать в барабан центрифуги при
несколько повышенной температуре — от 30 до 60° С, что
желательно для уменьшения вязкости масла и облегчения
4*
Жидкие электроизоляционные материалы
i гл. 3
отделения от него примесей. Вентилем 9 регулируют коли-
чество подаваемого ма!сла.
Вся центрифуга установлена на платформе с катками
ддя удобства ее передвижения.
Основная часть центрифуги — барабан с тарелками —
может быть собрана двумя способами:
Фиг. 19. Схема установки
центрифуги типа MC-J5.
1 — чугунный корпус; 2—жестя-
ная гс с уда; 3—маслоприемник;
4 — шестеренчатый насос; 5 —
фрикционный икив; 6— элек-
тродвигатель; 7—фильтр; 8 —
электронагревательное устрой-
ство; 9—вентиль.
1. Для очистки масла способом к л а р и ф и к а ц и и,
когда от масла требуется отделить, главным образом,
твердые примеси — ил, уголь и волокна или же имеющуюся
в небольшом количестве примесь воды. При этом отделяю-
щиеся от масла примеси скапливаются в грязевике
барабана, поэтому время от времени центрифугу приходит-
ся останавливать для очистки грязевика.
2. Для очистки масла по способу п у р и ф ,и к а ц и и,
когда от масла требуется отделить очень большие количе-
§ 9] Загрязнения в масле и его счистка 5i
ства примесей, главным образом воды; при этом вода
непрерывно сливается через особую трубку посуды, отде-
ляясь, таким образом, от непрерывно пропускаемого через
барабан центрифуги масла.
Работа по способу кларификации дает значительно
большую (примерно на 25%) производительность центри-
фуги, чем работа по способу пурификации, почему и при-
меняется в подавляющем большинстве случаев. Работа
на пурификацию находит применение в редких на практике
случаях, исключительно при сильно обводненном масле,
когда при работе по спсссбу кларификации центрифугу
слишком часто приходилось бы останавливать для очистки
грязевика.
Различие в сборке барабана на пурификацию от
сборки на кларификацию заключается в том, что на
распределительную крестовину в первом случае
прежде всего надевают нижнюю тарелку с отверстиями
(при сборке на кларификацию сначала надевают тарелку
без отверстий) и вместо регулирующего диска с горловиной
ставят регулирующий диск без горловины, а вместо верхней
тарелки без горловины ставят верхнюю тарелку с горло-
виной. При пурификации барабан предварительно запол-
няют водой с тегмпературой 30—40° С для создания «водя-
ного затвора», необходимого для непрерывного отвода
воды от очищенного масла.
На фиг. 20 показаны в разрезе корпус, барабан и по-
суда центрифуги, причем ясно видно направление движения
масла и примесей. Из трех патрубков от посуды центри-
фуги средний служит для выхода чистого масла, нижний—
для выхода отделенной воды (только при работе способом
пурификации; при сборке на кларификацию этот патрубок
не используют) и, наконец, верхний («перелив масла») —
для аварийного выхода масла (при остановке электродви-
гателя, при закупорке отверстия для нормального выхода
масла и т. п.). Подлежащее очистке масло поступает
в барабан центрифуги через верхнюю трубу.
При сборке центрифуги следует обращать внимание
на центричность вала, отсутствие перекосов и задеваний
в механизме, горизонтальность установки (проверяют ва-
терпасом по верху станины). Для смазки масляную ванну
червячной передачи заливают через предусмотренное для
этой цели отверстие в крышке турбинным маслом, марки Л,
54
Жидкие электроизоляционные материалы
[ гл. 3
а шкив фрикциона смазывают солидолом марки Л. Нали-
чие в ванне червячной передачи смазочного масла следует
проверять через каждые три часа работы центрифуги. При
работе по способу кларификации грязевик барабана очи-
щают обычно через каждые 6—8 час., а при очистке очень
ПерглйИ
X масла
масло
Фиг. 20. Корпус,
барабан и посу-
да центрифуги
типа AIC-15 (в
разрезе}.
Breed
цела
сильно загрязненного масла через 2—3 часа. Одновременно
с очисткой грязевика следует каждый раз очищать и сетку
всасывающего насоса сепаратора. Осмотр центрифуги
(главное внимание обращать на шестерни насосов) следует
производить не реже одного раза в три месяца, а полную
ревизию — не реже одного раза в год.
§ 9 ] Загрязнения в масле и его очистка:
Центрифуга МС-15 при скорости вращения вала
с тарелками от 7 100 до 7 300 об/мин имеет производитель-
ность очистки от 1 500 до 1 900 л масла в час.
Фильтрование. Масло при этом способе очистки пропу-
скают через специальную плотную фильтровальную бумагу
(фильтровальный картон); для увеличения производитель-
ности работы масло прогоняют через бумагу давлением от
насоса, почему фильтрующее устройство называется
фильтрпрессом.
При фильтровании твердые частицы примесей оста-
ются на фильтре, так как они не могут пройти в мелкие
поры между волокнами бумаги, а влага жадно погло-
щается крайне гигроскопичной фильтровальной бумагой.
Таким образом фильтрпресс дает весьма хорошую очистку
масла от твердых примесей и от влаги и в большинстве
случаев работает еще лучше, чем центрифуга. Однако
при одной и той же мощности приводных электродвигате-
лей установка фильтрпресса имеет меньшую производитель-
ность, чем центрифуга. Особенно хорошо фильтрпресс очи-
щает масло из масляных выключателей, которое бывает
загрязнено чрезвычайно мелкими частицами копоти, весьма
плохо отделяемыми центрифугой. Иногда для достижения
особо надежной очистки масла применяют фильтрпресс и
центрифугу одновременно; при этом обычно масло про-
пускают сначала через центрифугу, а затем уже через по-
следовательно с ней соединенный фильтрпресс. Обратный
порядок включения рекомендуется только при .неудовле-
творительном качестве фильтровальной бумаги (возмож-
ность отрыва и попадания в масло волоконец бумаги, см.
ниже).
Фильтрпресс по своему устройству и обслуживанию про-
ще, чем: центрифуга. Он не имеет вращающихся частей
(кроме масляного насоса).
Схема (в плане) установки фильтрпресса наиболее
распространенного типа союзного производства приведена
на фиг. 21, где 1—масляный насос, приводимый в движе-
ние электродвигателем; .? — сетчатый предварительный
фильтр, служащий для улавливания грубых загрязнений;
3 — фильтрпресс с рамками и плитами, между которыми
зажаты листы фильтровальной бумаги; 4 — манометр для
контроля давления, под которым подается масло. Спускной
кран 7 служит для спуска масла, накапливающегося в ма-
56
Жидкие электроизоляционные материалы
[ гл. 3
Фиг. 21. Схема установки фильтрпресса,
/ — масляный насос; 2 сетчатый фильтр; 3—
фильтрпресс; 4 — манометр; 5—напорный трех-
ходовой вентиль; 6—маслсс'орная ванна; 7—
кран для спуска масла; 8—трехходовой кран;
Р—контрольный кран.
слосборной ванне 6.
Контрольный кран 9
служит для наблюде-
ния за наполнением ра-
бочих камер фильтр-
пресса маслом и для
выпуска из камер воз-
духа; 5 и 8—вентили.
На фиг. 22 дан об-
щий вид фильтрпресса
описываемого типа.
На фиг. 23 изобра-
жена отдельно конст-
рукция чугунных .пла-
стин, между которыми
закладывают листы
фильтровальной бума-
ги. На каждой стороне
такой пластины имеют-
ся каналы, не доходя-
щие до краев пласти-
ны; все каналы одной
стороны подведены к отверстию в одном углу пла-
стины, а каналы другой стороны — к отверстию в п,ро-
Фиг. 22. Общий вид фильтрпресса.
§ 9 ] Загрязнения в масле и его очистка 57
тивоположном (по диагонали) углу. Каналы эти обра-
зуют замкнутые камеры с входом в одном углу и выходом
в другом углу каждой из них (на фиг. 21, так же как и
на схеме фиг. 23, направление движения очищаемого
масла показано стрелками). Поэтому отдельные листы
фильтровальной бумаги включаются по отношению к по-
току движущегося через фильтрпресс масла параллельно
Фиг. 23. Схема движения очищаемого масла через прокладки
фильтровальной бумаги в фильтрпрессе.
друг другу, так что общая полезная площадь фильтро-
вания равна сумме .площадей всех фильтровальных про-
кладок между отдельными пластинами, собранными
в фильтрпрессе.
Таким образом, сравнивая фильтрпресс с обычным ла-
бораторным фильтром, мы видим, что производительность
первого должна оказаться повышенной и благодаря при-
менению давления для принудительного продавливания
масла через поры фильтровальной бумаги, и благодаря
Жидкие электроизоляционные материалы [ гл. 3
весьма большой суммарной полезной площади фильтрова-
ния. Для повышения производительности фильтрпресса
масло перед поступлением его в фильтр подогревают. Бла-
годаря этому вязкость масла, как мы знаем, уменьшается,
и масло проходит через поры фильтровальной бумаги легче
и скорее. Обычно масло, подаваемое в фильтрпресс, подо-
гревают до 50—60° С.
Масло нормально, подается па фильтр под давлением
3—5 аг, увеличение давления до 6—7 ат указывает на за-
сорение фильтровальной бумаги и на необходимость смены
ее. Обычно бумагу меняют через каждые 4 часа, а при
очистке сильно загрязненного масла — через каждый час
и даже через полчаса.
Первое время (минут пять) после нового пуска в ход
фильтрпресса или после смены фильтровальной бумаги
масло сильно пенится и может увлекать с собой отрывае-
мые от бумаги волоконца, поэтому только после этого уже
можно считать масло, прошедшее через фильтрпресс, очи-
щенным.
Для смены бумаги следует остановить фильтрпресс, по-
воротом штурвала влево ослабить зажатие пластин и ра-
мок, поочередно раздвинуть пластины и рамки, из каждой
секции удалить один лист бумаги, находящийся со стороны
входа масла, и взамен него положить один лист свежей
бумаги со стороны выхода масла, а затем зажать пластины
и рамки поворотом штурвала направо. В каждой секции
всегда должно быть уложено от трех до пяти листов бу-
маги (чем более загрязнено масло, тем больше листов).
Вынутую из фильтрпресса бумагу после тщательной про-
мывки в бензине и последующей просушки можно исполь-
зовать вновь.
Подготовку бумаги к закладке в фильтрпресс следует
вести следующим образом: листы бумаги нарезают по тре-
бующемуся формату и пробойником делают в них отвер-
стия, через которые должны будут проходить стержни
фильтрпресса. Нарезанную бумагу сушат в термостате при
температуре около 80° С в течение суток и затем до мо-
мента употребления хранят в плотно закрытом баке, за-
литом сухим и чистым изоляционным маслом.
Регенерация. Упомянутые выше способы очистки масла
не позволяют полностью удалить из него продукты уже
начавшегося старения. Фильтрованием (еще лучше цен-
§ 9] Загрязнения в масле и его очистка 69
трифугированием при низкой температуре, чтобы избежать
частичного растворения ила в горячем масле) из про-
дуктов старения удается избавиться только от ила, да
и то не всегда полностью. Вполне восстановить качество
масла, сделать его подобным по свойствам свежему непо-
старевшему маслу и получить возможность заставить его
работать еще длительно, не подвергая все ускоряющемуся
старению из-за наличия неудалепиых продуктов начавше-
гося старения,— можно только посредством особо глубокой
очистки, так называемой регенерации масла.
Наиболее важны в практике масляных хозяйств наших
электрических станций и подстанций способы регенерации
трансформаторного масла с применением так называемых
адсорбентов. Адсорбентами называют вещества, ко-
торые обладают способностью жадно поглощать поверхно-
стью своих частиц продукты старения масла и влагу, по-
добно тому как адсорбент в фильтровальной камере про-
тивогаза поглощает отравляющие вещества, пропуская
через себя чистый воздух. Регенерация адсорбентами, яв-
ляющаяся чисто физическим процессом, может быть еще
углублена, если масло предварительно обработать химиче-
ски— серной кислотой, затем нейтрализовать избыток
кислоты едкой щелочью, основательно промыть масло при
перемешивании большим количеством воды и затем! уже
обработать адсорбентом и отфильтровать; возможны и
другие варианты.
Обработку масла адсорбентами возможно производить
двумя способами: нагретое масло тщательно перемешивают
с измельченным адсорбентом^, после чего оно отстаивается
и фильтруется (контактный способ регенерации),
или нагретое масло пропускают через толстый слой адсор-
бента (способ перколяции).
Приводим на фиг. 24 конструкцию установки (адсор-
бера) для перколяционной регенерации изоляционных
масел, рекомендованную для применения на предприятиях
Министерства электростанций СССР. Адсорбер предста-
вляет собой сварной цилиндр, в который на сетчатое дно
закладывают адсорбент и через который снизу вверх про-
пускают подогретое до 80—100° С подлежащее регенера-
ции масло. При таком направлении движения (снизу
верх) масла фильтр меньше забивается мелкими части-
цами адсорбента, а, кроме того, в начале работы адсорбера
Жидкие электроизоляционные материалы
Фиг. 24. Установка для регенерации масла по способу перколяции.
/ — перфорированный (снабженный отверстиями) диск; 2—проволочная сетка,
5—фильтр; 4—прокладочное кольцо; 5—трубка для выпуска воздуха; 6— коробка
для распределения масла.
более быстро и полно вытесняется из адсорбера воздух.
Фильтровальный материал 3 (войлок или шинельное сукно)
служит для задерживания частиц адсорбента. Адсорбер
закреплен в станине на двух подшипниках и может пере-
§ 9j Загрязнения в масле и его очистка 61
всрачиватьбя на 180°; переворачивание производится в кон-
це процесса перколяции, чтобы слить в маслопровод остав-
шееся в установке масло, которое должно пройти сквозь
слой адсорбента в том же направлении, как и ранее реге-
нерировавшееся масло. Кроме того, переворачивание ад-
сорбера облегчает его разгрузку. Для более эффективного
использования адсорбента целесообразен периодический
отбор 10—20% всего количества адсорбента из нижней
части адсорбера с добавкой такого же количества свежего
адсорбента в верхнюю часть адсорбера. Весьма удобно
последовательное включение двух адсорберов; при этом
адсорбент сменяют в том из адсорберов, который включен
в поток масла первым, после чего адсорберы переключают,
так что адсорбер со свежим адсорбентом подключается на
второе место по ходу масла и т. д. Пропускная способность
адсорбера, размеры которого' соответствуют фиг. 24, соста-
вляет 1—3 т масла в час, в зависимости от качества реге-
нерируемого масла.
Адсорбентами для регенерации трансформаторного мас-
ла являются иногда искусственные продукты (силикагель,
окись алюминия и др.), а чаще специальные типы глин —
флоридины и бентониты, известные также под названием
отбеливающих земель, сукновальных глин, опоки и т. п.
Адсорбирующие глины в больших количествах имеются
в Союзе (гумбрин и асканит в Грузии, нальчикин на Се-
верном Кавказе, кил в Крыму, пулковская земля в Ленин-
градской области, зиксевская земля в Брянской области,
камышловская — на Урале, хотьковская — в Московской
области, огланлинский бентониг — в Туркменистане, и мно-
гие другие месторождения). Адсорбирующие глины можно
использовать в натуральном виде или после особой обра-
ботки (активации) для усиления их действия (напри-
мер, после обработки серной кислотой с последующей
промывкой). Перед самым употреблением адсорбенты су-
шат. Более дорогие искусственные адсорбенты—силика-
гель, окись алюминия и пр. — можно использовать для ре-
генерации масла по нескольку раз; отработанный адсор-
бент подвергают реактивации — прогреву для удале-
ния впитавшегося в него масла и продуктов старания.
Очистка отработанной глины также вполне возможна, но
обычно она нецелесообразна, так как стоимость свежей
62
Жидкие электроизоляционные материалы [ гл. 3
Фаг. 25. Ус 1 а.ивка для восстановле-
ния отработанного адсорбента.
1 — бак-реактиватор емкостью 180 кг окиси
алюминия: 2—э к ктрическая печь ьг-щносаыо
10 к.зт; 3—вентилятор с эпектродвигателем
мощностью */< к-т; 4 — труба для отвода га-
зов; 5—зас юкка с отвсрсаи.лш; 6— заглгшка.
глины оказывается меньше стоимости реактивации отрабо-
танной глины.
Пример установки для восстановления адсорбента (оки-
си алюминия) приведен на фиг. 25. Реактивация сводится
к нагреву отработанного адсорбента в баке 1 продувкой
через него нагретого до
200° С воздуха. После до-
статочного прогрева ад-
сорбента пропитывающее
его масло воспламеняется
и вместе с продуктами его
старения, поглощенными
адсорбентом, выгорает.
Как только начнется вы-
горание, печь 2 отклю-
чают, и поступление воз-
духа (комнатной темпера-
туры) регулируют так,
чтобы температура в ба-
ке 1 не превышала 600е С.
Восстановленный адсор-
бент удаляют из реакти-
ватора, открывая заслон-
ку 5 и заглушку 6.
Вышеописанные спосо-
бы очистки и регенерации
масла в трансформаторах,
как правило, требуют сня-
тия напряжения с транс-
форматора. Очистка мас-
ла из работающего транс-
форматора возможна, но
требует особых предосто-
рожностей.
Большие преимущества представляет новый способ
непрерывной регенерации масла в работающем трансфор-
маторе. При этом к баку трансформатора присоединяют
т е р м ос и ф он н ы й фильтр (фиг. 26), заполненный
адсорбентом (силикагель, опока, активированная окись
алюминия), который берут в количестве около 1% по весу
по отношению к количеству масла в трансформаторе. В со-
ответствии с этим количеством выбирают емкость фильтра
§ 9]
Загоязнения в масле и его очистка
63
(объемный вес гранулированного адсорбента принимают
0,5 кг/длг3). Масло автоматически, вследствие разности тем-
ператур, а следовательно, и удельных весов масла в фильт-
ре и в баке трансформатора
(откуда и название «термо-
сифон») циркулирует через
фильтр снизу вверх, благода-
ря чему и происходит процесс
перколяции. Непрерывная ре-
генерация масла устраняет
простои трансформатора для
Фиг. 27. Установка силика-
гелевого поглотителя в кон-
серваторе маслонаполненно-
го ввода на напряжение
НО кв.
1 — мешочек с силвкагсл м.
Фиг. 26. Термосифонный фильтр для
непрерывной авто?.!ати"еской регене-
рации масла в трансформаторе.
/ —перДорирсвапнсе дно; 2— чпетая прсвс-
лечная сетка; 3— болт-гребка для выпуска
воздуха; 4 — болт-пребка для ег.нва масла.
очистки масла, а также затрату энергии на очистку (для
центрифуги, фильтрпресса и пр.). Кроме того, этот способ
регенерации обеспечивает длительное сохранение очень
£4 Жидкие электроизоляционные материалы [ гл. 3
высокого качества находящегося в эксплуатации масла,
так как продукты начинающегося старения масла, а также
проникающая в масло влага и ,другие случайные загрязне-
ния немедленно, при первом прохождении через фильтр, уда-
ляются из масла.
В аппаратах с малым объемом! масла, например, в вы-
соковольтных маслонаполненных вводах, возможно приме-
нение введенного в годы Отечественной войны в системе
Свердловэнерго весьма простого мероприятия для замед-
ления старения масла. В поддон стеклянного консерватора
ввода укладывают колечком миткалевый мешочек, напол-
ненный мелкозернистым силикагелем (фиг. 27). Для вво-
дов 110 кв берут мешочек длиной 700 мм и диаметром
50 мм, в который помещается 650 г силикагеля. При рабо-
те ввода масло через редкую ткань мешочка соприкасается
с адсорбентом, который поглощает продукты старения
масла. Отметим, кроме того, что в стеклянных консервато-
рах маслонаполненных вводов может быть рекомендовано
закрашивание стекла снаружи темной краской, чтобы пре-
дохранить масло от действия света (как мы уже упоми-
нали, освещение ускоряет старение масла).
10. РАЗЛИЧНЫЕ ЖИДКИЕ (ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ
МАТЕРИАЛЫ
Кроме стандартного трансформаторного масла, в каче-
стве жидких электроизоляционных материалов применя-
ются некоторые другие виды нефтяных масел, отличаю-
щихся степенью очистки, а также вязкостью и другими
характеристиками. Таковы кабельные масла повы-
шенной вязкости, применяемые (в сплаве с кайифолью для
еще большего повышения вязкости) для пропитки бумаж-
ной изоляции силовых .кабелей (стр. 240). Масла невысо-
кой вязкости, но особо тщательной очистки, обладающие
улучшенными электроизоляционными характеристиками,
применяются для пропитки и заливки бумажных конденса-
торов (конденсаторное масло) и для пропитки
маслонаполненных кабелей на весьма высокие напряжения
(стр. 245).
§ 10] Различные жидкие электроизоляционные материалы 65
Основные характеристики конденсаторного масла согласно стан-
дарту ГОСТ 5775-51:
условная вязкость:
при температуре -|-20°С........................ 5,10—6,16°
при температуре -j-50JC............... 1,76—2,05°
кислотное число................................ не более
0,02 мг. КОН/г
температура вспышки (по прибору с закрытым тиг-
лем) ............................................не ниже -|-1350С
температура застывания...........................не выше — 45°С
удельное объемное сопротивление:
при температуре -f-20°C........................ не менее
1014 ОМ-СМ
при температуре ~|-100оС.............. не менее
1013 ом-см
диэлектрическая проницаемость.................. 2,1—2,3
тангенс угла потерь при температуре -4-100°С:
при частоте 50 гц............................... не более 0,005
при частоте 1 000 гц................... не более 0,002
электрическая прочность (при температуре ~|-20оС
и частоте 50 гц для масла, предварительно про-
сушенного -в течение 10 час, прн температуре
от -|-80 до -}-85°С и вакууме 1 мм рт. ст., при
испытании в нормальном аппарате .для пробоя
масла — см. стр. 31) . ............................. не менее
50 кв на 2,5 мм
Помимо нефтяных масел, большим преимуществом ко-
торых являются их доступность (отечественная нефтяная
промышленность изготовляет в большом количестве транс-
форматорное и другие нефтяные масла; по качеству лучшие,
чем масла иностранных фирм) и дешевизна, находят неко-
торое применение и другие жидкие электроизоляционные
материалы, по химическому составу не сходные с нефтя-
ными маслами. Так, отметим сов о л — это прозрачная
и бесцветная, значительно более вязкая, чем трансформа-
торное и подобные ему масла, жидкость, получаемая син-
тетическим путем и представляющая собой продукт хлори-
рования углеводорода — дифенила СюН12.
Плотность совола сравнительно весьма высока — около
1,53 кг/л. Электрическая прочность тщательно очищенного
совола примерно такая же, как и трансформаторного мас-
ла. Совол обычно очищают адсорбирующими глинами,
так же как и масло.
Преимуществами совола по сравнению с нефтяными
маслами являются негорючесть и большая нагревостой-
5 Б- М. Тареев
66 Твердеющие электроизоляционные материалы [гл. 4
кость (устойчивость к тепловому старению). Диэлектриче-
ская проницаемость оовола около 5, что в два с лишком
раза превосходит диэлектрическую проницаемость масла;
поэтому бумажные конденсаторы, пропитанные соволом,
более компактны, чем пропитанные маслом.
Для заливки трансформаторов можно применять сов-
тол, т. е. совол, разбавленный—для понижения вязкости—
трихлорбензолом (стр. 89). Залитые совтолом транс-
форматоры вполне безопасны в пожарном отношении..'Для
применения в масляных выключателях совол совершенно
непригоден, так как при разрыве электрической дуги
в соволе (или совтоле) выделяется много сажи. Недостат-
ком оовола (и совтола) является также ядовитость; по-
этому при работе с соволом и совтолом, в особенности при
нагреве, необходимо принимать меры предосторожности
(хорошая вентиляция и-пр.). Следует также иметь в виду,
что совол и совтол оказывают на многие смолы и другие
твердые электроизоляционные материалы более сильное
растворяющее воздействие, чем нефтяное масло.
Качества оовола установлены техническими условиями
ТУ НКХП 723-44.
Совол и совтол разработаны в Советском Союзе лау-
реатом Сталинских премий проф. К. А. Авдриановым. Тот
же ученый разработал новую группу жиХких электроизо-
ляционных материалов — кремнийорганические жидкости
(кремнийорганические масла). Эти жидкости, принадле-
жащие к классу кремнийорганических ’ диэлектриков
(стр. 78), имеют высокие электроизоляционные свойства
(в частности, весьма малый угол потерь) и высокую нагре-
востойкость и практически негигроскопичны. Широкому
распространению кремнийорганических жидкостей препя»
ствует их высокая стоимость.
Глава четвертая
ТВЕРДЕЮЩИЕ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ
МАТЕРИАЛЫ
В этой главе мы рассмотрим весьма важную группу
материалов, промежуточную между собственно жидкими
и твердыми материалами. Это — так называемые твер-
деющие электроизоляционные материал ы;
§ П]
Смолы
67
во время их введения в электрическую изоляцию они яв-
ляются жидкостями, но затем они затвердевают и в гото-
вой, работающей изоляции представляют собой твердые
вещества. Сюда относятся электроизоляционные лаки, ком-
паунды и другие материалы; их применяют иногда в ка-
честве самостоятельных электроизоляционных материалов
(например, эмалевые лаки, которые употребляют для по-
лучения электроизоляционных покрытий на металлах, на-
пример на листах электротехнической стали (стр. 253), на
проволоках — для получения «эмалированной» проволоки
(стр. 234—237). Еще в большем числе случаев эти мате-
риалы используются для целей пропитки, заливки, покры-
тия, склеивания различных твердых электроизоляционных
материалов и изделий.
Практически применяемые в электропромышленности
и радиопромышленности твердеющие электроизоляционные
материалы часто представляют собой смеси различных ве-
ществ. Для того, чтобы сознательно разбираться в свой-
ствах и способах применения таких сложных твердеющих
электроизоляционных материалов, мы должны предвари-
тельно ознакомиться со свойствами их составных частей.
Мы рассмотрим такие исходные материалы для изготовле-
ния твердеющих электроизоляционных материалов сложно-
го состава, как смолы, битумы, высыхающие масла, сикка-
тивы и растворители. Рассмотрение этих исходных мате-
риалов необходимо также для изучения пластических масс
(гл. 6 настоящей книги).
11. СМОЛЫ
Смолы — вещества '.органического состава, имеющие
аморфное (стеклообразное, некристаллическое) строение.
Смолы чрезвычайно разнообразны по происхождению (при-
родные и искусственные смолы) и по свойствам. При
нагреве смолы размягчаются и расплавляются. Как и дру-
гие аморфные вещества, в отличие от веществ кристалли-
ческих. смолы не имеют резко выраженной температуры
плавления, а постепенно размягчаются на протяжении не-
которого интервала температур. Поэтому температура
размягчения смол устанавливается особыми услов-
ными приемами. Смолы растворяются в тех или иных рас-
творителях. Большая часть применяемых в электроизоля-
ционной технике смол не растворяется в воде, но раство-
5*
68
Твердеющие электроизоляционные материалы [ гл. 4
рима .в определенных для каждого типа смолы раствори-
телях органического состава. В твердеющих электроизоля-
ционных материалах смолы переходят в жидкое состояние
путем размягчения при нагреве (в этом случае затвердение
происходит либо при охлаждении, либо вследствие хими-
ческих процессов, которые могут протекать в смолах под
действием повышенных температур) или путем растворе-
ния (в этом случае затвердение происходит при испарении
растворителя, причем оно также может сопровождаться
определенными химическими изменениями самой смолы).
Смолы резко делятся на два основных типа, уяснение
различия между которыми исключительно важно: термо-
пластичные смолы и термореактивные
смолы.
Термопластичные смолы характеризуются тем, что при
нагреве (например, в случае расплавления и последующего
охлаждения и застывания) свойства их не претерпевают
существенных изменений и они, в частности, сохраняют
в дальнейшем способность размягчаться при повторных
нагревах и растворяться в тех или иных растворителях.
Напротив, свойства термореактивных смол при нагреве
до достаточно высокой температуры в течение достаточно
продолжительного времени сильно изменяются — смолы,
как говорят, «запекаются», теряя свойства плавкости
и растворимости.
Если изоляция в работе должна выдерживать действие
ровышеншя^гешеРатУР, не размягчаясь, не деформируясь
и~сбхраняявысокую механическую’прочность, или если на
нее могут действовать растворяющие жидкости (трансфор-
маторное масло, лаковые растворители и пр.), то для обра-
зования такой изоляции следует выбирать ^ермореактив-
ные смолы. В свою очередь, термопластичные смолы имеют
1Гсобственные, присущие hmi положительные стороны: мно-
гие из них более эластичны и менее хрупки, чем терморе-
активные смолы, и притом не так подвержены постепенно-
му повышению хрупкости при длительном нагреве, как
многие термореактивные смолы,— иными словами, они ме-
нее подвержены тепловому старению. Многие из них об-
ладают исключительно высокими электроизоляционными
свойствами и водостойкостью и пр.
Глубокое различие между свойствами термопластичных
и термореактивных смол связано с различием в их химиче-
§ 11]
Смолы
69
ской природе. Как те, так и другие принадлежат к полиме-
рам (высокомолекулярным веществам), т. е. веществам
с весьма большим молекулярным! весом, молекулы которых
получаются путем полимеризации, т. е. объединения в одну
большую молекулу значительного числа молекул веществ
более простого состава (мономеров). Термопластичные ве-
щества — полимеры линейного строения, т. е. их молекулы,
представляют собой удлиненные, нитевидные образования.
С таким' строением связываются и плавкость, и раствори-
мость, и повышенная гибкость этих веществ, и способность
их образовывать тонкие и гибкие нити и пленки [как мы
увидим далее, все искусственные органические волокнистые
материалы, как искусственные шелка, шелк капрон и гиб-
кие пленки (§ 29), представляют собой именно термопла-
стичные полимеры!. Тепмореактивные же вещества, по
крайней мере в запеченном состоянии,— полимеры прост-
ранственного строения, молекулы которых при полимери-
зации развиваются в различных направлениях. С этой осо-
бенностью строения связываются и повышенная жесткость,
затрудненная растворимость и плавкость термореактивных
вешеств, и практическая неспособность их образовывать
гибкие нити и плепкп.
Рассмотрим некоторые важнейшие виды смол — при-
родных (канифоль, шеллак, янтарь) и искусственных.
Канифоль. Получается при отгонке жидких составных
частей (скипидара или терпентина) из живицы
(смолы хвойных деревьев, главным образом сосны). Жи-
вица, в свою очередь, может получаться либо «подсочкой»
деревьев, т. е. нанесением на их коре надрубов и собира-
нием вытекающей смолы, либо экстрагированием раствори-
телем (тяжелым бензином') измельченных пней, корней
и веток. Канифоль при нормальной температуре — хрупкая
смола с характерным раковистым изломом, с плотностью
1,07—1,09 кг]дм\ Практически термопластична; температура
начала размягчения около 50—70° С, температура пол-
ного расплавления в жидкость — около 100—110° С. Она
растворима в нефтяных маслах [особенно при нагреве; та-
ким образом получаются масло-канифольные составы,
в большом количестве употребляющиеся для изготовления
кабельных пропиточных и заливочных масс (стр. 103)] и
в других жидких углеводородах, а также в спирте, ацетоне
и растительных маслах. По химической природе канифоль
70
Твердеющие электроизоляционные материалы
[ гл. 4
представляет собой смесь нескольких кислот и при нагрева-
нии с окислами металлов способна образовывать соли
(мыла) соответствующих металлов, так называемые р е з и-
н а т ы, которые, в частности, применяются в качестве
сиккативов в масляных лаках (стр. 82). На канифоль
распространяется стандарт ГОСТ 797-41, по которому она
делится на три сорта: высший, первый и второй (темпера-
тура размягчения должна быть не менее -'-68° С для выс-
шего сорта, не менее +65° С для I сорта и не менее -f-52° С
для II сорта; кислотное число канифоли, вообще высокое
благодаря ее кислотной химической природе, должно быть
не менее 168 для высшего сорта, 160 для I сорта и
150 мг КОН/г для II copra).
Канифоль — сравнительно дешевая и доступная смола.
Основные области применения ее ,в электротехнике уже
указаны выше; в ряде случаев, напрймёрГТТрТГТтзготовлении
лаков, введение канифоли (по крайней .мере в больших
количествах) затрудняется ее хрупкостью. Общее потреб-
ление канифоли электропромышленностью по сравнению
с потреблением ее другими областями промышленности
(бумажной, мыловаренной и пр.) относительно невелико.
Шеллак. Природная смола, получаемая в тропических
странах Юго-Восточной Азии; имеет вид желтоватых или
коричневых чешуек; легко растворяется в спирте. Обладает
весьма высокой клеящей способностью. Является термо-
реактивным веществом, но переход в неплавкое и нераство-
римое состояние у него происходит сравнительно медленно
(например,— при той же температуре—значительно мед-
леннее, чем у описываемого ниже бакелита). В изоляции
долго работавших электрических -машин шеллак обычно
находится в полностью нерастворимом состоянии («мерт-
вый шеллак»). Благодаря тому что шеллак является для
СССР импортным! материалом, его применение за послед-
ние годы чрезвычайно сильно сокращено. Основная область
применения шеллака—не электротехническая (90% ми-
ровой добычи шеллака идет на изготовление граммофон-
ных пластинок).
Янтарь. Природная смола, добываемая как ископаемый
материал на побережье Балтийского моря (г. Янтарное,
Калининградской обл.). Это — продукт разложения ранее
произраставших деревьев — смолоносов. Янтарь — твердая,
§ И]
Смолы
71
тугоплавкая, труднорастворимая смола от желтого до ко-
ричневого цвета; имеет высокие электроизоляционные
свойства, в частности значительное удельное объемное и
поверхностное сопротивление (порядка 1018 ом-см), по-
чему применяется при устройстве некоторых электроизме-
рительных приборов, где важно иметь высокое сопротив-
ление изоляции.
Феноло-формалъдегидпые смелы. Искусственные (син-
тетические) смолы, получаемые варкой в закрытом котле
фенола С6Н5-ОН (ГОСТ 236-41) или близких к нему ве-
ществ с формалином (водный раствор газа формальдегида,
имеющего состав ОСН»; свойства формалина устанавлива-
ются стандартом В-1625-42) в присутствии катализатора
(т. е. вещества, которое, присутствуя даже в малом коли-
честве при химической реакции, ускоряет протекание этой
реакции,— в данном случае реакции образования смолы
из фенола и формальдегида). По окончании варки и сли-
вании надсмольной воды, содержащей остатки ис-
ходных веществ, не вступивших в реакцию, остается тем-
нокоричневая масса тяжелее воды, которая после сушки
и представляет собой готовую смолу.
Феноло-формальдегидные смолы бывают двух типов.
Если варка смелы проводится в присутствии катализатора,
имеющего щелочной характер (для изготовления электро-
изоляционных смол — обычно аммиака), получается термо-
реактивная смола, так называемый бакелит. При варке
в этом случае получается бакелит в стадии А или
резол;.он обладает плавкостью (температура размягче-
ния около 4-80° С) и может растворяться в спирте и в аце-
тоне. При нагреве до температуры примерно 100—140° С
бакелит опять твердеет и переходит (через промежуточную
стадию В) в новую форму — бакелит С (резит).
В отличие от резола резит уже совершенно неплавок (при
нагревании до неумеренно высокой температуры резит
может обуглиться и сгореть, но практически не будет раз-
мягчаться) и не растворяется ни в одном из известных
растворителей, в том числе и в спирте и в ацетоне, которые
легко растворяют резол. Переход из резола в резит (запе-
кание) происходит тем скорее, чем выше температура;
по:-; ••ионное давление также ускоряет запекание. Из ска-
занного выше следует, что бакелит действительно являет-
ся типичным термореактивным веществом.
72
Твердеющие электроизоляционные материалы
[ гл. 4
Резит (т. е. та стадия термореактивной феноло-фор-
мальдегидной смолы, которая после запекания находится
в готовой, работающей изоляции) обладает очень высокой
механической прочностью и неплохими электроизоляцион-
ными свойствами. Он мало эластичен и не отличается вы-
сокой стойкостью к действию воды. Отрицательным свой-
ством его является также наклонность к обугливанию —
к образованию на его поверхности проводящих электриче-
ский ток «дорожек» или «следов» при воздействии поверх-
ностных электрических разрядов. Бакелит весьма широко
применяют для пропитки дерева и других твердых элек-
троизоляционных материалов, при изготовлении пластиче-
ских масс, в том числе слоистых пластиков—гетинакса,
текстолита и высших сортов фанеры (стр. 148—157),
а также в ряде других случаев.
Если же при варке феноло-формальдегидной смолы
взять не щелочной, а кислотный катализатор и притом
выбрать несколько иное соотношение составных частей
(относительно больше фенола и меньше формальдегида),
чем при изготовлении резольной смолы, то получается
смола новолак или идитол (ГОСТ 2230-43). Эта
смола уже не терморе активна, а термопластична и после
действия нагрева сохраняет свою плавкость и раствори-
мость (в спирте и в ацетоне). Новолак широко применяют
для изготовления прессовочных порошков и в других слу-
чаях. При добавлении некоторого количества уротропи-
на (ГОСТ 1381-42) —вещества, при нагреве разлагающе-
гося на формальдегид и аммиак,—- новолак приобретает
свойства термореактивного вещества.
При замене фенола в процессе варки с формальдегидом
другими веществами (анилином, карбамидом, меламином
и пр.) получают ряд смол, многие из которых по ряду по-
казателей обладают свойствами, повышенными по сравне-
нию с обычными феноло-формальдегидными смолами (цен-
ные электроизоляционные свойства, повышенная стойкость
к действию влаги и поверхностных электрических разрядов,
в некоторых случаях—повышенная клейкость). Отметим
разработанную в Советском Союзе и применяемую пре-
имущественно в радиопромышленности анилино-формальде-
гидную смолу сове нит; эта смола имеет тангенс угла
потерь (при частоте 1 мггц) 0,002 и диэлектрическую про
ницаемость от 3,6 до 4,5 (для сравнения укажем, что обыч-
§ 111
Смолы
ная феноло-формальдегидная смола в стадии резита имеет
тангенс угла потерь порядка 0,01 и диэлектрическую про-
ницаемость 4,0—4,5).
Глифталь. Глифталь — синтетическая смола, получае-
мая из глицерина (стр. 267) и фталевого ангид-
рида (стандарт СТ 27-2358 — продукт окисления нафта-
лина); само название «глифталь» представляет собой
сокращение из названий обоих исходных продуктов. Глифта-
левая смола термореактивна, но для полного запекания
требует более высокой температуры и более длительного
времени по сравнению с резольной феноло-формальдегид-
ной смолой. По сравнению с феноло-формальдегидными
смолами глифталь характеризуется большей эластичностью
и большей клейкостью. Преимуществом глифталя перед
феноло-формальдегидными смолами является также боль-
шая стойкость первого к действию поверхностных электри-
ческих разрядов. Незалеченный глифталь растворим в аце-
тоне, спирто-бензольной смеси и некоторых других раство-
рителях; полностью запеченный глифталь чрезвычайно
устойчив к действию самых разнообразных растворителей.
Весьма распространены, в особенности в рецептурах
электроизоляционных лаков, смолы, в состав которых, по-
мимо глицерина и фталевого ангидрида, введены расти-
тельные масла. Такие смолы менее клейки, но более влаго-
стойки, чем чистая глифталевая смола.
Эфиры целлюлозы. Специальными приемами химической
обработки целлюлозы (стр. 123) получают ее производные
(эфиры): нитроцеллюлозу (соединение целлюлозы
с азотной кислотой), ацетилцеллюлозу (соединение
с уксусным ангидридом), этилцеллюлозу (соединение
с остатком молекулы винного спирта) и ряд других. Все эти
вещества-—линейные полимеры, обладающие свойствами
типичных термопластиков; они имеют сравнительно низкую
температуру размягчения (порядка нескольких десятков
градусов, редко — несколько выше 100° С). Они обладают
многими ценными свойствами — высокой механической
прочностью, устойчивостью к некоторым растворителям
и химическим реагентам и пр.
Нитроцеллюлоза весьма горюча (по химическому соста-
ву нитроцеллюлозу представляют не только хорошо извест-
ные своей огнеопасностью обычные кинопленки, но и
взрывчатое вещество пироксилин), что в ряде случаев яв-
74
Твердеющие электроизоляционные материалы
[ гл. 4
лается ее существенным недостатком!. Она растворяется
в ацетоне, метилацетате, этилацетате, в смеси спирт — бен-
зол — ацетон и др. В углеводородах (бензин, бензол, то-
луол, ксилол, нефтяные масла и пр.) она нерастворима.
Ацетилцеллюлоза, имеющая высокие электроизоляционные
свойства, в отличие от нитроцеллюлозы почти негорюча.
Свойства ацетилцеллюлозы (как, впрочем, и других эфиров
целлюлозы) в значительной степени зависят от относитель-
ного содержания присоединенных к целлюлозе веществ.
Так, обычная ацетилцеллюлоза (ацетат целлюлозы) хоро-
шо растворяется в ацетоне; триацетат целлюлозы (с увели-
ченным содержанием остатков уксусного ангидрида в мо-
лекуле) имеет более высокие электроизоляционные свой-
ства и менее гигроскопичен, но зато сравнительно трудно
растворим, что усложняет технологические процессы его
применения; растворителями триацетата целлюлозы служат
мало распространенные растворители, многие из которых
к тому же сильно ядовиты: анилин, хлороформ, метилен-
хлорид и др. Ацетилцеллюлоза недостаточно стойка к дей-
ствию озона. Этилцеллюлоза обладает высокими элек-
троизоляционными свойствами, а также малой хрупкостью
при низких температурах, т. е. высокой морозостойкостью.
Эфиры целлюлозы находят весьма широкое применение
в технике для изготовления пластических масс для самых
разнообразных целей, гибких пленок (стр. 157), лаков,
искусственного волокна и пр.
Виниловые производные. Эта группа материалов за по-
следнее время получила очень большое значение в технике,
в частности в электроизоляционной технике. Сюда принад-
лежат различные вещества, в молекулу которых входит
виниловый остаток Н2С = СН —. Они обладают способно-
стью к полимеризации, образуя высокомолекулярные сое-
динения с линейной молекулой.
Полихлорвинил — полимер хлорвинила Н2С —
— СН — CL Этот материал используется для различных
предметов ширпотреба, для изоляции в кабельной технике,
для изготовления лаков, искусственного волокна и пр.
Обладает значительной стойкостью к действию воды, ще-
лочей, разбавленных кислот (почему может применяться
как материал для аккумуляторных баков), масел, бензина,
спирта и многих других органических растворителей. Тан-
генс угла потерь чистого полихлорвинила порядка 0,001,
§11] Омолы 75
но при добавлении пластификаторов (для улучшения эла-
стичности и морозостойкости) угол потерь увеличивается.
В последнее время находит себе применение хлорирован-
ный полихлорвинил (перхлорвинил), в котором со-
держание хлора выше, чем в обычном полихлорвиниле;
он обладает повышенной водостойкостью и стойкостью
к растворителям. Полихлорвинил выпускается в виде смо-
лы, пластиката (стр. 165), механически прочного листо-
вого материала— винипласта (ВТУ ГХП 88-48) и др.
Полистирол. Стирол, имеющий химический состав
С8Н8 или Н2С = СН —С;Н5,
— прозрачная жидкость с характерным запахом; полу-
чается путем химического синтеза, а также как побочный
продукт при сухой перегонке каменного угля и т. п. Даже
при обычных условиях стирол самопроизвольно постепенно
полимеризуется, превращаясь в стекловидное прозрачное
твердое вещество — полистирол. Полимеризация (отверде-
вание) стирола чрезвычайно ускоряется при повышении
температуры, при освещении, при добавлении малых коли-
честв катализаторов (перекись водорода Н0О2, перекись
бензоила и др.). В производственных условиях полимериза-
ция стирола происходит либо в сосудах, в которые зали-
вается стирол, причем получается полистирол в виде блоков,
имеющих форму сосуда, в котором протекала полимериза-
ция (блочный полистирол), либо же в водной
эмульсии, причем получается полистирол в виде мелких
крупинок (эмульсионный полистирол согласно
ВТУ МХП 1827-49). Блочный полистирол обладает наиболее
высокими электроизоляционными свойствами, так как он
особо чист от всякого рода загрязнений; он идет для
весьма ответственных случаев применения, например
в высокочастотной изоляции; хорошо1 обрабатывается меха-
нически. Эмульсионный полистирол дешевле, так как поли-
меризация в эмульсии — более производительный процесс,
чем: блочная полимеризация, но материал получается с не-
сколько более низкими электроизоляционными характери-
стиками, а также с несколько более низкой нагревостойко-
стыо, чем блочный полистирол. Эмульсионный полистирол
широко идет для изготовления пресспорошков, лаков и пр.
Выдающиеся электроизоляционные свойства полистиро-
ла были впервые установлены в Советском Союзе — в Ле-
76 Твердеющие электроизоляционные материалы [ гл. 4
нинградском электрофизическом институте группой ученых
под руководством акад. А. Ф. Иоффе еще в 1930 г., и с тех
пор полистирол широко применяется как электроизоля-
ционный материал, главным образом, в радиотехнике. По-
листирол имеет удельное объемное сопротивление 1017—
1018 ом • см, диэлектрическую проницаемость около 2,4,
тангенс угла диэлектрических потерь 0,0002—0,0004. Поли-
стирол практически негигроскопичен. Недостатками его
являются заметная хрупкость (при низких температурах)
и ограниченная нагревостойкость (при определении по кон-
сольному способу от + 70 до +90°С). Полистирол раство-
ряется в ароматических углеводородах, как, например,
в бензоле С6Н6, а также в четыреххлористом углероде
(тетраформе) СС14; в спирте нерастворим. Плотность поли-
стирола 1,05 г/см3.
Полиэтилен получаюt полимеризацией газообраз-
ного углеводорода—этилене Н2С =СН2, проводящейся
при высоких давлениях и температурах. Полиэтилен, как и
полистирол, является чистым полимерным углеводородом
и обладает весьма высокими электроизоляционными харак-
теристиками: тангенс угла потерь 0,0002—0,0005; диэлектри-
ческая проницаемость 2,3—2,4; удельное объемное сопро-
тивление 1016 ом-см. Плотность его мала — 0,92 -ь
0,95 кг/дм3. Полиэтилен практически негигроскопичен,
весьма стоек к действию химических реагентов. Применяет-
ся для изоляции высокочастотных кабелей и других радио-
деталей для работы при весьма высоких частотах. Поли-
этилен несколько более эластичен, чем полистирол; для
еще большего повышения эластичности к полиэтилену не-
редко добавляют полиизобутилен. Полиизобути-
лен — полимер изобутилена, имеющего состав Н2С =
= С (СН3)2; он менее прочен механически, чем полиэтилен,
но еше более эластичен, обладает морозостойкостью до тем-
пературы минус 80° С, обладает липкостью и текучестью.
По стойкости к химическим реагентам и ничтожной гигро-
скопичности близок к полиэтилену и полистиролу. Электро-
изоляционные характеристики полиизобутилена: тангенс
угла потерь 0,0003—0,0006; диэлектрическая проницаемость
2,25—2,35; удельное объемное сопротивление 1015—
1016 ом см. Его плотность 0,91 —1,00 кг!дм3.
К числу важных виниловых производных полимерного
характера принадлежат также полиметилметакри-
§ И]
Смолы
77
л а т, идущий на изготовление прозрачной пластической
массы — «органического стекла» (стр. 146) и поливинил-
ф о р м а л ь. Последний и близкие к нему вещества служат
основной составной частью механически высокопрочной
эмали для проволок «винифлекс» и «метальвин» (стр. 236).
Политетрафторэтилен. Это — обладающий весьма цен-
ными качествами новый материал. Он получается полиме-
ризацией тетрафторэтилена C2F4 (этилен, в молекуле кото-
рого все четыре атома водорода заменены атомами фтора).
Политетрафторэтилен имеет необычно высокую для орга-
нического вещества нагревостойкость (свыше 300°С), ис-
ключительно стоек к действию всех химических реагентов
кроме лишь расплавленных щелочных металлов (например,
крепкие кислоты не оказывают действия на политетрафтор-
этилен даже при кипячении!), практически совершенно не-
гигроскопичен. Он не смачивается водой и другими жидко-
стями; к нему не пристают различные клеи и т. п. Обладает
также и выдающимися электроизоляционными свойствами:
тангенс угла диэлектрических потерь всего лишь 0,0001 —
0,0002; удельное объемное сопротивление 1016 ом-см.
Плотность политетрафторэтилена 2,1—2,3 кг/дм3-, удлине-
ние при разрыве 300—400%.
Из политетрафторэтилена, который пока еще не получил
широкого распространения, могут быть изготовлены кабель-
ная изоляция, различные фасонные прессованные изделия,
листы, пленки и пр.
Полиамидные смолы. Это — термопластичные синтети-
ческие смолы, для химического строения линейных моле-
кул которых характерно наличие чередующихся групп
... — С1Ь— СН2— ... и — СО — N — . Они имеют весьма
высокую стойкость и эластичность, а также хорошую на-
гревостойкость (температура размягчения от -}-120 до
4-250° С). Эти смолы растворимы лишь в весьма ограничен-
ном числе растворителей (в частности, в крезоле и в рас-
плавленном феноле). Они применяются для изготовления
искусственных волокон, пластических масс, пленок и пр.
Из числа полиамидных смол необходимо отметить разра-
ботанную в Советском Союзе и производящуюся в широком
промышленном масштабе смолу капрон.
Полисилоксаны. Органические диэлектрики (гл. 3—6
настоящей книги) имеют весьма широкое применение в
электроизоляционной технике; многие из них имеют хоро-
78 Твердеющие электроизоляционные материалы [ гл. 4
шие электрические характеристики, удобны в технологи-
ческом отношении (в частности, ряд материалов этого класса
обладает гибкостью и эластичностью; некоторые из них
получаются в виде волокон, пленок, связующих пластиче-
ских масс, в виде пропитывающих и склеивающих составов
и пр.), дешевы и распространены. Однако общим недостат-
ком органических электроизоляционных материалов (кроме
лишь политетрафторэтилена) является их низкая нагрево-
стойкость; многие из органических материалов горючи и
обладают низкой стойкостью к различным химическим реа-
гентам. Неорганические электроизоляционные материалы^
которые рассматриваются в гл. 7—8, но имеют в своем со-
ставе углерода (наличие которого, как известно, опре-
деляет принадлежность вещества к классу органических
соединений); зато большинство неорганических диэлектри-
ков содержит в своем составе элемент кр е м н и й Si.
Неорганические диэлектрики обладают, вообще говоря,
весьма высокой нагревостойкостью, однако они тверды и
хрупки; они более пригодны для изготовления механически
прочных, недеформируемых деталей, чем для получения
гибкой, эластичной изоляции.
Советский ученый проф. К. А. Андрианов поставил
перед собой задачу разработки полимерных соединений, ко-
торые при одновременном присутствии в них и углерода,
и кремния образовали бы промежуточную область между
органическими и неорганическими материалами и, по воз-
можности, обладали бы ценными свойствами как тех, так
и других, в частности достаточной гибкостью при относи-
тельно высокой нагревостойкости. Работы, проведенные
под руководством К. А. Андрианова, за которые он и его
сотрудник О. И. Грибанова были удостоены в 1946 г. Ста-
линской премии, привели к созданию нового обширного
класса ранее неизвестных соединений, — кремнийор-
ганических полимеров (полисилоксанов).
Эти соединения могут быть получены как в виде смол —
и термопластичных, и термореактивных, так и в виде
жидкостей (стр. 66), в виде эластичных каучукообразных
материалов и пр. Кремнийорганические смолы могут упо-
требляться для изготовления пластических масс, лаков и пр.
Кремнийорганические полимеры обладают весьма благопри-
ятными свойствами: значительной нагревостойкостью (их ра-
бочая температура может быть порядка 4-200° С и даже
12 ] Битумы 79
выше); весьма хорошими электроизоляционными характери-
стиками, мало ухудшающимися при повышении температуры
до 300—200° С; малой гигроскопичностью. Высокая нагрево-
стойкость полисилоксанов указывает на целесообразность их
использования в качестве связующего (в пластических мас-
сах) или в качестве пропитывающего или склеивающего со-
става в сочетании с такими высоконагревостойкими неорга-
ническими диэлектриками, как слюда, стеклянное волокно,
асбест, керамика и пр.
Кремнийорганическая изоляция — замечательное дости-
жение передовой советской науки — успешно внедряется
в промышленность, позволяя обеспечивать надежную ра-
боту ответственных электрических устройств в весьма тя-
желых эксплуатационных условиях.
12. БИТУМЫ
Битумы — близкие к собственно смолам вещества слож-
ного состава (в основном углеводороды) интенсивно чер-
ного цвета, при достаточно низких температурах хрупкие,
а при повышении температуры размягчающиеся и распла-
вляющиеся. Различают по происхождению: искус-
ственные (нефтяные) битумы, представляющие
собой тяжелые продукты перегонки нефтей, и природ-
ные (ископаемые) битумы, называемые также ас-
фальтами. Асфальты обычно бывают загрязнены ми-
неральными примесями. Залежи асфальтов всегда связаны
с нефтяными месторождениями, так как в природных усло-
виях асфальты также образовались из нефти.
Битумы растворяются в углеводородах, лучше — в аро-
матических (бензол, толуол, ксилол, сольвент-нафта), хуже—
в бензине и т. п.; немаслостойки. В спирте и воде битумы
совершенно нерастворимы; они имеют ничтожно малую ги-
гроскопичность и ,в достаточно толстом слое совершенно
не пропускают сквозь себя воду. Битумы термопластичны;
с этим, в частности, связано то, что в случае применения
битумов в виде лаков или компаундов для пропитки обмо-
ток вращающихся частей электрических машин, работаю-
щих при высокой скорости вращения и при высоких тем-
пературах, появляется опасность размягчения битума и его
80
Твердеющие электроизоляционные материалы
[гл. 4
выбрасывания (разбрызгивания) под действием центро-
бежной силы. Плотность битумов близка к 1,0 кг/дм3.
Нефтяные битумы согласно ГОСТ 1544-46 различаются
пяти марок с температурой размягчения:
марка 1............................не ниже 30° С
. 2........................... , , 40° С
, 3........................... , . 50 С
» 4............................... . 70° С
. 5........................... , . 90° С
Фиг. 28. Прибор .кольцо и
шар“ для определения тем-
пературы размягчения би-
тумов.
/—ко^ыло; 2 — ш?р; 3—стакан;
4— термометр. Справа показано
положение шара на образце перед
началом опыта.
Более тугоплавкий ухтинский битум по ГОСТ 3508-47
(«Спецбитумы») различается двух марок: В (температура
размягчения ПО—425°С) и Г (125—135°С).
Температуру размягчения би-
тумов?П<отор'укг часто приходится
проверять на практике, опреде-
ляют по способу «кольца и
шара».
Для этого определения необ-
ходимы латунное кольцо 1 и
стальной шар 2 (фиг. 28) вполне
определенных размеров (все по-
дробности об устройстве прибора
указаны в стандарте ГОСТ 1424-
42). Кольцо заливают расплав-
ленным испытуемым материалом
(с последующим охлаждением)
вровень с краями и укрепляют,
как показано на фиг. 28 в ста-
кане 3 с водой или (для особенно
тугоплавких битумов) с глицери-
ном, причем шар кладут на слой
битума в центре кольца. Расстоя-
ние от нижнего края кольца 1 до
дна стакана устанавливают в 25 мм. Прибор подогревают
со скоростью 5° С в минуту (за температурой нагрева на-
блюдают по термометру, шарик которого расположен вбли-
зи кольца). Ту температуру, при достижении которой испы-
туемый битум под действием веса шара выдавится настоль-
ко, что коснется дна стакана, принимают за температуру
размягчения данного битума.
Сравнительно более тугоплавкие битумы труднее рас-
творимы, тверже и при низких температурах более хрупки.
§ 12]
Битумы
81
Температура размягчения битума в случае надобности мо-
жет быть существенно повышена «п р оду в ко й», т. е. про-
пусканием через расплавленный битум воздуха. Для про-
дувки битум расплавляют в открытом стальном котле и
доводят его тепературу до 255—280° С; при этой темпера-
туре сквозь слой битума (через снабженную отверстиями
спираль или крестовину из стальных трубок, расположен-
ную в нижней части котла) пропускают под давлением
воздух в количестве примерно 2 л в час на каждый кило-
грамм загруженного в котел битума. Время от времени
измеряют температуру размягчения взятого из котла образ-
ца битума; эта температура постепенно повышается. Та-
ким образом, из битума марки III (одна из наиболее ходо-
вых марок битума) могут быть получены более дефицитные
битумы марок IV и V. Может быть получен спецбитум
с температурой размягчения по методу «кольца и шара»
130—140° С и даже выше. Если, наоборот, требуется сни-
зить температуру размягчения битума, это легко может
быть достигнуто сплавлением битума с небольшим количе-
ством нефтяного масла. Добавление нефтяного масла улуч-
шает морозостойкость битума, т. е. делает его менее хруп-
ким при низких температурах, но несколько ухудшает водо-
непроницаемость слоя битума.
В сортаменте битумов имеется также тугоплавкий неф-
тяной битум, подвергнутый особой обработке щелочами
и называемый рубраксом,. Согласно стандарту ГОСТ
781-51 рубракс выпускается двух марок: рубракс А (тем-
пература размягчения 125—135° С и рубракс Б (135—
150° С). Для рубраксов допускается зольность до 0,8% по
весу.
Чрезвычайно резко увеличивается температура размяг-
чения и уменьшается растворимость битумов при нагреве
с добавкой серы (т. е. при вулканизации — название
аналогично вулканизации резины, стр. 133). Смесь битума
с серой, так же как и смесь с серой термопластичного
самого по себе каучука, является термореаоктивным соста-
вом.
Ископаемый садкинский (бугурусланский)
асфальт имеет температуру размягчения 140—165° С; его
зольность не более 1,5%; растворимость в сольвент-нафте
95%.
6 В. М Таэсев
82
Твердеющие электроизоляционные материалы
[гл. 4
13. ВЫСЫХАЮЩИЕ МАСЛА ь
Высыхающие масла — жидкие масла, главным образом
растйтельного’^рдйеХ'бЗйдения, для которых характерна
способность под действием нагрева, воздуха, освещения
и других факторов переходить в твердое состояние. Если
«высыхает» на воздухе тонкий слой масла, например, на-
литый на какую-нибудь твердую поверхность слой льня-
ного масла, то он образует твердую, блестящую, прочно
пристающую к твердой поверхности пленку, обладающую
высокими электроизоляционными свойствами. Ясно, что
р^о5мотрёй"ноё~вы1пе' ТрансфбрмЪторн^Нря^ййбр альное изо-
ляционное) масло не имеет ничего общего с высыхающими
маслами. Важно отметить, что «высыхание» масел отнюдь
не объясняется испарением части жидкости, а является
слождым^химическим процессом, связанным с поглощением
маслом некоторого'количества кислорода из воздуха. По-
этому при высыхании вес льняного и подобных ему масел
не уменьшается, а иногда даже несколько увеличивается.
Потому же для высыхания масел (например, при сушке ма-
сляных лаков, см. ниже) необходим доступ свежего воз-
духа. Скорость высыхания масел увеличивается с повыше-
нием температуры, под действием света, а также в присут-
ствии даже малого количества катализаторов химических
реакций высыхания масел — так называемых сикка-
тивов (сушек). В качестве сиккативов используют
соединения некоторых металлов — свинца, кальция, мар-
ганца и кобальта. Технологически наиболее удобно вводить
в масло эти металлы в виде могущих растворяться в нем
солей различных кислот: абиетиновой кислоты, предста-
вляющей собой основу химического состава канифоли (р е-
з ин а ты), жирных кислот льняного масла (л и ноле аь-
т ы) и продуктов окисления нефти (нафтенаты). Рези-
наты чаще всего получают сплавлением окислов соответ-
ствующих металлов с канифолью при температуре 200—
250°. Для иллюстрации действия сиккативов приведем сле-
дующие ориентировочные цифры: добавка 0,5% свинца
уменьшает время сушки льняного масла при той же самой
температуре в 2,5 раза, добавка 0,1% марганца — уже
в 18 раз, а 0,1% наиболее активного катализатора — ко-
бальта—в 35 раз.
§ 13 j
Высыхающие масла
si
Пленки высыхающих масел отличаются эластичностью,
твердостью, блеском; они довольно стойки к действию рас-
творителей (в тяжелых углеводородах, например в транс-
форматорном масле, они не растворяются даже при нагре-
ве, так что являются практически вполне маслостойкими;
но по отношению к ароматическим углеводородам, напри-
мер к бензолу, пленка стойка .в меньшей степени). При на-
греве пленка не размягчаегся. Таким образом, высыхающие
масла должны рассматриваться как термореактивные ма-
териалы.
Льняное масло — общеизвестное пищевое масло золо-
тистого цвета, получаемое из семян льна посредством вы-
жимания; в больших количествах изготовляется ® СССР.
Согласно ГОСТ 5791-51 льняное масло различается: рафи-
нированное (очищенное от белковых веществ и других при-
месей, дающих отстой при хранении масла) и нерафиниро-
ванное 1-го и 2-го сорта. Плотность льняного масла (при
20° С) от 0,928 до 0,936 кг/Л', температура застывания
от —27 до —16° С, температура вспышки (в закрытом
тигле) не ниже 240° С. Кислотное число рафинирован-
ного масла не более 0,7, нерафинированного 1-го сорта —
не более 2,5, нерафинированного 2-го сорта — не более 5;
зольность рафинированного масла не выше 0,05%, нера-
финированного (обоих сортов) не выше 0,1%. Льняное
масло, сваренное с сиккативами, дает так называемую
олифу, являющуюся важным полуфабрикатом лакокра-
сочной промышленности.
Тунговое (китайское, древесное) масло получается из
семян тунгового дерева, произрастающего в странах Даль-
него Востока, в частности в Китайской народной респуб-
лике; имеются плантации тунгового дерева и в некоторых
районах Советского Союза. В отличие от льняного масла
оно не может употребляться в пищу и даже в некоторой
степени ядовито." Плотность тунгового масла 0,936—
0,944 кг/л-, температура застывания его от —5 до 0°С. По
сравнению с льняным! маслом тунговое масло сохнет при
прочих равных условиях быстрее, причем в противополож-
ность льняному маслу, которое сохнет начиная с поверхно-
сти (так что при сушке масла в толстых слоях имеется
опасность того, что часть его останется неполностью высу-
шенной), тунговое масло даже в сравнительно толстом
слое высыхает равномерно. Кроме того, преимуществом тун-
Ь*--------------------
«4
Твердеющие электроизоляционные материалы
[ гл. 4
гового масла перед льняным является более высокая водо-
непроницаемость пленки; это обстоятельство“ важно Для
электроизоляционных лаков, предназначенных для пропит-
ки и покрытия волокнистой изоляции. Однако пленка тун-
гового масла в несколько большей степени, чем пленка
льняного масла (при том же содержании сиккативов),
склонна к тепловому старению (пленка при воздействии
повышенной температуры постепенно становится хрупкой,
в ней образуются трещины и она начинает отставать от
поверхности, на которую она была нанесена).
Касторовое масло само по себе не является высыхаю-
щим; оно становится высыхающим лишь поелспециаль-
ной химической обработки (прогрев в присутствии опре-
деленных химических реагентов). Это масло имеет по срав-
нению с большинством других растительных масел (как
высыхающих, так и невысыхающих) сравнительно высокую
плостнссть (0,947—0,976 кг/л); температура застывания
его от —48 до —10° С. В отличие от других растительных
масел касторовое масло нерастворимо в холодном бензине,
но зато легко растворяется в спирте. В рецептурах неко-
торых электроизоляционных составов невысыхающее касто-
ровое масло'~используют как ~п л"а ст и фи к а то р, т. е.
вещество, увеличивающее Гйбкость” й" ’эластичность мате-
риала.
14. ВОСКИ
Воски — вещества сложного органического состава,
способные размягчаться при нагреве и отвердевать при
охлаждении. От смол воски отличаются кристаллическим
строением и наличием более резко выраженной темпера-
туры плавления. Для нас важны некоторые из _И.£.кус-
ственных воскообразных веществ: парафин, церезин, га-
лбвакс," олеовакс. Природные воски, как, например, пче-
линый, в настоящее время для электроизоляционной техни-
ки большого значения не имеют.
Парафин. Светлый, беловатый материал; как и другие
воски, механически непрочный и мягкий наощупь. Полу-
чается переработкой некоторых сортов нефтей, например
грозненских. Согласно стандарту ГОСТ 784-42 парафины
делятся на марки, обозначаемые буквами от А до Е; марки,
соответствующие первым буквам алфавита, более туго-
плавки (температура плавления марки А -— на ниже
§ 14] Воски 85
-J-54°C, марки Е 49°С, так называемого «спичечного» пара-
фина 42° С) и содержат меньшее количество примесей.
Плохо очищенные парафины на солнечном свету быстро
желтеют. Плотность парафина 0,78—0,85 кг/дм?. При
охлаждении расплавленного папафина он дает большую
усадку (до 15% по объему). Парафин при нормальной
температуре обладает весьма высокими электроизоляцион-
ными свойствами, но пои нагреве они быстро' ухудшаются.
При нагреве выше 140° С парафин заметно окисляется и
улетучивается. Гигроскопичность парафина ничтожно мала.
Он растворим в бензине, керосине и других углеводородах.
Церезин. Светлый материал, получаемый очисткой тем-
нокоричневого ископаемого воска —озокерита, кото-
рый добывается в Средней Азии (Ферганская долина;
полуостров Челекен на Каспии) и на Украине (Дрогобыч-
ская область).
Церезин в общем схож с парафином, также имеет вы-
сокие электроизоляционные свойства и крайне малую ги-
гроскопичность, но более нагревостоек (более тугоплавок
и труднее окисляется при нагреве), несколько эластичнее
и лучше пристает к пропитываемым им материалам. Кроме
того, церезин дает меньшую, чем парафин, усадку при за-
стывании. Однако, церезин дороже и дефицитнее парафина.
Согласно ГОСТ 2488-47 делится на марки 80, 75, 67 и 57
[эти цифры определяют наименьшую температуру каплепа-
дения (стр. 106) в °C]; церезин марки 57 по степени очи-
стки бывает белый ,и желтый.
Галовакс (технические условия ТУ НКХП 1167-44) по-
лучается хлорированием (обработкой хлором) нафталина,
почему иногда называется п о л и хл о р и а ф т а л и н о м.
Обычно имеет зеленоватый цвет, но при весьма хорошей
очистке — белый. Еще более нагревостоек, чем парафин и
церезин; температура плавления галовакса составляет от
+95 до +135° С.
Кроме то-го, в противоположность воскам углеводород-
ного состава, т.е. парафину и церезину, галовакс негорюч.
Плотность галовакса 1,55—1,70 ка/Ди3. Для галовакса
характерна сравнительно высокая диэлектрическая прони-
цаемость (около 5 против 2,2—2,4 для углеводородных
восков), что является положительным моментом' при при-
менении галовакса для пропитки бумажных конденсаторов
для получения большей емкости. Однако галовакс имеет
86
Твердеющие электроизоляционные материалы
[ гл. 4
сравнительно небольшую электрическую прочность. Кроме
того, он обладает токсическим действием на организм че-
ловека, в связи с чем применение его за последнее время
уменьшается.
Олеовакс. Олеовакс («масляный воск») —воскообраз-
ный продукт, полученный советскими учеными Н. А. Пет-
ровым и С. А. Дерябиным посредством особой химической
обработки касторового масла (стр. 84). Он имеет очень
высокую величину диэлектрической проницаемости (от 15
до 35) и может быть использован для пропитки бумажных
конденсаторов. Недостатками олеовакса являются большая
величина тангенса угла потерь, а также резкая зависимость
диэлектрической проницаемости от температуры; при повы-
шении частоты диэлектрическая проницаемость сильно сни-
жается.
Все рассмотренные выше воски термопластичны.
15. РАСТВОРИТЕЛИ
Нод растворителями в технике электрической изоляции
подразумеваются жидкости, обычно органического состава,
способные хорошо растворять смолы, битумы, высыхающие
масла! и другие твердеющие электроизоляционные мате-
риалы, а при нагреве испаряющиеся и полностью улетучи-
вающиеся. Растворители применяют при изготовлении
электроизоляционных лаков, при некоторых процессах
в производстве электроизоляционных пластических масс
и т. п. > 1 ' i • т ’]
Мы ограничимся приведением важнейших справочных
сведений об основных типах растворителей (табл. 4).
Все эти растворители в большей или меньшей степени
ядовиты, почему при работе с ними необходимо соблюдать
правила охраны труда (хорошая вентиляция и пр.). Из
наиболее часто применяемых растворителей особенно вре-
ден для организма человека бензол; как и другие легко
летучие растворители, он может вызвать отравление при
вдыхании его паров вместе с воздухом. Очень ядовит мета-
нол (древесный спирт); употребление его для питья вместо
винного спирта может вызвать смерть, а при приеме мало-
го количества — потерю зрения.
Многие растворители весьма огнеопасны. Из легко ле-
тучих растворителей резко выделяется по сравнительно
§ 16]
Лаки
87
высокой температуре замерзания бензол; это весьма за-
трудняет хранение и транспорт его в зимнее время — бен-
зол легко может застыть в цистерне, причем выкалывать
бензольный лед ломами нельзя из-за опасности воспламе-
нения от случайной искры.
16. ЛАКИ
Лаки представляют собой растворы тех или иных твер-
деющих веществ (смолы, битумы, высыхающйе масла и
пр.), составляющих так называемую основу лака, в ле-
тучих растворителях. При сушке лака, нанесенного
тонким слоем на твердую поверхность, растворитель уле-
тучивается, а лаковая основа переходит в твердое состоя-
ние, образуя обладающую высокими электроизоляцион-
ными свойствами и малой гигроскопичностью лаковую
пленку, прочно пристающую к твердой поверхности.
Лаки чрезвычайно широко1 применяют в технике элек-
трической изоляции. На электростанциях с ними приходится
иметь дело не только как с материалами, работающими
в эксплуатируемом электрооборудовании, но и как с мате-
риалами, применяемыми при монтажных и ремонтных ра-
ботах. По виду применения электроизоляционные лаки
можно разделить на три основные группы: пропиточные,
покровные и клеящие лаки.
Пропиточньне лаки служат для пропитки пори-
стой, в частности волокнистой, твердой изоляции (бумага,
картон, пряжа, ткань, изоляция обмоток электрических
машин и аппаратов). После пропитки поры и пустоты
в изоляции оказываются заполненными уже не воздухом,
а имеющим значительно более высокую электрическую
прочность и более высокую теплопроводность, чем воздух,
высохшим лаком. Поэтому в результате пропитки в зна-
чительной степени увеличиваются пробивное напряжение
и теплопроводность(важно для отведения тепла потерь),
уменьшается гигроскопичность (затрудняется поглощение
влаги из окружающей среды и снижается степень ухудше-
ния электроизоляционных свойств изоляции при ее увлаж-
нении), а также улучшаются механические свойства изоля-
ции. После пропитки лаком органическая волокнистая
изоляция в меньшей степени подвергается окисляющему
действию воздуха, .а потому переводится в более высокий
Оо
СО
Таблица 4
Найменование Химическая формула Стандарт Плотность, кг[л Температура, кипеиня, °C Гремя улету- чивания (для серного эфи- ра принято равным 1) Температура вспышки, °C Температура замерзания, •С
Бензин Лаковый керосин (уайт- спирит) Керосин И е (смесь) (смесь) (смесь) фтяные у г л ГОСТ 462-51, ГОСТ 1012-46 и др. ГОСТ 3134-46 ГОСТ 1842-46 еводород 0,65—0,78 0,76 — 0,79 0,77—0,84 ы 50-180 140-200 150—300 35—50 40—60 Весьма велико —30 4-26 4-28
Бенз "л Толуол Сольвент-нафта Л р о м а С6Н6 С6Н5—СН, [смесь, глав- ным образом ксилол C6H4(CH3)J т и ч е с к и е у ОСТ 10463-39 ГОСТ 1930-45 ГОСТ 1928-50 г л е в о д о р 0,88 0,86 0,87—0,91 э Д ы 80 НО 120-180 3 6 21—.8 — 15 -1-7 4-21 +5 —95
Метанол (метиловый, древесный спирт) Этанол (этиловый, вин- ный спирт) а) ректификат (кре- пость 95—99%) сн3—он С2Н5—он Спирт ГОСТ 2222-43 ГОСТ 5962-51 ы 0,79 0,79—0,81 64 78—79 6 9 +6 +(10-15) —98 -117
Твердеющие электроизоляционные материалы [ гл. 4
б) сырец (крепость 88-90%) Пропанол (пропиловый С3Н7—ОН ГОСТ 131-51 0,82-0,83 0,80 80—90 98 11 +(15-25) +21 —127
спирт) Бутанол (бутиловый спирт) Амиловый спирт С4Н9—ОН 0,81 114 33 Ц-22 —80
С5Нц—ОН 0,82 131 62 4-40 —78
Эфиры
Этиловый (серный) С,Н-— О—С,Н5 ост нктп 0,71 34 1 —40 — 120
эфир 2576
Метилацетат СН3-СОО— 0,93 57 2 —13 —98
-СН3
Этил ацетат СН3-СОО— 0,90 76 3 —5 —84
-С Н-,
Бутилацетат СНз-СОО- ост нкпп 0,88 126 9 425 —77
-С4Н9 ( 528
Амилацетат СН3-СОО— 0,86 142 13 +31 —79
-С5НИ )
Диэтилцеллозольв С,Н5-О— 0,84 121 —74
С.н4—О—с,н5
изгец- [91 §
Различные растворители
Ацетон СНз-С0-СН3 ГОСТ 2768-44 0,79 56 2 — 17 —94
Тетраформ (четырех- СС14 ГОСТ 440-47 1,59 77 3 Не горюч —24
хлористый углерод) Дихлорэтан СН2С1—СН2С1 ГОСТ 1942-42 1,26 84 4 Трудно горюч —35
1,58
Трихлорбензол Скипидар С8Н3С13 213 Не горюч —8
(смесь) 0,87 160 4-35
90
Твердеющие электроизоляционные материалы
[ гл. 4
класс по нагревостойкости — из класса 0 (наивысшая рабо-
чая температура для органической волокнистой непрочитан-
ной изоляции 90° С) в класс А (температура 105° С).
Таким образом, в результате пропитки существенно улуч-
шается целый ряд технически важных свойств пропитывае-
мых электроизоляционных материалов или изделий.
Покровные лаки служат для образования меха-
нической прочной, гладкой, блестящей, водостойкой пленки
на поверхности лакируемых предметов. Зачастую этими
лаками покрывают твердую пористую изоляцию, уже под-
вергнутую предварительной пропитке; это имеет целью
дальнейшее повышение свойств твердой изоляции (в ча-
стности, увеличение напряжения поверхностного разряда
и поверхностного сопротивления утечки), усиление защиты
изоляции от действия влаги, растворяющих Или химически
активных веществ и от приставания пыли и грязи, улучше-
ние внешнего вида. Особо следует отметить пигментирован-
ные покровные лаки (пигментированные эмали),
содержащие в своем составе измельченный в тонкий поро-
шок неорганический наполнитель (пигмент), придаю-
щий пленке такого лака определенную окраску и улучшаю-
щий ее механическую прочность! и приставаемость к поверх-
ности, на которую наносится лак. Специальные виды по-
кровных лаков (эмаль-лаки) наносят не на твердую
изоляцию, а непосредственно на металл, образуя на его
поверхности электроизолирующий слой (изоляция эмаль-
пр о во л о к и—стр. 234, изоляция листов электротехниче-
ской стали в расслоенных магнитопроводах электрических
машин и аппаратов).
Наконец, клеящие лаки служат для склеивания
между собой твердых электроизоляционных материалов
(пример, клейка листочков слюды при изготовлении мика-
нитовой изоляции) или для приклеивания электроизоля-
ционных материалов к металлу. Наряду с высокими
электроизоляционными свойствами, малой гигроскопич-
ностью и другими характеристиками, необходимыми для
электроизоляционных лаков вообще, к клеящим лакам,
естественно, предъявляется требование особо высокой
клеящей способности.
Приведенное разделение лаков по областям применения
не всегда может быть выдержано вполне строго. В ряде
случаев пропиточные и покровные лаки почти не разли-
5 16]
Лаки
91
чаются между собой по составу и свойствам. При изготов-
лении материалов типа гетинакса, текстолита и пр.
(стр. 148—156) лаки, пропитывающие отдельные слои бу-
маги или ткани и склеивающие отдельные слои друг с дру-
гом, являются одновременно' и пропиточными, и клеящими.
Иногда лаковую пленку без подложки (т. е. без твер-
дой поверхности, на которую она наносится), например,
пленку из ацетилцеллюлозы, применяют как самостоятель-
ный электроизоляционный материал для прокладок, обмот-
ки и др.
Свойства лаковой пленки, а также правильный выбор
режима сушки лака определяются составом лака. По режиму
сушки практически различают; лаки горячей (печ-
ной) сушки, которые при низкой температуре сохли бы
весьма медленно и не давали бы высококачественную
пленку, и потому требуют для сушки (высокой температуры
(выдержка в сушильной печи, облучение инфракрасными
лучами, прогрев током обмотки пропитанной машины), и
лаки холодной (воздушной) сушки, которые
достаточно быстро и хорошо сохнут на воздухе при нор-
мальной комнатной температуре. Горячая сушка необходи-
ма для тех лаков, основа которых для получения (высоко-
качественной пленки должна претерпеть необратимые
химические изменения, требующие нагрева (запекание
пленки), иными словами, для всех лаков, основа которых
содержит термореактивные вещества, а также независимо
от характера основы для всех лаков с высококипящими
растворителями, слишком медленно испаряющимися при
нормальной температуре. Лаками холодной сушки являются
лаки с легко летучими растворителями, основа которых
термопластична и не требует запекания при сушке.
Процесс изготовления лака в основных чертах сводится
к приготовлению лаковой основы, растворению ее в рас-
творителе и удалению случайных примесей посредством
центрифугирования или фильтрования. Изготовление таких
лаков, как, например, шеллачного или бакелитового, особен-
но просто и состоит из растворения смолы в нужном коли-
честве в растворителе. Однако большая часть лаков имеет
сложный состав и приготовление их требует совместной
варки различных составных частей с последующим добав-
лением растворителя, который в свою очередь может
представлять собой смесь различных жидкостей-
92
Твердеющие электроизоляционные материалы
[гл. 4
Опишем наиболее распространенные виды лаков. Отме-
тим, что лаки обычно выпускаются производящими их
заводами под определенными номерами; на различных
заводах производимые и потребляемые лаки часто полу-
чают разные номера. Это обстоятельство нередко является
причиной больших затруднений при выборе типа лака. Мы
будем приводить номера лака: основной и по номенклатуре
заводов ХЭМЗ, «Динамо» (новая система номенклатуры)
и «Электросила». В обозначениях электроизоляционных
лаков по системе ХЭМЗ первая буква Л означает «лак»
(или компаунд); далее следует порядковый номер лака
(первая цифра: для пропиточных лаков—1, для покров-
ных— 2, для клеящих — 3). В обозначениях «Динамо»
первые две цифры 21 соответствуют пропиточным лакам,
22 — покровным и 23 —клеящим. В основной системе,
введенной в свое время Всесоюзным электротехническим
объединением (ВЭО) и впоследствии дополнявшейся, и в
системе завода «Электросила» номера лаков являются чисто
случайными.
Масляные лаки. Основу этих лаков составляют высы-
хающие масла, главным образом, льняное и тунговое.
Таким образом, масляный лак состоит из высыхающих
масел, сиккативов, служащих для ускорения процесса суш-
ки, и летучего растворителя, который служит для уменьше-
ния вязкости лака. В некоторых -случаях употребляют
масляные лаки без растворителей, так как их основа сама
по себе является жидкостью, но такие лаки обладают
повышенной вязкостью и менее удобны для применения.
Растворителями масляных электроизоляционных лаков
являются углеводороды (бензин, лаковый керосин, керосин,
иногда с примесью ароматических углеводородов). Иногда
в состав масляных лаков для улучшения прочности, твер-
дости и блеска лаковой пленки вводят различные природ-
ные и синтетические смолы. Скорость сушки масляного
лака в очень большой степени зависит от содержания
и характера сиккативов. Пои высоком содержании сиккати-
вов могут быть получены масляные, т. е. термореактивные,
лаки даже холодной сушки, которые довольно быстро
сохнут в условиях нормальной температуры. Однако при
увеличении содержания сиккативов в масляном лаке значи-
тельно усиливается тепловое старение лаковой пленки пои
длительном воздействии повышенной температуры (пленка
§ 16]
Лаки
93
становится хрупкой, в ней образуются трещины и она
отстает от подложки). Поэтому высококачественные электро-
изоляционные лаки, от которых требуется гибкость
пленки, изготовляют чаще всего с малым содержанием
сиккативов, почему они требуют горячей сушки.
Светлые масляные лаки применяются, в частности, для
изготовления светлых лакотканей (стр. 131). В последнее
время при изготовлении менее ответственных типов лако-
тканей применяют лаки аналогичного состава, но без рас-
творителя. Светлые масляные лаки с применением в каче-
стве растворителя лакового керосина или бензина, или же
смеси их оооих, например, лак №321,иногда употребляют
для пропитки обмоток электрических машин и аппаратов;
в частности, они могут быть использованы для пропитки
обмоток трансформаторов, так как пленка этих лаков,
будучи термореактивной, в запеченном виде обладает
довольно высокой маслостойкостью.
Лак№ 152 (по ХЭМ.З—Л-2310, по номенклатуре «Элек-
тросилы»— № 51). Светлый масляно-смоляной, клеящий
лак; применяется для клейки светлой микаленты (стр. 174).
Пленка относительно стойка против действия нефтяных
масел при нормальной температуре. Высокой эластичности
не имеет. Растворитель и разбавитель этого лака — бензин.
Большое значение в электромашиностроительной про-
мышленности имеют л а к № 202 (по ХЭМЗ — Л-2250, по
«Динамо» — № 2208, по «Электросиле» — № 13; не смеши-
вать с лаком № 13 Министерства химической промышлен-
ности!) и более новый лак № 302. Это—близкие друг
к другу (лак № 202 делается на льняном масле, а приме-
няемый в более ответственных случаях лак № 302 — на
тунговом масле) масляные лаки (эмали) быстрой горячей
(огневой) сушки. Они применяются для эмалиров|ки листо-
вой электротехнической стали для расслоенных магнито-
проводов электрических машин и аппаратов с целью
получения электрической изоляции между соседними листа-
ми и уменьшения потерь мощности на вихревые токи. Эти
лаки обладают высокой механической прочностью и адге-
зией (приставаемостью) к стали, твердостью и водостой-
костью. По сравнению с изоляцией листов посредством
оклейки бумаги (широко применявшийся ранее способ)
лакировка дает повышение коэффициента заполнения
активной стали, а также улучшение влагостойкости. Раство-
91
Твердеющие электроизоляционные материалы
[ гл. 4
ригель и разбавитель лаков № 202 и 302—обычный или
лаковый керосин. Лаки эти изготовляются предприятиями
Министерства электропромышленности и Министерства
химической промышленности (технические условия Мини-
стерства химической промышленности на лак № 202:
ТУМХП 1336-46).
Листы электротехнической стали покрываются лаком
№ 202 (или № 302) на конвейерной установке: сперва
валиком наносится лак, а затем листы быстро пропускают
через печь, в которой поддерживается температура от
+450 до +550° С, причем растворитель выгорает, а лаковая
пленка запекается и становится блестящей и однородной.
Специальные виды масляных эмаль-лаков с тяжелым
растворителем (керосин) употребляются для изготовления
эмалированной проволоки (стр. 234).
Черные лаки. В состав основы этих лаков входят би-
тумы, которые и определяют черный цвет жидкого лака
и лаковой пленки. По сравнению с масляными лаками
они дешевле и дают пленки менее гигроскопичные, обла-
дающие более высокими электроизоляционными свойства-
ми и менее подверженные старению, но зато менее эластич-
ные и более подверженные действию растворителей.
Пленки битумных лаков практически немаслостойки и
заметно растворяются в легких углеводородах, особенно
в ароматических. При повышении температуры пленки
этих лаков склонны к размягчению. Чисто битумные лаки,
т. е. растворы одних только битумов в органических рас-
творителях, являются лаками холодной сушки, так как их
пленка не запекается. Но такие лаки в качестве электро-
изоляционных применять не рекомендуется, так как у них
особо резко выражены указанные выше отрицательные
свойства битумов—малая гибкость, малая нагревостойкость
и малая стойкость к растворителям. Обычно эти лаки
используют лишь в качестве антикоррозийных покрытий
для различных стальных предметов, где не требуется
гибкости. В электроизоляционной же технике весьма
широкое применение находят м а с л я н о-б и т у м н ы е
черные лаки, основа которых содержит помимо биту-
мов также и высыхающие масла. Свойства этих лаков
зависят от подбора и количественного соотношения состав-
ных частей и в общем занимают промежуточное положение
между свойствами чисто битумных и чисто масляных лаков;
§ 16]
Лаки
95
вообще говоря, благодаря присутствию высыхающих масел
пленки этих лаков более гибки и приобретают термореак-
тивный характер, почему в меньшей степени подвержены
размягчению при нагреве, а также значительно более стой-
ки к действию растворителей, чем> пленки чисто битумных
черных лаков.
Наилучшими растворителями для черных масляно-
битумных лаков являются ароматические растворители
(бензол, толуол, ксилол, сольвент-нафта), а также скипи-
дар. В связи со значительной вредностью для организма
человека ароматических растворителей, в особенности бен-
зола, широко применяют смеси этих растворителей с бензи-
ном и лаковым керосином. В случае применения сравни-
тельно легкоплавких битумов иногда возможно бывает
даже применение одних алифатических углеводородов, но
для лаков с более тугоплавкими, а потому и более трудно
растворимыми (стр. 80) битумами следует вводить в состав
растворителя больше ароматики. Черные лаки в случае их
чрезмерной густоты или выпадения осадка лучше всего
разбавлять ароматическими растворителями.
Важнейшие конкретные виды черных лаков:
Лак № 458 (по ХЭМЗ Л-1100, по «Динамо» — 2102).
Пропиточный черный масляно-битумный лак быстрой
горячей сушки. Пленка этого лака хорошо противостоит
действию влаги, но не маслостойка. Вариант этого лака
(№ 458 на скипидаре, по ХЭМЗ —Л-1120, по «Электро-
силе»— № 49), в котором ароматика в растворителе и в
разбавителе заменены скипидаром, особенно пригоден для
пропитки катушек, намотанных из эмалированной прово-
локи, так как менее разрушающе действует на масляную
эмаль.
Лак № 460 (по ХЭМЗ — Л-2110, по «Динамо» — 2101,
по «Электросиле»—№ 60). Близок к лаку № 458, но более
вязкий; применяется, главным образом, как покровный лак,
дающий прочную защитную пленку на поверхности пропи-
танной изоляции. По сравнению с лаком! № 458 сохнет
несколько более медленно, но зато его пленка эластичнее
и имеет большую теплостойкость. На лаки 458 и 460 дей-
ствуют ТУ МХП 1014-49.
Отметим, что под теплостойкостью лака пони-
мают то время выдержки при определенной повышенной
температуре (обычно при 105° С) нанесенной на листовую
95
Твердеющие электроизоляционные материалы
[ гл. 4
медь лаковой пленки толщиной 0,05 мм, после которого
пленка стареет настолько', что уже начинает давать при
изгибе на стержень диаметром 3 мм заметные на-глаз
трещинки. Наименьшая допускаемая теплостойкость лака
№ 460 составляет 120, а лака № 458 — всего 6 час. при
температуре 105° С.
Лак Аз 447 (по ХЭМЗ — Л-1110, по «Динамо» —
№ 2103, по «Электросиле» — № 47). Один из наиболее
широко употребительных в электротехнике лаков вообще;
основной пропиточный лак в производстве электрических
машин. Представляет собой смесь равных количеств лаков
№ 458 и 460, в связи с чем и свойства его являются проме-
жуточными между свойствами этих двух лаков; его
теплостойкость не менее 24 часовс
Растворитель лаков № 458, 460 и 447 — бензин, лаковый
керосин или их смесь с добавкой около 10% ароматики
(бензола, толуола или ксилола); разбавитель — смесь
равных количеств лакового керосина и ароматики.
К названным черным лакам, которые представляют
собой основную продукцию лаковых заводов Министерства
электропромышленности, но производятся также и Мини-
стерством химической промышленности, близок лак
Министерства химической промышленности № 3 18
(ТУ НКХП 1330-49), который также представляет собой
черный электроизоляционный лак горячей сушки.
Лак № 462. Весьма важный черный масляно-битум-
ный лак холодной сушки. Применяется как покровный лак
(вариант 462/п, по ХЭМЗ—Л-2320, по «Динамо»—№ 2201,
по «Электросиле»—№ 26; ТУ МХП 797-41), дающий хорошее
влагостойкое, но не .маслостойкое покрытие, и как клеящий
лак (вариант 462/к, по ХЭМЗ-—Л-3101, по «Электроси-
ле»— № 42)—для клейки миканитовой изоляции и для
других целей. При горячей сушке лак № 462 дает пленку
с более высокими электроизоляционными свойствами.
Растворитель — смесь лакового керосина и толуола (или
бензола); разбавитель — толуол или бензол.
Лак № 441 (по ХЭМЗ — Л-3100, по «Динамо» —
№ 2301, по «Электросиле» — №41; ТУ МХП 1052-43).
Весьма своеобразный черный масляно-битумный (без сикка-
тивов) клеящий лак, при нормальной температуре весьма
длительно сохраняющий свою клейкость и эластичность.
Служит для клейки микаленты (стр. 174). Его применение
§ 16] Лаки 07
обеспечивает длительное сохранение гибкости микаленты,
что необходимо при перевозке на далекие расстояния
микаленты с производящих ее заводов на электрические
станции, на которых ремонтируются и восстанавливаются
турбинные генераторы и т. п. Растворитель — смесь лако-
вого керосина и толуола (или бензола), разбавитель —
толуол или бензол.
Лак № 411 (стандарт ГОСТ 1347-41). Черный
масляно-битумный лак холодной сушки. Обладает высо-
кой кислотостойкостью и применяется для покрытия поверх-
ности свинцовых аккумуляторов и их деталей для защиты от
разъедания серной кислотой. Следует наносить этот лак
в два слоя, с сушкой после каждого покрытия. Время
сушки каждого слоя при нормальной температуре—48 час.;
может сушиться и горячим способом с соответственным
сокращением^ времени сушки. Растворитель — скипидар,
лаковый керосин и сольвент-нафта.
Лак № 67 (стандарт ГОСТ 312-43). Черный битумный
(без масел) лак быстрой холодной сушки (полное высы-
хание за 2 часа при температуре 20° С). Пленка лака термо-
пластична и не обладает большой гибкостью, почему лак
применяют, главным образом, для отделочного и защитного
(От коррозии) покрытия различных не подверженных из-
гибу металлических предметов. Растворитель—смесь бен-
зола, скипидара и лакового керосина; благодаря высокому
содержанию бензола следует обращать особое внимание на
вредность паров растворителя для работающих с этим
лаком.
Целлюлозные лаки. Растворы эфиров целлюлозы в
соответствующих летучих растворителях. Свойства пленки
определяются свойствами эфиров целлюлозы (стр. 73—74);
пленки этих лаков термопластичны. Чаще всего эти лаки
являются лаками холодной сушки; в ряде случаев прибав-
ление этих лаков или их основы к другим лакам даже
ускоряет сушку этих лаков. Наибольшее значение имеют
нитроцеллюлозные лаки, называемые нитро-
лажам и. Пленки нитролаков механически прочны, имеют
хороший блеск, хорошо сопротивляются действию воздуха,
влаги, масел и пр. Нитролаки плохо пристают к металлам,
поэтому перед нанесением на металл нитролака обычно
предварительно наносят слой «грунтового» лака, хорошо
пристающего к металлу, но менее стойкого к действию
7 Б. м. Тареев
98
Твердеющие электроизоляционные материалы
[ гл. 4
воздуха, света и влаги (например, масляного или глифта-
левого), а затем уже слой нитролака. Выполнение такого
двойного покрытия облегчается тем, что первое покрытие
требует горячей сушки, которую бы не выдержал нитролак,
но эта сушка для запекания грунта производится еще до
нанесения нитролака.
Специальные виды нитролаков применяются для про-
питки хлопчатобумажных оплеток монтажных проводов
(поверх слоя резины) для защиты резины, образующей
основную изоляцию провода, от разрушающего влияния
озона, нефтяных масел и бензина.
Так, нитролак 5Б (технические условия ТУ МХП 790-41)
предназначается для лакировки высоковольтных проводов
зажигания марки ПВЛ; нитролак 5Т (ТУ МХП 908-41) при-
меняется для лакировки автотракторных проводов низкого
напряжения.
Нитролак кабельный 4Б (ТУ МХП 1647-50) предназна-
чается для лакировки низковольтных проводов ЛПРГС
(ГОСТ 2262-43) и АОЛ (ГОСТ 974-47), вариант этого лака—•
нитролак кабельный 4БА (ТУ 2104-50), как и лак этилцеллю-
лозный ЭДП-2, также применяются для лакировки различ-
ных видов низковольтных проводов. Лак этилцеллюлозный
кабельный ЭКЛ-1 (ВТУ МХП 2375-50) предназначается для
лакировки монтажных проводов.
Бакелитовый лак — раствор резольной смолы (бакели-
та А, стр. 71) в спирте. Пропиточный и клеящий термо-
реактивный лак горячей сушки, дающий механически
прочную, но мало эластичную и довольно склонную
к тепловому старению пленку. Помимо собственного
производства предприятиями Министерства электропро-
мышленности, эти лаки (различных марок, с разным со-
держанием смолы) выпускаются также Министерством
химической промышленности в соответствии со стандартом
ГОСТ 901-46.
Шеллачный лак. Раствор шеллака в спирте. Приме-
няется как клеящий лак при изготовлении миканитов, при
различных монтажных и ремонтных работах по электро-
оборудованию и пр. Может быть использован как лак
холодной сушки (при спешных ремонтных работах и пр.),
но для получения лаковой пленки особо высокого качества
полезна горячая сушка. Как уже упоминалось, в СССР
шеллак является дорогим импортным материалом, в связи
Лаки
ay
§ 16]
с чем применение шеллачного лака за последнее время
сильно сокращено.
Глифталевые лаки содержат в своей основе глифтале-
вые смолы; часто содержат также высыхающие масла,
влияние которых на свойства глифталевых пленок уже
было отмечено выше. Эти лаки обладают хорошей клеящей
способностью. Как термореактивные лаки они в запеченном
состояния очень стойки к действию растворителей и при
нагреве почти не размягчаются; в то же время они обла-
дают высокой теплостойкостью. Глифталевые лаки для по-
лучения качественной пленки требуют горячей сушки при
достаточно высокой температуре. Растворителями для них
являются ацетон, ароматические углеводороды и смешан-
ные растворители.
Лак № 1154 (по ХЭМЗ Л-1250, по «Динамо» —
№ 2203, по «Электросиле» — № 50; ТУ МХП 1013-43) —-
наиболее употребительный в производстве электрических
машин и аппаратов из числа глифталевых лаков, содержа-
щий в своем составе растительные (льняное и касторовое)
масла. Применяется и как пропиточный, и как покровный
лак, обладает также довольно высокой клеящей способ-
ностью. Пленка лака светлая, прозрачная, прочная, твер-
дая и обладает высокой стойкостью против действия горя-
чего минерального масла, совтола и других растворителей,
против кислот и хлора, но не особенно водостойка. Лак
№ 1154, в частности, с успехом применяют для пропитки
обмоток маслонаполненных трансформаторов (обеспечивает-
ся маслостойкостъ и очень высокая механическая проч-
ность пропитанных обмоток), для пропитки обмоток, под-
вергающихся действию паров кислот и хлора, для покры-
тия содержащей бакелит изоляции, пропитанного асбо-
цемента и т. п. с целью повышения стойкости по отношению
к действию поверхностных разрядов. Для получения хоро-
шей пленки лак должен быть подвергнут интенсивной
горячей сушке при доступе свежего воздуха. Растворитель
п разбавитель—смесь равных количеств лакового керосина
и толуола (или бензола).
Лак №1155. Светлый глифталевый лак (без содер-
жания масел), повышенной клейкости; применяется для
клейки миканитов. На воздухе быстро подсыхает, образуя
пленку, сохраняющую отлип; при горячей сушке пленка
твердеет и переходит в неплавкое и нерастворимое
7*
100 Твердеющие электроизоляционные материалы [гл. 4
состояние. Растворитель и разбавитель— смесь равных
количеств спирта (этилового и бутилового) и толуола (или
бензола).
Лак № 1229 (по ХЭМЗ—Л-2252, по «Электроси-
ле» — № 68). Светлый глифталемасляный лак горячей
сушки с очень высокой теплостойкостью и маслостойкостью;
стоек к воздействию горячего минерального .масла, кислот
и хлора. Может работать при температуре 140—150° С.
Кроме самостоятельного применения для отделочного
покрытия изоляции, идет для изготовления серой эмали
горячей сушки (см. ниже) и других композиционных лаков,
клеев и заимазок. Растворитель и разбавитель — смесь рав-
ных количеств лакового керосина и толуола.
Лак № 1230 (по ХЭМЗ — Л-2253). Близок к лаку
№ 1229, но имеет повышенное содержание сиккатива, по-
этому быстрее сохнет, но и обладает соответственно пони-
женной теплостойкостью.
Эмаль СПД (серая эмаль горячей сушки, по ХЭМЗ—
Л-2260, по «Динамо»-—№ 2205). Глифталемасляный лак,
пигментированный литопоном с добавкой пиролюзита
(общее содержание пигмента 18—25%). Применяется для
покрытия неподвижных и вращающихся частей электри-
ческих машин и аппаратов с целью получения глянцевого,
механически прочного и твердого покрытия, 'вполне стой-
кого к действию минеральных масел и дугостойкого.
В толстом слое высыхает медленно, а после недостаточной
сушки может при нагреве разбрызгиваться, поэтому
предпочтительнее наносить несколько тонких слоев, с суш-
кой каждого слоя.
-Перед употреблением необходимо эмаль тщательно
перемешивать во избежание осаждения пигмента. Раство-
ритель и разбавитель — смесь скипидара, ксилола и ооль-
вент-нафты; при разбавлении рекомендуется добавка лака
(непигментированного). Выпечка возможна- при темпера,-
турах 120—130° С, а также и при более низких (до 70—
80°С), но с соответствующим удлинением времени сушки.
Эмаль СВД (серая эмаль холодной сушки, по ХЭМЗ—
Л-2463, по «Динамо» — № 2211, по «Электросиле» —
№ 83). Аналогична СПД, но имеет повышенное содержание
сиккативов в лаке. Рекомендуется двукратное покрытие.
Эмаль СВД сушится при комнатной температуре или—для
ускорения высыхания — при нагреве до температуры не
§ 17]
Пропиточные и заливочные составы
101
выше 80° С. Растворитель и разбавитель — смесь ксилола,
толуола и сольвент-нафты; рекомендуется при разбавлении
добавка непигментированнопо лака.
Эмаль КВД (красная эмаль холодной сушки). Пред-
ставляет собой глифталемасляный лак, пигментированный
железным суриком. Дает твердую масло- и бензиностой-
кую пленку; рекомендуется двукратное покрытие. Раствори-
тель и разбавитель — смесь ксилола, толуола и сольвент-
нафты.
Анилиноформальдегидные лаки. Лаки, изготовленные
из анилина, формалина и высыхающих масел. Отличаются
значительной влагостойкостью и маслостойкостью. Приме-
няются, главным образом, для защитных покрытий изоля-
ции и в аналогичных случаях.
Полупроводящие лаки. Помимо собственно электроизо-
ляционных лаков, следует отметить полупроводящие
лаки. Это—лаки (эмали) того или иного состава, пигмен-
тированные тонким порошком углерода (сажей). Пленка
такого лака имеет сравнительно невысокое электрическое
сопротивление. Полупроводящие лаки применяются при
изготовлении электрических машин высокого напряжения
для покрытия обмоток вблизи места выхода их из паза;
полупроводящее покрытие способствует устранению высо-
ких напряженностей электрического поля и препятствует
образованию короны.
17. ПРОПИТОЧНЫЕ И ЗАЛИВОЧНЫЕ СОСТАВЫ
Для целей пропитки и заливки в разных видах электро-
оборудования нередко применяются различные составы
(компаунды). Они отличаются от лаков в основном отсут-
ствием в их составе летучего растворителя. Компаунды в ис-
ходном состоянии представляют собой твердые вещества;
при употреблении («компаундировке» изоляции) они должны
быть нагреты до достаточновысокой температуры, чтобы быть
вполне жидкими; при охлаждении компаунды затвердевают,
и в работающей изоляции они вновь являются твердыми
веществами. Большинство компаундов являются материала-
ми термопластичными и не нуждаются в какой-либо обра-
ботке после компаундировки. В отличие от лаков компаун-
ды мало пригодны для образования тонких пленок (на|подо-
бие лаковых пленок) и не применяются в виде тонкослой-
102
Твердеющие электроизоляционные материалы [ гл. 4
ных покрытий. При пропитке пористой изоляции пропиточ-
ные компаунды применяют наравне с пропиточными лака-
ми, причем они способны обеспечить более влагостойкую и
влагонепроницаемую пропитку, так как они при охлажде-
нии затвердевают полностью и в них не остается пор (ка-
налов) от испаряющегося растворителя, что может иметь
место при пропитке лаками. Особо высокая водостойкость
изоляции достигается при заливке ее со всех сторон срав-
нительно толстым слоем компаунда. При заполнении ком-
паундом воздушных промежутков вокруг катушек и т. п.
существенно улучшаются условия отвода тепла потерь,
вследствие чего мощность электрических аппаратов может
быть повышена.
Компаунд № 225. Наиболее распространенным
в электромашиностроении компаундом является пропиточ-
ный компаунд № 225 (по обозначению ХЭМЗ—Л-4100).
Он представляет собой специально подобранный нефтяной
битум. При нормальной температуре он является твердой
черной блестящей массой с блестящей поверхностью изло-
ма; при 105—110° С он размягчается, а при 150° С стано-
вится совершенно жидким, так что может быть употреблен
для пропитки электрических машин и аппаратов. В горячем
бензоле должно растворяться не менее 99,85% компаунда;
содержание золы не более 0,3%, температура вспышки (по
прибору с открытым тиглем) не ниже 250° С, усадка при
охлаждении от 150 до 20° С — не более 8%.
Компаунд № 225, являясь, как это свойственно битумам
вообще, термопластичным материалом, не обладает особо
высокой нагревостойкостью. Обмотки, пропитанные им, не
могут работать при температуре выше 120°, так как при бо-
лее высокой температуре возможно частичное вытекание
компаунда из обмоток. Компаунд этот также и не масло-
стоек. Чтобы повысить нагревостойкость, применяют более
тугоплавкий (продутый) битум или же примешивают к ком-
паунду некоторое количество льняного масла, которое при-
дает компаунду характер термореактивного состава.
Наоборот, если нужно снизить температуру размягчения
компаунда № 225 (в этом, в частности, возникает необхо-
димость, когда компаунд долгое время применялся для про-
питки в нем различных объектов и от нагрева в присут-
ствии воздуха повысил температуру размягчения — нечто
аналогичное продувке), к нему добавляют некоторое коли-
§ 17]
Пропиточные и заливочные составы
103
чество компаунд а-p а з б а в и т е л я № 225 Р (по
ХЭМЗ—Л-4200), т. е. битума с температурой размягчения
60—70° С, разжижающегося уже при 110° С. Температура
вспышки компаунда-разбавителя должна быть не ниже
4-230°С (по прибору с открытым тиглем).
Кварц-компаунд. Толстый слой заливочного компаунда
имеет довольно большое тепловое сопротивление (хотя и
^777^7///%
Фиг. 29. Конструкция аппа-
рата (газоэлектрический кла-
пан ГЭКЛ-1) с катушкой,
залитой кварц-компаундом
(компаунд зачернен).
значительно меньшее, чем сопротивление такого же слоя
воздуха), что затрудняет отвод
тепла потерь от залитой обмотки.
Значительное повышение тепло-
проводности компаунда, влекущее
за собой повышение мощности
компаундированных аппаратов,
может быть достигнуто примене-
нием к в а р ц-к омпаунда, т. е.
битуминозного компаунда, сме-
шанного с минеральным кристал-
лическим наполнителем — чистым
кварцевым песком (например,
промытым и просушенным реч-
ным песком). На фиг. 29 приве-
ден пример конструкции электри-
ческого аппарата с электромагни-
том, катушка которого залита
компаундом (на чертеже ком-
паунд зачернен). Результаты ис-
I пытаний таких аппаратов показа-
I ли, что при одной и той же вели-
; чине тока устанавлиВИётся“пере-
’ грев катуШКй: ' бёз‘“ 'ксТйП'аунда
(когда катушка окружена воздухом) 100° С, с заливкой ком-
; паундом без кварца 70° С, с заливкой кварц-компаундом
; (смесь 75% песка'й 25% битума) 45°С. Эти цифры показы-
вают, насколько может быть повышена мощность при вве-
дении теплопроводной изоляции в виде кварц-компаунда.
Кабельные составы. Особое место в электротехнике за-
нимают кабельные составы. Они разделяются на две груп-
пы: пропиточные составы (пропиточные кабельные
массы) и заливочные составы (заливочные ка-
бельные массы). Пропиточные составы употреб-
ляют для пропитки бумажной изоляции электрических ка-
104
Твердеющие электроизоляционные материалы
[гл. 4
белей во время изготовления их на кабельных заводах. Они
представляют собой сплавы минерального масла с кани-
фолью, служащей для увеличения вязкости масла. При ра-
боте (монтаже, ремонтах и пр.) с готовыми кабелями вне
кабельных заводов эти компаунды не требуются, и потому
Фиг. 30. Концевая трехфазная муфта типа КТ-6-10
для трехжильных кабелей на рабочее напряжение
6 и 10 кв для наружной и внутренней установок.
1 — изолятор; 2—фазная изоляция кабеля; 3 — поясиая изоля-
ция; 4—свинцовая манжета; 5—свинцовая о болонка кабе-
ля; 6—медная жила кабеля.
мы их здесь рассматривать не будем. Весьма большое зна-
чение имеют заливочные кабельные массы, ко-
торые широко применяют на монтажах для заливки кабель-
ных муфт (соединительных, ответвительных и концевых).
Примеры таких муфт изображены на фиг. 30 и 31. Залив-
ка составом разделанных концов кабелей в муфтах имеет
назначением как устранение возможности проникновения
влаги в изоляцию кабелей, так и увеличение пробивных на-
пряжений между отдельными разделанными фазами кабеля
§ 17] Пропиточные и заливочные составы
105
-----ФШ-
Ф135 ----
Ф70
Фиг. 31. Концевая однофазная
муфта для наружной установки
на рабочее напряжение до
35 кв.
1>
1 — фарфоровый изолятор; 2—
латунный наконечник; 3-— за-
жимная гайка; 4—бронзовая
верхняя крышка; 5—бронзо-
вая нижнял крышка; 6—свин-
цовая манжета; 7—бронзо-
вый корпус.
106
Твердеющие электроизоляционные материалы
[гл. 4
и с фаз на защищающий место соединения от механических
соединении
Фиг. 32. При-
бор для опреде-
ления темпера-
туры каплепаде-
ння.
1 — термометр; 2—
трубка; 3—отвер-
стие яля сообще-
ния с атмосферой;
4—стеклянная ча-
шечка; 5—уста-
новочный штнфт.
корпус муфты.
Согласно техническим условиям Мини-
стерства электропромышленности и Мини-
стерства электростанций СССР ВТУ Э-225-
44 основными марками кабельных заливоч-
ных масс являются:
1. Маслоканифольная (светлая) масса
МК-45, по своему составу принципиально
I сходная с кабельными пропиточными масса-
: ми. Применяется для заливки герметических
\ муфт силовых электрических кабелей на ра-
' бочие напряжения до 35 кв.
2. Битуминозная (черная) масса марки
МБ-70. Применяется для заливки чугунных
или стальных муфт кабелей на напряжения
до 3 кв и воронок кабелей на напряжения до
10 кв, находящихся в земле или в холодных
помещениях.
3. Битуминозная (черная) масса марки
МБ-90. Применяется в тех же случаях, что
и масса МБ-70, но при монтаже в отапли-
ваемых помещениях.
Цифры (45, 70 и 90) при обозначениях
марок этих масс представляют собой мини-
мальные значения температуры размягчения
массы, которая измеряется как та темпера-
тура, при нагреве до которой из определен-
ного количества материала, находящегося
в чашечке с отверстием в ее дне, отделяется
и падает первая капля. Температура раз-
мягчения, определенная таким способом, на-
зывается температурой к а пл е п а де-
ни я.
Стандартный прибор для определения тем-
пературы каплепадения показан на фиг. 32.
Нижняя часть термометра 1 наглухо вделана
в металлическую гильзу, на которую на-
винчена металлическая трубка 2, в которой предусмотрено
маленькое отверстие 3, служащее для установления сооб-
щения с атмосферой и для устранения образования вакуума
над материалом. Стеклянную чашечку 4 (длина 12 мм, диа-
§17] Пропиточные и заливочные составы 107
метр в свету 7 мм, диаметр отверстия в дне 3 мм) напол-
няют вровень с краями испытуемым материалом и орезают
ножом излишек материала. Затем вставляют чашечку
в трубку 2 до упора верхним краем в установочные штиф-
ты 5.
Материал, -выдавленный шариком термометра через от-
верстие в дне, также срезают. Весь прибор вставляют
в пробирку, помещенную в водяную или масляную баню.
Нагрев ведут со скоростью 1° С в минуту.
Заливочные массы должны быть однородными, без сгу-
стков и комков и не должны быть хрупкими при нормаль-
ной температуре. Масса МК-45 после прогрева в течение
72 час. при температуре 70—80° С должна оставаться одно-
родной по внешнему виду. Содержание в заливочных мас-
сах минеральных кислот, щелочей, песка и других загрязне-
ний не допускается. Условная вязкость (в градусах, стр. 38)
должна быть не менее: 6° для МК-45 при температуре
130° С, 27° для МБ-70 при 150° С, 27 для МБ-90 при 175° С;
температура вспышки для тех же трех марок соответствен-
но не ниже 185°; 230° и 230° С, усадка при застывании не
более 7; 9 и 9%. Пробивное напряжение в киловольтах на
расстояние 2,5 мм, определяемое так же, как и для транс-
форматорного масла (стр. 30—36), для масс-всех трех марок
должно быть не менее 35 [испытание производится после
медленного охлаждения залитой в сосуд с электродами
(фиг. 13) расплавленной массы до температуры 20° С].
Температура, при которой заливают муфты массами на-
званных марок:
для марки МК-45 .................... 130-Н40°С
, , МБ-70 .................... 160-?185°С
, , МБ-90 . .................. 1854-190°С
Кабельные заливочные массы в случае необходимости
легко можно изготовить на монтажных участках собствен-
ными средствами по нижеприводимым рецептам:
Масса МК-45. Берут 70—80% канифоли и 30—20%
минерального масла (автола) или 65—75% канифоли и
35—25% минерального масла (брайтстока). Канифоль за-
гружают в котел, расплавляют и разогревают до 130° С,
затем заливают масло и смесь варят при неизменной темпе-
ратуре до прекращения ледообразования, для чего требует-
ся примерно 5—6 час. Сваренную массу сливают из котла
108
Твердеющие электроизоляционные материалы
[ гл. 4
при температуре 140—150° С, чтобы она была вполне
жидкой.
Масса МБ-70. Применяют смесь различных из имею-
щихся в наличий'на месте битумов, причем соотношение их
берут различным в соответствии с их температурой размяг-
чения, например: 65—75% нефтяного битума мирки 5 и
35—25% битума 3, 45—55% спецбитума В и 55—45% би-
тума. 3, 35—45% рубракса А и 65—55% битума 3 или 25—
35% рубракса Б и 75—65% битума 3. В котел сначала за-
гружают битум 3, который расплавляют и пропревают при
100—120° С до прекращения пенообразования, затем до-
бавляют битум~5Гспёц5йтум или'Зкёйрубракс'йТсмесь опять
варят до прекращения пенообразования—около 12—24 час.;
температура слива готовой массы из котла 180—200° С.
Масса МБ-90. Берут смеси примерного состава:
85—95% битума 5 и 15—5% битума 3; 70—80% спецбиту-
ма В и 30—20% битума 3; 65—75% рубракса А и 35—25%
битума 3 или 55—65% рубракса Б и 45—35%’ битума 3.
Массу МБ-90 варят подобно массе МБ-70, но темпера-
тура варки должна быть равна 200—230° С, а температура
слива 220—240° С.
Во всех случаях варку следует проводить весьма осто-
рожно во избежание пожаров и ожогов работающих. Сва-
ренную массу следует процедить через проволочную сетку
(для удаления случайных загрязнений) в посуду (ведра или
бидоны) с плотно закрывающимися крышками.
Битуминозные массы МБ-70 и МБ-90 можно изготовлять
и путем продувки (§ 12) более легкоплавкого битума до по-
лучения требующейся температуры размягчения.
В последнее время находит применение новый тип за-
ливочной кабельной массы — так называемая маслоби-
тумная морозостойкая масса (марки МБ-М).
Эта масса в отличие от ранее описанных имеет более
высокую морозостойкость, т. е. при низких температурах не
наблюдается появления~чрезмерной хрупкости и растрески-
вания, что особенно важно для наружных установок в ме-
стностях с холодным климатом. В отличие от массы МК-45
она не имеет проявляющегося иногда у этой массы недо-
статка— наклонности к разложению (масса МК иногда
в эксплуатации «кристаллизуется», т. е. из нее выделяются
частицы свободной канифоли, причем нарушаются однород-
ность и влагонепроницаемость заливки и ухудшаются ее
§ 18]
Суш
ка и пропитка изоляции
109
электроизоляционные свойства) —масса МБ-М в эксплуа-
тации остается однородной. Масса МБ-М является вполне
морозостойкой до температур минус 30-е-35° С, имеет
сравнительно высокую температуру каплепадения — плюс
70—80° С при сравнительно невысокой температуре заливки
(порядка 4-150° С) и обладает хорошими электроизоля-
ционными свойствами. Масса МБ-М рекомендуется для за-
ливки муфт наружной установки: трехфазных мачтовых
муфт, концевых трехфазных муфт, устанавливаемых на
сборках силовых трансформаторов (с вертикальными фар-
форовыми изоляторами) и концевых однофазных (бронзо-
вых) муфт. Перед заливкой муфта должна быть прогрета
(желателен прогрев горячим воздухом от воздуходувки до
60—70° С в течение 20—40 мин.). Внутреннюю полость
муфты перед заливкой прошпаривают той же массой, разо-
гретой до температуры 160—165° С.
Масса МБ-М может быть изготовлена из массы МБ-90
и 20% трансформаторного масла. Массу МБ-90 расплав-
ляют в котле и в течение 1!/2—-2 час. доводят до темпера-
туры 120—139° С. Затем в расплавленную битумную массу
добавляют масло. Всю смесь варят 3—4 часа при темпера-
туре 180—200° С при перемешивании через каждые 10—
15 мин.
18. СУШКА И ПРОПИТКА ИЗОЛЯЦИИ
Цели пропитки изоляции, а также покрытия ее твердею-
щими электроизоляционными материалами уже были ука-
заны нами ранее. Естественно, что вместе с процессами про-
питки должны быть рассмотрены и процессы сушки—во
всех случаях пропитки изоляции последняя предварительно
должна быть тщательно просушена, чтобы удалить из нее
содержащуюся в ней влагу — иначе влага будет закупорена
в порах изоляции пропитывающим составом и в дальней-
шем ее удаление будет уже практически невозможно, и она
все время будет оказывать вредное влияние на электриче-
ские свойства изоляции. Кроме того, после пропитки или
покрытия лаками необходима сушка для удаления лету-
чего растворителя и -во многих -случаях для запекания ла-
ковой пленки (при пропитке компаундами в большинстве
случаев последующая' сушка не требуется, и нужна лишь
предварительная сушка для удаления влаги).
Наиболее важные работы в области изучения явлений
по
Тв’пдеющие электроизоляционные материалы
[ гл. 4
увлажнения, свя .и воды с твердым телом, влияния содер-
жания влаги на электроизоляционные свойства твердого
тела и теории сушки, лежащие в основе рационального
выбора технологических процессов сушки изоляции, при-
надлежат -русским и советским ученым. Вопросы характера
связи влаги с твердыми материалами были научно исследо-
ваны академиками П. А. Ребиндером и С. М. Липатовым.
Вопросы изменения электрических свойств гигроскопич-
ных диэлектриков, имеющих различный состав и различное
строение, были предметом подробных исследований проф.
М. М. Михайлова. Выдающаяся научная монография проф.
А. В. Лыкова «Теория сушки», выпущенная в свет в 1950 г.,
была удостоена Сталинской премии.
Рассмотрим сначала процессы пропитки лаками. Для по-
лучения хороших результатов при применении электроизо-
ляционных лаков необходимо тщательное соблюдение уста-
новленного для данного типа лака режима нанесения и
сушки. Для разбавления лака, если он получен с завода
неразбавленным или же во время хранения чрезмерно за-
густел, должны выбираться соответствующие разбавители
(они указывались нами при описании конкретных видов ла-
ков) — прибавление неподходящего разбавителя может
вызвать даже свертывание лаковой основы; и полную пор-
чу лака. Разбавитель, температура которого не должна быть
слишком низкой, следует прибавлять к лаку малыми пор-
циями при непрерывном перемешивании. Работа с электро-
изоляционными лаками требует тщательного соблюдения
чистоты, чтобы избежать попадания в лак каких бы то ни
было загрязнений. Хранить лак нужно в совершенно чистой
и плотно закрывающейся посуде, при температуре не ниже
1—2° С, а лаки, растворителем которых является бензол,
даже при температуре не ниже 8—10° С. Загрязненный лак
очищают центрифугированием или фильтрованием через
редкую ткань.
Сам процесс пропитки лаком изоляции (например, изо-
ляции обмоток электрической машины) заключается в том,
что после сушки в печи (при температуре 100—110° С в те-
чение 5—10 час. в зависимости от размеров объектов) еще
довольно горячие (при температуре 60—70° С, чтобы не вы-
звать бурного кипения растворителя) объекты погружают
в ванну с лаком, где и оставляют их до полного прекраще-
ния выделения пузырьков, но во всяком случае не менее
§ 18]
Сушка и пропитка изоляции
111
15 мин. Затем объекты вынимают из лака, дают избытку
лака стечь и сушат режимом, соответствующим типу лака
(например, для электрических машин среднего размера при
пропитке лаком № 447 — от 10 до 18 час. в печи с темпе-
ратурой 100—110°С), и пропитку с последующей сушкой
повторяют по крайней мере еще один раз; затем наносят
покровный лак и производят окончательную сушку. Покров-
ный лак лучше всего наносить таким же образом, как это
было описано для обработки пропиточным лаком, возможно
также применять обливание лаком, нанесение лака пуль-
веризатором или (наименее совершенный способ, дающий
неравномерную пленку) кистью. В менее ответственных
случаях иногда ограничиваются лишь одной пропиткой вме-
сто двух или более пропиток, или не дают отделочного по-
крытия, но это неминуемо ведет к ухудшению качества про-
питанной изоляции.
Для горячей сушки объектов перед пропиткой, а также
после пропитки и покрытия лаками, можно применять раз-
личные способы. Чаще всего горячую сушку производят
размещением объектов на соответствующих подставках
(стеллажах) в печи (термостате). Печь выполняется из
листовой стали с двойными стенками, между которыми раз-
мещается тепловая асбестовая или из стеклянной ваты
изоляция; размеры печи определяются размерами обраба-
тываемых объектов. Обогрев печи чаще всего паровой
(фиг. 33) —пар пропускается через змеевики, расположен-
ные в печи вблизи ее дна, иногда также вдоль стенок, или
электрический (ток пропускается через элементы сопро-
тивления, располагаемые внутри печи). Возможно также
подогревать воздух вне печи, в особом калорифере, и про-
гонять горячий воздух через печь (фиг. 34). Печь снаб-
жается приспособлениями для измерения температуры
(простые термометры или, что значительно удобнее, дистан-
ционные электрические термометры), а иногда и устрой-
ствами для автоматического регулирования температуры.
В последнее время с большим! успехом применяют сушку
инфракрасным (тепловым) облучением. Источником инфра-
красного излучения служат специальные электрические
лампы накаливания, температура нити накала которых не-
сколько ниже, чем у обычных осветительных ламп, что обес-
печивает большую продолжительность службы лампы и то,
что у нее по сравнению с осветительной лампой меньшая
112
Твердеющие электроизоляционные материалы [ гл. 4
Фиг. 33. Сушильная печь с паровым обогревом.
1 — змеевик для пара; 2—выходная труба для отсоса во-
дяных паров, выделяющихся из изоляции при сушке; 3 —
асбестовая тепловая изоляция между двойными стальными
стенками; 4—барашки для плотного закрытия крышки 5;
6— термометр; 7—противовес для облегчения подня-
тия крышки.
Фиг. 34. Сушильная печь с обогревом воздуха в калорифере.
1 — паровой калорифер; 2—вентилятор, приводимый электродвигателем; 3— вход и
выход воздуха. Сплошные стрелки — путь сухого воздуха, пунктирные — пути отра-
ботанного воздуха.
часть потребляемой лампой электроэнергии превращается
в видимый свет и большая — в невидимое глазом тепловое
(инфракрасное) излучение. Инфракрасные лампы снабжают
§ 18 :
Сушка и пропитка изоляции
113
соответствующим рефлектором или же на поверхность
самого стеклянного баллона наносят зеркальный слой, что-
бы поток лучей от лампы можно было направить желае-
мым образом. Инфракрасные лампы устанавливают откры-
то на специальных штативах вблизи нагреваемого объекта
(важно для ремонтных работ, когда требуется провести
сушку на месте, а так-
же для сушки особо
крупных объектов, на-
пример, мошных ма-
шин, для которых тре-
бовались бы слишком
большие печи), или же
в специальных печах.
Пример такой печи для
сушки пропитанных ла-
ком яловей изображен
схематически на фиг. 35.
Сушильные установ-
ки для массовой про-
дукции могут быть
конвейерного' типа: в
них подвергаемые суш-
ке объекты проходят
на бесконечной дви-
жущейся ленте вдоль
располагаемых соот-
ветственным обр азом
инфракрасных ламп. В
настоящее время ин-
фракрасные лампы вы-
пускаются в СССР
Фиг. 35. Схематический эскиз установки
для сушки якорей электрических машин
малых габаритов.
/ — кожух печи; 2— якорь; 3—лампы инфра-
красного облучения (такие же лампы, числом
две, не показанные на чертеже, находятся на
том же уровне спереди и позади пени);
4 — .вытяжка.
мощностью как 500, так и 250 вт на напряжение 127 в и
имеют цоколь «Голиаф» или же нормальный цоколь.
Преимущества способа инфракрасного обогрева по срав-
нению с обычными способами сушки в печи с паровым или
электрическим обогревом заключаются в значительном
ускорении процесса сушки и в существенном уменьшении
расхода электроэнергии (,по сравнению со случаем электри-
ческого обогрева печи). Особенно целесообразно примене-
ние инфракрасных лучей для сушки тонких листовых мате-
риалов, лаковых покрытий и т. п
8 Б. М. Тарссв
114
Твердеющие электроизоляционные материалы
[ гл. 4
Особый тип поверхностной обработки для уменьшения
гигроскопичности электроизоляционных материалов и изде-
лий разработан лауреатом Сталинских премий проф.
К. А. Андриановым. Подлежащие обработке объекты поме-
щают в деревянную герметически закрываемую камеру,
в которую вводят также небольшое количество кремнийор-
ганических соединений, например состава (СНз)251С12. Это
соединение — легко летучая жидкость и при взаимодейст-
вии ее паров с гигроскопической водой, которая всегда
имеется на поверхности обрабатываемых материалов, на
поверхности обрабатываемого соединения получается чрез-
вычайно тонкая пленка соединения типа полисилоксана
(стр. 78). Эта пленка практически не смачивается водой.
Например, капля воды, нанесенная на обработанную таким
образом непроклеенную бумагу, совершенно не расплывает-
ся по ее поверхности, в то время как без обработки бу-
мага мгновенно впитывает воду.
Пропитка изоляции компаундами (к о м п а у н д и р о в-
ка) по сути своей близка к пропитке лаками; при этом
необходим разогрев компаунца, чтобы перевести его во впол-
не жидкое состояние. Естественно, что если компаунд
при нормальной температуре тверд, пропитанные объекты
следует вынимать из компаунда, не дожидаясь его охлаж-
дения, чтобы компаунд не успел застыть. Подвергаемые
компаундировке катушки и тому подобные объекты перед
погружением в расплавленный компаунд перевязывают
(б а нд а ж и р у ю т) прочной (например, киперной) лентой.
По окончании компаундировки эту ленту разматывают,
причем вместе с ней удаляются и комки (сгустки) застыв-
шего компаунда, что дает возможность получить гладкую
поверхность компаундированного изделия; скрепление же
катушки, которое перед компаундировкой достигалось бан-
дажировкой, после компаундировки уже не требуется, так
как сам компаунд прочно скрепляет между собой отдель-
ные витки обмотки катушки и пр.
Технически культурный и совершенный способ пропит-
ки, применяемый при работе с битумами, а также иногда
и с другими типами пропиточных составов, заключается
в том, что подлежащие пропитке объекты подвергают ин-
тенсивной сушке в герметически закрываемом крышкой
(фиг. 36) и снабженном приспособлением для обогрева
котле — автоклаве (см. упрощенную схему на фиг. 37).
§ 18 j
Сушка и пропитка изоляции
115
Сушка ведется под вакуумом, причем вакуумный насос 2
откачивает воздух и пары воды. По окончании сушки от-
крывают кран о па труис-проводе, соединяющем нижнюю
часть автоклава 1 с резервуаром 4, в котором находится
пропиточный состав (например, расплавленный компаунд).
Пропиточный состав давлением
атмосферы засасывается в авто-
клав, после чего вакуумный насос
выключают, краны 3 и 5 перекры-
вают, а 6 открывают и на пропи-
точный состав в автоклаве дают
давление в несколько атмосфер от
компрессора или просто от бал-
лона со сжатым газом (лучше
углекислотой) 7, чтобы принуди-
тельно загнать пропиточный со-
став в поры пропитываемой изо-
ляции и получить более быструю
и глубокую пропитку. При этом
обогрев автоклава не прекра-
щают, чтобы сохранить малую
вязкость пропиточного состава
вплоть до конца пропитки.
Дальнейшее усовершенство-
вание описанной «л ропитки с
применением вакуума и
давления» — тренировоч-
ный режим пропитки, ха-
рактеризуемый тем, что на пропи-
точный состав, которым залиты
пропитываемые объекты, дается
на 5—10 мин. давление в несколь-
ко атмосфер, затем на такой же
промежуток времени давление
снижается, затем опять дается
давление и т. д. (до 3—5 циклов). Процесс требует весьма
мало времени и обеспечивает глубокую и совершенную
пропитку.
В частности, тренировочный режим позволяет проводить
компаундировку катушек, намотанных из эмальпроволоки;
при обычной компаундировке таких катушек горячий ком-
паунд в течение сравнительно большого времени пропитки
8*
Фиг. 36. Загрузка в авто-
клав крупных секций ста-
торной обмотки турбинного
генератора для компаунди-
ровки.
1 — ганки; 2~ откидные шпиль-
ки для герметического затяги-
вания крышки автоклава (импрег-
натора); 3—стальная рама для
крепления секций.
1'6
Волокнистые электроизоляционные материалы
[ гл. 5
и г. 37. Установка для
пропитки с примене-
нием вакуума и дав-
ления.
1 — ач ок дав; 2 - вакуум-
ный е. ссс; 3 — веятнль
на тру(оирогоде ;ля за-
сасывания в автоклав про-
питывающего состава: 4—
бак для пропитывающего
состава; 5- кр'н на тру-
бопроводе вакуумного на-
соса; 6 —кран' на трубо-
проводе сжатого газа;
7 — баллон со сжатым га-
зом; 3~ манометр; 9 —
с.мотрог.о! окно агтоктав .
оказывает слишком сильное разрушающее действие на
эмаль. В случае применения для аналогичных случаев про-
питки лаками весьма полезна замена обычных черных
лаков лаком на скипидаре.
Б случае •применения заливочных компаундов с повы-
шенной теплопроводностью за счет введения в их состав
минер-альнсго наполнителя — песка (§ 17) практически
удобнее всего засыпать подлежащие заливке промежутки
например, между стенкой кожуха аппарата и катушкой
(фиг. 29), песком, а затем уже «пропитывать» этот песок
битумом (л;-.же под вакуумом). Количество песка берегся
кз расчета 60—85% от идущего на заливку битума. Если
подлежащие заливке промежутки достаточно широки, воз-
можно непосредственно производить заливку массой из би-
тума, который в разогретом до достаточно высокой темпе-
ратуры состоянии был тщательно перемешан с песком.
Глава пятая
ВОЛОКНИСТЫЕ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ
МАТЕРИАЛЫ
В электротехнике весьма большое применение имеют
волокнистые материалы, т. е. 'материалы, состоящие из от-
дельных частиц (толокой), имеющих удлиненную форму.
В некоторых из этих материалов (пряжа, нити, ткани, лен-
ты, т. с. текстильные материалы.) волокнистое строение со-
вершенно очевидно; в дереве, бумаге, картоне оно стано-
вится ясным при рассматривании в лупу или микроскоп
§ 19]
Дерево
с небольшим увеличением. Преимущества большинства вб-
локшютых материалов: довольно большая механическая
прочность и гибкость, удобство обработки, дсиг'ьизиа;
общими недостатками же их являются гигроскопичность (так
как развитая поверхность волокон легко поглощает влагу)
и малая электрическая прочность (так как легко проби-
вается воздух, заключенный в промежутках между волок-
нами). Свойства волокнистой изоляции могут быть совер-
шенно улучшены при ее пропитке, почему, как правило,
волокнистые материалы для использования в электриче-
ской изоляции обязательно гют шргаются пропитке.
К числу волокнистых электроизоляционных материалов
относятся, главным образом, материалы органического
состава, как растительного происхождения (дерево, хлоп-
чатобумажное волокно, бумага и пр.), так и животного
происхождения (шелк) и получаемые искусственны?.: путем
посредством химической переработки пазличиых материа-
лов (искусственный шелк различных видов). Есе органиче-
ские волокнистые электроизоляционные материалы отли-
чаются невысокой нагрсвостойкостыо (класс 0 в нзпропи-
танном и класс А в пропитанном состоянии, стр. 90).
В тех случаях, когда .надо иметь высокую рабочую темпе-
ратуру изоляции, которую материалы органического соста-
ва обеспечить не в состоянии, применяют волокнистые
материалы неорганического состава — на основе асбесто-
вого и стеклянного волокна.
19. ДЕРЕВО
Благодаря распространенности, дешевизне и легкости
механической обработки дерево явилось одним из электро-
изоляционных и конструктивных .материалов, получивших
применение в электротехнике с самого начала ее развития.
Наша страна имеет запасы дерева в виде лесных бо-
гатств, превосходящие запасы дерева в какой бы то ни
было другой стране.
Д-ерего обладает неплохими механическими свойствами,
в особенности если учесть его легкость. Так, прочность на
разрыв (вдоль волокон, т. е. в направлении Длины ствола)
для древесины разных пород составляет 700 — 1 ЗОЭ кг/см2,
причем объемный вес дерева колеблется примерно от
0,5 кг/дм3 (сосна) до 0,7—0,8 кг]дм3 и лишь у некоторых
118
Волокнистые электроизоляционные материалы
[ гл. 5
пород выше (примерно до 1 кг/Ди3); в то же время сталь
дает прочность порядка 4 000—5 000 кг/см2, но при плот-
ности 7,8 кг/дм?. Ясно, что прочность дерева, отнесенная
не к геометрическим размерам, а' к весу, не хуже, чем у
стали. Более тяжелые породы деревьев значительно проч-
нее, чем более легкие. Прочность дерева .в различных на-
правлениях различна; прочность поперек волокон (поперек
ствола) меньше, чем вдоль; плохо работает дерево на ска-
лывание вдоль волокон.
Как и другие волокнистые материалы, дерево заметно
гигроскопично. Дерево, в особенности свеже срубленное
Фиг. 38. Характер ко-
робления досок, выпи-
ленных из различных
частей ствола дерева.
или переправлявшееся по реке спла-
вом, содержит в себе очень много во-
ды. Влажное дерево не только обла-
дает пониженными электроизоляциои
ными свойствами, но обладает и
еще одним крупным недостатком:
изделия из него обладают наклонно-
стью к короблению и растрескива-
нию. Причиной коробления является
то, что при высыхании дерева
оно дает уменьшение линейных размеров (усушку), вели-
чина которой в разных направлениях различна. Чем
дальше от середины ствола выпилена доска, тем больше
она коробится при сушке; «середовая» доска вследствие
симметрии по отношению к «годовым кольцам» дерева
не коробится (фиг. 38). Для устранения отмеченных выше
недостатков дерево для применения в качестве электроизо-
ляционного материала повергается сушке, а после этого
обычно и пропитывается. В непропитанном виде дерево
как электроизоляционный материал обладало бы слишком
низкими свойствами. Из распространенных древесных пород
лучшими с точки зрения как механической прочности, так и
способности к пропитке являются береза, бук и граб. Для
применения в качестве электроизоляционного материала де-
рево может пропитываться в трансформаторном масле, пара-
фине, лаках и высыхающих маслах и пр.
Пропитывать дерево трансформаторным маслом лучше
всето при температуре 125° С. Если дерево пропитывают
не на открытом воздухе, а в помещении, то котел, в кото-
ром ведется пропитка, должен быть плотно закрыт крыш-
кой, иначе пары масла будут затруднять пребывание рабо-
§ 191
Дерево
119
тающих в пропиточном помещении. Пропитку ведут до пол-
ного прекращения пузырьков из пропитываемых деталей.
Пропитанные детали следует вынимать лишь после пол-
ного их охлаждения, так как дерево продолжает впитывать
масло и во время охлаждения, и в этом случае обеспечи-
вается более полная пропитка, чем при вынимании из горя-
чего масла еще не остывших деталей. Пропитанные дета-
ли не обязательно охлаждать вместе с тем же маслом,
в котором они находились во время пропитки; их можно
быстро перенести из горячего' масла .в особый бак с холод-
ным маслом, где и оставить охладиться, а в котел с еще
горячим маслом заложить следующую партию подлежащих
пропитке деталей — при этом экономится топливо, но про-
питка получается менее совершенной.
Дерево поглощает при пропитке до 60% (по весу) мас-
ла. Перед пропиткой деревянные детали должны были про-
сушены. Можно пропитывать и иепросушенные детали, но
при этом время проварки их в масле приходится соответ-
ственно увеличивать — в начальный период проварки из
дерева удаляется в виде паров влага, а уже затем идет
интенсивная пропитка обезвоженного дерева.
Следует иметь в виду, что в отличие от пропитки дерева
в высыхающих растительных маслах, смолах и т. п. (см.
ниже) пропитка дерева в невысыхающем трансформатор-
ном масле, не имеющем способности к образованию твер-
дой лаковой пленки и в то же время обладающем соб-
ственной достаточно заметной гигроскопичностью, не может
надежно защитить пропитанные деревянные детали от
увлажнения в эксплуатации. Поэтому пропитку в транс-
форматорном масле применяют обычно лишь для деревян-
ных деталей, предназначенных в дальнейшем для работы
также в трансформаторном! масле (в маслонаполненных
электрических аппаратах), а не на воздухе. Кроме того,
в случае работы на воздухе деревянных деталей, пропитан-
ных трансформаторным маслом, липкость (маслянистость)
поверхности деталей способствовала бы приставанию к ней
пыли и грязи, что вело бы не только к ухудшению внеш-
него вида, ню и к снижению электроизоляционных свойств.
Прописку в парафине ведут так же, как и в трансфор-
маторном масле, но при температуре 115—120° С; при
этой температуре расплавленный парафин заметным обра-
зом еще не испаряется. Вынимать пропитанные детали из
120
Волокнистые электроизоляционные материалы
[гл. 5
парафина следует по охлаждении до 70° С, иначе парафин
затвердеет. Дерево поглощает до 80—85% парафина и при-
обретает при этом высокую влагостойкость.
Пропитку дерева льняным маслом, олифой или масля-
ными лаками ведут при температуре 120—130° С; пропи-
танные детали вынимают после охлаждения в масле до 60°.
После пропитки производится сушка при доступе свежего
воздуха в печи при температуре 110—130°С в течение вре-
мени, необходимого до полного запекания масла. Можно
вести пропитку в льняном масле и без нагрева — в течение
20—30 час., после чего избытку масла дают стечь и дета-
ли запекают при 135° С в течение 5—8 час. Пропитка
в льняном масле придает дереву хорошие электроизоля-
ционные свойства и повышает его механическую' проч-
ность. Поглощение масла деревом—до 70—80% по
весу.
Весьма хорошие результаты лает ппопитка дерева в смо-
лах. При применении для этой цели бакелита пропитку
ведут на холоду в 50% спиртовом бакелитовом лаке. После
пропитки детали запекают в течение нескольких часов
(в зависимости от размера деталей) при температуре
ПО—130° С. Для получения надежной покровной пленки
бакелита пропитанные детали еще раз погружают в баке-
литовый лак, дают избытку лака стечь и запекают пленку
при температуре 130—135° С.
В случае применения для пропитки дерева канифоли
температура во время пропитки должна быть не ниже
140—145° С, чтобы расплавленная канифоль была вполне
жидкой. Для улучшения и ускорения пропитки к канифоли
рекомендуется добавить 5% галовакса и ют парафина. Про-
питка канифолью придает дереву высокие электроизоля-
ционные и механические свойства и благодаря дешевизне
канифоли заслуживает широкого применения.
Во всех случаях пропитки дерева для использования
его в электрической изоляции следует пропитывать только
вполне законченные механической обработкой (после рас-
пиловки, сверления и пр.) детали. Необходимость этого
объясняется тем, что глубинные слои дерева пропитыва-
ются хуже, чем поверхностные, и в случае, например, свер-
ловки предварительно' пропитанной детали создавалась бы
увеличенная возможность засоса в дереве влаги через
стенки просверленного отверстия в середине толщины до-
§ 19]
Дерево
ски. Следует иметь в виду, что дерево легче засасывз. т
влагу вдоль волокон (т. е. торцами досок или брусков),
почему торцы должны особо тщатсзьно защищаться от про-
никновения влаги усиленной лакировкой и т. п. При нали-
чии соответствующего оборудования процессы сушки и про-
питки могут быть ускорен!,I за счет применения вакуума
и давления.
Помимо пропитки для улучшения электроизоляционных
свойств и уменьшения гигроскопичности дерева предста-
вляет интерес также обработка дерева антисептика м и
для увеличения стойкости его к гниению и пропитка или
покрытие антипиренами для придания ему огнестой-
кое! и.
Особенно важен вопрос о защите от гниения деревян-
ных опор линий электропередачи, деревянных конструкты
открытых подстанций и т. п. Белее всего подвержены
опасности загнивания деревянные столбы, вкопанные в зем-
лю, — в месте выхода из земли (части, находящиеся глу-
боко в земле или же на воздухе, загнивают труднее). Из
находящихся на воздухе мест деревянных конструкций
легче загнивают места соединений отдельных бревен, места,
где проходят болты и другие крепежные стальные детали,
а также места, которые имеют повреждения поверхности.
Эти-то места при пропитке на месте деревянных конструк-
ций и следует защищать в первую очередь.
Для защиты ст гниения деревянных опор па месте мон-
тажа линий электропередачи и подстанций чаще всего при-
меняют антисептические пасты, состоящие из уралита,
битумов, зеленого масла, экстракта сульфитных щелоков
и подобных материалов. Главная составная часть этих
паст — уралит — смесь 85% фтористого, натрия NaF
и 15% дияитрофенола C<iI3iNO2)2 • ОН; благодаря при-
сутствию динитрофенола уралит имеет яркожелтый ивыт.
Подлежащая «консервированию», т. е. защите от
гниения, древесина (бревна опор) покрывается антисепти-
ческой пастой, и антисептик из пасты постепенно проникает
посредством! диффузии в древесину. Чем больше влаж-
ность древесины, тем интенсивнее происходит диффузия
антисептика в древесину. Если древесина сравнительно
суха (например, на эксплуатируемых линиях), то обработ-
ка всей поверхности бревен пастой нецелесообразна; в этом
случае пастой обрабатывают только трещины бревен.
122
Волокнистые электроизоляционные материалы
[гл. 5
а также внутренние полости загнивания; трещины с Вве-
денной пастой закрываются битумом. Детали опор, распо-
ложенные в подземной части конструкции, защищаются
антисептическими бандажами, т. е. слоями пасты, защи-
щенными снаружи толем или рубероидом (фиг. 39 и 40).
Для защиты опасных в смысле загнивания надземных
частей опор, т. е врубок и отверстий для болтов, применяют
Покрыть толем
''Залить
пастой
Область вну-
треннего загни-
вания залить
жидкой пастой
Шпаклевать
крупные
трещины _
битумной
пастой
Покрыть
толом
Пандами.
Фиг. 39. Места обработок антисеп-
тической пастой деталей промежу-
точных опор, находящихся в экс-
плуатации.
также покрытия супер-
обмазкой, т. е. специ-
альной антисептической
пастой (состава: 40 частей
по весу уралита, 20 частей
экстракта сульфитных ще-
локов, 7 частей торфя-
ной муки, 10 частей воды;
на месте суперобмазка до-
полнительно распускается
в воде из расчета 10 кг
массы на 5 л воды).
В ряде случаев с успе-
хом применяется предва-
рительная заводская про-
питка бревен перед до-
ставкой их к местам мон-
тажа (для этой цели мо-
жет быть использовано
оборудование шпалопро-
питочных заводов Ми-
нистерства путей сообще-
ния). Для пропитки в
этом случае используют
обычно наиболее дешевый торфяной креозот (по стандарту
ОСТ НКПС 6935/150) с условной вязкостью не более 2,5°
при 50° С, температурой застывания не выше +8° С, темпе-
ратурой вспышки не ниже +100° С, содержанием воды не
более 1 % и нерастворимых в бензоле примесей — не более
0,5% по весу. Креозот для пропитки обычно разводят неф-
тяным мазутом (до 3 частей мазута на 2 части креозота).
Заводская пропитка ведется в больших автоклавах; дерево
для пропитки должно быть предварительно высушено, и
должна быть закончена его механическая обработка.
Бумаги и картоны
123
Дерево выдерживают в креозоте около '/2 часа под давле-
нием порядка 8 ат и при нагреве; после этого давление
снимают, креозот сливают и в автоклаве создают вакуум,
причем излишек креозота выступает из дерева обратно; и
в дереве остается лишь сравнительно небольшое количество
креозота, обеспечивающее, однако, консервирование. При
таком «способе ограниченной пропитки» до-
стигается значительная
экономия креозота по
сравнению с полной
пропиткой.
Долговечность не-
пропитанных деревян-
ных опор линий элек-
тропередачи составляет
в средних климатиче-
ских условиях СССР
примерно 5—7 лет, а
для хорошо пропитан-
ных опор срок службы
увеличивается до 12—
18 лет.
Антипирены (огнеза-
щитные составы) пред-
ставляют собой различ-
ные смеси с содержа-
нием жидкого стекла,
аммонийных солей и т. п.
Их применяют как в
Закрыть толем
Фиг. 40. Места обработок антисептиче-
ской пастой деталей опор анкерного ти-
па, находящихся в эксплуатации.
виде пропиточных ве-
ществ, так и в виде огнезащитных красок и обмазок для
предохранения от огня поверхности дерева.
20. БУМАГОЙ картоны
Бумаги и картоны — листовые материалы коротково-
локнистого строения, состоящие из целлюлозы. Целлюлоза
(клетчатка)—высокомолекулярное вещество химического
состава (C6Hio05).;, где п — очень большое число,—весьма
распространена в природе, образуя стенки клеток растений.
Чистую целлюлозу представляет собой вата или филь-
тровальная бумага. По этим материалам каждый легко
12
Волстнистые электроизоляционные материалы
может представить себе основные свойства целлюлозы —
волокнистое строение, гибкость, мягкость, высокую гигро-
скопичность. Для производства бумаги, главным образов.:,
применяют наиболее дешевую и доступную древесную
целлюлозу.
В состав древесины кроме целлюлозы и воды входят
различные примеси — лигнин (вещество, придающее дре-
весине хрупкость), смолы (особенно в хвойных деревьях),
соли и т. п. Для получения из дерева чистой целлюлозы
необходимо подвергнуть размельченную в щепу древесину
I арке в котлах с особыми реактивами, которые переводят
примеси в растворимые в воде соединения, а целлюлозу
оставляют неизменной; при промывке водой проваренной
древесины примеси удаляются и остается чистая целлю-
лоза. Такими реактивами могут быть кислотные или ще-
лочные растворы. Обычные писчие и печатные бумаги, в
том числе бумага, на которой напечатана настоящая
книга, изготовляются из более дешевой и легко получаю-
щей белый цвет целлюлозы кислотной варки. Для изго-
товления же бумаг для целей электроизоляционной тех-
ники, а также для прочных упаковочных и тому подобных
бумаг применяют целлюлозу щелочной варки. Щелочная
целлюлоза дороже кислотной и имеет характерный жел-
товатый цвет, по которому ее легко отличить и который
неудобен для писчих и печатных бумаг. Зато щелочная
целлюлоза дает бумаги и картоны повышенной механиче-
ской прочности и лучше выдерживающие действие вы-
соких температур, что* чрезвычайно в.ажно для технических
бумаг. Реже для изготовления бумаг применяют иное
кроме древесины сырье (тряпье и др.). Подвергнутая
механической обработке (размолу на волокна) целлюлоза
с большим количеством воды отливается сплошным слоем
гь движущуюся бесконечную сетку бумажной машины.
При удалении избытка воды сквозь ячейки сетки, сделан-
ной из тонкой латунной проволоки, уплотнении и сушке
при пропускании между стальными валками, некоторые
из которых имеют обогрев, и получается бумага.
Картоны отличаются от бумаг в основном большей тол-
щиной.
Прочность бумаги на разоыз всегда больше' г направ-
лении вдоль рулона (т. е. вдоль длины сетки бумажной
машины), чем поперек. Прочность сильно зависит от влаж*
ft
Бумаги и картоны
кости бумаги; как слишком сухая, так и увлажненная
бумага имеет поаижеяиую прочность (фиг. 41).
Наибольшее значение в электротехнике имеют следую-
щие типы бумаг:
Кабельная б'у м а г а (по стандарту ГОСТ 645-41) —
марок К-08, К-12 и К-17 с толщиной соответственно 0,03;
0,12 и 0,17 мм— для изолинии силовых кабелей; теле-
фонная бумага (ГОСТ 3557-47)
U,U5 мм для изоляции телефонных
кабелей и обмоточных проводов
марок ПБ и ПББО (стр. 237);
и п о пяточная б у ма г а
(ГОСТ 3441-46) толщиной 0,12 мм
для изготовления листового гети-
накса (стр. 148) и н а м о т о ч и а я
бумага (ГОСТ 1931-42) толщин
0,05 и 0.07 мм для изготовления
намоточных изделий (стр. 153).
Все эти бумаги изготовляются из
древесной целлюлозы щелочной
варки. Их применяют также в
разных случаях электротехниче-
ской практики как подмоточный
и другой вспомогательный мате-
рия т.
Конденсаторн а я бумага
принадлежит к числу тонких элек-
троизоляционных бумаг. По внеш-
нему виду она напоминает папи-
росную бумагу, но отличается
весьма большой плотностью
(ее объемный вес порядка 1,0,
иногда даже около 1,25 кг/дм3.
марли КТ толщиной
Фиг. 'I. Прочность на раз-
рыв иабелзиой бумаги: раз-
рывное усилие в килограм-
мах на ширину 15 .--.г в про-
дольном (кривая 1) и попе-
речном (У) направлениях в
зависимости от -тноситель-
нэй влажности воздуха.
в ТО’ время как кабельная бумага, например, имеет
объемный вес около 0,7 ха/Эл:3), высокой прочно-
стью на разрыв, почти полным отсутствием дефек-
тов (дырочек, металлических и иных проводящих вклю-
чений и пр.) и высокой электрической прочностью.
Толщдны конденсаторной бумаги — от 0,006 до 0,024 мм
(наиболее употребительна бумага толщиной 0,01 лмг).
Изготовляется конденсаторная бумага из льняного тряпья,
а за последнее время чаще из древесной щелочкой целлю-
126
Волокнистые электроизоляционные материалы
[гл. 5
л-озы. Конденсаторная бумага представляет собой весьма
важный и ответственный электротехнический материал, так
как она в пропитанном виде образует диэлектрик бумаж-
ных конденсаторов.
За создание и освоение машин для выработки тонкой
конденсаторной бумаги присуждена Сталинская премия за
1951 г. П. И. Гостеву, Т. П. Лазаренко, П. П. Бондарен-
кову, М. А. Антонову, Б. И. Ушакову и К- И. Добрынину.
Мика лентну ю бумагу применяют в качестве
подложки при изготовлении микаленты (стр. 174—176). Ее
изготовляют из различных видов растительного длинно-
волокнистого сырья; при толщине 0,0025—0,030 мм она
имеет весьма высокую прочность на разрыв вдоль рулона,
но поперек; рулона ее прочность значительно ниже (соот-
ветственно около 800 кг!см'2 вдоль рулона и 100 кг!см?
поперек рулона. Механическая прочность этой бумаги
сравнительно мало уменьшается при смачивании жидким
лаком; она периста и легко пропускает сквозь себя воздух
и пары растворителя, что весьма важно в технологическом
процессе непрерывной клейки микаленты и сушки ее после
клейки. В течение ряда лет микалентная («японская»)
бумага импортировалась в Союз из-за границы; работой
изобретателей И. В. Бондаренко и М. Д. Дмитриева,
удостоенных Сталинской премии, была доказана возмож-
ность изготовления микалентной бумаги (типа МК или
«шелковки») в Союзе из отечественного сырья.
Оклеенную бумагу (ГОСТ 1201-41) применяют
для оклейки листов электротехнической стали (якори элек-
трических машин, сердечники катушек в различных аппа-
ратах и пр.), чтобы уменьшить потери на нихревьпе токи
в переменных магнитных полях. Эту сравнительно мало-
ответственную бумагу изготовляют из древесной целлюлозы
кислотной варки; она имеет толщину 0,03 мм при одно-
сторонней гладкости и наклеивается на листовую сталь
перед штамповкой последней крахмальным клейстером.
В последнее время оклейку листов бумагой все чаще заме-
няют покрытием их лаком № 202 и № 302 (стр. 93—94).
Картоны в электротехнике применяют двух основ-
ных типов; воздушные — марка ЭВ по стандарту
ГОСТ 2824-45, обладающие высоким объемным весом (до
1,2 кг[дм3), упругостью и твердостью и предназначенные
для работы на воздухе (прокладки для пазов электрике-
§ 20]
Бумаги и кэрт-'чы
127
ских машин, каркасы катушек, шайбы и пр.), и масля-
ные (марка ЭМ. по ГОСТ 4194-48), -более рыхлой струк-
туры (объемный вес до 1,0 кг/дм3) и более мягкие, пред-
назначаемые в основном для работы в трансформаторном
масле (например, в изоляции маслонаполненных трансфор-
маторов) — эти картоны хорошо пропитываются маслом и
в пропитанном! виде имеют высокую электрическую проч-
ность. В рулонах (наподобие технических бумаг) выпу-
скаются только наиболее тонкие электрокартоны. Обычно же
картоны (употребительные толщины — до 3 мм, в отдель-
ных случаях и выше) выпускаются в листах. Электротехни-
ческие картоны изготовляют из древесной щелочной цел-
люлозы, из тряпья или из их смеси.
Особым типом материала является фибра. Она из-
готовляется из тонкой бумаги, которая пропускается через
теплый раствор хлористого цинка (ZnCl2) и затем нама-
тывается на стальной барабан до получения слоя нужной
толщины, причем отдельные слои бумаги слипаются друг
с другом; излишек хлористого цинка отмывается водой,
после чего фибра прессуется. Фибра выпускается в листах
(в досках) и в трубках. Цвет фибры (она может быть
черной, красной и других -расцветок) определяется окраской
взятой для ее изготовления бумаги. Круглая (палочная)
фибра получается вытачиванием из толстых фибровых досок.
Фибра обладает высокой механической прочностью, хо-
рошо поддается механической обработке (режется, пилится,
строгается, принимает винтовую резьбу); при толщине до
6—8мм штампуется. При размачивании в горячей воде фибра
может формоваться, сохраняя затем приданную ей форму.
Плотность фибры 1,1—1,4 кг/дм3 (более тяжелая фибра
значительно лучше как по механическим, так и по электро-
изоляционным характеристикам). Недостатком фибры
является высокая гигроскопичность, которая может быть
уменьшена при пропитке трансформаторным маслом, пара-
фином и т. и. Фибру широко применяют в электротехнике
как электроизоляционный (главным образом, для низких
напряжений) и поделочный материал. Разновидность тон-
кой листовой фибры — литероид — весьма гибкий и
прочный материал, использующийся, в частности, для пазо-
вых прокладок в электрических машинах и т. п. Фибру
используют в производстве специальных конструкций
высоковольтных разрядников.
Волсжп'.стые электроизоляционные материалы
(гл 5
21. ТЕКСТИЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Текстильные материалы получаются методами специ-
альной обработки (прядение, ткачесгъо) из длинноволок-
нистого сырья. Отличием тканей от бу.маг является то, что
в тканях имеется вполне определенное строение (перепле-
тение нитей), л то время как в бумаге отдельные волокна
расположены неправильно, беспорядочно. При прочих
равных условиях текстильные материалы (ткани, ленты)
имеют более высокую механическую прочность, в особенно-
сти на перегиб и на истирание, и не снижают столь сильно
прочность при увлажнении, но эти материалы и пропитан-
ные изделия из них имеют менее высокую электрическую
прочность, чем бумаги и пропитанные изделия из бумаг.
Электрскзоляциоиные текстильные материалы изготов-
ляют, главны?,I образом, из растительных волокон, пред-
ставляющих собой по составу в основном целлюлозу
(хлюпок, реже лен, пенька, джут, кенаф). Иногда применяют
шелк, дающий возможность получения особо тонкой и
в то же время механически прочной изоляции, но более
дорогой. По электроизоляционным свойствам, шелк близок
к целлюлозным текстильным материалам. Из различных
видов искусственных волокон органического химического
состава должны быть отмечены вискозный шелк,
представляющий собой видоизмененную и превращенную
з длинное волокно древесную целлюлозу, обладающий еще
большей гш-рсскс1гищ;сс1ыо, чем обычная целлюлоза, и
ацетатный шелк, получаемый из целлюлозы' сложной
химической обработкой, представляющей по химическому
составу ацетилцеллюлозу, способный растворяться в ацетоне
и обладающий ничтожно 'малой гигроскопичностью. Суще-
ствуют и другие виды искусственных волокон, обладающие
ценными свойствами. Таковы: волокно капрон полиа-
мидного состава (стр. 77), механически весьма прочное
ч нагревостойкое, но несветостойкое и обладающее замет-
ной гпгроскопич'постгю, волокно хлорин, состоящее из
полихлорвинила с повышенным содержанием хлора (стр. 75),
чрезвычайно стойкое химически и с ничтожной гигроскопич-
ностью стирофлексовое волокно на основе поли-
стирола (стр. 75) с весьма высокими электроизоляцион-
ными свойствами и практически непигроскопичное, но мало
нагрсвостойкое, и др.
§ 22 ] Липкие ленты 129
В электротехнике применяются нити и пряжа, ткани,
ленты и другие виды текстильных изделий. Ткани в элек-
тротехнике применяются преимущественно простого полот-
няного переплетения (нити, идущие вдоль куска ткани, —
о с н о в а, и перпендикулярные к ней нити, пропускаемые при
тканье челноком между нечетными и четными нитями
основы, — уток). Из хлопчатобумажных тканей находят
широкое применение шифон (толщина 0,15 мм), батист
(0,12 мм), перкаль, бязь (0,40 мм), карманная парусинка и
др. Из шелковых тканей применяют флорентин (0,08 мм),
фуляр (0,07 мм), эксцельсиор и др. Ткани идут для произ-
водства лакотканей, текстолита и пр. Большое значение
при производстве изоляции электрических машин при
ремонтных работах имеют тканые (с кромками) хлопчато-
бумажные ленты (ГОСТ 4514-48); тафтяная (толщина
0,18—0,20 мм при ширине 10—60 мм), киперная (с кипер-
ны'м, диагональным — «елочкой» — переплетением! нитей;
толщина 0,30—0,35 мм, ширина 25—45 мм; прочность на
разрыв киперной ленты шириной 40 мм не менее 45 кг);
батистовая (толщина 0,10—0,12 мм, ширина 10—29 мм).
Шпагат — прочный шнур из пеньки, применяемый для
бандажировки и вязки машинной изоляции; разрывное
усилие при диаметре 1 мм не менее 10 кг.
Упомянутые выше новые типы искусственных волокон
в последнее время находят применение в различных обла-
стях электроизоляционной техники. Так, волокно капрон
с успехом применяется как заменитель натурального шелка
при изготовлении обмоточных проводов (стр. 238); при
этом получается значительный экономический) эффект, так
как капрон значительно (примерно в 4 раза) дешевле
шелка, а кроме того, и плотность капрона ниже, чем< плот-
ность шелка (соответственно 1,13 и 1,37 г/см?).
22. ЛИПКИЕ ЛЕНТЫ
Большое значение при различных электромонтажных
работах имеют липкие ленты. Обычная монтерская
(прорезиненная) лента (ГОСТ 2162-43) выпускается в
кругах шириной 10; 15; 20 или 50 мм; наружный диаметр
круга — 175 мм. Толщина ленты 0,2—0,3 м.м. Разрывное уси-
лие ее должно быть не менее 6 кг на каждый сантиметр ши-
рины. Лента должна свободно разматываться без разрыва,
9 Б. М. Тареев
130
Волокнистые электроизоляционные материалы
[гл. 5
обладать хорошей липкостью как в состоянии поставки, так
и после нагрева до 70° С в течение суток; после нагрева в те-
чение суток при 100° С медь, на которую намотана лента, не
должна чернеть, что указывало бы на большое количество
свободной серы в составе резины, которой пропитана лента
(стр. 162).
Помимо прорезиненной липкой ленты применяют также
смоляную ленту, пропитанную битумом с добавле-
нием минерального масла и небольшого количества кани-
фоли. Применяют ее для уплотнения мест ввода кабелей
и проводов -в соединительных муфтах и ЁГино1Г~армаГтуре,
для подмотки проводов в местах вязки и в других Случаях.
Ее можно применять и как заменитель прорезиненной
ленты при отсутствии таковой. Смоляная лента поставляет-
ся в кругах: длина ленты гв круге около 25 м, толщина
ленты 0,6 мм, ширина 15; 25; 40; 50 или 75 мм\ вес ленты
в круге — при ширине 15 мм — 265 г, 40 мм—700 г,
75 мм — 1 320 г. Прочность смоляной ленты на разрыв не
менее 6 кг на сантиметр ширины. Пробивное напряжение
одного слоя смоляной ленты не менее 2 500 в.
23. ЛАКОТКАНЬ
Лакотканью называется гибкий электроизоляционный
материал, представляющий собой ткань, пропитанную
электроизоляционным лаком. Ткань обеспечивает значи-
тельную механическую прочность, а лаковая пленка —
высокую электрическую прочность материала. Лакоткань
весьма широко применяют для изоляции в электрических
машинах, аппаратах, кабельных изделиях и пр., в виде
обмоток (из лакоткани, нарезанной лентами), обверток,
прокладок и пр. В качестве ткани (основы) для изготовле-
ния лакоткани чаще всего применяют прочную и плотную
хлопчатобумажную ткань (перкаль) или же тонкую шел-
ковую ткань (эксцельсиор); соответственно различают
ла|коткани хлопчатобумажные и шелковые (лакошелка).
Шелковые лакоткани по сравнению с хлопчатобумажными
дороже, но зато тоньше (что позволяет получить изоляцию
с малыми габаритами) и обладают более высокой электри-
ческой прочностью. Лакоткани как хлопчатобумажные,
так и шелковые принадлежат к числу изоляционных мате-
риалов класса А (предельная рабочая температура 105°С).
§ 231 Лакоткань 131
Далее, лакоткани разделяются по роду пропитывающего
лака на светлые (желтые) с применением масляных
лаков и черные на масляно-битумных лаках. Наиболее
распространены светлые лакоткани, обладающие довольно
значительной стойкостью к действию органических раство-
рителей. Недостатком светлых лакотканей является склон-
ность к тепловому старению, обусловленная довольно
большим содержанием сикативов в масляных лаках, иду-
щих для их изготовления (чтобы получить большую ско-
рость сушки лакоткани на пропиточных машинах). При
выдержке светлой лакоткани при высокой температуре она
темнеет и становится хрупкой.
Согласно стандарту ГОСТ 2214-46 светлые лакоткани
выпускаются следующих марок:
а) Хлопчатобумажные:
ЛХ1 —нормальная, с повышенными электроизоляцион-
ными свойствами; толщина ее — 0,15; 0,17; 0,20 и 0,24 лш;
ЛХ2 — нормальная; толщины — те же, что и ЛХ1, а
также 0,30 мм;
ЛХМ — маслостойкая (для применения в маслонапол-
ненных трансформаторах) —0,17; 0,20 и 0,24 мм;
ЛХС — специальная — 0,17 и 0,20 мм;
б) Шелковые:
ЛШ1—нормальная, с повышенными электроизоляцион-
ными свойствами — 0,10 и 0,15 мм;
ЛШ2 — нормальная—-0,08; 0,10; 0,12 и 0,15 мм;
ЛШС1 — специальная, с повышенными электроизоля-
ционными свойствами — 0,12 мм;
ЛШС2 — специальная — 0,12 мм^
лшс — специальная тонкая — 0,04; 0,05 и 0,06 мм.
Толщины черной хлопчатобумажной лакоткани (марки
ЛХЧ) по техническим условиям: 0,15; 0,17; 0,20 и 0,24 мм.
Прочность на разрыв лакотканей больше всего в на-
правлении вдоль рулона. Удлинение при разрыве больше
всего в направлении под острым углом к .длине рулона
(«по диагонали»), почему в тех случаях, когда нужно
иметь ленту со значительной вытяжкой, ее вырезают из
рулона лакоткани именно в диагональном направлении.
Электрическая прочность хороших светлых лакотканей:
хлопчатобумажных—около 30 кв/мм, шелковых—50 кв[мм.
9»
132 Волокнистые электроизоляционные материалы [гл. 5
Плотность лакотканей как светлых, так и черных близка
к 1,0 кг/дм3.
Черные лакоткани ;в соответствии с общими свойствами
масляно-битумных лаков обладают лучшими электроизоля-
ционными свойствами (так, электрическая прочность хоро-
ших черных хлопчатобумажных лакотканей приближается
к 70 кв/мм, а лакошелков — к 90 кв/мм). Гигроскопичность
черных лакотканей значительно меньше, чем светлых,
поэтому черные лакоткани позволяют получить более
влагостойкую изоляцию. Недостатком черных лакотканей
является их пониженная стойкость к действию органиче-
ских растворителей, так как битумы при сушке лака не
запекаются и представляют компонент лаковой пленки
лакоткани, сохраняющий способность к растворению
в соответствующих растворителях, главным образом, аро-
матических углеводородах. Черные лакоткани практически
не маслостойки, почему их нельзя применять в изоляции
маслонаполненных трансформаторов и в аналогичных
случаях, и не бензиностойки. Однако черные лакоткани
весьма хороши для применения в изоляции электрических
машин, в специальных видах кабельных изделий и в дру-
гих случаях, когда изоляция не подвергается интенсивному
воздействию органических растворителей.
Лакоткани поставляются в рулонах шириной от 700
до 1 000 мм. Длина лакоткани в рулоне — не менее 40 м.
При пропитке эластичными лаками бумаг получаются
лакобумаги, которые имеют более высокую электри-
ческую прочность, чем лакоткани (так, лакобумага на
масляном лаке при толщине 0,1 мм дает пробивное напря-
жение порядка 10 кв, чему соответствует электрическая
прочность 100 кв/мм) и к тому же дешевле лакотканей;
поэтому следует ожидать внедрения в ряде случаев лако-
бумаг как заменителя лакоткани.
24. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВОЛОКНИСТЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Все рассмотренные выше электроизоля-
ционные волокнистые материалы органи-
ческого состава обладают ограниченной
нагревостойкостью.
Неорганические волокнистые материалы употребляют
в тех случаях, когда требуется иметь высокую рабочую
§ 24;
Неорганические волокнистые материалы
133
температуру, обеспечить которую материалы органического
состава не в состоянии. Мы располагаем двумя видами
волокнистых неорганических электроизоляционных мате-
риалов — асбестом и стеклянным волокном.
Асбест является единственным естественным минераль-
ным материалом, имеющим, волокнистое строение. Наиболее
важный вид асбеста, встречающийся, ,в частности, в боль-
ших количествах в Союзе (Урал — город Асбест в Сверд-
ловской области и другие месторождения), имеет прибли-
женный химический состав
3MgO-2SiO2-2H2O.
Асбест залегает в каменной породе в виде жил, состоя-
щих из пучков параллельных друг другу волокон. Длина
волокон, равная толщине («мощности») жилы, колеблется
от десятых долей миллиметра до нескольких сантиметров;
чем длиннее волокно, тем выше считается сорт асбеста и
тем он дороже; длинноволокнистый асбест встречается
значительно реже, чем коротковолокнистый. Длинноволок-
нистый асбест выбирают из породы вручную, коротковолок-
нистый — помощью механического обогащения асбестовой
руды. Асбестовое волокно (ГОСТ 7-51) может обрабаты-
ваться приемами текстильной и бумажной технологии; из
него изготовляют нити (ГОСТ 1179—45), ткани, ленты, бу-
магу (ГОСТ 2630-44), картон (ГОСТ 2850-45) и пр. Однако
волокно асбеста более жесткое, чем органические волокна;
ткани и другие изделия из асбеста сравнительно грубы и
толсты.
Ценное свойство асбеста—его высокая нагревостой-
кость. До температуры порядка 300—400° С он не претер-
певает существенных изменений, и лишь при нагреве выше
этих температур асбест теряет входящую в состав его
молекул воду, причем! его кристаллическая структура раз-
рушается и асбест теряет свою механическую прочность.
Плавится асбест лишь при температуре выше 1 150° С.
Механическая прочность асбестового .волокна в состоянии
получения высока, но всякого рода изгибы, распушка,
перемотка и прочая обработка сильно, снижают прочность.
Гигроскопичность асбеста, выраженная в весовом количе-
стве поглощаемой асбестом влаги, не выше, чем целлюло-
зы, но ухудшение электроизоляционных свойств при увлаж-
134
Волокнистые электроизоляционные материалы
[гл. 5
нении у асбеста выражено чрезвычайно сильно1. Электро-
изоляционные свойства асбестовых материалов вообще
невысоки, почему асбест не применяют для высоко-
вольтной изоляции. Свойства асбестовой изоляции, как и
других видов волокнистой изоляций, существенно улуч-
шаются при пропитке. Особый вид применения рыхлых и
пористых видов асбестовых материалов — тепловая изо-
ляция для работы при высоких температурах. Эти мате-
риалы вследствие наличия в них заполненных воздухом
Фиг. 42. Схема получения
тонкого стеклянного
волокна.
1 — лодочка; 2 — подводы тока к
лодочке; 3— расплавленная стек-
лянная масса в лодочке; 4 —
фильеры; 5 — вытягивающиеся
стеклянные волокна; 6— приемный
барабан; 7 — водилка для пра-
вильной раскладки нитей по ба-
рабану; 8 — сосуд с замаслива-
телем; 9—струя замасливателя.
пор обладают низкой теплопро-
водностью, а высокая нагрево-
стойкость асбеста обеспечивает
возможность работы при высоких
температурах.
Стеклянное волокно является
исключительно интересным новым
материалом. Мы привыкли к то-
му, что стекло — хрупкий и лом-
кий материал, однако тонкие сте-
клянные изделия обладают гиб-
костью, заметной уже у стеклян-
ной ваты (применяющейся как
высокотемпературный теплоизо-
ляционный материал наравне с
асбестом и как материал для
фильтрования горячих или хими-
чески активных веществ). Весьма
тонкие (диаметром 5—7 микрон)
стеклянные волокна имеют на-
столько высокую гибкость, что
они могут обрабатываться приема-
ми текстильной технологии и весь-
ма прочны на разрыв. Такие волокна («стеклянный
шелк») производятся в промышленном масштабе у нас
в Союзе следующим способом, разработанным лауреатами
Сталинской премии М. Г. Черняком, М. С. Аслановой и
С. И. Иофе: стекло расплавляют в изготовленной из туго-
плавкого платинового сплава «лодочке» (фиг. 42), которая
накаливается пропусканием непосредственно через нее
сильного электрического тока. В дне лодочки имеются
отверстия (фильеры) с диаметром около 1 мм. Расплавлен-
ная стеклянная масса под действием собственного веса
§ 24]
Неорганические волокнистые материалы
135
медленно вытекает через отверстия в виде нитей, диаметр
который примерно равен диаметру отверстий. Выходящая
из фильеры нить наматывается на быстро' вращающийся
барабан и увлекается им со скоростью около 2 000 м/мин.
За счет этой скорости стеклянная нить, пока она еще не
успела полностью охладиться и затвердеть, вытягивается
в тонкое волокно. Отдельные волокна, числом до 100—по
числу фильер в лодочке (на фиг. 42 показаны для простоты
только две нити) —соединяются друг с другом «замасли-
вателем» в одну прядь. Благодаря наличию замасливателя
при дальнейшей перемотке нити с барабана не происходит
спутывания волокон из различных прядей.
Из скрученных из отдельных волокон стеклянных нитей
ткут стеклянные ткани, ленты и шланги; эти же нити
используют для изоляции проводов (марка ПСД, стр. 238).
Ткани и ленты из стеклянного волокна для целей электри-
ческой изоляции имеют обычно, толщину 0,07—0,28 мм.
Сортамент и свойства стеклянных изоляционных лент
определяются стандартом ГОСТ 5937-51.
В табл. 5 указаны ширины и толщины лент, выпускае-
мых в соответствии с этим стандартом.
Ленты должны изготовляться из боросиликатного стекла
с содержанием щелочных окислов не более 2 % • Содержание
замасливателя (парафинового или водноэмульсионного)
Таблица 5 Та б-л и ц a G
Толщина
лент, мм
Ширина лент, мм
0,08 ! 0,010
0,10+0,010
0,15 + 0,015 j
0,20+0,020
0,25+0,025 I
8, 10; 12; 15 и 20+1
25 и 35 ±2
50 ±3
50 г 3
50 гЗ
Поминальная толщина, мм Разрывное усилие кг,см ширины ленты
0,08 10
0,10 12
0,15 18
0,20 21
0,25 23
в ленте должно быть не более 3 %. Длина ленты, в рулоне
не менее 20 м. Разрывное усилие лент должно, быть не
менее значений, приведенных в табл. 6.
При пропитке стеклянной ткани лаками (глифталевыми,
кремний-органическими и др.) получаются стекло-
лакоткани (марка ЛС, обычные толщины 0,13 и
0,18 мм).
13G
Пластические массы
[ гл. 6
Преимуществами стеклянной волокнистой изоляции по
сравнению с органическими волокнами являются: высокая
нагревостойкость, а также высокая механическая прочность,
малая гигроскопичность и хорошие электроизоляционные
свойства. По трем последним показателям стеклянное
волокно выгодно отличается и от асбеста. Поэтому стеклян-
ную изоляцию можно применять для наиболее трудных
условий эксплуатации (при высокой температуре, большой
влажности и пр.).
Глава шестая
ПЛАСТИЧЕСКИЕ МАССЫ
25. НАЗНАЧЕНИЕ И ВИДЫ ПЛАСТМАСС
Пластические массы (пластмассы, пластики) —полу-
чающие за последние годы все более широкое применение
в технике и быту материалы, которые характеризуются
способностью под влиянием
внешнего давления приобретать
определенную форму; соответ-
ствующую очертаниям пресс-
формы, в которую помещает-
ся материал при прессовании.
На фиг. 43 представлена
конструкция прессформы для
прессования фасонного изделия
(в данном случае имеющего
форму стаканчика). При соот-
ветствующем выполнении
прессформы возможно полу-
чать одной лишь технологиче-
Фиг. 43. Пример конструкции ской операцией прессования
прессформы. изделия чрезвычайно сложной
конфигурации, избегая трудо-
емкой механической обработки. Ясно, что при массовом
производстве изделий одинаковойформы и разме-
ров применение прессования из пластических масс может
обеспечить исключительно высокую производительность
труда и снижение стоимости готовых изделий. Одной пресс-
формы хватает на изготовление весьма большого числа из-
§ 25]
Назначение и виды пластмасс
137
делий— «отпечатков» (порядка 10 000), после чего пресс-
форма, постепенно снашиваясь, начинает давать изделия
неточных размеров. Если требуется изготовить лишь неболь-
шое количество одинаковых изделий, то применение пла-
стических масс может оказаться нерациональным, так как
при этом может не окупиться сравнительно высокая стои-
мость прессформы, изготовляемой из прочной инструмен-
тальной стали.
Фиг. 44. Примеры электроизоляционных деталей
из пластических масс (пресспорошков).
Пластмассы широко применяют и в электротехнике,
в частности, в качестве электроизоляционных материалов.
На фиг. 44 представлены примеры фасонных деталей
электротехнического назначения из пластмассы. Очевидно,
сколь сложно и трудоемко было бы изготовление этих дета-
лей обычной механической обработкой. При прессовании
же из пластмассы они получаются за одну операцию сразу
в совершенно готовом виде и при точных размерах. Мно-
гие пластмассы имеют высокую механическую прочность,
хорошие электроизоляционные свойства; к числу преиму-
ществ их принадлежит также легкость (плотность боль-
шинства пластмасс порядка 1 кг/дм3).
Пластмассы состоят в большинстве случаев из двух
основных составных частей: связующего (смолы, биту-
мы, цементы и пр.) и наполнителя (каменная мука,
138
Пластические массы
[гл. 6
древесная мука, хлопчатобумажные очесы и пр.); наполни-
тель удешевляет пластмассу и в то же время улучшаёт~Тю
хадактёрйсти-
ки. В зависимости от харак-
тера связующего вещест-
ва различают пластмас-
сы горячей прессов-
к и, требующие при прессо-
вании не только давления,
но и нагрева, и пластмас-
сы холодной прессов-
ки, которые прессуются при
нормальной температуре.
В свою очередь пластмассы
горячей прессовки подразде-
ляются на термопла-
стичные и т е р м ор е ак-
тивные (стр. 68). Свя-
зующие вещества термопла-
стичных масс после горячей
прессовки сохраняют способ-
ность к повторному размяг-
чению' и способность к рас-
растворению в тех или
иных растворителях. Свя-
зующие вещества в термо-
реактивных пластмассах па
еле воздействия нагрева
/—рабочий цилиндр, в который подается
под давлением ЕСда; 2— рабочий плун-
жер, передающий давление на подвиж-
ную плиту; 3 - подвижная плита; 4— стол
пресса—неподвижная плита; 5 — колон-
ны; 6 — выталкивающий гилпидр; 7 —
выталкивающий плунжер, служащий для
выталкивания из прессе! ормы отпрессо-
ванного изделия; 5— цилиндр обратного
действия; 9 - плунжер обратного дей-
ствия, поднимающий подвижную плиту
по окончании прессования; /0 —ограни-
читель хода пресса.
Фиг. 45. 150-тонный гидравлический пресс для прессования фасонных
изделий из пластических масс (в разрезе).
§ 25]
Назначение и виды пластмасс
139
изделий
масс.
Фиг. 46. Внешний вид гидрав-
лического пресса для прес-
сования фасонных
из пластических
при прессовании переходят в неплавкое и нерастворимое
состояние. К термопластичным материалам принадлежат
пластмассы на основе битумов, эфиров целлюлозы, вини-
ловых производных и пр., а к термореактивным— пласт-
массы со связующим типа бакели-
та — наиболее распространенные
в настоящее время в нашей силь-
ноточной электропромышленно-
сти пластмассы.
Фасонные изделия из пласт-
масс прессуют обычно на гидрав-
лических прессах той или иной
конструкции.
На фиг. 45 и 46 представлены
два таких пресса, причем первый
из них дан в чертеже, позволяю-
щем видеть устройство и назна-
чение его основных частей, а вто-
рой— в общем виде. Прессформу
устанавливают на нижнюю плиту
пресса и заполняют пластмассой
(обычно — в виде прессовочного
порошка, т. е. измельченной тес-
ной и равномерной смеси связую-
щего и наполнителя). Затем пли-
ты пресса сближают, и на мате-
риал в прессформе дается давле-
ние нужной величины; при этом и
происходит прессование изделия.
Если требуется горячее прессова-
ние, то прессформа обогревается
(чаще всего паром, который
пропускается через просвер-
ленные в стенках пресаформы ка
и электрический обогрев). После окончания процесса прес-
сования снимают давление и готовое изделие вынимают
из преосформы. Если прессуется термопластичный мате-
риал, то изделие должно быть охлаждено, в прессформе,
для чего обычно по каналам^ прессформы пропускается хо-
лодная вода; при прессовании термореактивных материа-
лов, твердеющих в горячей прессформе, полного охлажде-
ния в прессформе не требуется. Для того чтобы сделать
также
140
Пластические массы
[ гл. 6
прессовочный порошок более компактным и удобным к ра-
боте, его нередко перед закладыванием в прессформу т а б-
летируют, т. е. превращают небольшим давлением в ма-
ленькие заготовки — таблетки.
Помимо описанного, так называемого компрессион-
ного способа прессования, существуют и другие способы:
инжекционный способ, при котором на специальной
машине предварительно размягченный нагревом в особой
камере материал подается давлением поршня в холодную
Фиг. 47. Схема устройства машины для инжекци-
онного прессования изделий из термопластичных
пластических масс.
1 — бункер для засыпки пресспорошка; 2— поршень; 3 — на-
гревательный элемент; 4— размягченная нагревом масса; 5 —
прсссформа; 6 — прессуемое изделие.
прессформу, где он быстро охлаждается (этот способ при-
меним! преимущественно к термопластичным материалам
и дает чрезвычайно большую производительность); спо-
соб выдавливания через отверстие нужной формы
(для изготовления труб, стержней и различных фасонных
профилированных изделий большой длины из термопла-
стичных материалов); способ выдувания (наподобие
выдувания полых стеклянных изделий) и пр. На фиг. 47
представлено схематически устройство машины для инжек-
ционного прессования, а на фиг. 48 — устройство «шприце-
вальной» машины для выдавливания труб и т. п.
Своеобразный вид пластических масс — пористые пени-
стые пластмассы или пенопласты. В их состав вво-
дятся вещества, обладающие свойством при нагреве выде-
лять газы (азот, аммиак, углекислоту и т. п.). При прессо-
вании, и в особенности при выдержке при высокой темпе-
ратуре и малом внешнем! давлении, получается материал
§. 25] Назначение и виды пластмасс
141
с большим числом рассеянных в нем заполненных газом
замкнутых (не сообщающихся друг с другом) пор. Такие
материалы обладают очень малым объемным весом (до
0,2—0,1 и даже до 0,05 кг/с.и3), малой теплопроводностью
и звукопроводностью. Пористые материалы на основе ве-
ществ с высокими электроизоляционными характеристиками
(например, пористый полистирол — пенополистирол)
имеют весьма малую диэлектрическую проницаемость (на-
пример, порядка 1,05) и ничтожно малый угол потерь.
Пластические массы, применяемые в технике вообще и
в электро- и радиопромышленности в частности, весьма раз-
нообразны по свойствам. Свойства как прессовочных по-
рошков (ом. ниже), так и отпрессоваиных изделий регла-
ментируются соответствующими стандартами и техниче-
скими условиями. Из показателей, которые указываются
в стандартах и технических условиях на прессованные
материалы, отметим здесь две характеристики; удельную
ударную вязкость и нагревостойкость по консольному спо-
собу.
Удельная ударная вязкость характеризует
прочность матерйа'ла""по”^отношен1ию й1 ударной (импульс-
ной) механической нагрузке; материалы с низкой удельной
ударной вязкостью являются хрупкими. Испытание образ-
цов пластических масс (а “также некоторых других видов
твердых материалов) производится на маятниковом копре
(фиг. 49). Тяжелый маятник 1, могущий качаться с малым
142
Пластические массы
£гл. б
трением вокруг оси 3, поднимается и закрепляется в исход-
ном положении (на фиг. 49 показано сплошными линиями).
В нижней части траектории движения маятника на двух
опорах помещается брусок определенных размеров из испы-
туемого материала. При освобождении маятника он падает
и ударом ребра 2 переламывает образец 4, на что затрачи-
вает некоторую часть своей энергии; поэтому после перелома
образца он поднимается до показанного пунктиром положе-
ния, более низкого, чем исходное.
Фиг. 49. Схема устройства маятникового копра для
испытания пластических масс на удельную ударную
вязкость.
Удельную ударную вязкость а д испытуемого материала
определяют делением затраченной на излом образца энер-
гии на поперечное сечение образца:
__G(h1~hi)
Уд ~~ S
(9)
где О—вес маятника, кг;
й]—высота центра тяжести маятника в исходном поло-
жении, см;
5 251
Назначение и виды пластмасс
143
Л2—высота взлета центра тяжести маятника после из-
лома образца, ел',
S—поперечное сечение образца, см2 (нормально обра-
зец имеет вид бруска с прямоугольным сечением
10 мм X 15 мм, так что 5—1,5 см2).
Фиг. 50. Прибор для определения нагревсстойкости
пластических масс по консольному способу
Как видно из формулы (9), удельная ударная вязкость
измеряется в кг см/см- или кг: см (не смешивать с единицей
для измерения прочности на разрыв, сжатие, изгиб и
т. и. — кг/см2).
Натре нестойкость пластических масс,
определяемая по консольному способу,
характеризует собой температуру размягчения материала
при приложении к нему определенного механического воз-
144
Пластические массы
[ гл. б
действия и при постепенном подъеме температуры. Обра-
зец 1 испытуемого материала в виде бруска 120 мм X
X 15 мм X Ю мм (такой же стандартный брусок, который
применяется для определения удельной ударной вязкости)
вставляют в зажим 2, укрепленным на 'Основании 3 испыта-
тельной установки _ (фиг. 50). На верхний конец образца
надевают второй зажим 4, с которым жестко скреплена
рейка 5. На рейке насажен груз 6. Все устройство поме-
щают в термостат 7, температура внутри которого может
измеряться термометром 8. На конец рейки 5, на расстоя-
нии 240 мм от оси образца, опирается легкий стерженек 9
с указателем Ю-, положение последнего отмечается по вер-
тикальной миллиметровой шкале 11. При испытании груз 6
фиксируют в таком месте рейки 5, чтобы в свободном
участке образца 1 между зажимами 2 и 4 (длина этого
свободного участка 100 мм) создавалось изгибающее на-
пряжение, равное 50 кг/см2. Установив первоначальное по-
ложение указателя 10 по шкале И при напруженном образ-
це и нормальной температуре (+20° С), начинают раино-
мерно повышать температуру в термостате со скоростью
50° С .в час. Вследствие постепенного размягчения образца
он будет постепенно деформироваться, а указатель 10 —
опускаться. Та температура, при достижении которой ука-
затель опустится на 6 мм от первоначального положения
(или же образец переломится), и определяет собой нагре-
востойкость испытуемого' материала по консольному спо-
собу.
26. ПРЕССОВОЧНЫЕ ПОРОШКИ
Как уже отмечалось, в сильноточной электропромышлен-
ности преимущественно применяют прессовочные порошки
горячей прессовки, связущим веществом в которых являет-
ся смола фенольно-формальдегидного (бакелитового) типа.
Эти пресспорошки являются термореактивными, и после
горячего прессования, во время которого смола запекается,
отпрессованные изделия из них практически не размягча-
ются при повторном нагреве и не поддаются действию го-
рячего трансформаторного масла и других органических
растворителей. Особенно распространены пресспорошки за-
вода «Карболит» и сходные с ними по составу. Таковы
порошки марок К-18-2 с менее высокими свойствами для
различных изделий технического и бытового назначений —
§ 26]
Прессовочные порошки
145
ручек, лимбов, цоколей радиоламп и пр., и К-21-22
с более высокими свойствами, в частности с повышенными
элекпроизоляцио1нным1и характеристиками и влагостойко-
стью, и ряд других.
На пресспорошок К-21-22 действует техническое усло-
вие ТУ МХП 980-43. Для прессования изделий из этого
порошка требуется следующий режим: удельное давление
на порошок в прессформе 250—300 кг/см2; температура
прессформы + (155—160)° С; время выдержки в прессфор-
ме под давлением и при нагреве — от 0,5 до 1 мин. на каж-
дый миллиметр толщины прессуемого изделия. Свойства
готовых изделий, отпрессованных из этого пресопорошка:
плотность 1,35—1,40 кг/дм3, прочность на разрыв не менее
300 кг! см1, прочность на сжатие не менее 1 500 кг/см2,
удельная ударная вязкость не менее 4,2 кг • см/см2, нагрево-
стойкость по консольному способу не менее-]- 100°С, водо-
поглощаемость (за 24 часа выдержки в воде) не более
0,25%, удельное объемное сопротивление не менее
5- 1012 ом • см, тангенс угла потерь не более 0,09.
Отметим также пресспорошок К-6 (ТУ МХП 413-41)
с наполнением коротким асбестовым волокном. Из этого
порошка получаются прессованные изделия с высокой на-
гревостойкостью и механической прочностью: удельная
ударная вязкость не менее 20 кг • см/см2, нагревостойкость
по консольному способу не ниже —200° С. Правда, электри-
ческие свойства и гигроскопичность этой пластмассы хуже,
чем, например, К-21-22. Так, для пластмассы К-6 мы имеем
водопоглощаемость до 0,8%, удельное объемное сопротив-
ление не менее 10s ом - см, электрическую прочность не ме-
нее 0,5—0,9 кв/мм. Рекомендуемый режим прессования для
порошка К-6: температура -(- (170—180)°С, удельное дав-
ление не менее 450 кг/см2, выдержка на 1 мм толщины из-
делия не менее 1,5 мин. Пресспорошок К-6 применяется,
в частности, для опрессован,ия коллекторов электрических
машин небольших размеров.
Пресопорошки могут изготовляться как натурального
(желтоватого или коричневого) цвета, так и окрашенными
в самые различные цвета, для чего в состав пресспорошка
вводится некоторое количество соответствующего красите-
ля (например, для получения черного цвета — нигро-
зин а).
Ю Б- М. Тареев
146 Пластические массы [гл. 6
27. ОРГАНИЧЕСКОЕ СТЕКЛО
Под органическим стеклом обыкновенно понимается
пластмасса на основе полиметилметакрилата (стр. 76), со-
вершенно бесцветная и прозрачная. Иногда под название
«органического стекла» подводятся и другие прозрачные
пластмассы, состоящие из прозрачной смолы (главным об-
разом виниловых производных — полистирола и др. или
эфиров целлюлозы) и не содержащие никаких наполни-
телей.
Органическое стекло на основе полиметилметакрилата
(плексиглас) широко применяется в самолетостроении и пр.,
где необходимо иметь прозрачный материал, легкий и не
хрупкий, не дающий осколков при ударе и устойчивый к
вибрации. Отходы органического стекла часто используют
как ценный электроизоляционный материал.
Органическое стекло весьма устойчиво к действию спир-
та, масла, бензина, воды, щелочей. Электрическая прочность
его около 20 кв/мм\ диэлектрическая проницаемость 3,2—
3,6. Прочность на изгиб до 1 500 кг/см2, удельная ударная
вязкость до 30 кг • см/см2, нагревостойкость по консольному
способу от +50 до +75° С, водопоглощаемость (за 24 часа)
до 0,5%. Выпускается обычно в листах размером от
300 мм X 400 мм до 550 мм X 975 мм при толщине от 2 до
30 мм. Листовое органическое стекло, подогретое до
+ (80 -т- 125)° С, может штамповаться, причем необходимо
медленное охлаждение после штампования во избежание
растрескивания. Прессование фасонных изделий из порош-
ка органического стекла проводится при следующем режи-
ме: температура+(170 е-190)° С, удельное давление 250—
300 кг/см2, охлаждение — в прессформе под давлением.
Органическое стекло растворяется в ароматических углево-
дородах, этиловом (серном) эфире, дихлорэтане и других
ратворителях. Плотность органического стекла 1,16—
1,20 кг/дм3.
Детали из органического стекла могут надежно
склеиваться друг с другом клеем, состоящим из ,50—60%
ацетона, 40—50% этилацетата и 0,5% органического стекла.
Соединяемые изделия подогревают до+ 40° С, после чего
клей наносят кистью и соединяемые поверхности плотно
прижимают друг к другу. Хорошее склеивание дает также
применение 3—5% раствора органического стекла в му-
равьиной кислоте или в ледяной уксусной кислоте.
§ 27]
Органическое стекло
14?
Совершенно особый интерес для электротехники пред-
ставляет свойство полиметилметакрилата под действием
электрического разряда (искры, дуги) выделять большое
количество газов (окись углерода СО, водород Н2, пары
воды Н2О, углекислота СО2). Это обстоятельство придает
органическому стеклу свойства «дугогасящего» материа-
ла— при разрыве электрической дуги в ограниченном про-
странстве, в котором находится органическое стекло, выде-
ление газов создает высокое давление, что способствует бы-
Фиг. 51. Трубчатый разрядник типа РТО.
I — дугогасящая трубка из органического стекла; 2—силуминовая обойма; це-
ментное крепление; 4—стержневой электрод из оцинкованной стали; 5— силуми-
новая пробка; 6 — текстолитовая шайба; 7 — центрирующие выступы (усики) на
внутреннем электроде; 8 — стальная оцинкованная шайба.
строму гашению дуги. Поэтому органическое стекло с успе-
хом применяют в конструкциях специальных приборов (вы-
соковольтных разрядников), в которых требуется обеспечить
быстрое гашение дуги.
Пример применения органического стекла в высоковольт-
ной аппаратуре — трубчатые разрядники типа РТО (сокра-
щение от слов: разрядник, трубчатый, органическое стекло).
Эти разрядники выпускались заводом «Энергодеталь» на
номинальные напряжения 3; 6 и 10 кв и на различные пре-
делы отключаемых токов (от 250 до 6 000 а). Конструкция
разрядника РТО представлена на фиг. 51. Длина трубки 1
из органического стекла составляет: в разрядниках на
3 кв —• 178 мм, на 6 кв — 250 мм и на 10 кв — 300 мм неза-
висимо от величины тока; внутренний диаметр трубки со-
ставляет в различных типах от 3 до 8 мм, наружный диа-
метр — от 22 до 30 мм. Разрядник крепится при помощи ла-
пок силуминовой обоймы 2.
Дугогасящими свойствами обладает и фибра (стр. 127),
но они выражены у нее слабее, чем у органического стекла.
10*
143
Пластические массы
I Гл. б
л
Фиг. 52. Схема устрой-
ства сдвоенной верти-
кальной пропиточной ма-
шины для пропитки
бумаги.
28. СЛОИСТЫЕ ПЛАСТИКИ
Большое значение в электротехнике имеют слоистые пла-
стики, в которых наполнителем является тот или иной л и-
с т о в ой волокнистый материал.
Гетинакс является наиболее распространенным и типич-
ным слоистым электроизоляционным материалом. Его изго-
товляют из прочной и нагревостой-
кой пропиточной бумаги
(стр. 125), выработанной из древес-
ной целлюлозы щелочной варки.
Эту бумагу пропитывают бакелито-
вой смолой (стр. 71) в стадии А.
Пропитка может производиться раз-
личными способами. Наиболее рас-
пространенным способом в течение
ряда лет был способ пропитки ла-
ком, т. е. раствором бакелита А в
спирте, с последующей сушкой.
На фиг. 52 представлено схематиче-
ски устройство обычной сдвоенной
вертикальной пропиточной машины
для пропитки бумаги (для производ-
ства гетинакса), а также ткани
(для производства текстолита —
см. ниже). Бумага, разматываясь с
рулона 1, проходит через ванну с
лаком 2, поднимается в сушильную
шахту 3 и через валики 4 и 5 нама-
тывается па приемный механизм 6.
Существенным недостатком этого
способа пропитки являлось расходо-
вание больших количеств дорогого
растворителя— спирта, пары кото-
рого при сушке удалялись; к тому
же применение легкогорючего спирта повышало огнеопас-
ность производства.
Делались попытки внедрения сухого способа пропитки
бумаги расплавленной смолой на специальных «герколито-
вых» станках; однако этот способ, дающий неравномерный
нанос смоль! на бумагу и имеющий ряд других недостатков,
ае получил широкого распространения.
§ 28]
Слоистые пластики
149
Группой новаторов — работников электропромышленно-
сти, удостоенных в 1951 г. Сталинской премии: Н. И. Кре-
стовым, В. С. Квашниным, В. В. Кудрявцевым, В. Б. Рек-
стом и О. А. Бутузовой — разработана новая технология
производства слоистых электроизоляционных пластиков,
для которой характерна пропитка бумаги или ткани (.на ма-
шине, аналогичной изображенной на фиг. 52, но снабжаемой
некоторыми добавочными приспособлениями) жидкими
Фиг. 53. Схема установки этажерочного
гидравлического пресса.
1 — гилиндр; 2 — поршень; 3 — плиты пресса; 4 — во-
допровод высокого давления; 5 — насос; 6 — распреде-
лительная колонка для подвода пара; 7 — шарнирные
трубки для подачи пара к плитам пресса; 8 — манометр
для контроля давления.
феноло-формальдегидными смолами (с содержанием воды);
при сушке пропитанной бумаги вода испаряется. Таким
образом, новая технология производства слоистых пласти-
ков совершенно не требует применения спирта, и внедрение
этой технологии дало весьма большую экономию.
Пропитанная бумага нарезается листами требующегося
формата, собирается пачками нужной толщины и уклады-
вается между стальными плитами гидравлического пресса.
Прессы для производства слоистых пластиков с целью по-
вышения производительности выполняются с располагае-
мыми в несколько этажей плитами (фиг. 53), и заготовки
150
Пластические массы
[ гл. 6
из пропитанной бумаги закладывают одновременно во все
этажи. Во время прессования через просверленные в пли-
тах каналы пропускается пар, который нагревает плиты, а
от плит тепло передается прессуемому материалу, бакелит
в нем расплавляется, заполняет все поры между волокнами
бумаги и отдельными листами ее и, запекаясь (переходя в
стадию С), твердеет и чрезвычайно прочно цементирует
отдельные слои бумаги. При прессовании гетинакса обыч-
но дают давление 110—120 кг на 1 см? площади прессуемой
гетинаксовой доски; температура плит пресса 4- (160 н-
165)° С; время выдержки под давлением между горячи-
/ — плиты пресса; 2— направ-
ляющие колонны пресса; 3—
изолнрованныеэлектроды вы-
сокого напряжения; 4—гене-
ратор высокой частоты; 5 —
прессуемый слоистый мате-
риал.
Фиг. 54. Прессование слоистого пластика с обогревом электрическим
полем высокой частоты.
ми плитами пресса — от 2 до 5 мин. на каждый миллиметр
толщины досок, считая с момента достижения плитами прес-
са указанной выше температуры. По окончании прессова-
ния перед выемкой отпрессованных досок последние ох-
лаждаются примерно до температуры + 60° С, для чего по-
дача пара в каналы плит прекращается, и в эти же каналы
пропускается холодная вода.
В последнее время для прессования слоистых пластиков
иногда применяется способ, который характеризуется тем,
что плиты пресса не нагреваются, но сам прессуемый мате-
риал нагревается за счет диэлектрических потерь. Для этого
в середину между заложенными в этаж пресса пачками
заготовок укладывают листовой металлический электрод, на
который подают напряжение высокой частоты от лампового
генератора. Пресс с плитами не изолируется и заземляется
(фиг. 54).
Так как прессуемый материал находится в сильном
§ 281
Слоистые пластики
151
высокочастотном электрическом поле между листовым
электродом и заземленными плитами пресса, то в нем выде-
ляется большое количество тепла, что и обеспечивает рас-
плавление и запекание бакелита. Преимуществами этого
способа по сравнению с паровым обогревом плит является
быстрое повышение температуры (при обычном способе
вследствие плохой теплопроводности прессуемого материала
требуется много времени, чтобы тепло прошло* от горячих
плит пресса в глубину прессуемого материала), вследствие
чего производительность пресса возрастает чрезвычайно
сильно—в несколько раз
(особенно велика разница
при прессовании особо тол-
стых заготовок). Кроме того,
при этом может быть умень-
шено давление пресса, а
прессуемый материал вслед-
ствие равномерного прогре-
ва по толщине получается
повышенного качества.
Гети.чакс получается в за-
висимости от формата плит
пресса и нарезанных листов
пропитанной смолой бумаги
в листах или в досках раз-
личных форматов (обычно
порядка около 700 мм X
X900 мм).
Таблица 7
Толщина листа, мм Допустимые отклонения по толщине в отдель- ных точках, мм
0,2; 0,3 + 0,03
0,4; 0,5; 0,6; 0,7 +0,05
0,8; 0,9; 1,0 +0,10
1,2; 1,3; 1,4; 1,5 4-0,12-0,15
1,7; 2,0 4-0,15—0,20
2,5; 3,0; 3,5 ±0,20
4,0; 4,5; 5,0; 5,5 ±0,25
6,0; 6,5; 7,0; 7,5 ±0,30
8.0; 9,0 ±0,40
10; 11; 12, 13, 14; 15 ±0,50
16; 17; 18; 19; 20 ±0,60
22; 23; 24; 25; 26 ±0,70
28; 30; 32 +0,80
35 +0,90
40 + 1,00
45 + 1,25
50 т 1,50
Согласно стандарту ГОСТ
2718-50 гетинакс выпускает-
ся восьми марок: А, Б, В и
Г—для нормальной часто-
ты и Ав, Бв, Вв и Гв — для
высокой частоты. Марки А
и Б предназначены для работы в трансформаторном масле,
В — для работы на воздухе и Г —в условиях повышенной
влажности; Ав — для работы в радиоустановках общего на-
значения в интервале температур от —40 до +',60° С; Бв,
Вв и Гв — для работы в высокочастотных установках в ин-
тервале температур от —60 до +70° С.
Для гетинакса установлены стандартные толщины листов
и допуски по толщине (см. табл. 7).
152
Пластические массы
[ гл. 6
При этом гетинакс различных марок выпускается только
в определенных диапазонах толщин по вышеприведенной
сводке, а именно:
марка А — от 5,0 до 50 мм включительно;
» Б — от 16 до 50 мм;
» В —от 0,2 до 50 мм;
» Г — от 5,0 до 50 мм;
» Ав —от 0,5 до 0,8 и от 1 до 4 мм;
» Б в —от 0,5 до 0,8 мм;
» Вв — от 0,5 до 3,5 мм;
» Гв — от 0,5 до 0,8, от 1,0 до 1,3 и от 1,5 до 3,5 мм.
Гетинакс поддается механической обработке: распилов-
ке, сверловке, обточке, фрезеровке, штамповке. Гетинакс
марки Бв при нормальной температуре должен допускать
навертывание на оправку диаметром 55 мм (для листов
толщиной до 0,6 мм) или диаметром 80 мм (для листов тол-
щиной более 0,6 мм) без излома и появления трещин.
Плотность гетинакса от 1,3 до 1,4 кг/дм3. Прочность на
изгиб перпендикулярно слоям не менее 1 000 кг/см2 для
марок А и A-в и не менее 1 300 кг/см2 для марок В и Г;
прочность на разрыв не менее 1 000 кг/см2 для марки В, не
менее 900 кг/см2 для марки Г и не менее 800 кг/см2 для
марок А, Ав, Бв, Вв и Гв. Нагревостойкость по консольному
способу не ниже 4-150° С для марок А, Б, В и Г; после вы-
держки в течение 24 час. при температуре 4*115° С (для
марки В) или 4-125° С (для всех остальных марок) гети-
накс не должен расслаиваться -или вспучиваться.
Стандарт указывает также электрические свойства гети-
накса разных марок и ряд других характеристик. Так, для
гетинакса марки А после подсушки удельное объемное со-
противление не менее 10“ ом • см, удельное'поверхностное
сопротивление не менее 1011 ом, тангенс угла потерь не бо-
лее 0,1, диэлектрическая проницаемость не более 8. Листы
гетинакса марки А при испытании в течение 5 мин. в транс-
форматорном масле должны выдержать, не пробиваясь, на-
пряжение в кв (действующее значение) согласно табл. 8.
Следует -отметить, что для гетинакса, как и для других
слоистых пластиков, механические и электрические свойства
в разных направлениях (поперек и вдоль слоев) сильно
различаются. Так, электрическая прочность в направлении
вдоль слоев в несколько раз меньше, чем поперек слоев.
Поэтому легко может произойти пробой между болтами
§ 28]
Слоистые пластики
153
Таблица 8
При температуре 20+5° С
При температуре 90+2° С
При толщине листа гетинакса
1 мм 2 мм 3 мм
25 43 56
12 22 28
и т. п., вставленными в сверления в доске гетинакса вдоль
слоев материала, если только между этими сверлениями не
взято достаточно большое расстояние.
Поверхность гетинакса чувствительна к поверхностным
электрическим разрядам, под действием которых она обуг-
ливается и становится электропроводящей (ср. стр. 72).
Помимо листов (досок) из гетинакса, широко применяе-
мых для изготовления щитков, панелей, прокладок, шайб,
каркасов и пр. в распределительных устройствах и элек-
трической аппаратуре, изготовляются так называемые н а-
мотанные изделия. На практике намотанные изде-
лия известны под наименованием гетинаксовых (ба-
келитовых) трубок — при внутреннем диаметре от 10
до 30 мм и цили нд ров— при внутреннем диаметре от
30 до 600 мм. Бакелитовые трубки и цилиндры выпускаются
нашей промышленностью различной длины, при толщине
стенки от 1,5 до 3 мм. Они изготовляются из лакированной
с одной стороны (эта лакировка производится на специаль-
ных горизонтальных лакировочных машинах) бумаги; для
этой цели берется «намоточная» бумага (стр. 125), более
тонкая, но более плотная, чем та пропиточная бумага, ко-
торая идет в производстве листового гетинакса. Лакирован-
ная бумага туго наматывается на металлическую оправку
(фиг. 55) и вместе с ней подвергается выпечке в термо-
стате (печи), после чего готовое изделие снимается с оп-
равки. Свойства намотанных изделий (стандарт СТ Э 42-17)
в общем близки к свойствам листового гетинакса, но усту-
пают им.
Намотанные изделия применяются в самых разнообраз-
ных случаях как электроизоляционные и конструктивные
полуфабрикаты; в частности, бакелитовые (а также картон-
ные) цилиндры используются в маслонаполненных транс-
форматорах для дополнительной изоляции обмоток друг от
друга и от сердечника,
154
Пластические массы
[ гл. 6
Фиг. 55. Схема станка для
намотки бакелитовых цилин-
дров.
/ — рулон лакированной бумаги;
2— валики с электрическим обо-
гревом; 3 — направляющие и тор-
мозящие валики; 4—оправка с
принудительным вращением; 5 —
нажимные валики; 6 — намотан-
ное изделие (цилиндр).
Намотанные изделия применяются также в виде высоко-
вольтных вводов, конденсаторов для выпрямительных схем
рентгеновской аппаратуры и пр. Для защиты от действия
влаги фибровых трубок в разрядниках, в которых исполь-
зуются дугогасящие свойства фибры (стр. 127), эти трубки
покрываются снаружи покрытиями из бакелизированной
бумаги; таким образом, получаются так называемые фиб-
робакелитовые трубки —
своеобразные- двуслойные трубки,
внутренний слой которых намотан
из фибры, а наружный представ-
ляет собой бакелитовую трубку.
Текстолит аналогичен гетинак-
су, но основой в нем служит не
бумага, а ткань (бязь, перкаль,
шифон или другие виды хлопча-
тобумажных тканей). По сравне-
нию с гетинаксом текстолит не-
сколько менее гигроскопичен и
имеет более высокую удельную
ударную вязкость (менее хрупок).
В других же отношениях он пре-
имуществ перед гетинаксом не
имеет и благодаря значительно
более высокой стоимости тек-
стильных материалов по сравне-
нию с бумагой много дороже ге-
тинакса, почему и применяется
сравнительно редко.
Согласно стандарту ГОСТ
2910-51 листовой электротехнический текстолит выпускает-
ся трех марок: А — для работы в трансформаторном масле
и на воздухе в электрических машинах, аппаратах и транс-
форматорах; Б (с пониженными электроизоляционными свой-
ствами, но с повышенными механической прочностью и вла-
гостойкостью) — для работы на воздухе в электрических ма-
шинах и аппаратах; ВЧ (высокочастотный) —для работы на
воздухе в радиоаппаратуре. Во всех трех случаях стандарт
указывает допустимые рабочие температуры -в пределах ог
—60 до -f-70° С. Текстолит изготовляется в листах размером
не менее 400 мм X 600 мм толщин согласно табл. 9.
§ 28]
Слоистые пластики
155
Таблица 9
Номинальные толщины, мм Допуск по толщине, =±= мм
0,5; 0,8; 0,9; 1,0; 1,2 0,10
1,5 0,15
1,7; 2,0 0,20
2,5; 3,0; 3,5 0,25
4,0; 4,5; 5,0 0,3
6 0,4
7; 8 0,5
9 0,6
10 0,7
11; 12; 13; 14; 15 0,8
16; 18; 20; 1,0
21; 23; 25; 28; 30 1,5
35; 40 2,0
45; 50 2,5
быть не ме-
листа должно
Текстолит марки ВЧ изготовляется только, в толщинах
от 0,5 до. 8 мм. Плотность текстолита всех марок должна
быть не ниже 1,3 кг/дм3. Проч-
ность и нагревостойкость (по
консольному способу) тексто-
лита должны быть не ниже
значений, указанных в табл. 10.
Электрическая прочность
текстолита, кв/мм, должна
быть не менее значений, при-
веденных в табл. И.
Для текстолита марки ВЧ
тангенс угла потерь (при ча-
стоте 1 мггц) должен быть не
более 0,08, а диэлектрическая
проницаемость — не более 8.
Текстолит толщиной до 2 мм
без тепловой обработки, а от
2 до 3 мм после подогрева до
80—90° С допускает штампов-
ку; расстояние между краем
штампуемого отверстия и краем
нее толщины листа.
Из текстолита изготовляются также цилиндры, стержни
и различные фасонные детали сложной формы, в частности
гасительные камеры для масляных выключателей. Благо-
Таблица 10
Показатель Для марки А Для марки Б Для марки ВЧ
Прочность на изгиб, перпенди- кулярно слоям, «г/сл2 . . . 800 1 200 Не норми-
Прочность на разрыв в направ- лении основы ткани, кг'см2 600 650 руется 500
Прочность на разрыв в направ- лении утка ткани, кг/см? . . 450 550 400
Удельная ударная вязкость, перпендикулярно слоям, KZ-CMjCM* 20 25 Не норми-
Нагревостойкость, °C .... 130 120 120
156
Пластические массы
[ гл. 6
Таблица II
При толщине Для марки А Для марки Б Для марки ВЧ
До 1 мм 8 4 8
От 1 до 2 мм . . . 6 3,5 6
От 2 до 3 мм . . . 5 2 5
даря прочности к ударным нагрузкам текстолит иногда при-
меняется как конструктивный материал, например для изго-
товления «бесшумных» зубчатых передач (шестерни для
таких передач прессуются из стопок, набранных из загото-
вок, штампованных из пропитанной феноло-формальдегид-
ной смолой ткани).
Стеклотекстолит — текстолит, изготовленный на основе
не хлопчатобумажной, а стеклянной ткани. Он дороже обыч-
ного текстолита, но обладает повышенной нагревостойко-
стью, механической прочностью, влагостойкостью и хоро-
шими электроизоляционными характеристиками. Особо вы-
сокими свойствами обладает стеклотекстолит, в котором
связующим является полисилоксановая смола (стр. 78). Так,
стеклотекстолит на кремний-органической смоле при столь
высокой температуре, как -}-200° С, имеет тангенс угла ди-
электрических потерь 0,01, в то время как обычный стекло-
текстолит на феноло-форм альдегидной смоле уже при
-}-150° С дает тангенс угла потерь 0,5, что практически не
дает возможности использовать этот материал при такой
температуре для ответственной электрической изоляции.
Слоисто-бакелитовую изоляцию (гетинакс, текстолит, на-
мотанные изделия и пр.) в эксплуатации и при хранении
должно оберегать от механических повреждений и от ув-
лажнения. Хранить эти материалы и изделия следует толь-
ко в сухих отапливаемых помещениях. Цилиндры и т. п.
следует при хранении заворачивать для защиты от увлаж-
нения в несколько слоев вощеной или парафинированной
бумаги и поверх ее — в лакоткань и для защиты от меха-
нических повреждений — в гофрированную бумагу. Таким
же образом должны быть защищены бакелитовые изоля-
торы и во время монтажа, причем во время штукатурных
и малярных работ в помещениях распределительных
устройств их, кроме того, закрывают фанерой или толем,
5 29]
Гибкие пленки
157
чтобы исключить попадание на них краски, извести, цемента
и пр. Работающую в масле бакелитовую изоляцию (втулки,
тяги, траверзы масляных выключателей и пр.) при ремонтах
и ревизиях следует укладывать во избежание увлажнения
в чистое и сухое трансформаторное масло или в термостат.
Особо внимательно следует следить за бакелитовой изоля-
цией весной и осенью, при большой влажности воздуха. Для
устранения отпотевания бакелитовых изоляторов при резких
изменениях погоды в помещениях, в которых эти изоляторы
установлены, следует обеспечить вентиляцию. Желательно
иметь отопление, чтобы температура в этих помещениях бы-
ла на 5 -г- 6° С выше температуры наружного воздуха.
Фанера. К числу слоистых пластиков должна быть отне-
сена также фанера — строительный и конструктивный мате-
риал, изготовляемый из тонких слоев древесины (шпона),
склеенных теми или иными связующими (например, альбу-
миновым и другими клеями; высшие сорта фанеры клеятся
на бакелите) под давлением гидравлического пресса. Обыч-
но в доске фанеры имеется нечетное (3; 5; 7 и т. д.) число
слоев шпона, причем отдельные слои уложены вперекрест
(так что' направление волокон в каждом следующем слое
перпендикулярно направлению волокон в предыдущем
слое — так называемая фанера-переклейка), благо-
даря этому фанера при большой прочности и однородности
свойств не имеет наклонности к короблению. В качестве
электроизоляционного материала, например для распреде-
лительных щитков и т. п., иногда используют авиафанеру
на бакелитовом связующем, например дельта-древе-
сину (обладающая высокими механическими характери-
стиками авиафанера, склонная из подвергнутого особой хи-
мической обработке шпона), балинит, лигнофоль и
др. Однако дельта-древесина обладает заметной .горюче-
стью; поэтому ее следует применять с осторожностью, для
щитков на малые токи и пр. Электроизоляционные свойства
дельта-древесины при работе в сухих помещениях доста-
точно хороши.
29. ГИБКИЕ ПЛЕНКИ
Своеобразный вид изделий из пластических масс — про-
зрачные, тонкие, гибкие пленки, которые можно изготов-
лять в виде листов или рулонов толщиной от 0,02 мм и вы-
ше. Пленки изготовляют из виниловых смол, различных
158 Пластические массы [гл. 6
эфиров целлюлозы и других синтетических термопластиче-
ских веществ, обычно с добавкой пластификатора, улучшаю-
щего их гибкость, но без наполнителя. В последнее время
пленки из специального сорта ацетилцеллюлозы (т р и-
ацетата целлюлозы) начали широко применять для
изоляции электрических машин и для изоляции проводов,
а пленки из полистирола — для изготовления высоко-
частотных конденсаторов.
Гибкие пленки обладают малой гигроскопичностью и хо-
рошими электроизолирующими свойствами. Электрическая
прочность пленок из эфиров целлюлозы толщиной 0,03—
0,05 мм порядка 100—150 кв/мм. Пленки устойчивы к теп-
ловому старению; пленки из некоторых эфиров целлюлозы
могут длительно выдерживать рабочую температуру
115° С.
Прочность пленок на разрыв довольно высока (порядка
1 000 кг/с.и2); однако они чувствительны к надрыву —
раз образовавшаяся на краю пленки трещина легко распро-
страняется дальше. Для устранения этого недостатка аце-
тплцеллюлозные и другие пленки, применяемые для изоля-
ции электрических машин, часто наклеивают на картон или
на ткань; получается материал с высокой электрической (за
счет пленки) и механической (за счет подложки) прочно-
стью. Применение такого «пл е н к о к артон а» дает воз-
можность получить высокую влагостойкость изоляции элек-
тродвигателей.
Добавление в полистирольную пленку пластификаторов
для обеспечения достаточной гибкости нежелательно, так
как отсутствие пластификаторов ухудшило бы высокие элек-
трические свойства полистирола. Поэтому гибкую полисти-
рольную пленку (с тир оф леке) получают с помощью
особого приема: пленку из чистого полистирола при темпе-
ратуре, несколько превышающей температуру размягчения,
подвергают одностороннему растяжению. При этом длинные
линейные молекулы полистирола в основном ориентируются
в направлении растяжения, что способствует как повыше-
нию гибкости пленки, так и ее прочности на разрыв в на-
правлении вытяжки. Такие же ориентированные
пленки с повышенной механической прочностью могут
быть изготовлены из полиамидных смол и других термопла-
стичных веществ с линейными молекулами большой длины.
§ 30] Каучуковые материалы 159
30. КАУЧУКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Громадное значение в самых разнообразных областях
техники и в быту имеют материалы на основе каучука и
близких к нему веществ. Эти материалы характеризуются
рядом весьма важных свойств: высокой эластично-
стью (т. е. способностью к упругим деформациям), пре-
восходящей эластичность всех других материалов, и прак-
тической непроницаемостью для влаги и газов. Многие ма-
териалы рассматриваемой группы являются хорошими ди-
электриками.
Натуральный каучук (НК)—вещество, находя-
щееся в организме растений — каучуконосов.Большая
часть каучуконосов содержит каучук в виде млечного
сока (латекса), представляющего собой взвесь в воде мик-
роскопических частиц округленной формы (глобул); гло-
булы состоят из каучука и имеют тонкую оболочку из бел-
ковых веществ. При ко° уляции л.гекса и удалении при-
месей получается каучук.
По химическому составу натуральный каучук представ-
ляет собой полимерный углеводород состава (С^Нз),;, где
п — весьма большое число.
В течение многих лет натуральный каучук добывался
исключительно в тропических странах (Бразилия, Индоне-
зия и др.), сперва из дикорастущих деревьев-каучуконосов,
затем главным образом из тех же деревьев, но разводимых
искусственно на каучуковых плантациях. Добыча каучука
в этих странах производится капиталистическими монопо-
лиями путем жестокой эксплуатации коренного населения
колониальных стран. Торговля каучуком, из которой капи-
таллические компании извлекают большие прибыли, связана
с созданием искусственных ограничительных мероприятий,
служащих для вздувания цен на каучук на мировом рынке.
Ранее натуральный каучук ввозился в СССР из-за гра-
ницы. В годы сталинских пятилеток с неизбежной необходи-
мостью встал вопрос о ликвидации зависимости советской
промышленности от импорта каучука. Партия и правитель-
ство’ приняли ряд мер по организации получения отечествен-
ного каучука.
И. В. Сталин в своей речи на первой Всесоюзной конфе-
ренции работников социалистической промышленности
4 февраля 1931 г. сказал: «У нас имеется в стране все, кро-
160
Пластические массы
[гл. 6
ме разве каучука. Но через год—два и каучук мы будем
иметь в своем распоряжении».
Эти слова великого вождя советского народа блестяще
оправдались.
Проблема получения отечественного каучука в СССР
была полностью разрешена. Были разработаны способы про-
мышленного получения синтетического каучука.
Способы синтеза веществ, близких по свойствам к на-
туральному каучуку, впервые в мире были найдены в нашей
стране (работы проф. И. Л. Кондакова, академиков С. В.
Лебедева и Н. Д. Зелинского, проф. Б. В. Бызова и др.).
Сырьем для получения СК (сокращенное обозначение
синтетического каучука в отличие от сокращения «НК» для
натурального каучука) могут служить спирт или же нефть,
т. е. продукты, получаемые в Советском Союзе в больших
количествах.
Наиболее распрость аненный синтетический каучук —
натрий-бутадиеновый (СК-Б)—получается при по-
лимеризации газообразного углеводорода бутадиена С4Н6
в присутствии катализатора (металлического натрия).
Сортамент и свойства СК-Б определяются стандартом
ГОСТ 2188-51. СК-Б, используемый для целей электриче-
ской -изоляции, должен быть тщательно отмыт от остатков
катализатора (натрия), которые могут ухудшать его элек-
трические свойства.
Первая производственная партия СК-Б по методу акад.
С. В. Лебедева из этилового спирта была получена в Совет-
ском Союзе в 1931 г. В дальнейшем производство СК в Сою-
зе сильно развилось, и в настоящее время СК является
основным сырьем резиновой промышленности. Созданы мно-
гочисленные типы различных синтетических каучуков, харак-
теризующиеся повышенной нагревостойкостью, морозостой-
костью, стойкостью к химическим активным веществам и
растворителям и пр. Производство СК за границей было
поставлено значительно позже, чем в Союзе, например в
Германии — -с 1937 г., а в США — лишь с 1942 г., причем
в обоих случаях на основе использования работ наших уче-
ных (А. М. Бутлерова, С. В. Лебедева, И. И. Остромыслен-
ского, М. Г. Кучерова и др.).
За разработку и внедрение в промышленность нового ви-
да синтетического каучука удостоены Сталинской премии
§30]
Каучуковые материалы
161
за 1951 г. М. А. Крупышев, Н. А. Глаголева, Ф. П. Фили-
монов, А. М. Зенитов и М. А. Рыжманов.
Чистый каучук является термопластичным материалом;
при нагреве всего лишь до температуры около +50° С он
размягчается и становится липким, а при низких темпера-
турах он становится слишком хрупким. Каучук легко' рас-
творяется в углеводородах и сегоуглероде. Раствор каучу-
ка, например, в бензине представляет собой резиновый клей
и может применяться для склеивания резины.
Благодаря малой устойчивости к действию как повы-
шенных, так и пониженных температур и малой стойкости
к растворителям чистый каучук для изготовления электри-
ческой изоляции и других технических целей не применяют.
Для устранения отмеченных недостатков каучук подвергают
так называемой вулканизации, т. е. нагреву с добав-
кой серы, придающей каучуку свойство термореактивности,
а также наполнителей (мел, тальк и пр. в порошке), кра-
сителей и других веществ. При вулканизации каучук, соеди-
няясь с серой, приобретает повышенную нагревостойкость
и морозостойкость при благоприятных механических харак-
теристиках. В зависимости от количества взятой в составе
смеси серы получаются различные продукты: при 3—10%
серы — мягкая резина, обладающая еще очень высо-
кой растяжимостью и упругостью, а при 20—50% серы —
твердая резина или эбонит, который уже является
более твердым материалом, но все же обладает очень хо-
рошей стойкостью по отношению к ударным нагрузкам (вы-
сокой удельной ударной вязкостью).
Резина обладает высокими электроизоляционными свой-
ствами, влагостойкостью, непроницаемостью для воды и га-
зов, благоприятными механическими свойствами. Поэтому
ее широко применяют для изоляции установочных проводов,
некоторых видов кабелей, для изготовления монтерских
электроизоляционных защитных средств — перчаток, галош
и т. п. Но к числу недостатков резины как электроизоля-
ционного материала следует отнести:
все же сравнительно' ограниченную нагревостойкость, так
как при действии температур выше (60 -г- 75° С) резина
заметно стареет, причем становится хрупкой и растрески-
вается;
малую стойкость к действию нефтяных масел, в которых
резина (за исключением резин на синтетических каучуках
11 Б. М. Тареев
162
Пластические массы
[гл. 6
некоторых специальных видов) сильно набухает, и других
растворителей;
малую стойкость к действию света (в особенности уль-
трафиолетового!), под действием которого резина также
стареет;
нестойкость к действию озона (газ, образующийся в воз-
духе под воздействием тихих электрических разрядов, —
стр. 23), почему применение резины для работы при вы-
соких напряжениях, когда возможно образование тихих
электрических разрядов, сопряжено' с большими трудностя-
ми. Особо сильное разрушающее действие оказывает озон
на резину, находящуюся в растянутом состоянии.
Благодаря ограниченной нагревостойкости (ниже даже
класса 0) и отсутствию маслостойкости провода с резиновой
изоляцией не могут быть употреблены в качестве обмоточ-
ных проводов для электрических машин и аппаратов.
Следует отметить, что содержащийся в сере остаток сво-
бодной, не связанной химически с каучуком серы может
вступать в реакцию с медью, соприкасающейся с резиной,
в особенности при повышенной температуре. При этом обра-
зуется вещество черного цвета — сернистая медь CuS. При
этом полезное сечение медного проводника (если мы рас-
сматриваем медный провод, изолированный резиной и на-
греваемый проходящим по нему током) уменьшается, плот-
ность тока и нагрев в поврежденном месте увеличиваются,
и явление перехода меди в сернистую медь идет еще более
ускоренно. Поэтому недопустимо непосредственно наклады-
вать содержащую свободную серу резиновую изоляцию на
медную жилу кабельного изделия; предварительно медь
покрывают слоем так называемого разделителя, например
олова или другого не подверженного влиянию серы металла
или (в кабельных изделиях большого сечения) бумажной
обмоткой. На алюминиевые провода резина может накла-
дываться непосредственно, так как алюминий не имеет вы-
раженной склонности к соединению с серой. В последнее
время широко применяется тиурамовая резина, при
изготовлении которой для вулканизации берется не чистая
сера, а тиурам — одно из содержащих серу органических
соединений. Тиурамовая резина вообще более устойчива к
тепловому старению, чем обычная резина, и выдерживает
несколько более высокие рабочие температуры. Кроме того,
§ 30]
Каучуковые материалы
163
тиурамовая резина, как не содержащая свободной серы,
может накладываться на медные проводники непосред-
ственно, без слоя разделителя.
Широко распространенные резиновые смеси, содержащие
в качестве наполнителя сажу и потому имеющие черный
цвет, обладают хорошими механическими свойствами, но
электроизоляционные свойства их плохи, так как сажа яв-
ляется проводником электрического тока. Поэтому сажевые
резины используются лишь в тех случаях, когда от резины
не требуются высокие электроизолирующие свойства.
Сортамент и свойства электроизоляционных и шланго-
вых (для шлангов, т. е. наружных защитных оболочек, на-
носимых поверх электроизоляционного слоя резины) резин
для электрических проводов, шнуров и кабелей нормиру-
ются стандартом ГОСТ 2068-43.
п р я~ж е н и е м (резиновые диэлектрические галоши —
ГОСТ~289бт45Г^дюлсктрйчёскйёбот1Д — ГОСТ 2896-45, пер-
чатки, рукавицы, коврики, дорожки и т. п.) являются весь-
ма ответственными изделиями, так как от хорошего каче-
ства их и отсутствия в них повреждений может зависеть
жизнь работающих. Специальные «Правила пользования
и испытания защитных средств, применяемых в электро-
технических установках» Технического управления Мини-
стерства электростанций СССР (Госэнергоиздат, 1952 г.)
предусматривают точный порядок пользования этими изде-
лиями, их хранения и испытаний. В этих же «Правилах»
рассматриваются также изолирующие штанги, изолирую-
щие и токоизмерительные клещи, изолирующие подставки,
монтерский инструмент с изолирующими ручками, перенос-
ные указатели напряжения, переносные заземления, ограж-
дения и плакаты и т. д.
Отметим лишь, что диэлектрические перчатки, галоши и
пр. следует хранить в закрытом, темном, не слишком сухом
помещении при температуре от +5 до -}—20° С, в специаль-
ных шкафах, ящиках или сумках, отдельно от различных
инструментов и подобных предметов во избежание проры-
вов или проколов. В устанавливаемые «Правилами» сроки
защитные средства регулярно должны испытываться на про-
бой, утечку и т. п. Например, при этих испытаниях диэлек-
11*
164
Пластические массы
[гл. 6
трические перчатки, рукавицы, боты и галоши должны при
комнатной температуре выдерживать без пробоя в течение
1 мин. напряжение переменного тока частотой 50 гц следую-
щей величины:
для диэлектрических перчаток и рукавиц, предназначен-
ных для работ в установках высокого напряжения, — 6 кв;
Фиг. 56. Электрическое испыта-
ние диэлектрической резиновой
перчатки.
для диэлектрических перча-
ток и рукавиц, предназначен-
ных для работ в установках
низкого напряжения,—2,5 кв;
для диэлектрических бот —
15 кв;
для диэлектрических га-
лош — 3,5 кв.
Резиновые коврики и до-
рожки испытываются посред-
ством протягивания со ско-
ростью 2—3 см/сек между элек-
тродами, к которым приложе-
но напряжение 15 кв (для из-
делий, предназначенных для
работы при напряжении свы-
ше 1 кв) или 5 кв (для изде-
лий на рабочее напряжение
ниже 1 кв), причем также не
должно происходить пробоя.
При испытании напряжением
диэлектрических перчаток, ру-
кавиц, галош и бот испытываемые изделия погружают в
воду и изнутри также заполняют водой; уровень воды как
снаружи, так и внутри должен быть на 50 мм ниже верх-
него края рукавицы, перчатки или отворота бот (фиг. 56)
или на 20 мм ниже верхнего края борта галоши. Выступаю-
щие из воды края испытуемых диэлектрических изделий
должны быть сухими. В воду внутри и снаружи опускают
металлические электроды, соединенные с выводами спе-
циальной испытательной установки.
Как уже отмечалось, резина не является маслостойким
материалом. Поэтому недопустимо использование обычной
резины в качестве уплотняющих прокладок в маслонапол-
ненных трансформаторах. Однако существуют специальные
маслоупорные резины, изготовляемые на основе специаль-
§ 30]
Каучуковые материалы
165
них видов синтетических каучуков. Такие резины, в. частно-
сти, можно применять для маслоупорных прокладок в транс-
форматорах. При отсутствии таких прокладок как их заме-
нители могут быть использованы прокладки из обыкновен-
ного картона, склеенного казеиновым клеем или бакелитовым
лаком, асбестовый шнур или пеньковая или хлопчатобу-
мажная веревка с пропиткой лаками или олифой.
Эбонит для целей электротехники согласно стандарту
ГОСТ 2788-44 выпускается в листах, палках и трубках. Нор-
мальные размеры листов: 1 000 X 700, 1 000 X 500 и 500 X
X 250 мм при толщине от 0,5 мм до 32 мм. Палки выпуска-
ются длиной от 250 до 1 000 мм при диаметре от 5 до 75 лги,
а трубки — длиной 400 мм при наружном диаметре от 5 мм
(внутренний диаметр 2,8 мм) до 6 мм (внутренний диаметр
3 мм) и длиной от 500 до 1 000 мм при наружном диаметре
от 16 мм (внутренний диаметр 6 мм) до 75 мм (внутренний
диаметр 50 мм). Плотность эбонита — не более 1,25 кг/дм3.
Эбонит — твердый, но сравнительно вязкий и хорошо со-
противляющийся механическим ударным нагрузкам мате-
риал. Легко обрабатывается; листы толщиной до 5 мм мо-
гут в подогретом виде штамповаться.
Применяемые для монтажа проводки «эбонитовые» по-
лутвердые трубки (ГОСТ 3747-47) по сути дела не явля-
ются изделиями из настоящего эбонита, так как они имеют
пониженное по сравнению с эбонитом содержание серы и
потому обладают довольно высокой гибкостью.
Помимо' резин на основе натурального и синтетических
каучуков, за последнее время получают все более широ-
кое применение эластичные каучукообразные материалы на
основе термопластичных синтетических полимеров:
полихлорвинила, полиизобутилена, политетрафторэтилена и
т. п. (стр. 74—77). Это — материалы, свойства которых
в первую очередь определяются уже известными нам свой-
ствами соответствующих полимеров. Для повышения эла-
стичности и морозостойкости термопластичные полимеры
нередко смешивают с пластификаторами (например, с три-
крезилфосфатом— ГОСТ 5728-51). Основным полуфабрика-
том, в виде которого полихлорвинил используется в кабель-
ной промышленности, является «свето- и нагревостойкий
полихлорвиниловый пластикат для кабельной промышлен-
ности» согласно стандарту ГОСТ 5960-51. Этот материал
выпускается трех сортов: шланговый, изоляц-ион-
166
Пластические массы
[гл. 6
н ы й А и изоляционный Б. Основные количественные
показатели пластиката даны в табл. 12.
Таблица 12
Показатель Пластикат
Шланговый Изоляционный
А Б
Удельное объемное сопротивление, ом-см, не ниже: при 20° С 109 ЮИ 5-1014
при + 70° С Не норми- руется ЮН 5-10П
Прочность на разрыв, кг^слА, не ме- нее 160 180 190
Удлинение при разрыве, %, не менее 280 200 180
Морозостойкость, °C, не выше . . . —50 —50 —20
Температура размягчения, °C ... 170—180 180-190 180-190
Температура разложения для всех сортов пластиката не
менее 4-200° С.
Область применения полихлорвиниловой эластичной изо-
ляции в последние годы все расширяется, причем помимо
телефонных и других слаботочных проводов допускается при-
менение этого материала и для изоляции и защитных оболо-
чек сильноточных проводов и силовых кабелей.
31. АСБОЦЕМЕНТ
Асбоцемент — слоистый пластик холодной прессовки с
асбестовым волокном в качестве наполнителя и портланд-
цементом в качестве связующего. Выпускается в виде досок
и труб. Асбоцемент имеет хорошие механические свойства
(прочность на сжатие около I 000 кг/см2, высокое сопротив-
ление к действию ударных нагрузок), высокую нагревостой-
кость, хорошо сопротивляется действию электрических искр
и дуг, почему его с успехом применяют для распределитель-
ных досок и щитов, стенок искрогасительных камер и пере-
городок в местах разрыва контактов в электрической аппа-
ратуре и пр. В применении для щитков и распределительных
досок асбоцемент успешно вытесняет мрамор и шифер; од-
нако он весьма гигроскопичен и для применения в качестве
электроизоляционного материала обязательно должен быть
пропитан.
§ 31 ] Асбоцемент 167
Непропитанные асбоцементные доски для целей электри-
ческой изоляции («ацэид») согласно стандарту ГОСТ
4248-48 выпускаются двух марок: 300 и 400 (цифры 300 и
400 обозначают наименьшую величину прочности на изгиб
в кг/см2, которую должен выдерживать ацэид данной мар-
ки). Ацэид выпускается заводами-изготовителями как не-
фрезерованным, так и фрезерованным.
Стандартные размеры досок из ацэида: 1 200 мм X
X 700 мм и 1 200 мм Х800 мм при толщинах 4; 6; 8; 10;
12; 15; 20; 25; 30 и 44 мм. Электроизоляционные асбоце-
ментные изделия пропитывают только после окончания всей
механической обработки. Для пропитки может быть исполь-
зовано льняное масло или битум. Перед пропиткой асбоце-
ментные доски или другие изделия следует просушить при
температуре не менее 150° С; время сушки от 1 до 2 час.
на каждый миллиметр толщины доски; после сушки еще
неостывшие изделия немедленно погружают в пропитываю-
щий состав.
При пропитке льняным маслом изделия выдерживают в
нагретом до 105° С масле в течение времени из расчета от
1 до 2 час. на 1 мм толщины; детали вынимают из масла
лишь после охлаждения в нем.
После пропитки в льняном масле изделия выдерживают
на воздухе в течение 24 час., а затем для запекания масла
прогревают в печи с температурой 105° С при доступе свеже-
го воздуха в течение 8—12 час., в зависимости от толщины.
При пропитке битумом используют битум марки 3. Битум рас-
плавляют и доводят до температуры 230—240° С; если в би-
туме имеется примесь воды, его предварительно прогревают
при 100—105° С до' полного прекращения пенообразования.
Время выдержки изделий в расплавленном битуме порядка
1—2 час. на каждый миллиметр толщины изделий. Затем
детали вынимают и дают стечь избытку битума. После про-
питки сгустки пропитывающего состава срезают острым
ножом; если нужно получить особо гладкую поверхность,
применяют обработку наждачным кругом.
Большой интерес представляет предложенный В. И. Ка-
литвянским суспензионный способ изготовления про-
питанного асбоцемента. При этом способе в смесь цемента
и асбеста с водой, из которой изготовляются асбоцементные
изделия, сразу же вводится битум, так что изделия выпу-
168
Минеральные электроизоляционные материалы
[гл. 7
скаются заводом в готовом (пропитанном) виде, причем
независимо от толщины пропитка получается вполне равно-
мерной по всему объему изделия.
32. МИКАЛЕКС
Микалекс — весьма своеобразная пластическая масса чи-
сто неорганического состава, в которой связующим служит
борно-баритовое или борно-свинцовое стекло (§ 36), а на-
полнителем— измельченная в порошок слюда (§ 33). Прес-
совка микалекса производится при весьма высокой темпе-
ратуре, соответствующей температуре размягчения стекла
порядка -}-600о С, и удельном давлении 500—700 кг/см2.
Микалекс может быть изготовлен в виде фасонных деталей,
в которые можно- запрессовывать металлические вставки,
как и в детали из пластмасс на органических связующих, а
также в виде листов или стержней, которые затем подвер-
гаются механической обработке—обточке, фрезеровке, свер-
лению, шлифовке. Хорошие электроизоляционные свойства,
весьма высокие нагревостойкость и влагостойкость дают
возможность применять микалекс в радиотехнической аппа-
ратуре, в ртутных выпрямителях и в различных электриче-
ских аппаратах.
Примерные свойства микалекса: плотность около 3 кг/дм3-,
цвет — светлосерый; нагревостойкость по консольному спо-
собу около +450° С, длительно допустимая рабочая темпе-
ратура -}-350о С; прочность на разрыв 300—400 кг/см2, на
сжатие 2 500—3 000 кг/сл«2; удельная ударная вязкость
2,5 кг см/см2-, удельное объемное сопротивление (при
4-100° С) 1012 ом см; диэлектрическая проницаемость 7,5;
тангенс угла потерь при высоких частотах около 0,003; элек-
трическая прочность (при 50 гц) 15 кв/мм; материал вполне
стоек к действию нефтяного масла и различных раствори-
телей.
Глава седьмая
МИНЕРАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ
МАТЕРИАЛЫ
В группу минеральных электроизоляционных материалов
входят материалы, встречающиеся в земной коре и исполь-
зуемые в электрической изоляции в их естественном виде
(после добычи их, сортировки, очистки и механической об-
работки), без тепловой или химической обработки.
§ 33]
Слюда
169
33. СЛЮДА
Слюда является важнейшим из природных минеральных
электроизоляционных материалов. Благодаря исключитель-
но ценным качествам — значительной электрической проч-
ности, нагревостойкости, влагостойкости, механической
прочности и гибкости — слюду применяют в весьма ответ-
ственной изоляции, в частности в изоляции электрических
машин высоких напряжений и больших мощностей и пр.
Богатые месторождения слюды различных типов имеют-
ся в различных районах Советского Союза. Детальное ис-
следование электрических и иных свойств отечественных
слюд проводили М. М. Михайлов, Е. К. Лашев, К. А. Во-
допьянов, М. И. Мантров и другие советские ученые.
Слюда встречается в природе в виде кристаллов, обла-
дающих способностью легко расщепляться на пластинки по
параллельным друг другу плоскостям. После удаления из
кристаллов слюды различных загрязнений и дефектных мест
(больших трещин и т. п.) и расщепления на тонкие пла-
стинки получается щипаная слюда, которая является
основным видом слюды;"идущим' для целей сильноточной
электротехники.
Слюда по своему химическому составу разделяется на
различные типы, важнейшие из которых: мусковит
(KH2Al3Si30i2) и флогопит (КН2Мц3А15ЕО12). Муско-
вит весьма прозрачен и бывает окрашен в светлые цвета
(светлорозовый, зеленоватый или почти совершенно бесцвет-
ный); флогопит — мало прозрачный, темнокоричневый или
почти черный. По электроизоляционным свойствам муско-
вит, являющийся одним из наилучших известных нам элек-
троизоляционных материалов, стоит выше флогопита. Кроме
того, он более прочен механически, более тверд, гибок и
упруг, чем флогопит. Мусковит также более стоек по отно-
шению к истиранию, чем флогопит; это имеет значение для
коллекторных миканитов; коллекторный миканит, изготов-
ленный из мусковита, истирается щетками машины меньше,
чем медь коллектора, вследствие чего необходимо «продо-
раживание» коллектора. Коллекторный миканит из флого-
пита истирается наравне с медью, и его применение не тре-
бует продораживания коллектора. Значительное ухудшение
электрических и механических свойств происходит у муско-
вита после нагрева до температуры выше 500—600° С, а у
170
Минеральные электроизоляционные материалы
[гл. 7
флогопита — выше 800—900° С. Для применения в изоля-
ции электрических машин это различие не имеет значения,
так как даже и температура 500° С в электрических ма-
шинах не встречается (всякая слюда относится к элек-
троизоляционным материалам класса С, для которых при
их использовании в качестве изоляции электрических машин
наивысшая рабочая температура не ограничивается), но су-
щественно для изоляции электронагревательных приборов,
где предпочтительнее применять флогопит. Однако у не-
которых разновидностей флогопитов ухудшение свойств
наблюдается уже при нагреве до температуры 250—500° С;
такая слюда может применяться лишь для малоответствен-
ных целей.
Щипаная слюда согласно ГОСТ 3028-45, помимо мине-
ралогического типа (мусковит или флогопит), разделяется
по сортам, по виду подготовки, по номерам и по толщинам.
Сорт означает качество слюды. У мусковита сорт оп-
ределяется чистотой пластинок (отсутствием включений
примесей — «пятен»), а у флогопита — видом поверхности
(отсутствием или наличием складок и сильной волнистости).
В мусковите встречаются «пятна» от светложелтого до чер-
ного цвета, представляющие собой включения, часто являю-
щиеся железистыми соединениями, ухудшающие электроизо-
ляционные свойства слюды; в флогопите пятен не бывает.
Мусковит делится на четыре сорта: I сорт—слюда чистая—
без пятен и ровная; II — слабо пятнистая (площадь пятен
не более 10% всей площади пластинки слюды); III — пятни-
стая (пятна занимают 10—25% площади) или слабоволни-
стая; IV — сильнопятнистая (пятна 25—50% площади).
Флогопит делится на два сорта: I — слюда ровная и слабо-
волнистая; II — волнистая и морщинистая. Чем выше сорт,
тем дороже ценится слюда и тем для более ответственных
видов электрической изоляции ее употребляют.
По характеру обработки слюды, из которой бы-
ла получена щипаная слюда, последняя разделяется на три
вида: щ и п ан а я из очищенной (трещины могут про-
никать внутрь контура на 3—7 мм), щипаная из полу-
очищенной (трещины не больше 'Л поперечника пла-
стинки) и щипаная из колотой (трещины не больше
*/з поперечника пластинки).
Номер щипаной слюды условно означает размер пла-
стинок слюды. Именно номер соответствует площади наи-
§34]
Миканиты
171
большего прямоугольника (с соотношением сторон от 1 : 1
до 1:3), который может быть вписан в свободный от тре-
щин контур пластинки в со- ответствии с табл. 13. Таблица 13
Слюда с площадью впи- санного прямоугольника от 1 до 4 см2, не являющаяся стандартной, называется «чешуйкой»; иногда она обозначается как слюда № 9. Стандартные толщины пластинок (лепестков) щипа- ной слюды (как мусковита, так и флогопита): I—от 0,010 до 0,020 мм; II—от 0,020 до 0,035 мм; IV — от 0,005 до 0,0 Номер щипаной слюды Площадь вписан- ного прямоуголь- ника, с и9
4 41Л 5 56,Л 6*/2 7 8 0,030 мм; II 45 мм. На TOJ 50—65 40—50 30—40 20—30 15—20 10-15 6-10 4-6 — от 0,005 до тщины III и IV
расщипы'Вается слюда только низких номеров (№ 7 и 8).
34. МИКАНИТЫ
Из изложенного выше следует, что слюда является весь-
ма высококачественным электроизоляционным материалом,
но она может быть получена лишь в виде лепестков (пла-
стинок) весьма ограниченной площади, в то время как в
производстве электрических машин требуется изоляция в ви-
де листов или лент значительной площади. Поэтому чистую
слюду применяют в электротехнике главным образом в виде
штампованных пластинок прямоугольной формы для кон-
денсаторов, в виде фасонных штампованных деталей для
электронных и осветительных ламп, в виде штампованных
шайб в различных электрических аппаратах и т. п. В изо-
ляции же электрических машин используют слюду главным
образом в виде клееных слюдяных электроизоляционных ма-
териалов (миканитов). Миканиты представляют собой
листовые или рулонные материалы, склеенные из отдельных
лепестков слюды с помощью подходящего клеящего лака
или сухой смолы, иногда с применением волокнистой (из
бумаги или ткани) «подложки», которая наклеивается с од-
ной или с обеих сторон, придавая материалу большую проч-
ность на разрыв и затрудняя отставание пластинок слюды
при изгибании. Имеется несколько основных типов микани-
172
Минеральные электроизоляционные материалы
[гл. 7
тов, различающихся между собой как целевым назначением,
так и составом, и технологией изготовления. Эти виды ми-
канитов получают условные обозначения, которые состоят
из двух или трех букв, иногда с добавлением арабской или
римской цифры. Первая буква обозначает тип миканита
(К —коллекторный, П — прокладочный, Ф — формовочный,
Г — гибкий, М—микафолий, Л—микалента); вторая —
тип примененной для изготовления миканита слюды (М —
мусковит, Ф — флогопит, С — смесь мусковита и флогопи-
та) ; третья — в прокладочных и формовочных миканитах —
повышенное содержание слюды, в микафолиях и микален-
тах — тип связующего, в гибких миканитах — наличие под-
ложки (см. ниже). Арабская цифра означает характер обра-
ботки миканита при его изготовлении (1 —прессованный —
для придания большей плотности и калиброванный посред-
ством фрезерования или шлифовки — для получения особой
гладкости поверхности и равномерности по толщине; 2 —
прессованный, но некалиброванный; 3 — нвпрессованный и
некалиброванный); римская цифра в обозначениях мика-
лент указывает на величину электрической прочности (I —
микалента с повышенной электрической прочностью, II —•
микалента нормальная). Рассмотрим важнейшие типы мика-
нитов.
Коллекторный миканит применяют в виде штампованных
из листов заготовок, которые прокладывают между пласти-
нами коллекторов электрических машин (междупластинная
изоляция). Изготовляется из слюды мусковита или флого-
пита низких номеров (№ 7 или 8 с добавкой до 50% че-
шуйки); связующее — шеллак или глифталь. По сравнению
с другими типами миканитов имеет наименьшее содержание
связующего (в среднем около 4%); очень плотный, при уда-
ре издает характерный звенящий звук. При изготовлении
подвергается двукратной горячей прессовке и фрезеровке
(марки КМ-1 — на мусковите и КФ-1—на флогопите) или
же только прессовке (марки КМ-2 и КФ-2). Благодаря ма-
лому содержанию смолы и высокому давлению во время
прессования при изготовлении этот миканит имеет весьма
высокие механические свойства, в частности дает весьма
малую усадку при действии давления в условиях повышен-
ной температуры; это гарантирует прочность и отсутствие
разбалтывания коллектора во время работы машины. Выпу-
§ 34]
Миканиты
173
скается в листах толщиной 0,4—5 мм. Плотность коллек-
торного миканита 2,4—2,6 кг/дм6.
Прокладочный миканит применяют для различного рода
электроизоляционных прокладок, штампованных шайб -и т. п.
Составные части этого миканита — те же, что и в коллек-
торном, но содержание смолы больше. Он является менее
ответственным материалом, чем коллекторный миканит;
выпускается прессованным и калиброванным по толщине
(марки ПМ-1, ПФ-1, ПС-1, ПЛ4.-1А, ПФ-1А и ПС-1А) в ли-
стах толщиной от 0,5 до 2 мм и прессованным, но нека-
либрованным (ПМ-2, ПФ-2, ПС-2, ПМ-2А, ПФ-2А и
ПС-2А) — в листах толщиной от 0,5 до 5 мм. Прокладоч-
ный миканит должен содержать от 75 до 85% слюды и от
25 до 15% связующего (смолы). Миканит марок, в обозна-
чениях которых добавлена буква А, должен содержать
85—95% слюды и 15—5% связующего.
Коллекторный и прокладочный миканиты принадлежат
к так называемым твердым миканитам. Эти мика-
ниты изготовляются на термореактивных связующих и яв-
ляются твердыми как при нормальной температуре, так и
при повышенной (порядка 100е'С и несколько выше), в соот-
ветствии с чем применяются для плоских электроизоляцион-
ных прокладок, не подвергающихся изгибу.
Формовочные миканиты при нормальной температуре
также тверды, но при нагревании обладают способностью
принимать ту или иную форму, которую сохраняют и по
охлаждении. Применяют их для изготовления коллекторных
конусов (манжет) для изоляции коллекторных пластин от
вала в электрических машинах, а также фланцев, каркасов
катушек, трубок и других фасонных изделий, получаемых
прессованием в горячей стальной прессформе. Изготовля-
ются они из мусковита, флогопита или смеси их, размером
от № 5 до № 7, как прессованные и калиброванные по- тол-
щине (марки ФМ-1, ФФ-1, ФС-1, ФМ-1А, ФФ-1А и ФС-1А)
в листах толщиной от 0,4 до 1 мм, так и прессованные, но
некалиброванные (ФМ-2, ФФ-2, ФС-2, ФМ-2А, ФФ-2А и
ФС-2А) в листах толщиной от 0,1 до 1,5 мм. Связующее —
главным образом глифталь, в количестве 15—25% или же
(марки с буквой А) 8—15% от веса миканита.
Формовочный миканит должен сохранять способность к
формованию (в нагретом состоянии) в течение 3 мес. со дня
выпуска заводом.
174
Минеральные электроизоляционные материалы
[гл. 7
Особая разновидность формовочного миканита—мика-
фолий. Он имеет с одной стороны подложку из. тонкой
бумаги и применяется для изготовления твердой изоляции
стержней якорных обмоток высоковольтных машин, где тре-
буется при намотке большое натяжение.
Марки микафолия: ММГ — на мусковите и глифтале-
вом лаке, МММ — на мусковите и масляно-бакелито-глиф-
талевом лаке, ММШ — на мусковите и шеллачном лаке;
МФГ, МФМ и МФШ — на флогопите и соответственно на
лаках тех же трех видов. Микафолий выпускается в руло-
нах шириной не менее 400 мм или же в листах, при толщине
0,15; 0,20 и 0,30 мм. Содержит не менее 50% повесу слюды
№ 6 или 61/з, 12—30% связующего и не более 16% бумаги.
Стекломикафолий имеет подложку не из бумаги,
а из стеклянной ткани.
Гибкие миканиты обладают гибкостью при комнатной
температуре. Предназначаются для изоляции различных ча-
стей электрических машин и аппаратов (гибкие прокладки,
обмотка секций, пазовая изоляция). Изготовляются в листах
из слюды мусковита или флогопита № 6, б'/г или 7; клеятся
на масляно-битумном лаке без сиккативов (№ 441) или на
глифталевом лаке, некалиброванные по толщине, как прес-
сованные (марок ГМ-2 и ГМ-3), так и непрессованные (ма-
рок ГФ-2 и ГФ-3), в листах толщиной 0,15—0,50 мм. Кроме
того, выпускаются гибкие миканиты, оклеенные с обеих сто-
рон бумагой, в листах толщиной от 0,20 до 0,50 мм\ такие
«оклеенные» гибкие миканиты получают условное обозна-
чение ГМО (миканит из мусковита) и ГФО (из флогопита).
Содержание слюды в гибких миканитах без подложки
должно составлять от 75 до 90%, а в оклеенных бумагой
(марки ГМО и ГФО) —не менее 50%. В гибких миканитах
всех марок содержание связующего должно быть в преде-
лах от 10 до 25%.
Разновидность гибкого миканита — микалента —
выпускается в роликах (лентах шириной от 12 до 35 мм)
или в рулонах (шириной не менее 400 льи); рулоны режут-
ся на ленты на специальных устройствах (см. ниже). Ми-
калента имеет сравнительно малую толщину: 0,08; 0,10;
0,13 или 0,17 мм, включая подложки из микалентной бумаги
(стр. 126) с обеих сторон. Клеится из слюды размером от
№ 5 до № 7 то л ь ко в один слой с перекрытием пла-
стинок слюды примерно на одну треть.
§ 34]
Миканиты
175
Марки микаленты: ЛЧМ (на черном масляно-битумном
лаке и слюде-мусковпт), ЛЧФ (на черном лаке и слюде-
флогопит), ЛСМ (на светлом масляно-глифталево,м лаке и
слюде-мусковит) и ЛСФ (на светлом лаке и слюде-флого-
пит); к марке добавляется римская цифра I, обозначающая
микаленту с повышенной электрической прочностью (18—
20 кв/мм) или с нормальной электрической прочностью
Фиг. 57. Схема станка для резки рулонной
микаленты.
(14—16 кв/мм). Светлая микалента более нагревостойка;
она идет для изоляции обмоток роторов турбинных генера-
торов, почему иногда называется «роторной» микалентой.
Микалента с подложками из тонкого шелка (эксцель-
си о р а) называется м и к а ш е л к о м, с подложкой из тон-
кой стеклянной ткани — стекломикалентой. Все виды
микаленты являются очень ответственными видами про-
дукции; они образуют основу изоляции обмоток крупных
электрических машин, в том числе турбинных генераторов
высокого напряжения.
Для изолировки электрических машин микалента при-
меняется в виде узких лент (роликов — см. выше). Рулонная
микалента режется на ленты с помощью приспособления,
схематически показанного на фиг. 57. Рулон 1 проходит
176
Минеральные электроизоляционные материалы
[гл. 7
Между разглаживающими валиками 2, режется ножами 3
и 4 и затем ленты наматываются на имеющие принудитель-
ное вращение приемные валики 5 и 6. Ножи 3 и 4 могут
быть либо цилиндрическими, либо дисковыми. Дисковые
ножи набираются на валик 9 с промежуточными шайбами 7,
определяющими ширину ленты, на которую режется рулон,
а шайбы 8 набираются на второй валик 10. После резки
ролики микаленты требуют перемотки, так как намотка на
приемные валики 5 и 6 резательного станка идет во избе-
жание обрывов со слабым натяжением.
В случае отсутствия специального станка рулон мика-
ленты может резаться на обычном токарном станке с по-
мощью резца; требуются очень большая плотность намотки
рулона и плотное зажатие рулона боковыми шайбами, что-
бы он не проворачивался на оправке.
Для того чтобы микалента сохраняла свою гибкость до
момента употребления, ее следует перевозить и хранить в
герметически закрытой посуде (например, в запаянных же-
стянках), в атмосфере, насыщенной парами соответствую-
щего лакового растворителя. В случае пересыхания мика-
ленты ее надо выдержать в парах растворителя.
При малых размерах производства микаленты клеят
вручную — на стекло, под которым горят электрические лам-
почки, укладывают бумагу, на нее — слой слюды, затем сле-
дующий слой и т. д., причем каждый слой смазывается
клеящим лаком с помощью флейца (плоской кисти).
Листочки слюды укладывают по возможности равномерно,
с некоторым перекрытием, без просветов (это контролирует-
ся на-глаз, чему помогает освещение снизу). Микаленту и
микафолий клеят также вручную с помощью специальной
микафоль-машины, в которой по роликам движется бумага,
которая смазывается лаком, и на нее вручную укладыва-
ются листочки слюды, затем, если нужно, накладывается
верхняя подложка и заготовка проходит через паровую
сушилку и наматывается в рулон. Для производства
многослойных миканитов (коллекторные, прокладочные, жа-
ростойкие и др.) можно применять механизированный спо-
соб «снежных хлопьев» клейки на башенной машине:
слои слюды один за другим высыпают в «башню», причем при
падении с высоты в несколько метров листочки укладыва-
ются на дно башни довольно равномерно; связующие
или также насыпают между слоями слюды в виде тон-
§5] Различные минеральные электроизоляционные материалы 177
кого порошка сухой смолы, или же насыпанную слюдяную
заготовку «пропитывают» в клеящем составе.
Все указанные выше типы миканитов имеют органиче-
ское связующее и обладают поэтому сравнительно ограни-
ченной нагревостойкостью (класс В, для которого наивыс-
шая допустимая рабочая температура составляет 4-120°С
или, при употреблении нагревостойких глифталевых и по-
добных лаков, несколько выше). Лишь у стекломиканита и
стекломикафолия при употреблении особо нагревостойких
кремний-органических лаков рабочая температура может
быть существенно повышена. Для изоляции электронагре-
вательных приборов и в других случаях, когда от микани-
товой изоляции требуется работа при температуре в не-
сколько сот градусов (такую температуру, естественно, ни-
какие органические связущие не выдерживают), приме-
няют нагревостойкий («жаростойкий») мика-
нит— твердый миканит, совершенно не содержащий орга-
нических составных частей. В жаростойком миканите свя-
зующим является неорганическое вещество (жидкое стекло,
борносвинцовое легкоплавкое стекло, фосфорная кислота
или ее соли, например фосфорнокислый аммоний — «а м-
мофос»); при изготовлении он подвергается специальной
тепловой обработке при высокой температуре. Жаростойкий
миканит обычно изготовляется в листах размером 300 мм\
Х400 мм толщиной от 0,3 до 1,0 мм, содержит около 8%
связующего (остальное — слюда № 8, типа флогопит, как
более нагревостойкая).
Свойства коллекторного миканита определяются стан-
дартом ГОСТ 2196-43, прокладочного—ГОСТ 6121-52, фор-
мовочного— ГОСТ 6122-52, гибкого — ГОСТ 6120-52, ми-
кафолия — ГОСТ 3686-47 и микаленты ГОСТ 4268-48. Жа-
ростойкий миканит пока не стандартизован.
35. РАЗЛИЧНЫЕ МИНЕРАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ
МАТЕРИАЛЫ
Из числа минеральных материалов, употребляемых для
целей электрической изоляции в их природном виде (без
термической обработки), помимо слюды, а также асбеста
следует отметить еще материалы, применяемые для распре-
делительных щитов и т. п.: мрамор, шифер, талькохлорит.
Мрамор. Крупнокристаллический известняк (химический
] 2 Б. М. Тареев
178
Минеральные электроизоляционные материалы f гл. 1
состав СаСОз), способный принимать полировку. Добывает-
ся во многих местах Союза: на Урале, на Кавказе, в Си-
бири, в Крыму и др. в виде больших глыб, которые распи-
ливают на доски, а затем фрезеруют и полируют. Лицевые
стороны досок полируют сначала карборундовым диском,
затем диском из оселка и, наконец, для наведения глянца —
войлочным диском с подсыпкой зеленого полировочного
порошка (окиси хрома). Сверлят мрамор специальными
стальными сверлами с углом около 80°.
Плотность хороших мраморов не менее 2,6 кг)дм3. Чем
больше плотность, тем мельче кристаллическое зерно мра-
мора, тем меньше его гигроскопичность, лучше электроизо-
ляционные свойства и лучше способность принимать поли-
ровку. Мраморы бывают чисто белые или окрашенные в раз-
личные цвета (серый, желтый, розовый и др.) мелкими ча-
стицами примесей; цвет мрамора на электроизоляционные
свойства влияния практически не имеет. Мрамор имеет проч-
ность на сжатие до 1 400 кг/см2. Пропитка парафином, поли-
стиролом, битумом, маслом и пр. существенно улучшает
электроизоляционные свойства мрамора, но ухудшает внеш-
ний вид полированной поверхности. Недостатки мрамора:
хрупкость, часто имеющая место неоднородность — наличие
слабых в механическом и электрическом отношении мест,
способность разлагаться кислотами. При сильном нагреве и
резком изменении температур мрамор может трескаться.
Согласно стандарту ГОСТ 629-41 мрамор в виде досок
(для целей электротехники) подразделяется на два класса:
А (собственно мрамор) и Б (мраморовидные известняки и
доломиты). Класс А в свою очередь разделяется на три сор-
та: А1 (прочность на изгиб не менее 125 кг/см2), А2
(100 кг/см2) и АЗ (40 кг/см2). Размеры мраморных досок
всех классов и сортов в миллиметрах определяются назван-
ным выше стандартом — от 150 мм X Ю0 мм до 1 000 мм X
X 1 000 мм; стандартные толщины: 20 мм (только для раз-
меров, не превышающих 400 мм X 250 мм) и 25 и 30 мм
(для всех размеров по площади),
При хранении мраморные доски укладываются на ребро,
причем между отдельными досками во избежание царапа-
ния их друг о друга прокладываются деревянные рейки.
Шифер. Шифер (сланец, аспид) имеет слоистое строе-
ние и сравнительно легко раскалывается на доски (вдоль
слоев) с помощью молотка и стамески. Цвет шифера в боль-
§ 35 J Различные Минеральные электроизоляционные материалы 179
шинстве случаев темносерый. Его нередко применяют как
заменитель мрамора, главным образом, для небольших щит-
ков и панелей. Шифер значительно уступает мрамору по
внешнему виду; его нельзя полировать, он хуже мрамора
по электроизоляционным свойствам и более гигроскопичен,
но зато практически кислотостоек и более нагревостоек, чем
мрамор. Плотность шифера 2,7—2,8 кг/дм3, прочность на
изгиб 500—600 кг/см? и на сжатие до 1 200 кг/см?. В Союзе
имеется большое число месторождений шифера — на Кав-
казе, на Украине и пр.
Талькохлорит. Минерал серого цвета, имеющийся в боль-
шом количестве на Урале и в других местностях Союза.
Аналогичен по электроизоляционным свойствам мрамору и
шиферу, уступая им по механической прочности (прочность
на изгиб 200 кг/см2 и на сжатие до 300 кг/см2). Довольно
мягок и легко поддается механической обработке (резание,
распиловка, обточка, сверление). Заметно гигроскопичен.
Для использования в качестве электроизоляционного мате-
риала, за исключением случаев работы при повышенных
температурах (держатели нагревательных элементов, осно-
вания— «камни» — реостатов и пр.), может быть пропитан
(смолами, например бакелитом, и т. п.), что резко улучшает
электроизоляционные и механические свойства талькохло-
рита и снижает его гигроскопичность.
Как мы уже отмечали, щитовые электроизоляционные
материалы природного происхождения часто заменяют ас-
боцементом. Однако в случае недостатка асбоцемента при-
менение природных щитовых материалов, в особенности ме-
стного производства, для монтажей в окраинных районах
Союза может оказаться весьма полезным.
Глава восьмая
СТЕКЛА И КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
В настоящей главе мы рассмотрим минеральные элек-
троизоляционные материалы, которые в отличие от рассмот-
ренных выше используются не в их природном состоянии, а
после термической обработки — обжига или плавки. Сюда
принадлежат прежде всего стекла и керамические материа-
лы; цемент описан в § 53.
12*
180
Стекла и керамические материалы
[гл. 8
36. СТЕКЛА
Стекла — прозрачные, аморфные (т. е. не кристалличе-
ские) неорганические материалы, представляющие собой
результат переплавки различных исходных материалов.
По составу стекла обычно представляют сложные систе-
мы различных окислов. Кроме стеклообразующих
оки с лов, то-есть таких, каждый из которых способен сам
по себе в чистом виде образовывать стекло (SiO2, В2О3,
Р2О3) в состав стекол входят другие окислы: щелочные —
Na2O, К2О, щелочно-земельные — CaO, BaO, MgO, а также
PbO, ZnO, А120з, Fe2O3, Sb2O3, As2O3 и др. Главную часть
большинства технических стекол составляет SiO2; такие
стекла называются силикатными.
Свойства стекол в весьма широких пределах меняются в
зависимости от их состава. Влияет на свойства стекол и
режим тепловой обработки.
Плотность стекол колеблется от 2,0 до 8,1 кг/дмл.
К тяжелым стеклам принадлежат стекла с высоким содер-
жанием свинца (хрустали, флинты).
Механические свойства: прочность на сжатие
(6 000—21 000 кг/слР) стекол значительно больше, чем проч-
ность на разрыв (100—300 кг/слР).
Стекла в виде массивных изделий обычно обладают зна-
чительной хрупкостью.
Термические свойства. Как и другие аморфные
вещества, стекла не имеют резко выраженной температуры
плавления; при нагревании вязкость стекол изменяется по-
степенно.
Значение температуры размягчения для стекол различ-
ного состава колеблется в пределах примерно от 500 до
1 250° С; последняя величина соответствует наиболее туго-
плавкому из всех стекол — чисто кварцевому стеклу
(состава; 100%SiO2). Различные добавки к SiO2, в частно-
сти щелочные окислы, существенно понижают температуру
размягчения стекла.
Температурный коэффициент 2 линейного расширения
(ср. стр. 271) стекол различного состава изменяется в пре-
делах от 5,5 • 10~7 (кварцевое стекло—материал, имеющий
наименьшую величину 2 из всех известных веществ вообще)
до, примерно', 150- 10-7 на 1°С. Значение 2 весьма важно
для оценки стойкости стекол к резким сменам температуры
§ 36]
Стекла
181
(«тепловым импульсам»). При внезапном нагреве или ох-
лаждении снаружи предмета из стекла (или другого хруп-
кого материала) вследствие неравномерного распределения
температур в наружном слое материала прежде всего воз-
никают температурные напряжения, которые могут явиться
причиной растрескивания стекла. Это иллюстрирует фиг. 58.
Легко видеть, что в случае быстрого нагрева поверхностный
слой стекла стремится расшириться, в то время как внут-
ренние слои еще не успели прогреться, и в мысленно- выде-
Фиг. 58. Возникновение температурных напря-
жений в поверхностном слое стекла при теп-
ловых импульсах.
а— случай быстрого нагрева; б — случай быстрого
охлаждения.
ляемых сечениях хх... создаются напряжения сжатия. Если
же тепловой импульс имеет характер внезапного охлажде-
ния поверхности стекла, то вследствие теплового сокраще-
ния поверхностного слоя создается тенденция к отрыву друг
от друга соседних участков поверхностного слоя. Так как
у стекол прочность на разрыв много меньше, чем прочность
на сжатие, случай внезапного внешнего охлаждения более
опасен для стекла, чем быстрый нагрев. Нагретое докрасна
кварцевое стекло может без вреда погружаться в ледяную
воду благодаря очень малому температурному коэффи-
циенту расширения 2.
Тонкостенные стеклянные изделия более устойчивы к
резкой смене температур, чем толстостенные.
Очень важную роль играет величина стекол при спайке
и сварке их с металлами и различными другими материала-
ми; здесь необходимо подбирать значения 2 стекла и со-
единяемых с ним материалов приблизительно одинаковыми,
иначе при смене температур легко может произойти рас-
трескивание стекла, нарушение герметичности в месте ввода
металлической проволоки сквозь стекло в электровакуум-
182
Стекла и керамические материалы
[ гл. 8
ных приборах и т. п. Применяемые в практике термины
«вольфрамовое» и «молибденовое» стекло объясняются не
составом их, а тем, что значения Л этих стекол близки к 2
вольфрама (44 • 10~7) и соответственно молибдена (53- 10~7
на 1°С), что весьма важно для .электровакуумной техники.
Оптические свойства. Стекла обладают большой
прозрачностью по отношению к лучам видимой части спект-
ра, если только они не содержат примесей, образующих со
стеклом неоднородную систему — например «молочные»
стекла с содержанием мелких частиц Са F2; частично закри-
сталлизованные («расстеклованные») стекла. По большей
части стекла бесцветны; некоторые добавки придают стек-
лам определенную окраску (СоО — синюю, Сг2О3— зеле-
ную, МпО2 — фиолетовую и коричневую, UO3 — желтую
и пр.), что используется при получении цветных стекол,эма-
лей и глазурей.
Обычные стекла, благодаря содержанию примеси окис-
лов железа, сильно поглощают ультрафиолетовые лучи.
Увиолевые стекла, содержащие менее 0,02% Fe2O3,
обладают прозрачностью для ультрафиолетовых лучей; весь-
ма прозрачно для этих лучей кварцевое стекло, которое при-
меняется в специальных лампах ультрафиолетового излу-
чения.
Стекла, составленные из элементов с малым атомным
весом, весьма прозрачны для рентгеновских лучей; таково
специальное стекло, имеющее состав 83% В2О3, 2,5% ВеО
и 14,5% Ы2О при температурном коэффициенте расширения
2 =114 • 107 на 1°С и нестойкое к действию влаги (должно
покрываться лаком); оно применяется для «окошек» в рент-
геновских трубках, через которые рентгеновские лучи вы-
ходят из трубки наружу. Напротив, стекла с большим со-
держанием свинца сильно поглощают рентгеновские лучи.
Коэффициент преломления различных стекол nD колеб-
лется от 1,467 до 1,962; высокие значения по имеют тяже-
лые свинцовые стекла (хрустали).
Гидролитическая стойкость, то-есть стойкость
к действию влаги, оценивается по количеству составных час-
тей стекла, переходящих в раствор с единицы поверхности
стекла при длительном соприкосновении его с водой; рас-
творимость стекла увеличивается при возрастании темпе-
ратуры. Стекла с низкой гидролитической стойкостью обла-
§ 361
Стекла
183
Фиг. 59. Зависимость удель-
ного объемного сопротивле-
ния рг, стекол SiO2—Na2O
и SiO2—К2О от состава (по
оси абсцисс отложено весо-
вое содержание Na£) или со-
ответственно К3О в процен-
тах; остальное SiO2).
дают малым поверхностным удельным сопротивлением в
условиях влажной среды. Наивысшей гидролитической стой-
костью обладает кварцевое стекло; гидролитическая стой-
кость сильно уменьшается при введении в стекло щелочных
окислов.
Стекла состава N'a2O -п SiO2 (реже К2О п SiO2) с ве-
личиной «силикатного мод у л я» л от 1,5 до 4,2 — так
называемые растворимые стекла; при повышенных
давлении и температуре (в автоклаве) они полностью рас-
творяются в воде, образуя вязкие
клейкие растворы сильно щелоч-
ной реакции с удельным весом
1,27—1,92 (при концентрации
30—50 %) — жидкое стекло,
имеющее большое применение в
технике. Силикатные стекла прак-
тически устойчивы к действию
кислот, за исключением лишь
плавиковой кислоты HF, кото-
рая растворяет стекла; стой-
кость к щелочам значительно
меньше.
Специальные типы стекол, с
высоким содержанием В20з и
А12О3, обладают стойкостью по
отношению к парам металличе-
ского натрия, что важно для спе-
циальных электроосветительных
приборов.
Электрические свой-
ства стекол также в весьма
большой степени зависят от их состава. У различных тех-
нических стекол электроизоляционные характеристики при
нормальной температуре колеблются примерно в пределах:
pv от 108 до 1017 ом-см; е от 3,8 до 16,2; tg 8 от 0,0003
до 0,01; Е порядка 25 — 50 кв'мм. Наилучшцми элек-
троизоляционными характеристиками обладает квар-
цевое стекло при 200°С — ТО17 дм-см; е при 20°С—
3,8; Ig 8 при 1 мггц и 20° С —0,0003). Содержание
других составных частей ухудшает электроизоляционные
свойства; особо резко сказывается на уменьшении рг, и
и на увеличении tg § введение окислов щелочных метал-
181
Стекла и керамические материалы
[гл. 8
лов. Присутствие в составе силикатного стекла нат-
рия более вредно, чем калия (фиг. 59).
Одновременное присутствие в составе стекла двух раз-
личных щелочных окислов дает увеличение pv и уменьше-
ние tg 8 по сравнению со стеклом, содержащим только
один щелочной окисел (в количестве, равном суммарному
содержанию двух окислов) — явление, названное профессо-
ром Г. И. Сканави „нейтрализационным эффектом".
Нейтрализационный эффект проявляется лишь в случае
значительного суммарного содержания в стекле щелочей.
Введение в состав щелочного стекла тяжелых окислов
(РЬО, ВаО) улучшает электроизоляционные свойства
стекла.
Как общее правило, более тяжелые стекла имеют более
высокие значения диэлектрической проницаемости (из при-
веденных выше предельных значений е стекол величина 3,8
относятся к кварцевому стеклу, а 16,2—к стеклу с со-
держанием 80% окиси свинца).
Получение и обработка стекол. Стекло получается при
быстром охлаждении расплавленного материала. Если вести
охлаждение расплава весьма медленно, то появляется боль-
шая вероятность того, что вещество перейдет в кристалли-
ческое состояние; быстрое охлаждение с соответственно
быстрым возрастанием вязкости приводит к тому, что моле-
кулы вещества не успевают образовать кристаллическую
решетку и остаются закрепленными в тех случайных поло-
жениях, в которых их застало повышение вязкости, препят-
ствующее молекулярным перемещениям.
Практически стекла изготовляются («варятся») в сте-
кловаренных печах (ванные печи — в крупном завод-
ском производстве, горшковые печи — для получения не-
больших количеств стекол особо точно выдержанного со-
става). Сырьевые материалы (кварцевый песок SiO2, сода
Na^COa, поташ К2СО3, доломит СаСО3 MgCO3, известняк
СаСО3, бура Na2B4O7, борная кислота Н3ВО3, сурик РЬ3О4,
каолин, полевой шпат и т. п.), измельченные, отвешенные
в нужных соотношениях и тщательно перемешанные, обра-
зуют шихту, которая и загружается в стеклоплавильную
печь. В печи шихта плавится, летучие составные части
(Н2О, СО2) удаляются и протекают химические реакции
между составными частями шихты, в результате чего полу-
§ 36]
Стекла
185
чается однородная стекломасса, которая и идет на вы-
работку стеклянных изделий.
Горячее стекло благодаря своей пластичности легко об-
рабатывается путем выдувания (ламповые баллоны, хими-
ческая посуда), вытяжки (листовое стекло, трубки, шта-
бики), прессовки, отливки и т. п.; нагретые стеклянные час-
ти привариваются друг к другу, а также к деталям из дру-
гих материалов (металлы; керамика и др.). Таким образом,
из стекла можно получать изделия весьма сложной конфи-
гурации. Листовое стекло получается в механизированном
производстве на специальных машинах посредством вытяги-
вания полосы стекла через шамотную щелевую фильеру,
погруженную в расплавленную стекломассу; бутылки, лам-
повые баллоны и т. п. могут производиться на автоматах
чрезвычайно большой производительности.
Готовые стеклянные изделия для устранения темпера-
турных напряжений, которые часто приводят к образованию
трещин, подвергаются отжигу, то-есть нагреву до доста-
точно высокой температуры («температура отжига»)
с последующим медленным охлаждением. Механическая об-
работка стекла в холодном состоянии сводится к резке
(алмазом), обточке, строжке, фрезеровке и сверловке (ин-
струментами из сверхтвердых сплавов, например, победита;
сверление стекла может производиться латунными сверлами
с применением абразивов), шлифовке и полировке.
Матирование поверхности стекла производится
кратковременным воздействием плавиковой кислоты HF с
последующей тщательной отмывкой ее. Части, на которые
плавиковая кислота не должна действовать, защищаются
покрытием парафином. Надписи, деления на мерных сосу-
дах и т. п. наносятся посредством покрытия стекла пара-
фином, процарапыванием в нужных местах слоя парафина
до стекла и помещением в плавиковую кислоту.
Серебрение поверхности стекла производится
обычно химическим путем (холодным способом). Для этой
цели изготовляют по отдельности два раствора: 1) раство-
ряют 5 г AgN'O3 в 100 мл дестиллированной воды, прили-
вают водный аммиак (до растворения выпавшего осадка)
и добавляют еще 400 мл воды; 2) растворяют 1 г AgN'O3
в небольшом количестве воды, смешивают с 500 мл кипя-
щей воды с растворенными в ней 0,83 г сегнетовой соли
К Na С4Н4О6 • 4Н2О и полученный раствор фильтруют. Не-
18G Стекла и керамические материалы [гл 8
посредственно перед употреблением равные объемы обоих
растворов смешивают, и в смесь погружается подлежащий
серебрению стеклянный предмет, предварительно ополосну-
тый 0,2—0,5% водным раствором SnCl2.
Типы электроизоляционных стекол. Кварцевое стек-
л о. Чистое кварцевое стекло обладает, как уже указыва-
лось выше, весьма ценными качествами—высокими элек-
троизоляционными свойствами, наг'ревостойкостью, гидроли-
тической стойкостью и пр. Однако широкое применение
кварцевого стекла затрудняется весьма высокой темпера-
турой размягчения. Формовка изделий из кварцевого стекла
требует применения специальных высокотемпературных
электрических печей и весьма дорога. Различают и р о-
зрачное кварцевое стекло с более высокими свой-
ствами и непрозрачное кварцевое стекло, имею-
щее матовый вид вследствие наличия воздушных пузырь-
ков. Получение прозрачного кварцевого стекла еще более
трудно, чем непрозрачного, и требует сырья в виде крупных
чистых кристаллов кварца (горного хрусталя); непрозрач-
ное кварцевое стекло может быть получено из кварцевого
песка. Плотность кварцевого стекла — 2,2 кг/дм3.
Большинство применяемых в технике силикатных стекол
характеризуется введением различных добавок к SiiO2, кото-
рые облегчают обработку стекол, снижая температуру плав-
ления стекол и делая их практически более длинными.
Силикатные технические стекла могут быть разбиты по
составу на три группы:
I. Щелочные стекла без тяжелых окислов
или с весьма ограниченным содержанием
и х. Это — сравнительно- легкоплавкие стекла, в большинстве
случаев обладающие невысокими электроизоляционными
свойствами. Сюда принадлежат наиболее распространенные
оконные, бутылочные и подобные стекла.
II. Щелочные стекла с высоким содержа-
нием тяжелых окислов. Электрические свойства этих
стекол в большинстве случаев повышены. Сюда принадле-
жат флинты (с содержанием РЬО) и кроны (с содержанием
ВаО), применяемые в качестве оптических и электроизоля-
ционных стекол. К флинтам относятся такие специальные
конденсаторные стекла, как «минос» и др. К кронам близки
обладающие довольно малым температурным коэффициен-
§ 36]
Стекла
187
том расширения (2 = 33 ’-0 7) стекла типа «пирекс», весьма
стойкие к резкой смене температур.
III. Бесщелочные стекла (совсем без щелочей
или с очень малым содержанием их), также применяемые
для оптических, электроизоляционных и других специальных
целей. Многие из этих стекол имеют весьма высокую те1>
пературу размягчения. Сюда должно быть отнесено упоми-
навшееся выше кварцевое стекло, а также стекло ЭБ для
электроизоляционного (бесщелочного) стеклянного волокна
(стр. 134).
В электротехнике стекла применяются наиболее широко
в качестве:
а) Ламповых — для баллонов (колб) — колб очные
стекла — и для ножек осветительных ламп, электронных
приборов и т. п. К ним предъявляются требования невысо-
кой температуры размягчения и удобства обрабатываемости,
определенного температурного коэффициента расширения —
в соответствии со спаиваемыми с ними металлами или спла-
вами (вольфрам, молибден и т. п.). • Указанные в табл. 14
стекла имеют значение 2: колбочное — 90-10-7, молибдено-
вое—43-10’7 на 1°С. Как ламповое стекло для специаль-
ных целей (ртутные лампы и т. п.) может применяться
п кварцевое стекло.
б) Конденсаторных — в виде диэлектрика конден-
саторов. Сюда принадлежат стекла с высокой диэлектри-
ческой проницаемостью и малым углом потерь, как минос
и др. Свойства стекла минос: е — 7,5; 1^8 при 1 лггц и
20°С —0,0909, при 200°С —0,0012; 2 = 82-10~7 на 1°С;
плотность 3 6 кг ch?.
в) Установочных — для изготовления различной
установочной изоляции, антенных и линейных изоляторов,
вводов и пр. Они, помимо высоких электроизоляционных
свойств, должны иметь большую механическую прочность,
стойкость к резким сменам температуры и гидролитическую
стойкость. В качестве установочных стекол применяются, в
частности, калиевый и калиево-натриевый пирекс, а также
кварцевое стекло. *1*
В табл. 14 приведены примерные составы (с округле-
нием, без учета второстепенных компонентов) некоторых
наиболее характерных и важных для электротехники стекол
(для сравнения приведено оконное стекло).
188
Стекла и керамические материалы
[ гл. 8
Таблица 14
Состав, % электротехнических стекол
Тип стекла О ХО о о к Молибде- ! новое Пирекс натриевый Пирекс калиевый Оконное Минос со ф М О X а
SiO4 70 68 80,5 80,5 73 45 53 103
В О3 3 17,5 12 13 — —— 10 —
Na О 15 6,5 4,5 16 4 2 —
кл> 1 — 5,5 — 5 —
СаО 5 —- 8 — 18 —
ВаО 2 — — — — —
MgO 3 — 1 1 2 — 3 —
РЬО — — — —— 45
ZnO — 5 — — — — — —
AljOg 1 3 2 — 1 1 14 —
Стеклянные вводы. Большой интерес представляют стек-
лянные герметические вводы («глазки»). Такой ввод пред-
ставляет собой стеклянный изолятор в форме тела враще-
ния, приваренный к проходящей сквозь него металлической
трубке и к наружной обкладке; сквозь трубку проходит и
запаивается в ней проволочный вывод, а обкладка припаи-
вается или приваривается к металлическому кожуху. Такие
вводы изготовляются на специальных полуавтоматических
станках. Важна близость значений температурных коэффи-
циентов расширения стекла и металла.
На фиг. 60 даны эскизы трех основных типов глазков —
шайбового, кольцевого и колпачкового.
Стеклянные вводы дают возможное^ получать весьма
компактные герметизированные конденсаторы и т. п. и
имеют перспективу па широкое распространение. Возможно
применение герметических стеклянных вводов для силовых
трансформаторов и других сильноточных аппаратов.
Стеклоэмали. С т е к л оэ м а л я м и или просто эмаля-
ми (не смешивайте с лаковыми эмалями) называются
стекла, нансгспмые тонким слоем на поверхность металличе-
ских и других предметов с целью защиты от коррозии, при-
дания определенной окраски и улучшения внешнего вида,
создания отражающей поверхности и пр. (эмалированная
§ 36]
Стекла
189
посуда, абажуры и рефлекторы, декоративные эмали и т.п.).
Эмали имеют применение и в качестве электроизоляцион-
ных материалов: для покрытия трубчатых сопротивлений,
в которых на наружную поверхность керамической трубки
нанесена проволочная обмотка (из нихрома или констан-
Фиг. 60. Применение стеклянных вводов: шайбового (а),
кольцевого (б) и колпачкового (в) для герметизации элек-
трических конденсаторов.
Фиг. 61. Трубчатое эмалированное сопротивление.
1 — керамическая трубка; 2 защитный слой стеклоэмали;
3— проволочная обмотка; 4 — вывод.
тана), поверх которой наплавляется слой эмали, создающий
изоляцию между отдельными витками обмотки и между
обмоткой и окружающими предметами и защищающий об-
мотку от влаги, загрязнения и окисления кислородом воз-
духа при высокой рабочей температуре.
Конструкция трубчатого эмалированного сопротивления
показана на фиг. 61. Стандартные трубчатые сопротивления
изготовляются на значения рассеиваемой мощности (соот-
190 Стекла и керамические материалы [гл. 8
ветствующей устанавливающейся температуре сопротивле-
ния 300° С) от 15 до 150 вт. Кроме того, стеклоэмали ис-
пользуются в электроаппаратостроении для получения проч-
ного и нагревостойкого электроизоляционного покрытия на
металле.
Эмали получаются сплавлением измельченных составных
частей (шихты), выливанием расплавленной массы тонкой
струей в холодную воду и размолом полученной «фритты»
на шаровой мельнице в тонкий порошок.
Наносится эмаль на различные предметы сухим или
мокрым способами. В первом случае нагретый в печи до
соответствующей температуры предмет посыпается порош-
ком эмали, который оплавляется и покрывает предмет
прочным стекловидным слоем; если требуется, покрытие
повторяется несколько раз до получения слоя нужной тол-
щины; во время оплавления эмалируемый предмет (напри-
мер, трубчатое сопротивление) может вращаться в печи
для более равномерного покрытия эмалью. Целесообразно
механизированное покрытие эмалью с прохождением эма-
лируемых предметов через специальную конвейерную печь.
Во втором случае эмаль смешивается с водой, образуя
суспензию (шликер), которая и наносится на эмалируе-
мый предмет, после чего идут подсушка и оплавление.
Весьма важно, чтобы температурный коэффициент расши-
ширения Л эмали был приблизительно равен величине А
материала, на который наносится эмаль. При наличии за-
метного различия между коэффициентами расширения
эмали и вещества, на которое она нанесена, при резкой
смене температур эмаль легко будет давать мелкие тре-
щины («цек»).
Простая рецептура шихты эмали для покрытия трубча-
тых сопротивлений (борносвинцовое стекло, окрашенное в
коричневый цвет перекисью марганца): свинцовый глет
РЬО — 27%, борная кислота Н3ВОз — 70%, перекись мар-
ганца МпО2—3%. Температура размягчения этой эмали
около 600° С. При длительном действии воды эта эмаль бе-
леет и частично растворяется. Для повышения водостойко-
сти и нагревостойкости эмали к шихте может добавляться
кварцевый песок; это ведет к повышению температуры
плавления эмали.
В случае эмалировки предметов из стали или чугуна для
улучшения сцепления эмали с металлом применяют предва-
Фарфор
191
рительное покрытие черного металла «грунтовой» эмалью
(с содержанием окислов никеля или кобальта); на этой
грунтовой эмали уже наносится основная эмаль любой ок-
раски. Посудные эмали имеют обычно температуру плавле-
ния порядка 800—950° С и сравнительно высокие электро-
изоляционные свойства.
Стеклянное волокно уже было рассмотрено
нами ранее (стр. 134).
37. ФАРФОР
Фарфор является важнейшим и наиболее широко при-
меняемым из керамических электроизоляционных материа-
лов. Под названием’ керамических материалов
вообще подразумевают неорганические материалы, спечен-
ные посредством обжига при высокой температуре, при ко-
торой происходят существенные физико-химические изме-
нения исходных веществ. Основной частью многих керами-
ческих материалов, и в том числе фарфора, являются гли-
н ы, дающие возможность удобной формовки изделий, так
как глина в увлажненном состоянии обладает значительной
пластичностью; после же обжига глины она уже перестает
размягчаться от действия воды, и в результате обжига ке-
рамические материалы на основе глины приобретают высо-
кую механическую прочность.
Производство фарфора в нашей стране было поставлено
Д. И. Виноградовым — сподвижником М. В. Ломоносова.
Д. И. Виноградов впервые в мире произвел научное иссле-
дование технологических процессов фарфора. С начала раз-
вития электротехники фарфор был широко использован как
электроизоляционный материал, и по настоящее время он
является одним из наиболее ответственных материалов изо-
ляторостроения.
Для изготовления фарфора применяют специальные сор-
та глин (к а о л ин — высококачественная светлая глина
большой чистоты, а также другие виды огнеупорных пла-
стичных глин) и минералы кварц и полевой шпат. Сущность
технологического процесса изготовления фарфора (мы упо-
минаем лишь об основных производственных операциях; бо-
лее подробное описание их читатель может найти в книге
Н. В. Никулина «Производство фарфоровых изоляторов»,
Госэнергоиздат, 1951) сводится к очистке от примесей всех
составных частей фарфора, тщательному их измельчению
192
Стекла и керамические материалы
[ гл. 8
(при длительном перемалывании вместе с фарфоровыми или
кремневыми шарами в медленно вращающейся «шаровой
мельнице» — фиг. 62) и перемешиванию в однородную мас-
су с водой. Из фарфоровой массы той или иной консистен-
ции различными способами: обточкой, прессовкой, отливкой
в гипсовые формы, выдавливанием через отверстие и пр., по-
лучают изделия нужной конфигурации. Отформованные тем
или иным способом изоляторы или другие фарфоровые из-
Фиг. 62. Шаровая мельница.
Z—стальной барабан; 2—полуоси барабана; 3 — фарфоровая
или гранитная футеровка; 4 — люк для загрузки и выгрузки.
делия сушат для удаления избытка воды. Следующие опе-
рации, чрезвычайно важные для получения фарфоровых из-
делий высокого качества, — глазуровка и обжиг, на
рассмотрении которых мы в дальнейшем остановимся.
Глазурью называется масса, наносимая тонким слоем
на поверхность фарфорового изделия. При обжиге глазурь
расплавляется и покрывает поверхность фарфора блестя-
щим, стекловидным слоем. Назначение глазури сводится к
следующему: сам по себе фарфор имеет определенную по-
ристость и дает при обжиге матовую, шероховатую поверх-
ность. Глазурь, закрывая плотным слоем поверхность фар-
фора, защищает фарфор от проникновения внутрь пор влаги
и тем самым уменьшает гигроскопичность фарфоровых изо-
§ 37]
Фарфор
193
ляторов, что весьма важно, так как благодаря слою глазу-
ри фарфоровые изоляторы становятся настолько водостой-
кими, что могут свободно работать на открытом воздухе,
подвергаясь действию дождя и других атмосферных осад-
ков. Кроме того, глазурь улучшает внешний вид фарфора и
позволяет получать окрашенную поверхность фарфора (по-
средством введения в состав глазури веществ, придающих
ей при обжиге тот или другой яркий цвет). К гладкой по-
верхности фарфора менее пристают пыль и различные за-
грязнения, глазурь уменьшает утечку по поверхности изоля-
торов и повышает их напря-
жение перекрытия. Наконец,
глазуровка, устраняя нали-
чие мелких трещин на по-
верхности фарфора, которые
являются местами начала
разрушения при механиче-
ских нагрузках, и давая фар-
фору более гладкую поверх-
ность, существенно повы-
шает механическую проч-
ность фарфоровых изделий.
Глазурь по свому составу
близка к стеклам; ее темпе-
ратура размягчения должна
быть несколько ниже темпе-
Фиг. 63. Глазуровка проходного
изолятора способом накатки.
ратуры обжига фарфора, чтобы во время обжига она уже
плавилась и хорошо остекловывала поверхность фарфора.
Глазурь должна чрезвычайно прочно приплавляться к по-
верхности фарфора (отбить глазурь, не повредив фарфор,
совершенно невозможно) и, что весьма важно, иметь оди-
наковый с фарфором температурный коэффициент расшире-
ния. Если глазурь имеет слишком малый коэффициент тепло-
вого расширения, заметно отличающийся от температурного
коэффициента расширения самого фарфора, то при резких
колебаниях температуры она будет давать мелкие трещины,
так называемый цек, и может отскакивать от фарфора.
Процесс глазуровки заключается в том, что подготовлен-
ный изолятор на короткое время погружают в сосуд с во-
дой, в которой размешан тонкий порошок глазури. На
фиг. 63 показана глазуровка проходного изолятора способом
«накатки». Не подлежащие глазуровке поверхности — стер-
В- М Тареев
Фиг. 64. Фарфоровые изоляторы,
размещенные в капселях для
обжига.
Слева — штыревой изолятор и еще два
мал; ньких изолятора для лучшего ис-
пользования объема капселя; справа —
проходной изолятор (по фиг. 63).
жень и внутренняя полость — при прокатывании изделия
по направляющим остаются сухими. Если требуется, чтобы
глазурь не приставала к определенным местам поверхности
изолятора при погружении его целиком в глазурь, то эти
места предварительно смазывают подогретым раствором па-
рафина в керосине. Крупные и тяжелые изоляторы глазу-
руют поливкой или пульверизацией. После глазуровки из-
делия подсушивают и обжигают.
Обжиг — чрезвычайно существенная операция, придаю-
щая фарфору высокую механическую прочность, водостой-
кость и хорошие электроизо-
ляционные свойства. При
обжиге составные части фар-
фора претерпевают сущест-
венные физико-химические
изменения: глина изменяет
кристаллическую структуру
п теряет входящую в ее со-
став кристаллизационную
воду; полевой шпат—наибо-
лее легкоплавкая составная
часть фарфора — при темпе-
ратуре обжига фарфора уже
плавится, образуя стекловид-
ную массу, заполняющую
промежутки между зернами
подвергнутых обжигу гли-
ны и кварца, и прочно связывает друг с другом эти зерна.
Таким образом, фарфор можно рассматривать как стекло,
имеющее кристаллический наполнитель, уменьшающий его
хрупкость.
Продолжительность обжига фарфоровых изоляторов со-
ставляет в зависимости от их размеров от 20 до 70 час. При
этом собственно обжиг при максимальной температуре (для
установочного фарфора 1 300—1 350°С, для высоковольтно-
го фарфора 1 330—1 410° С) занимает сравнительно неболь-
шое время; много времени требует постепенный подъем тем-
пературы (во избежание повреждения изделий слишком бур-
но выделяющимися водяными парами и газами). Кроме то-
го, не меньшее время требуется на постепенное охлаждение
изделий перед выниманием их из печи (это необходимо во
избежание появления температурных напряжений и тре-
S 37
Фарфор
щин). Подвергающиеся обжшу фар-
форовые изделия помещаются в на-
гревательную печь, отапливаемую
мазутом, газом или углем (весьма
хороши электрические печи) в ша-
мотных цилиндрах или коробках, так
называемых капселях, чтобы
предохранить изделия от непосред-
ственного воздействия пламени, не-
равномерного нагрева с разных сти-
рон и загрязнения копотью (фиг. 64).
Температура размягчения капсель-
ной глины (шамота) должна быть
не менее 1 700° С. Поверхность, кото-
рой обжигаемый изолятор ставится
на дно капселя, обязательно должна
быть свободна от глазури, иначе
изолятор приплавится к дну капселя.
Печи для обжига фарфора бывают
двух типов: прерывного дей-
ствия (горны) и непрерыв-
ного де й с т в и я (т у н н единые
печи). При работе с горнами пос-
ле обжига каждой партии фарфора
печь приходится охлаждать для вы-
емки обожженных изделий и загруз-
ки новых. Туннельные печи, в кото-
рых обжигаемые изделия на особых
вагонетках входят с одной стороны
печи, медленно проходят через печь
и выходят с другой стороны печи
(фиг. 65), дают возможность непре-
рывной работы. В средней части пе-
чи (зона обжига) поддерживается
наиболее высокая температура; от
середины печи по направлению к
входному и выходному концам печи
температура в печп постепенно по-
нижается.
На фиг. 66 изображен поперечный разрез туннельной
печи с вагонеткой. На огнеупорном поду 1 вагонетки
196
Стекла и керамические материалы
[ гл. 8
установлены капсели 2 с обжигаемыми изделиями; для устра-
нения подсоса в печь холодного воздуха и для защиты от
нагрева колес и других металлических деталей вагонеток
служит песочный затвор 3, образованный желобами, запол-
ненными песком; в песке скользят связанные с вагонетка-
ми «фартуки», выполненные из стали и сверху футерован-
ные огнеупорным кирпичом.
Фиг. 66. Поперечный разрез туннельной печи.
Очевидно, что туннельные печи выгоднее горнов, так как
производительность их больше. На фарфоровых заводах
употребительны туннельные печи длиной свыше 100 м.
При обжиге благодаря потере составными частями фар-
фора воды и уплотнению структуры наблюдается уменьше-
ние размеров обжигаемого изделия — так называемая
усадка. Усадка начинается еще во время воздушной суш-
ки изоляторов. Полная усадка фарфора весьма значительна
и может доходить до 20%. Фиг. 67 дает наглядное пред-
ставление об усадке: налево изображена заготовка из фар-
форовой массы, посредине — проходной изолятор, которому
§ 37]
Фарфор
197
придана форма обточкой, до обжига, а справа — тот же
изолятор после обжига. Усадка бывает больше в вертикаль-
ном направлении (считая по положению изолятора в печи
во время обжига), чем в горизонтальном. Принимая во вни-
мание усадку, необходимо при формовке фарфоровых изо-
ляторов давать им завышенные размеры против требую-
щихся окончательных размеров готовых изделий. Однако
вследствие неизбежных колебаний состава сырья, режима
обжига и т. п. точно предугадать
заранее величину усадки практи-
чески невозможно; поэтому фар-
форовые изделия могут быть изго-
товлены только весьма прибли-
женных размеров (допуск на их
размеры составляет в разных слу-
чаях от 2 до 5%, ср. табл. 15 и
16, стр. 202 и 205). Поэтому от-
дельные фарфоровые детали мож-
но соединять друг с другом толь-
ко с помощью склеивания, цемен-
тирования, заливки металлом и
пр,, но не при помощи таких спо-
собов, которые требуют точности
соединяемых деталей; например,
невозможно получить фарфоро-
Фиг. 67. Усадка фарфорово-
го проходного изолятора.
Слова—заготовка для изолятора;
в середине — изолятор, оформлен-
ный обточкой, до обжига; справа—
изолятор после обжига.
вые детали, соединяемые на вин-
товой нарезке и т. п. Более точ-
ные размеры фарфоровым и дру-
гим керамическим изделиям мо-
гут придаваться после обжига
путем шлифовки абразивными
инструментами, что является трудоемкой и дорогой опера-
цией вследствие значительной твердости обожженного фар-
фора; кроме того, при этом, естественно, приходится отка-
зываться от глазуровки обрабатываемых поверхностей.
Основные свойства правильно составленного и обожжен-
ного фарфора: плотность 2,3—2,5 ка/d.w3; температурный
коэффициент расширения 3,0—4,5’ 10“6 на ГС—эта вели-
чина меньше, чем для стали (1Г10-6) п для цемента
(14• 10~6), что необходимо учитывать при армировании
и креплении изоляторов. Прочность на сжатие весьма вели-
ка—4000—6 000 кг/см2, причем для фарфоровых изделий
1!)8
Ctl'K.i.i и керамические .материалл
Г гл. 8
меньшей толщины она значительно выше, чем для более
толстых. Значительно меньше прочность на разрыв (350 —
500 кг/см2 для глазурованного фарфора и всего лишь око-
ло 200—300 хг/с.и2 для неглазурованного) и на изгиб (80—
100 кг/m-2). Значительное превышение величины прочности
по отношению к другим видам
явление весьма характерное не
и
механических нагрузок —
только для фарфора, но
для многих других ке-
Фиг. 68. Зависимость тангенса уг-
ла потерь от температуры для
обычного изоляторного фарфора
(кривая а) и высокочастотного
стеатита (кривая б).
рамических п вообще мине-
ральных веществ. Фарфор,
хотя он и менее хрупок, чем
стекло (его удельная удар-
ная вязкость составляет 1,8—
2,2 кг см/см2), все же может
легко ломаться при ударах.
Фарфор весьма устойчив ко
многим химическим реаген-
там—кислотам и т. п., почему
его широко применяют для
изготовления химической по-
суды (тигли, стаканы и пр.).
Электрические свойства фарфора при нормальной темпе-
ратуре достаточно высоки: его электрическая прочность
10—30 кв/мм, удельное объемное сопротивление 1014—
1013 ом см, диэлектрическая проницаемость 6—7, тангенс
угла потерь 0,015—0,02. Однако при повышении температу-
ры электроизоляционные свойства фарфора очень сильно
ухудшаются, что вполне понятно, так как стекловидная мас-
са фарфора, полученная из содержащих значительное коли-
чество натрия и калия минералов типа полевого шпата,
является щелочным стеклом, и ее электрические свойств-:
быстро ухудшаются при подъеме температуры (ср. стр. 183).
На фиг. 68 (кривая а) представлена зависимость тангенса
угла потерь фарфора от температуры.
38. ФАРФОРОВЫЕ ИЗОЛЯТОРЫ
Из фарфора изготовляют самые разнообразные изоля-
торы для целей электротехники. Таковы: линейные
изоляторы — подвесные для более высоких напря-
жений (более 35 ко) и штыревые для более низких,
стаи и и о п п ы е и з о л я i о р ы -- о и о р и ы е и п р о х о д-
п ы е (вводы), а и и а р а т и ы е и з о л я i о р ы, входящие
Фарфоровые изоляторы
199
в конструкцию разнообразных аппаратов — трансформато-
ров, масляных выключателей, разъединителей, разрядников
и т. и., установочные фарфоровые изделия —
ролики, детали патронов, выключателей, штепсельных со-
единений, предохранителей и пр., оттяжные антенные изо-
ляторы, телеграфные и телефонные изоляторы и пр. В на-
стоящей книге мы дадим лишь краткие замечания о некото-
рых наиболее важных типах фарфоровых изоляторов.
Отметим, что форма и размеры фарфоровых изоляторов
могут быть весьма разнообразны. Однако, ввиду неравно-
мерности обжига в толстом слое и ухудшения механической
и электрической прочности фарфора при очень большой
голщине, рекомендуется избегать сплошных толстых пред-
метов из фарфора. В случае надобности изготовляют фар-
форовые изоляторы из нескольких более тонких частей, со-
единяемых друг с другом глазуровкой с последующим об-
жигом, причем глазурь прочно сплавляет соединяемые по-
верхности. Хорошо соединяет друг с другом фарфоровые
части также карбипо тъный клей (стр. 268—271). Фарфоро-
вые части можно соединять друг с другом и с металличе-
скими частями (арматурой изоляторов) также портланд-це-
ментом, глетоглнцершюг.сй замазкой (стр. 267—268) и за-
ливкой свинцом или другими легкоплавкими металлами.
При употреблении свинца и т. п. необходимо соединяемые
части предварительно подогревать, чтобы избежать растрес-
кивания фарфора.
Следует избегать резких переходов от толстого сечения
фарфора к тонкому — иначе в месте этого перехода вслед-
ствие неравномерности температурных напряжений легко
появляются трещины. Следует по возможности закруглять
все углы изолятора.
При конструировании фарфоровых изоляторов следует
также иметь в виду, чю механическая прочность фарфора
на сжатие значительно превосходит его прочность на раз-
рыв или изгиб, что уже было отмечено ранее. Поэтому в изо-
ляторах, которые подвергаются воздействию значительных
механических нагрузок, чаще всего заставляют фарфор ра-
ботать именно на сжатие. Так, например, антенный оттяж-
ной изолятор («орешкового типа»), который в целом пере-
дает только растягивающее усилие, сконструирован (фиг. 69)
так, что в передающей механическую нагрузку части его —
м-'-жду двумя его отверстиями, через которые пропускаются
Стекла и керамические материалы
i гл. 8
проволочные петли, — фарфор работает на сжатие. То же
относится и к обычным подвесным изоляторам для линий
электропередачи.
Важнейшими электрическими характеристиками изоля-
торов высокого напряжения являются значения разряд-
ного напряжения, т. е. напряжения, приложенного
между электродами изолятора (например, для подвесного
изолятора между верхней и нижней арматурой), при кото-
ром возникает электрический разряд между электродами —
б подавляющем большинстве случаев этот разряд наступает
в виде поверхностного
разряда (перекрытия)
между электродами,
так что при разряде
изолятор не повреж-
дается. Следует разли-
чать два вида разряд-
ного напряжения: «су-
Фиг. 69. Антенны!'!
оттяжной изо-
лятор.
Фиг. 70. Испытание штыревого изоля-
тора на сухоразрядное напряжение (пе-
рекрытие сухого изолятора электриче-
ской дугой).
поразрядное» и «мокроразрядное» напряжение. С у х о р аз-
рядное напряжение — то значение разрядного на-
пряжения, которое получается при испытании изолятора в
нормальных условиях (фиг. 70); мокроразрядное
напряжение — то значение разрядного напряжения, ко-
торое получается при испытании под искусственным «дож-
дем» силой от 4,5 до 5,5 ми/Л'ин (под силой дождя пони-
мается высота слоя воды, которая набирается в цилиндре,
который был поставлен так, что его край был перпендику-
лярен направлению дождя, падающего под углом 45° к го-
ризонтальной плоскости на находящийся в рабочем положе-
нии изолятор; удельное сопротивление воды должно быть
в пределах от 9-103 до 11 • 103 ом - см при +20°С). При
этом испытании значительная часть поверхности изолятора
оказывается смоченной (фиг. 71), почему мокроразрядное
§ 38]
Фарфоровые изоляторы
напряжение всегда меньше сухоразрядного. Величина мо-
кроразрядного напряжения дает представление о том, как
будет себя вести изолятор в открытой установке или на ли-
нии электропередачи при эксплуатации под дождем. Кроме
разрядных напряжений определяют еще пробивное на-
пряжение — это то напряжение, при котором происходит
пробой через толщу фарфора между электродами, вызы-
вающий уже повреждение изолятора. Понятно, что пробив-
ное напряжение изолято-
ра должно быть больше,
чем су'хоразрядное на-
пряжение. Пробивное
напряжение определяют
Фиг. 71. Путь разряда
при мокроразрядном ис-
пытании фарфорового
(штырезого) изолятора.
АБ, ВГ, ДЕ — части поверх-
ности изолятора, смоченные
дождем.
Фиг. 72. Перекрытие гирлянды
подвесных изоляторов.
при помещении испытуемого изолятора в масло (ср. стр.
35). При испытании подвесных изоляторов (стр. 203—
205) пробивное напряжение определяют только у единич-
ных изоляторов (звеньев), но не у целых гирлянд, в то же
время разрядное напряжение определяют у гирлянд изоля-
торов (фиг. 72).
Линейные изоляторы. Как мы уже отмечали при соору-
жении воздушных линий электропередачи на напряжения до
35 кв применяют штыревые изоляторы, которые кре-
пят на штырях или крючьях (откуда и их название). Таким
202
Стекла .и керамические материалы
[ гл. 8
образом, штыревые изоляторы обеспечивают жесткое креп-
ление проводов к определенным точкам опор. В соответ-
ствии со стандартом ГОСТ 1232-41 штыревые изоляторы
выпускаются четырех марок; ШС-6, ШС-10, ШД-20 и
ШД-35; цифра, в обозначении марки—напряжение линии
при деревянных опорах с незаземленными штырями (в слу-
чае деревянных опор с зазем-
Фиг. 74. Конструкция
штыревого изолятора
(марки ШД-20 и Ш.Д-3”
Фиг. 73. Конструкция
штыревого изолятора
(марки ШС-6 и ШС-10).
использовать эти марки изоляторов лишь для более низких
напряжений: ШС-10—для 6 кв, ШД-20 — на 10 кв и
ШД-35 — на 20 кв). Конструкции ШС (фиг. 73) и ШД
(фиг. 74) отличаются по числу «юбок».
Данные штыревых изоляторов приведены в табл. 15.
Таблица 15
Марка штыревого изолятора ШС-6 LUC-10 ШД-20 ШД-35
Конструкция по чертежу . . . Фиг. 73 Фиг. 73 Фиг. 74 Фиг. 74
Размер А. мм 90 + 4,5 105+ 5.0 190+9,5 275+13,5
Размер Б, мм 120+6,0 140-1-7,0 185 + 9,0 255+12,5
Глубина резьбы, мм . . • . . Сухоразрядное напряжение не 1,5+1,0 1,5+1,0 2,0 + 0,5 2,0+0,5
менее, кв Мокроразрядное напряжение 50 60 85 120
не менее, кв Пробивное напряжение не ме- 25 33 52 80
нее, кв Наибольшая допустимая изги- 65 78 111 156
бающая нагрузка, кг ... . 800 800 1 200 2 000
Фгффороьые изоляторы
Фиг. 75. Одиночная
поддерживающая гир-
лянда подвесных изо-
ляторов.
1 — промежуточное звено;
2—с« рьга; 3— верхний рог:
4— изолятор; 5 - ушко;
6— нижний рог; 7-под*
держивающий зажим.
Подвес н ы с изо л я т о р ы используют п рл сооруже-
нии линий электропередачи для напряжений вплоть до наи-
более высоких, применяемых в настоящее время. Для таких
напряжений, например 110—220 кв, штыревые изоляторы
получались бы чрезмерно тяжелыми и дорогими. Подвесные
же изоляторы соединяют последовательно в «гирлян-
ды», на которые и подвешивают прово- г!_______
да. Таким образом, в отличие от шты- g '
ревых изоляторов подвесные изолято- —----2
ры обеспечивают известную гибкость / \
подвеса провода, т. е. возможность *
некоторого перемещения последнего.
Гирлянды подвесных изоляторов бы-
вают поддерживающие, предна-
значенные для подвеса проводов к
промежуточным опорам, и и а т я ж-
лые, крепящие провод к анкерным
опорам. Как промежуточные, так и на-
тяжные гирлянды в зависимости от тре-
бующейся механической прочности мо-
; ут выполняться о д и ночи ы м и,
сдвоен н ы м и, с т роен н ы м и и
т. д.; кроме того, в зависимости от ме-
ханической нагрузки берут и различные
марки подвесных изоляторов (см. ни-
же). Число отдельных подвесных изо-
ляторов в гирлянде определяется ра-
бочим напряжением линии: чем выше
напряжение, тем, естественно, большее
число изоляторов должно быть в гир-
лянде (для 1'0 кв обычно берут 6—
7 шт., для 220 кв — 10—12 шт.).
На фиг. 75 изображена одиночная поддерживающая гир-
лянда подвесных изоляторов, а на фиг. 76 — сдвоенная на-
тяжная гирлянда; в обоих случаях показана арматура, т.е.
металлические детали, служащие для сборки и крепления
гирлянд.
Отдельный подвесной изолятор показан на фиг. 77. Как
ппдпо, этот изолятор имеет жестко соединенные с фарфоро-
вым корпусом изолятора металлические детали арматуры—
шапку и пестик (стержень). Шапка изготовляется
из ковкого чугуна по ГОСТ 1215-11, а стержень- -из стали
Стекла и керамические материалы
[ гл. 8
по ГОСТ 380-41; как шапка, так и пестик имеют антикорро-
зионное покрытие (цинкование). При сборке гирлянды каж-
дый следующий (считая сверху вниз) изолятор надевают
Фиг. 76. Сдвоенная натяжная гирлянда подвесных
изоляторов.
1 — скоба; 2— коромысло; 3—верхний рог; 4—двухлапчатое ушко;
5 — пестик; 6—изоляторы; 7—нижний рог; 8— промежуточное звено;
9—натяжной зажим.
отверстием шапки на головку пестика предшествующего изо-
лятора и закрепляют специальным замком. Марки подвес-
-D
Фиг. 77. Подвесной изолятор.
1 — фарфоровый корпус изоля-
тора; 2—чугунная оцинкованная
шапка; 3—пестик; 4— цемент.
них изоляторов установлены тем
же стандартом ГОСТ 1232-41, кото-
рый устанавливает марки и для
штыревых изоляторов. Марки
подвесных изоляторов по стан-
дарту: П-2, П-4,5 и П-7 (бук-
ва П —подвесной, цифры — до-
пускаемая нагрузка — рабочее
тяжение — в тоннах, для которой
предназначен данный изоля-
тор). Характеристики подвес-
ных изоляторов приведены в
табл. 16.
В последнее время, в особенности в связи с разработкой
новых типов керамических материалов, обладающих повы-
шенной механической прочностью, находит себе применение
§ 381
Фарфоровые изоляторы
205
Таблица 16
Марка подвесного изолятора П-2 ПМ,5 П-7
Размер Н (по фиг. 77), мм . . 110± 5,5 170+5,5 210+10,5
Размер D (по фиг. 77), мм . . 180±9,0 270± 13,5 325+16,0
Допускаемое тяжение, кг . . Сухоразрядное напряжение от- дельного изолятора не менее, 2 000 4 500 7 000
кв Мокроразрядное напряжение отдельного изолятора не ме- 60 75 86
нее, кв .......... Пробивное напряжение отдель- 25 40 45
кого изолятора не менее, кв 85 ПО 125
совершенно особый тип подвесного изолятора для воздуш-
ных линий электропередачи высокого напряжения —
стержневой (фиг. 78). Этот изолятор имеет сплошной
фарфоровый стержень с крыльями 2 и шапками 1, посажен-
ными на цементе 3.
Телеграфно-телефонные изоляторы. Изго-
товляются согласно стандарту ГОСТ 2366-49 «Изоляторы
для воздушных линий связи» четырех размеров: ТФ-2, ТФ-3,
ТФ-4 и ГФ-5. Применяются как для прокладки телефонных
и телеграфных линий, так и для монтажа проводов низкого
напряжения на столбах, стенах и т. п. По сути дела они
сходны СО' штыревыми изоляторами, но имеют меньшие
размеры и к их качеству предъявляются менее жесткие тре-
бования. Конструкция изоляторов ТФ показана на фиг. 82.
Данные изоляторов приведены в табл. 17.
Допускаемые отклонения по размерам для телеграфно-
телефонных изоляторов: по высоте +3%, по прочим разме-
рам +5%. Электрическое сопротивление изоляторов прове-
ряют следующим образом; изоляторы промывают чистой
водой и высушивают, затем опускают головками вниз в ван-
ну с чистой водой так, чтобы уровень воды снаружи боль-
шой юбки и по обе стороны малой юбки был ниже краев
юбок изолятора на 20 мм, и выдерживают так в течение
8 час., после чего измеряют сопротивление между металли-
ческими пластинами, погруженными в воду, внутри и сна-
ружи изолятора (фиг. 80). Сопротивление измеряют при по-
Стекла II керамические млтсриа, n>t
гл. 8
Т а б лица 17
Марка телеграфно-телефонного изолятора 1 ТФ-2 ТФ-! ТФ-1 ТФ-5
Общая высота (размер А по фиг. 79), мм 103 86 67 47
Внешний диаметр (размер Б по фиг. 79), мм 75 61 49 40
Диаметр нарезки (размер В по фиг. 79), мм 20 j 18 15 13
Глубина резьбы (размер Г по фиг. 79), мм 2,= 1,5 1,5 1,5
Механическая прочность на срез головки изолятор!, кг, не менее 800 600 300 200
Электрическое сопротивление изолятора, тыс. мгсм, не ме- нее 50 | 40 20 10
стоян,ном напряжении 100 200 в. Стойкость телеграфно-
телефонных изоляторов по отношению к резким сменам тем-
пературы должна быть такой, чтобы после нагрева на воз-
духе до 70° С изоляторы при обливании водой температурой
20° С не давали цека (трещин) глазури. В зависимости от
качества телеграфно-телефонные изоляторы всех марок раз-
деляют на сорта 1-й и 2-й.
Станционные изоляторы. Опорные изоляторы
служат для жесткого крепления шин распределительных
устройств и различных электрических аппаратов. На фиг. 81
показан пример конструкции такого изолятора, а на
фиг. 82 — использование таких изоляторов при креплении
трехполюсного разъединителя.
Большое значение имеют проходные изоляторы,
которые служат для пропускания проводов, находящихся
под напряжением, сквозь стены или полы зданий или раз-
личные перегородки. На фиг. 83 представлена конструкция
проходного изолятора; внутри его проходит токоведущий
медный стержень, а на обоих концах его предусмотрены
винтовые зажимы, которыми крепятся провода или шины,
подходящие к проходному изолятору с обеих сторон. В тех
случаях, когда надо ввести или вывести линию сквозь на-
ружную стену здания подстанции, применяют так называе-
мые линейные выводы, отличающиеся водонепрони-
цаемым уплотнением колпачка наружной части изолятора;
§ 68 i
Фиг. 78. Стержне-
вой изолятор на
рабочее напряже-
ние 110 кв.
Фиг. 79. Телеграфно-
телефонный изолятор.
Фиг. 80. Испытание телеграфно-телефон-
ного изолятора на величину электри-
ческого сопротивления.
/—изолятор; 2 и 3—пластинки-э.ъ ктроды; 4—вода.
Фиг. 81. Опорный изолятор,
/—фарфоровый корпус; 2— голог
ка; 3— фланец; 4—замазка.
5 — картонные шайбы.
208
Стекла и керамические материалы
[ гл. 8
10
Фиг. 82. Крепление трехполюсного разъ-
едииителя£на напряжение 6 кв на опор-
ных изоляторах.
наружная часть линейного вывода, работающая в более
тяжелых условиях (влажность), делается больших разме-
ров и с более развитым рифлением, чем внутренняя часть.
Различные проходные изоляторы были уже изображены
выше—на фиг. 30, 31,64
(правый рисунок) и 67.
Аппаратные изоля-
торы. Эти изоляторы,
являющиеся составны-
ми частями разных элек-
трических аппаратов,
13 весьма разнообразны
по форме и размерам.
Весьма ответствен-
ными аппаратными изо-
ляторами
вводы,
введения
внутрь
кожухов
паратов
торов,
ключателей,
торов и т.
ЯВЛЯЮТСЯ
служащие для
проводников
металлических
или баков ап-
(трансформа-
масляных вы-
конденса-
п.). При
сравнительно невысоких напряжениях вводы по сути дела
сходны с проходными изоляторами, описанными выше. Для
очень высоких напряжений применяют вводы сложной кон-
Фиг. 83. Проходной изолятор для внутренней
установки.
/ — фарфоровый корпус; 2— токоведущий стержень;.?—
винтовые зажимы: 4 — латунные колпачки; 5—фланец.
: 38]
Фарфоровые изоляторы
209
струкции, имеющие наружные оболочки (покрышки) из
фарфора, внутри которых находятся проходные изоляторы
из бакелитовых цилиндров; промежутки между фарфором
Фиг. 84. Разрез фазы масляного выключателя типа
ВМ-35-Н.
! — ввод (наружный вид); 2—фарфоровая покрышка ввода; 3—бу-
мажно-бакелитовый проходной изолятор; 4 — заливочный состав;
5-масло в баке; 6—бумажно-бакелитовый стакан; 7—картонный экран
и внутренними цилиндрами заливаются компаундом или
же трансформаторным маслом. На фиг. 84 представлено
применение вводов в масляном выключателе; вдась же от-
14 В. М Т*рем
210
Стекла и керамические материалы
. гл. 8
Фиг. 85. Разрез транс-
форматора тока типа
ТФН на 110 кв.
1—Фарфоровый изолятор
(кожух): 2—трансформа-
торное масло; 3— первич-
ная обмотка: 4—вторичная
обмотка.
мечено и применение других электроизоляционных конст-
рукций.
Специальные, иногда весьма сложной формы изоляторы
применяют для изготовления измерительных трансформа-
торов, разрядников и т. п. (фиг. 85).
Установочный фарфор. Сюда отно-
сятся ролики (ГОСТ 4531-48), детали
штепсельных розеток и вилок, лампо-
вых патронов, плавких предохраните-
лей и т. п. В основном—это массовая
продукция, производимая фарфоровы-
ми заводами посредством прессования
в стальных прессформах из довольно
сухой (с малым количеством воды)
фарфоровой массы; качество фарфора
в них значительно ниже, чем в высоко-
вольтных фарфоровых изоляторах.
При транспорте и монтаже изолято-
ров, особенно ответственных высоко-
вольтных изоляторов, необходимо со-
блюдать очень большую осторожность.
Фарфоровые изоляторы перед монта-
жом очищают сухой мягкой тряпкой;
если на фарфоре имеется приставшая
грязь или краска, ее следует смывать
чистым бензином, или же счищать ту-
пым деревянным скребком с последую-
щим промыванием очищенного места
бензином. Ржавчину с металлических
частей изоляторов удаляют тряпкой,
смоченной в керосине, и (не для токо-
ведущих частей) мелкой стеклянной
бумагой. Очищенные от ржавчины места смазывают техни-
ческим вазелином.
При хранении на складе следует держать изоляторы на
специальных полках (стеллажах). При этом опорные изо-
ляторы ставят на фланцы; если их ставят в несколько рядов
один над другим, то между отдельными рядами делают про-
кладки из теса или хотя бы из фанеры. Проходные изоля-
торы кладут в горизонтальном положении в один ряд.
§39] Различные керамические материалы
2il
39. РАЗЛИЧНЫЕ КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Как уже. указывалось, фарфор имеет чрезвычайно широ-
кое применение в электротехнике, в частности в технике
сильных токов. Однако отмеченные выше недостатки фар-
фора — прежде всего сравнительно высокий угол диэлектри-
ческих потерь, быстро увеличивающийся к тому же при по-
вышении температуры,—затрудняют применение фарфора
для электрической изоляции при высоких частотах, а также
при высоких температурах. Развитие радиотехнической,
электровакуумной и электротермической промышленности
вызвало необходимость в новых керамических материалах,
обладающих повышенными свойствами по сравнению с
фарфором. Развитие этих материалов сперва шло по линии
усовершенствования фарфора, а затем по линии получения
керамических материалов совершенно отличного от фар-
фора состава. Из большого числа «радиокерамических» и
других специальных керамических материалов, которые бы-
ли созданы за последнее время в Советском Союзе, мы от-
метим лишь небольшое число наиболее интересных и харак-
терных представителей этой весьма важной и ответственной
группы материалов.
Радиофарфор и его дальнейшее усовершенствова-
ние— ул ьт р а ф а р ф о р, разработанные в Союзе лауреа-
тами Сталинской премии проф. Н. П. Богородицким и
И. Д. Фридбергом, представляют собой в основном фарфор,
в который введены различные добавки, в частности окись
бария ВаО (как уже было указано на стр. 184, введение
окиси бария в щелочные стекла, в данном случае в стек-
ловидную массу фарфора, существенно улучшает их ди-
электрические свойства). Технология радиофарфора и уль-
трафарфора близка к технологии обычного фарфора. Тан-
генс угла потерь (при нормальной температуре и радиоча-
стотах) радиофарфора порядка 0,003, а ультрафарфора 0,001.
Ультрафарфор имеет также значительно повышенную по
сравнению с обычным фарфором механическую прочность
(на изгиб 1 500—2 000 кг/см2, на разрыв 450—600 кг] см2,
на сжатие 6 000—8 000 кг/см2).
Алюмин оксид в основном состоит из окиси алюми-
ния AI2O3. Этот материал, требующий сложной технологии
изготовления с весьма высокой температурой обжига (до
4-1750° С), обладает высокой нагревостойкостью (до
14*
212
Стекла и керамические материалы
[ гл. 8
+ 1 600°С), высоким удельным объемным сопротивлением
при повышенных температурах, весьма значительной меха-
нической прочностью (прочность на разрыв 1 000—
1 500 кг)см2, на сжатие 10 000—20 000 кг/см2-, удельная
ударная вязкость 5—7 кг • см/см2); его диэлектрическая
проницаемость 10—И. Теплопроводность алюминоксида
примерно в 10 раз выше, чем фарфора.
Стеатит—вид керамики, изготовляемый на основе
минерала талька 3MgO • 4SiO2 • Н2О. Таким образом, в то
время как обычная керамика (фарфор и его разновидности)
состоит в основном из силикатов
алюминия, стеатитовая керамика
в основном представляет собой си-
ликаты магния. Тальк — хорошо из-
вестный минерал, обладающий спо-
собностью благодаря его чрезвычай-
ной мягкости легко размалываться
в порошок. Стеатитовая керамика
обычно изготовляется обжигом мас-
сы, составляемой из талькового по-
рошка с некоторыми добавками.
Возможно также изготовлять детали
из талькового камня путем его непо-
средственной механической обработ-
ки (которая проста ввиду мяг-
кости материала) с последующим
обжигом. Специальные сорта стеа-
тита, предназначенные для высокочастотной изоляции,
имеют весьма малый угол потерь (фиг. 68 на стр. 198, кри-
вая б) и хорошие механические свойства (прочность на раз-
рыв 400—500, на изгиб 1 200—1 600 и на сжатие —
6 000—8 000 кг/см2). Преимуществом стеатитовой керамики
является также малая усадка при обжиге, позволяющая по-
лучение изделий со сравнительно точными размерами. К тому
же он не нуждается в. глазуровке (благодаря плотной струк-
туре) и может дополнительно обрабатываться шлифовкой.
Стеатит широко используется для установочной изоляции в
радиотехнической аппаратуре. Высокочастотный стеатит на
отечественном сырье разработан советскими учеными—лау-
реатами Сталинской премии X. С. Валеевым и Г. А. Смолен-
ским и др.
К«нд*н€аторная керамика — материалы с вы-
$ И]
Ра»лмчмы« нарамичмние материалы
13
сокой величиной диэлектрической проницаемости, позволяю-
щие использовать их в качестве диэлектрика сравнитель-
но компактных конденсаторов (пример конструкции кера-
мического конденсатора дан на фиг. 86). Большая часть
этих материалов имеет в качестве основной составной
части рутил (двуокись титана, титановые белила) TiO2.
Рутил — кристаллическое вещество, имеющее в направле-
нии главной кристаллической оси весьма высокую диэлек-
трическую проницаемость: е= 173. В керамических мате-
риалах на основе рутила благодаря беспорядочному распо-
ложению в пространстве кристаллов рутила и нали-
чию различных добавок диэлектрическая проницаемость
получается, естественно, меньше указанной величины, но
все же превосходящей диэлектрическую проницаемость
почти всех практически применяемых твердых диэлектри-
ков— примерно от 55 до 160. Таковы разработанные лау-
реатом Сталинских премий проф. Н. П. Богородицким ти-
конд Т 80 и тиконд Т 60 и разработанный лауреатом Ста-
линской премии проф. Г. И. Сканави тиконд Т 150 (назва-
ние «тиконд» — сокращение от слов «тиган» и «конден-
сатор», число в обозначении марки — приблизительная ве-
личина диэлектрической проницаемости). Характерной осо-
бенностью тикондов является большой отрицательный тем-
пературный коэффициент диэлектрической проницаемости;
у этих материалов, в противоположность, например, фарфо-
ру, диэлектрическая проницаемость при повышении темпе-
ратуры уменьшается. Разработаны также материалы со
сравнительно менее высокой диэлектрической проницаемо-
стью (з от 12 до 25), но с менее сильно выраженной за-
висимостью ее от температуры.
С целью введения единой классификации радиокерами-
ческих материалов и унификации требований к материалам
различных типов введен стандарт «Материалы керамиче-
ские высокочастотные» (ГОСТ 5458-50).
Особая группа материалов — с е г н е то к е р а м и к а.
Первый представитель этой группы — титанат бария ВаО-
•ТЮ2 (тибар)—был впервые изучен чл.-корр. Академии
наук Союза ССР Б. М. Вулом. Этот материал имеет чрез-
вычайно высокую (доходящую до 6 000—8 000) диэлектри-
ческую проницаемость, сильно изменяющуюся при измене-
нии температуры, а также ряд других интересных особенно-
стей. В последующие годы был разработан ряд других сег-
214
Провидниковые материалы
[гл. 9
нетокерамических материалов. За открытие исключительно
высокой диэлектрической проницаемости титаната бария и
изучение свойств сегнетокерамических материалов Б. М. Вул
был удостоен Сталинской премии.
В ил ит — керамический материал, разработанный -во
Всесоюзном электротехническом институте лауреатами
Фиг. 87. Вольтамперна:
характеристика вилито-
вого сопротивления.
Сталинской премии В. И. Пружини-
ной-Грановской и Л. И. Ивановым.
Он состоит из полупроводящего ма-
териала — карборунда (карбида
кремния) SiC с добавками глины и
графита. Для этого материала ха-
рактерной является резко выражен-
ная зависимость сопротивления от
приложенного напряжения-, ток воз-
оастает не пропорционально напря-
жению, а значительно быстрее
(фиг. 87). Вилитовые детали исполь.
зуются в разрядниках, служащих
для защиты от перенапряжений
электрооборудования станций и под-
станций. При наличии перенапря-
жения искровой промежуток, вклю-
ченный последовательно с вилито-
вы-ми дисками, пробивается, и все
напряжение ложится на вилит, че-
рез последний проходит большой
ток, и линия оказывается заземленной. По мере уменьше-
ния перенапряжения сопротивление вилита возрастает, ток
заземления убывает, и дуга в искровом промежутке пога-
сает. Таким образом, строго говоря, вилит не является
диэлектриком, и мы рассмотрели его в данном разделе
исключительно из-за сходства технологии его производства
с технологией других керамических материалов.
Глава девятая
ПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Как мы уже отмечали, из числа проводниковых мате-
риалов наибольшее значение в современной электротехнике
имеет медь. В ряде случаев оказывается выгодным исполь-
зовать как заменитель меди позже ее введенный в технику
металл — алюминий.
§ 40 ] Медь 215
Большое значение в качестве проводникового материа-
ла имеет и сталь, в частности, в виде различных комбина-
ций с медью и алюминием.
Рассмотрим важнейшие виды проводниковых материа-
лов.
40. МЕДЬ
Медь — металл, имеющий характерный красноватый
цвет, не схожий с цветом других обычных в технике метал-
лов. Ее добывают из медных руд, которые в весьма боль-
шом количестве имеются в Союзе (Казахская ССР, Урал,
Армянская ССР и пр.).
Медь находит себе большое применение в различных
отраслях техники. В электротехнике она, безусловно, яв-
ляется важнейшим из всех проводниковых материалов.
Большим преимуществом меди в качестве проводника
является ее сравнительно высокая электропроводность или,
иными словами, ее малое удельное электрическое сопротив-
ление. Из всех известных веществ несколько меньшим, чем
медь, удельным сопротивлением обладает одно только се-
ребро, широкое применение которого, естественно, исклю-
чается высокой стоимостью.
Сопротивление проводника длиной I м с поперечным
сечением S мм2 из какого-нибудь металла или сплава, об-
ладающего удельным сопротивлением р ом-мм2{м, легко
может быть найдено по формуле
/? = р4. ом, (10)
о
вполне аналогичной приведенной на стр. 14 формуле (4)
для электроизоляционных материалов; лишь при вычисле-
нии сопротивления металлических проводников мы выби-
раем другие, практически более удобные единицы для из-
мерения р, Z и <7, а не те единицы, которые были указаны
на стр. 14. Для меди удельное сопротивление при нормаль-
ной температуре (4-20° С) равно 0,0175 ом-мм2м’ таким
образом, медная проволока длиной 1 м с поперечным се-
чением 1 мм2 имеет сопротивление 0.0175 ом.
Если обозначить сопротивление какого-либо отрезка про-
волоки обмотки и т. п. из любого металла при темпера-
216
Пр*водммковы« материалы
[гл. •
туре t0 через /?0, то сопротивление R при температуре t
выразится формулой
R = R0 [1 +а(/-/0)], (11)
где а — так называемый температурный коэффици-
ент сопротивления данного металла. Пользуясь фор-
мулой (11), легко производить расчет изменения сопротив-
ления при изменяющейся температуре или, наоборот, зная
изменение сопротивления, например обмотки электрической
машины, легко вычислить ее перегрев. Для чистой меди
температурный коэффициент сопротивления а равен 0,004;
следовательно, при повышении температуры на 1° стогра-
дусной шкалы сопротивление медного проводника увеличи-
вается на 0,004 ом на каждый ом первоначальной величины
сопротивления.
Медь сравнительно мягка и тягуча, что позволяет изго-
товлять из нее прокаткой и протяжкой проволоки, ленты,
листы, шины и пр. различных сечений, в том числе и весь-
ма тонкие (изготовляются медные проволоки до 0,015 мм
диаметром).
Преимуществом меди является, далее, ее хорошая стой-
кость по отношению коррозии (ржавления, окисления, хими-
ческого разъедания); в тех условиях (работа во влажном
воздухе, при повышенной температуре и т. п.), когда сталь-
ные изделия сильно ржавеют и совершенно разрушаются,
медь повреждается значительно меньше. Зато медь значи-
тельно дороже и дефицитнее стали. Медь легко спаивается
и сваривается, что очень важно для легкости монтажа.
Плотность меди 8,9 кг/дм3, температура плавления ее
1 083° С, температура кипения 2310° С.
Механические свойства меди в очень большой степени
зависят от ее термической (тепловой) обработки. После про-
тяжки, производящейся в холодном' состоянии, получается
твердая (твердотянутая) медь, обладающая сравнительно
высокой механической прочностью (прочность на разрыв око-
ло 40 кг на 1 льи2 поперечного сечения) и малым удлине-
нием при разрыве (всего лишь 1—2%). При изгибе прово-
лока из твердой меди сильно пружинит. Если же твердую
медь подвергнуть отжигу, т. е. нагреть до температуры по-
рядка 330—350° С и затем охладить, то получится мягкая
(отожженная) медь, которая имеет значительно более низ-
§ 40]
М«дь
217
кую прочность на разрыв (порядка 20 кг/мм2), но зато при
растяжении очень сильно вытягивается (удлинение при раз-
рыве 30—40% и более); при изгибе проволока из отожжен-
ной меди легко принимает задаваемую ей форму и не пру-
жинит.
При отжиге меди несколько (на 2—3%) уменьшается
и ее удельное электрическое сопротивление.
Указанное выше различие в свойствах твердой и мягкой
меди определяет область применения в электротехнике той
и другой. В тех случаях, когда необходим проводник с очень
высокой механической прочностью (примеры: голые провода
для воздушных линий электропередачи, шины для распре-
делительных устройств), используют твердотянутую медь.
Наоборот, для изготовления всякого рода изолированных
проводниковых изделий (примеры; силовые кабели, обмо-
точные провода) берут отожженную медную проволоку,
так как в этих случаях нужна гибкость (например, обмо-
точные провода должны хорошо наматываться в катушки
и пр., ложась ровными слоями и не образуя петель и ба-
рашков).
Кроме того, при изгибе твердая медная проволока могла
бы продавить или прорезать изоляцию, если бы последняя
была нанесена на такую проволоку. Особо же высокой проч-
ности на разрыв от изолированных проводниковых изделий
как раз не требуется.
Выгодна также для применения в изолированных про-
водниках и лучшая электропроводность отожженной меди
по сравнению с твердой медью.
Медные проволоки получают сокращенные обозначения
(марки): МТ — проволока из твердой меди (неотожженная)
и ММ — проволока из мягкой меди (отожженная).
На предприятиях нашей электропромышленности медь
отжигают в специальных печах, в которых ее нагревают
в атмосфере нейтрального химически газа (углекислоты),
чтобы устранить окисление кислородом воздуха при повы-
шенной температуре. На практике отжиг небольшого коли-
чества проволоки МТ возможен при кратковременном на-
греве ее на любом подходящем, имеющемся в наличии, на-
гревательном устройстве; в крайнем случае возможно даже
просто прогреть мотки проволоки на костре и быстро охла-
дить их погружением в холодную воду. Конечно, такой от-
жиг на открытом воздухе крайне несовершенен и сопряжен
218
Проводниковые материалы
(гл. 9
с порчей (окислением) поверхности проволоки. Медная про-
волока выпускается с кабельных заводов намотанной на де-
ревянные катушки (проволока малых диаметров) или же
в мотках, так называемых бухтах (проволока диамет-
ром от 0,6 до 1,5 мм и более), которые должны быть намо-
таны правильными неперепутанными рядами.
Кроме круглой медной проволоки применяют фасонную
проволоку, имеющую некруглое сечение. Наиболее употреби-
тельная форма сечения фасонной проволоки — прямоуголь-
ная. Ребра прямоугольной прово-
Олоки слегка закругляются для
того, чтобы накладываемая на
проволоку изоляция не прореза-
лась острыми ребрами; ребра при
пробе наощупь пальцем не дол-
жны казаться острыми. Прямо-
угольная медь выпускается раз-
мерами сечений от 0,9 л«л«Х2,3 мм
до 5,5 ЛО1Х12 мм (в обозначении
указываются длина и ширина пря-
моугольника).
Фиг. 88. Полый гибкий Прямоугольную медь исполь-
ПРОВОД- зуют, главным образом, в изоли-
рованном виде в качестве обмо-
точных проводов; преимуществом их перед круглыми обмо-
точными проводами является лучший коэффициент заполне-
ния обмотки, т. е. при одних и тех же габаритах сечения
обмотки в ней удается расположить большее суммарное се-
чение витков.
Из конструкций голых проводов для воздушных линий
электропередачи отметим полые провода. Такие провода,
применяемые для особо высоких рабочих напряжений
(220 кв, иногда и для ПО кв) состоят из отдельных фасон-
ных проволок, соединенных друг с другом «в замок», вслед-
ствие чего образуется полая гибкая трубка (фиг. 88). По-
лый провод имеет значительно больший диаметр, чем
сплошной провод при том же сечении и весе единицы дли-
ны. Благодаря большому диаметру удается избежать обра-
зования короны на проводах.
Медь выпускается также в виде лент, листов и шин.
Шинная медь (твердая) должна иметь прочность на разрыв
§ 40]
Медь
219
для сечений до 500 мм2 не менее 30 кг/мм2, а для сечений
свыше 500 мм2 — не менее 25 кг)мм2.
Коллекторная медь, из которой штампуют коллекторные
пластины электрических машин, имеет сечение в виде тра-
пеции. Эта медь должна быть достаточно твердой (твер-
дость не менее 75 кг/мм2}, чтобы она не слишком сильно
истиралась щетками при работе электрической машины.
Иногда употребляют коллекторную медь особо повышенной
твердости, что достигается введением добавки металла кад-
мия (см. стр. 220).
Коллекторная медь и шины поставляются в виде отрез-
ков — полос длиной от 2 до 5 л, а ленточная медь — в ру-
лонах или бухтах.
Ввиду дороговизны и дефицитности меди следует особо
внимательно обращаться с ней и максимально экономно
расходовать ее. Необходимо иметь в виду, что хотя медь и
более устойчива по отношению к коррозии, чем сталь, все
же она поддается коррозии; поэтому, например, нельзя до-
пускать длительного хранения медной проволоки в сырых
помещениях, где она может быть испорчена. Нельзя забы-
вать о том, что медь, и в особенности отожженная, сравни-
тельно мягкий материал, поэтому удары, царапины и т. п.,
нанесенные твердыми предметами, могут вызывать повре-
ждения медной проволоки.
Особое внимание нужно обращать на процесс перемот-
ки катушек или мотков мягкой медной проволоки; при не-
осторожной перемотке мягкая проволока значительно вытя-
гивается, причем она «нагартовывается», т. е. становится
жесткой и хрупкой, приобретая вновь те свойства, которы-
ми она обладала до отжига.
Большое практическое значение имеет вопрос о правиль-
ной организации сбора и хранения всех обрезков и разных
отходов меди (старые обмотки ремонтируемых машин
и пр.). В дальнейшем эти отходы должны идти на пере-
плавку. Следует обратить внимание, что для изготовления
проводников электротехнических изделий идет исключитель-
но медь наиболее высокой чистоты (подвергнутая так на-
зываемой электролитической очистке); такая медь значи-
тельно дороже других сортов ее, применяемых в различных
отраслях промышленности (медь для литья и для различ-
ных изделий, для труб, для посуды и пр.). Всякого же рода
примеси к меди (железо, свинец и другие металлы) даже
229
Преведаикевые материалы
[гл. 9
в очень малых количествах ухудшают электропроводность
меди. Это обстоятельство требует того, чтобы отходы чистой
(проводниковой) меди не могли загрязняться случайными
примесями.
В отдельных случаях помимо чистой меди в качестве
проводникового материала применяются ее сплавы с не-
большим содержанием олова, бериллия, хрома, магния, цин-
ка, кадмия, кремния, фосфора и пр. Такие сплавы, носящие
на практике обычно название бронз, при правильно по-
добранном составе имеют значительно более высокие меха-
нические свойства, чем медь; так, прочность на разрыв
бронз может доходить до 80—100 кг/мм2 и даже более.
Однако удельное сопротивление бронз, конечно, больше,
чем чистой меди. Весьма удачным оказывается использова-
ние в качестве присадки к меди кадмия; эта присадка
при сравнительно малом уменьшении электропроводности
дает значительное повышение механической прочности и
твердости. Кадмиевая бронза применяется для кон-
тактных проводов и коллекторных пластин особо ответствен-
ного назначения. Еще большей механической прочностью
обладает бериллиевая бронза.
41. АЛЮМИНИЙ
Алюминий — самый распространенный в земной коре ме-
талл, но получение его в чистом виде требует сложных элек-
трохимических процессов и значительного расхода электро-
энергии. Добыча алюминия в широких масштабах поставле-
на в СССР лишь в годы советской власти. Алюминий нахо-
дит широкое применение в различных областях техники, в
частности в самолетостроении; очень важным свойством его
является очень большая легкость. Плотность прокатанного
алюминия около 2,7, а литого 2,6 кг! дм3. Таким образом,
алюминий примерно в 3,5 раза легче меди. Цвет алюми-
ния— серебристо-белый. Температура плавления его 657° С,
а кипения — около 1 800° С.
Алюминий хорошо поддается обработке прокаткой, про-
тяжкой и ковкой. При механической обработке, в особен-
ности при нарезании винтовой резьбы и при опиловке на-
пильником, алюминий вследствие своей мягкости легко «ма-
жет». Поэтому при опиловке алюминия рекомендуется упо-
треблять напильники с особо острой насечкой и часто про-
§ 41 1 Алюминий 221
мывать их раствором едкой щелочи. Резцы и фрезы следует
затачивать острее, чем при обработке других металлов.
Как и медь, алюминий получается при протяжке и дру-
гих видах холодной обработки довольно твердым, а после
отжига становится мягким.
Алюминиевая твердая проволока имеет сокращенное обо-
значение (марку) АТ, а мягкая — AM. Литой алюминий
имеет прочность на разрыв около 9 кг!мм2-, после протяжки
он становится значительно прочнее (до 20 кг/мм2) и при-
обретает заметную хрупкость.
Мягкая (отожженная) алюминиевая проволока имеет
прочность на разрыв около 9 кг!мм2, как и литой металл.
Таким образом, в общем чистый алюминий значительно ме-
нее прочен механически, чем медь; более прочны некоторые
сплавы его (с магнием, кремнием, железом и пр.), которые
находят применение в авиастроении, а также иногда и в
электротехнике-—для воздушных линий электропередач —
сплав «а л ь д р е й».
Удлинение при разрыве: для литого алюминия 5%, для
АТ 3%, для AM до 20%.
Кроме проводов из алюминия изготовляются также ши-
ны — как твердые, так и мягкие. Для алюминиевых шин
наивысшей твердости прочность на разрыв не менее
16 кг/мм2 при удлинении 1%, а для мягких алюминиевых
шин — соответственно- 8 кг!мм2 и 15%.
Алюминиевые шины крупных сечений поставляются в
виде полос длиной от 3,5 до 6 м.
По способности проводить электрический ток алюминий
также заметно уступает меди. Удельное электрическое со-
противление алюминиевой проволоки составляет 0,029 ом
при длине проволоки 1 м и поперечном сечении 1 мм2-, об-
ратная величина удельного электрического сопротивления,
т. е. электропроводность, алюминия близка к 34. В отличие
от меди отжиг не изменяет электропроводность алюминия.
Таким образом, удельное электрическое сопротивление
0,029 , „
алюминия в ооууз — 1,65 раза оольше, чем меди. Следова-
тельно, если мы имеем два провода одинаковой длины и
с одинаковым сечением, один из которых изготовлен из
меди, а другой из алюминия, то алюминиевый провод будет
иметь электрическое сопротивление на 65% больше, чем
222 Проводниковые материалы [ гл. 9
медный. Если же нам требуется получить алюминиевый
провод такого же сопротивления, как и медный (при одина-
ковой длине обоих), то сечение его должно быть в 1,65 раза
больше, чем медного; иными словами, диаметр алюминие-
вого провода должен быть в У1,65 — 1,28 раза больше
диаметра медного.
Отсюда ясно, что, если мы стеснены местом (например,
при изготовлении обмоток электрических машин, трансфор-
маторов и других аппаратов), то ввести алюминий вместо
меди крайне затруднительно.
Если сравнить по весу алюминиевый и медный провода
одной и той же длины и одинакового омического сопротив-
ления, то окажется, что алюминиевый провод, хотя и более
толстый по сравнению с медным, будет все же легче (при-
близительно в 2 раза), чем медный.
Температурный коэффициент сопротивления а для алю-
миния практически равен температурному коэффициенту со-
противления для меди (стр. 216), т. е. 0,004 на 1°С.
Алюминий сравнительно устойчив по отношению к кор-
розии. На воздухе поверхность алюминиевых предметов
всегда покрыта чрезвычайно тонкой (порядка 0,001 мм)
пленкой окиси алюминия. Эта пленка предохраняет лежа-
щий под ней металл от проникновения к нему кислорода
воздуха и дальнейшего окисления.
Пленка окиси алюминия обладает сравнительно большим
электрическим сопротивлением. Алюминиевые провода сле-
дует поэтому соединять особо тщательно, например, с за-
чисткой соединяемых поверхностей под слоем вазелина на-
пильником, иначе переходное сопротивление контакта мо-
жет быть очень большим. По той же причине, т. е. из-за на-
личия поверхностной пленки окиси, пайка и сварка алюми-
ния проводятся труднее, чем пайка и сварка меди. Пленка
окиси может быть утолщена особой электрохимической
обработкой и использована как весьма тонкая и нагрево-
стойкая, но гигроскопичная и мало эластичная изоляция
(«о ксидная изоляция алюмини я»).
Большое практическое значение имеет вопрос о возмож-
ности гальванической коррозии в местах контакта алюминия
и меди. Если область контакта может быть увлажнена, воз-
никает местная гальваническая пара с довольно высоким
значением э. д. с., причем полярность этой пары такова, что
§ 421
Сталь
223
на внешней поверхности контакта ток идет от алюминия
к меди, и алюминиевый проводник может быть сильно раз-
рушен коррозией. Поэтому места соединения медных про-
водников. с алюминиевыми всегда должны тщательно защи-
щаться от увлажнения (покрытием' лаками и подобными
способами).
Алюминий легко разъедается растворами щелочей, даже
сравнительно слабыми.
Алюминиевая проволока, как и медная, поставляется
либо на деревянных катушках (более тонкая проволока),
либо в бухтах с правильными, не перепутанными витками
(более толстая).
Свойства упоминавшегося выше алюминиевого сплава—
альдрея: плотность 2,72 кг/дм3, удельное электрическое со-
противление 0,036 ом мм2/м, прочность на разрыв
35 кг/мм?. Таким образом, альдрей при практически такой
же плотности, как у алюминия, и электропроводности, близ-
кой к ее значению для алюминия, имеет механическую проч-
ность, приближающуюся к прочности меди.
42. СТАЛЬ
Железо является наиболее распространенным в технике
вообще и наиболее дешевым металлом. Чистое железо по-
лучить трудно, и оно применяется крайне редко; наиболее
распространены в технике и быту сорта железа, которые со-
держат некоторое количество углерода и других примесей;
эти сорта носят общее название стали.
Стали с малым содержанием углерода называют мягки-
ми, а на практике их часто называют просто железом. Стали
с повышенным содержанием углерода — твердые стали —
имеют высокую механическую прочность и твердость; их
можно закаливать (нагрев с последующим быстрым охла-
ждением) или же отжигать (нагрев с последующим медлен-
ным охлаждением; не смешивать с отжигом меди и алюми-
ния).
Закаленная сталь очень прочна и тверда, но не имеет
той упругости (способности пружинить), как не подвергав-
шаяся закалке. Отожженная (отпущенная) сталь сравни-
тельно мягка, легко изгибается и дает высокую вытяжку
(удлинение) при разрыве.
Проводниковые материалы
[ гл. 9
Специальные стали, обладающие чрезвычайно высокой
механической прочностью и другими ценными качествами,
характеризуются содержанием добавок никеля, вольфрама,
молибдена и других металлов. Железо с очень высоким со-
держанием углерода, так называемый чугун, отличается
высокой хрупкостью и чаще всего идет для отливок; чугун
получается из железных руд в результате доменного про-
цесса, с чем связана его относительная дешевизна, и затем
уже идет в переработку на различные виды стали.
Несмотря на дешевизну, сравнительную распространен-
ность и хорошую механическую прочность, сталь в качестве
проводникового материала применяют сравнительно редко.
Электропроводность стали, даже с малым количеством при-
месей, сравнительно невелика. Так, сталь с содержанием
углерода 0,1—0,15%, применяемая специально для прово-
дов, имеет удельное сопротивление порядка 0,13 ом-мм^м.
Это удельное сопротивление стали относится к прохожде-
нию через нее постоянного тока; при переменном токе,
благодаря магнитным свойствам стали, активное сопро-
тивление ее и потери мощности в ней еще более возра-
стают. Прочность на разрыв такой стальной проволоки 70—
75 кг!мм2 при удлинении 5—8%.
Температурный коэффициент сопротивления для стали
больше, чем для алюминия и для меди (до 0,005 град"1).
Таким образом, относительное увеличение сопротивления
стального проводника при нагреве выражено более резко,
чем для медного или алюминиевого проводника.
Сталь под действием влаги и нагрева легко подвергает-
ся коррозии (ржавлению). Поэтому стальные провода воз-
душных линий электропередач необходимо покрывать тон-
ким слоем более устойчивого по отношению к коррозии цин-
ка. Оцинковка должна быть надежной, плотной и без дыр
и просветов.
Для проверки непрерывности оцинковки применяют сле-
дующий простой прием: оцинкованную стальную проволоку
погружают в раствор медного купороса (1 весовая часть на
5 частей чистой воды). При соприкосновении обнаженных
и не защищенных слоем цинка мест стальной проволоки с
раствором медного купороса происходит химическая реак-
ция замещения, причем железо переходит в раствор, а вме-
сто него отлагается медь. Таким образом, дефекты оцинков-
ки становятся хорошо заметными на-глаз в виде красных
§ 42]
Сталь
225
пятен меди на общем серовато-белом фоне оцинкованной
поверхности проволоки.
Плотность железа 7,8 кг/дм3, температура плавления по-
рядка 1 400° С.
Благодаря малой электропроводности стальную прово-
локу можно применять для проводов воздушных линий элек-
тропередачи, по которым передается малая электрическая
мощность, как, например, для линий электропередачи в сель-
ских местностях. В таких случаях электропроводность мед-
ного провода при том сечении его, которое требуется для
достаточной механической прочности, была бы чрезмерно
высокой для малой величины передаваемого по проводу
тока. Применение дешевой и ме-
ханически прочной стальной про-
волоки дает в таких случаях воз-
можность удешевить линию и
избежать расхода дефицитных
цветных металлов (меди или алю-
миния).
Для обладающих большим се-
чением проводов воздушных ли-
ний электропередачи высокого на-
пряжения большой мощности, ко-
торые имеют длинные пролеты
Фиг. 89. Поперечног сече-
ние сталеалюминиевых про-
водов. Сталь зачернена; алю-
миний заштри.хован.
между опорами, провода из алюминия могут оказаться ме-
ханически недостаточно прочными. В таких случаях чистый
алюминий может заменяться упоминавшимся уже выше бо-
лее прочным альдреем.
Еще чаще для увеличения механической прочности на
разрыв воздушных алюминиевых проводов применяют ста-
леалюминиевые провода. Эти провода (фиг. 89) свиваются
из нескольких отдельных стальных и алюминиевых прово-
лок. Крепкие стальные оцинкованные проволоки (с прочно-
стью на разрыв 120—150 кг/мм'1 и удлинением при разрыве
не менее 4—5%) образуют сердечник провода, который вы-
держивает основную механическую нагрузку. Алюминиевые
же проводники, которые навиваются вокруг сердечника,
играют главную роль при проведении электрического тока.
Электрическое сопротивление сталеалюминиевых прово-
дов рассчитывается обычно лишь по суммарному сечению
алюминиевых проволок, без принятия во внимание той про-
водимости, которую дают стальные проволоки.
15 Б- М. Таресв
22G
Проводниковые материалы
[ гл. 9
Другой вид использования дешевой и механически проч-
ной стали для уменьшения расхода цветных металлов в
проводниковых конструкциях -
н и к о в ы й биметалл (не
лом — стр. 271). Это — сталь,
меди. Оба металла соединены
-так называемый прово д-
смешивать с термобиметал-
покрытая снаружи слоем
друг с другом совершенно
прочно и непрерывно; для изготовления биметалла приме-
няются способы — горячий (стальная болванка в вертикаль-
ной изложнице заливается в расплавленную медь и по ох-
лаждении подвергается прокатке и протяжке) и холод-
Фиг. 90. Поперечное
сечение биметаличе-
ского провода.
ный или электролитический (медь оса-
ждается электролитическим путем на
стальную проволоку, пропускаемую че-
рез гальваническую ванну с раствором
медного купороса).
Биметалл имеет более высокую ме-
ханическую прочность, чем сплошной
медный проводник того же сечения
(благодаря наличию более прочной ме-
ханически, чем медь, стали) и более
высокую электропроводность, чем сплошной стальной про-
водник (благодаря наличию лучше проводящей электриче-
ский ток, чем сталь, меди).
Положение меди в наружном слое, а стали—внутри кон-
струкции (фиг. 90), а не наоборот, весьма важно: при
этом, с одной стороны, при переменном токе, когда вслед-
ствие поверхностного эффекта ток уплотняется в поверхно-
стном слое проводника, получается более высокая проводи-
мость всего провода в целом; с другой стороны, медь защи-
щает расположенную под ней сталь от коррозии.
Биметаллическая проволока, в которой содержание меди
должно быть не менее 50% полного веса проволоки, выпу-
скается диаметром от 1 до 4 мм. Проволока имеет прочность
на разрыв не менее 55—70 кг на 1 мм2 полного сечения
(чем тоньше проволока, тем больше прочность) и удлинение
при разрыве до 2%.
Сопротивление 1 км биметаллической проволоки при нор-
мальной температуре (для постоянного тока) равно пример-
но при диаметре 1 мм—64 ом, при диаметре 2 мм — 16 ом,
3 мм — 7 ом, 4 мм — 4 ли.
§ 43]
Различные проводниковые металлы
227
Кроме круглой биметаллической проволоки из провод-
никового биметалла изготовляются шины для распредели-
тельных устройств, а также полосы для рубильников и раз-
личные токоведущие части электрических аппаратов.
43. РАЗЛИЧНЫЕ ПРОЗОДНИКОЗЫЕ Л1ЕТАЛЛЫ
Вольфрам. Чрезвычайно тяжелый (плотность 20 кг/дм3)
твердый металл серовато-белого цвета. Из всех металлов
вольфрам обладает наиболее высокой температурой плав-
ления (4-3 370° С).
Температура кипения его около 5900эС. Температурный
коэффициент расширения Л = 4,4- 10~6/град. Значение р =
= 0,055 ом• mmP/m, а — 0,005/град.
Вольфрам получается из встречающихся довольно редко
руд путем сложной химической переработки; промежуточ-
ным продуктом является вольфрамовая кислота H2WO4, из
которой на электроламповых и тому подобных заводах уже
получается восстановлением водородом при нагревании до
700° С металлический вольфрам в виде мелкого порошка.
Из этого порошка при давлении до 2 000 ат отпрессовыва-
ются стержни, которые в дальнейшем подвергаются слож-
ной термической обработке в атмосфере водорода (во из-
бежание окисления) , ковке и волочению (в проволоку диа-
метром до 0,01 мм), прокатке в листы и т. п. Таким обра-
зом, при получении изделия из вольфрама он не доводится
до температуры плавления; такая технология, ,в известной
степени аналогичная технологии керамических материалов
(см. ниже), называется металлокерамикой. Для
вольфрама характерна слабая механическая связанность
между отдельными кристаллами, поэтому при зернистом
строении сравнительно толстые вольфрамовые изделия
весьма хрупки и легко ломаются. Если же из вольфрама
с помощью правильных режимов обработки получить тон-
кую нить, кристаллы которой имеют вытянутую форму, то
излом не будет уже весьма затруднен, что и объясняет гиб-
кость тонких вольфрамовых нитей. При уменьшении толщи-
ны вольфрамовой проволоки сильно возрастает и ее проч-
ность на разрыв (от нескольких десятков кг/мм2 для кова-
ных стержней диаметром 6—3 мм до 300—400 кг/мм2 для
тонких нитей).
15*
228
Проводниковые материалы
[ гл.
Вольфрам является одним из важнейших материалов
электровакуумной техники. Он идет для нитей лампочек на-
каливания, а также для электродов, подогревателей, пру-
жин, крючков и т. п. в электронных лампах, рентгеновских
трубках и т. п. Применение вольфрама для изготовления ни-
тей ламп накаливания было впервые предложено русским
изобретателем А. Н. Лодыгиным в 1890 г. Благодаря туго-
плавкости и большой механической прочности при повышен-
ных температурах, вольфрам может работать при высокой
температуре накала (более 2000°С), но лишь в глубоком
вакууме или в атмосфере инертного газа (азот, аргон и
т. п.), так как уже при нагреве до температуры в несколько
сот градусов в присутствии кислорода он сильно окисляется.
Молибден. Металл, по внешнему виду и свойствам,
а также по технологии обработки близкий к вольфраму.
Плотность молибдена 10,2 кг/дм3', температура плавле-
ния 2620° С; температура кипения 3 700° С; температурный
коэффициент расширения Л— 5,3- Ю~в/град‘, р=0,048 ол лм?/'м;
а = 0,0047/град. Широко применяется в электровакуумной
технике при менее высоких рабочих температурах по срав-
нению с вольфрамом. Применяется также для нагреватель-
ных элементов высокотемпературных электрических печей.
Накаливаемые детали из молибдена должны работать в ва-
кууме или в восстановительной атмосфере.
В ряде случаев в электровакуумной технике применя-
ются и некоторые другие тугоплавкие металлы: рений (тем-
пература плавления около 3 000° С), тантал (2 850°С), нио-
бий (1 950° С), никель (1 455° С), а также некоторые
сплавы.
Платина. Химически инертный металл, не соединяющий-
ся с кислородом ни при какой температуре и вообще весьма
стойкий к химическим реагентам. Плотность платины очень
велика 21,4 кг/дм3; температура плавления 1 773° С; тем-
пература кипения 4 300° С; температурный коэффициент рас-
ширения Л = 9 • 10~6/град; р= 0,1 ом мм2/м-, а=0,00307/град.
Прекрасно поддается механической обработке; вытяги-
вается в* очень тонкие нити и ленты. Применяется в различ-
ных электрических приборах, в частности для нагреватель-
ных элементов лабораторных электрических печей (до тем-
пературы 1 300° С; следует иметь в виду, что при темпера-
туре выше 1 300° С платина начинает распыляться), для
§ 44]
Сплавы высокого сопротивления
229
термопар на рабочие температуры до 1 600° С (в паре со
сплавом платина — родий, стр. 275) и пр. Особо тонкие
нити из платины диаметром около 1 микрона для подве-
сок подвижных систем в электрометрах и других чувстви-
тельных приборах получаются многократным волочением
биметаллической проволоки платина — серебро с после-
дующим растворением наружного слоя серебра в азотной
кислоте (на платину азотная кислота не действует).
Ртуть. Единственный металл, жидкий при нормальной
температуре. Плотность ртути 13,55 кг/дм3-, температура .за-
стывания —39° С; температура кипения при атмосферном
давлении 4- 357° С, в вакууме около 4-200° С; объемный
температурный коэффициент расширения 2= 182’ 10-6/град;
р = 0,95 ом • мм'^/м-, 0,00027/арад. При нагреве на воз-
духе легко окисляется. Ртуть и ее соединения весьма ядо-
виты; очень вредны пары ртути.
Ртуть применяется в электротехнике в ртутных выпря-
мителях и ртутных лампах, для ртутных контактов в реле
и тому подобных приборах, для ртутных электродов при из-
мерении электрических свойств твердых диэлектриков и в
ряде других случаев в лабораторной практике.
44. СПЛАВЫ ВЫСОКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
Элементы сопротивления электронагревательных прибо-
ров, реостаты (пусковые, регулировочные и нагрузочные),
эталоны сопротивления и т. п. выполняют из материалов, к
которым предъявляют особые требования. Эти материалы
должны обладать удельным сопротивлением более значи-
тельным, чем медь и другие хорошие проводники (что обес-
печивает компактную конструкцию) и притом весьма мало
зависящим от температуры (температурный коэффициент
сопротивления должен быть весьма мал). Материалы, при-
меняемые для элементов сопротивления электронагрева-
тельных приборов, должны длительно выдерживать высо-
кую температуру, не расплавляясь и не окисляясь.
Лучше всего удовлетворяют воем этим требованиям спе-
циальные сплавы. Важнейшие виды этих «сплавов высокого
сопротивления» — константан, манганин, нихром и фехраль.
Константан — сплав 60% меди и 40% никеля. Хорошо
протягивается в проволоку (диаметром от 0,03 мм и более)
и ленту. Плотность константана 8,9 кг!дм3. Удельное элек-
230
Проводниковые материалы
[гл. 9
трическое сопротивление р - 0,5 ом мм?/м. Прочность на
разрыв 40—50 кг!мм2 при удлинении 30—50%.
Константан широко применяют для изготовления реоста-
тов, электронагревательных элементов в тех случаях, когда
требуется рабочая температура не свыше 400—500° С и т. п.
Константан в паре с медью или сталью дает большую
термоэлектродвижущую силу (порядка 40 мкв на 1° С раз-
ности температур горячего и холодного спаев), почему его
с успехом применяют для термопар медь—константан и
сталь — константан, служащих для измерения на расстоя-
нии температур, для регуляторов температуры и пр.
(стр. 274).
При нагреве до достаточно высокой температуры на
поверхности константана образуется пленка окислов, кото-
рая обладает электроизоляционными свойствами (оксидная
изоляция). Покрытая такой изоляцией константановая про-
волока может мотаться плотно (виток к витку) без особой
изоляции между витками, если только напряжение между
соседними витками невелико и не превосходит примерно 1 в.
Таким образом изготовляют, например, некоторые реостаты.
Для качественной оксидировки константановой проволоки,
дающей достаточно гибкую и прочную оксидную пленку,
требуется быстрый (не более 3 сек.) нагрев проволоки до
температуры 900° С с последующим охлаждением проволоки
на воздухе. Для этой цели быстро перематывающаяся с
одной катушки на другую константановая проволока про-
ходит через два металлических ролика, к которым подведены
провода от источника тока. Регулируя скорость движения
проволоки и величину напряжения между роликами, а так-
же расстояние между роликами (т. е. длину участка прово-
локи, через которую проходит раскаливающий ее ток),
можно подобрать режим, подходящий для оксидирования
проволоки данного диаметра.
Манганин — сплав 86% меди, 12% марганца и 2% ни-
келя. Отличается характерным красновато-желтым цветом.
Значительно дешевле константана (так как в его состав
входит меньше дорогого никеля), но допускаемая для него
рабочая температура ниже (в реостатах и т. п. — около
300° С; в эталонах сопротивления, где нужно обеспечить не-
изменность величины сопротивления в течение длительного
времени,— не выше 60° С). Хорошо вытягивается в проволо-
ку. Удельный вес 8,4 кг/дм3. Удельное сопротивление
§ 45]
Электроугольные изделия
231
0,42 ом ’ мм~/м. Прочность на разрыв 40—55 Кс[мм.2 при
удлинении 25—30%.
Нихром имеет примерный состав: 70% никеля, 15% хро-
ма и 15% железа. Отличается высокой допускаемой рабо-
чей температурой (порядка 1 000°С), почему применяется
для электронагревательных приборов. Удельный вес
8,2 ка/д.и3. Обладает сравнительно высоким удельным со-
противлением (около 1 ом мм21м) и значительной прочно-
стью на разрыв (70 кг/.адм2) при удлинении 25%. Изготов-
ляется в виде проволок диаметрол! 0,1 мм и более, лент сече-
нием 0,1 мм X 1,0 мм и более. Из-за высокого содержания
никеля — дорог.
Фехраль — сплав 80% железа, 15% хрома, 5% алюми-
ния, имеет удельный вес 8,2 кг/дм3, удельное сопротивле-
ние 1,2 ом мм2!м и прочность на разрыв 70 кг/мм,2 при
удлинении 20%. Дешевле нихрома, но допускаемая рабо-
чая температура несколько ниже (около 800° С). Фехраль
более тверд и хрупок, чем нихром, и с трудом вытягивается
в проволоки и ленты малого сечения.
45. ЭЛЕКТРОУГОЛЬИЫЕ ИЗДЕЛИЯ
Различные изделия из угля с добавкой связующих ве-
ществ и т. п. применяют в электротехнике в виде щеток
электрических машин, сопротивлений и реостатов, для элек-
тродов дуговых печей и ламп, гальванических ванн и эле-
ментов, изделий для слаботочной электротехники. Мы рас-
смотрим лишь одну группу электроугольных изделий—щет-
ки для электрических машин.
Щетки служат для образования скользящего контакта
между неподвижной и вращающейся частями электрических
машин, т. е. для подвода и отвода тока на коллектор (или
контактные кольца) машины. Согласно стандарту ГОСТ
2332-43 щетки выпускаются различных размеров (приле-
гающая к коллектору контактная поверхность щетки от
4 мм X 4 мм до 35 X 35 мм, высота щетки от 12 до 70 мм)
и различных марок, характеризующихся различными соста-
вами и технологическими режимами изготовления. Для раз-
личных марок характерны значения удельного электриче-
ского сопротивления (вообще говоря, оно должно быть не-
большим, в особенности для машин на весьма большие то-
ки; но в ряде случаев и слишком малые значениясопротив-
232
Проводниковые материалы
[гл. 9
ления также были бы нежелательны, так как при этом за-
труднялась бы коммутация коллектором в якорных цепях),
значения допускаемой плотности тока (т. е. отношения ве-
личины тока, протекающего через щетку, в амперах к ве-
личине контактной поверхности щетки в .и.и2), значения до-
пускаемой линейной скорости коллектора, коэффициента тре-
ния, твердости щетки и пр. Различают щетки угольно-гра-
фитные (обозначение Т и УГ), графитные (обозначение Г),
электрографитированные (т. е. подвергнутые термической
обработке в специальных электрических печах, переводящей
углерод в составе щетки в кристаллическое состояние гра-
фита—обозначение ЭГ), меднографитные (с содержанием
металлической меди — обозначение М и МГ) и бронзогра-
фитные (обозначение БГ). Каждый тип в свою очередь по-
лучает дополнительные цифровые обозначения, уточняющие
свойства щетки и точно определяющие марку ее. Щетки с
содержанием меди или бронзы обладают особенно малым
электрическим сопротивлением и дают малое контактное па-
дение напряжения (между щеткой и коллектором).
Важнейшие свойства щеток разных марок по ГОСТ
2332-43 приведены в табл. 18 (предельные значения
свойств для всех марок каждого типа).
Таблица 18
Тип щетки Т и УГ Г ЭГ М и МГ БГ
Допускаемая плот- ность тока, лби.и2 . 6-8 7—11 9-11 12-20 20
Допускаемая линей- ная скорость, М CSii Удельное электриче- 10-15 12—25 25—45 15-25 20
ское сопрэтивле- ние, ОМ'ММ^М . . 13-60 10-46 10-65 0,05-12 0,5-0,9
Для присоединения щетки к неподвижной электрической
цепи машины служат припаиваемые к омедненной верхней
части щетки гибкие медные проводники. Эти проводники
изготовляют из большого числа отдельных тонких проволо-
чек; диаметр этих проволочек и полное сечение проводника
изменяются в зависимости от величины протекающего че-
рез щетку тока (для тока 6 а — полное сечение 0,3 лш2, диа-
§ 46]
Обмоточные провода
233
метр проволочек 0,05 мм; для 50 а — сечение 10 мм2, диа-
метр проволочек 0,13 мм).
Выбор марки щетки имеет большое значение для хоро-
шей и надежной работы электрической машины. Всегда
следует употреблять для каждого типа и условий эксплуа-
тации машины щетки только той марки, которая предписы-
вается для данной машины.
Глава десятая
КАБЕЛЬНЫЕ ИЗДЕЛИЯ
К кабельным изделиям относятся различные изолирован-
ные и голые (т. е. не имеющие изоляции) провода, кабели,
шнуры, шины и т. п. Из весьма большого количества типов
различных кабельных изделий, применяемых в настоящее
время в электро- и радиопромышленности, мы рассмотрим
лишь некоторые наиболее употребительные обмоточные npoi-
вода и силовые электрические кабели. Некоторые виды го-
лых кабельных изделий уже были рассмотрены в гл. 9.
46. ОБМОТОЧНЫЕ ПРОВОДА
Обмоточные провода — это изолированные медные про-
вода, служащие для изготовления обмоток электрических
машин, аппаратов и приборов. Они имеют чрезвычайно ши-
рокое применение в электротехнике и принадлежат к числу
важнейших видов кабельных изделий.
Обмоточные провода различаются по форме и размерам
поперечного сечения и по типу изоляции. Обмоточные про-
вода бывают круглые или прямоугольные (у по-
следних поперечное сечение токопроводящей жилы представ-
ляет собой прямоугольник с несколько закругленны-
м и ребрами). Размер сечения всегда определяется по мед-
ной жиле, не принимая во внимание толщины изоляции; при
этом для круглых проводов дается диаметр жилы, а для
прямоугольных обычно- указываются размеры широкой и
узкой сторон прямоугольного сечения. Прямоугольные про-
вода дают лучшее заполнение места при образовании об-
мотки катушек и т. п., поэтому они имеют большое распро-
странение, в особенности для больших сечений.
234
Кабельные изделия
[гл. 10
Изоляция обмоточных проводов выполняется из волок-
нистых материалов или (у «эмалированной проволоки») в
виде слоя эмали, который непосредственно наносится на
поверхность меди. Преимуществом эмалевой изоляции яв-
ляется ее малая толщина при высокой электрической проч-
ности, но эмаль по сравнению с волокнистой изоляцией лег-
че поддается механическим повреждениям — сдирается
острыми углами машин и пр. при намотке. Кроме того, при
нанесении тонкого эмалевого слоя в нем получаются отдель-
ные «точечные» повреждения, т. е. просветы в слое эмали.
Применяется и комбинированная изоляция — слой эмали и
поверх него волокнистая изоляция, хорошо защищающая
эмаль от механических повреждений.
Сортамент и качественные показатели основных типов
обмоточных проводов определяются стандартами ГОСТ
2773-51 (медная эмалированная проволока) и ГОСТ 434-41
(медные обмоточные провода с волокнистой изоляцией).
Стандартные марки круглых медных эмалированных про-
волок:
ПЭЛ — проволока эмалированная лакостойкая;
ПЭЛУ — то же, с утолщенней изоляцией;
ПЭТ — проволока эмалированная с повышенной нагре-
востойкостью.
Под лакостойкостью эмали понимается стой-
кость ее к воздействию лаковых растворителей. Однако ла-
костойкость эмалированных проволок практически является
неполной, почему для пропитки обмоток из эмалированной
проволоки рекомендуется применять лаки с такими раство-
рителями, как скипидар (ср. стр. 95), бензин, лаковый керо-
син и т. п., но не с ароматическими растворителями (бензол,
толуол, ксилол и пр.), которые более сильно действуют на
эмаль. Для эмалирования проволоки ПЭЛ и ПЭЛУ обычно
применяются масляные лаки. Изоляция проволок ПЭТ вы-
полняется из масляно-глифталевого лака, в меньшей степе-
ни подверженного тепловому старению, чем масляные
лаки.
Номинальные диаметры (по меди) круглых эмалирован-
ных проволок находятся в пределах:
для марок ПЭЛ и ПЭЛУ — от 0,05 до 2,44 мм;
для марки ПЭТ — от 0,38 до 2,44 мм.
§ 46]
Обмоточные провода
235
Толщина изоляции эмалированных проволок ПЭЛ и
ПЭЛУ для некоторых значений номинальных диаметров
(по меди) указана в табл. 19.
Толщина изоляции эмали- Таблица 19
рованной проволоки ПЭТ —
та же, что и для марки
ПЭЛ тех же номиналов по
диаметру.
Эластичность эмали кон-
тролируется растяжением
эмалированной проволоки,
после чего не должно наблю-
даться растрескивания слоя
эмали или отставания его от
меди. При испытании на эла-
стичность тонкие проволоки
Нсмпнасьн ь:й диаметр по меди, мм ЛТаксимальный диа- метр эмалированной проволоки, мм
ПЭЛ ПЭЛУ
0,05 0,065 0,075
0,10 0,120 0,135
0,20 0,225 0,24
0,49 0,54 0,56
1,00 1,07 1,10
1,50 1,58 1,61
2,44 2,54 2,57
(с номинальным диаметром от 0,05 до 0,35 мм) растягивают-
ся: марок ПЭЛ и ПЭТ — до разрыва меди, марки ПЭЛУ —
до относительного удлинения 100%. Более толстые проволо-
ки испытываются навиванием на цилиндрический стержень,
причем эмаль на наружной стороне витков проволоки так-
же подвергается растяжению. Отношение диаметра стержня
D к номинальному диаметру проволоки d должно соответ-
ствовать табл. 20.
Таблица 20
При номинальном диаметре проволоки
(по меди), мм
От 0,38 до 0,96 <j
От 1,00 до 1,56
От 1,62 до 2,44 /
Для марок Отношение - а
ПЭЛ и ПЭТ 3
ПЭЛУ 4
ПЭЛ и ПЭТ 4
ПЭЛУ 5
ПЭЛ И ПЭТ 5
ПЭЛУ 6
Стойкость эмали к тепловому старению определяется
выдержкой прямых отрезков эмалированной проволоки в
термостате при температуре от 100 до 105° С (для марок
ПЭЛ и ПЭЛУ) или от 120 до 130° С (для марки ПЭТ) в
течение 24 час.; после этого проволока, охлажденная до
236
Кабельные изделия
[гл. 10
Таблица 21
Для номинальных диаметров прово- локи, мм, в пре- делах Пробивное напряже- ние, в
для марок ПЭЛ и ПЭТ для марки ПЭЛУ
0,05—0,07 350 450
0,08—0,13 400 500
0,14—0,21 550 650
0,23-0,51 800 1 000
0,53—0,80 900 1 100
0,83—1,35 1 000 1 300
1,40—2,44 1 250 1 600
диаметра проволоки, возрастая
комнатной температуры, должна выдержать испытание на
эластичность эмали (см. выше).
Кроме того, эмалированная проволока подвергается ис-
пытаниям на механическую прочность слоя эмали, масло-
стойкость, лакостойкость и число точечных повреждений.
Важной характеристикой эмалированной проволоки яв-
ляется пробивное напряжение слоя эмали. Для испытания
на пробой два куска эмалированной проволоки определен-
ной длины скручиваются друг с другом, и концы проволок
разводятся в стороны; между оголенными концами проволок
прикладывается напряже-
ние частоты 50 гц, которое
и повышается до пробоя.
Величина определенного
таким образом пробивного
напряжения для двух
слоев эмали должна быть
не менее значений, приве-
денных в табл. 21.
Эмалированная прово-
лока поставляется намо-
танной на деревянных ка-
тушках. Наименьший вес
проволоки на катушке за-
висит от номинального
от 30 г для диаметров от
0,05 до 0,07 мм до 2 кг для диаметров от 1,08 до 2,44 мм.
Применяются также обмоточные провода, токопроводя-
щая жила которых выполнена не из меди, а из сплава вы-
сокого сопротивления (например, марки ПЭМ — проволока
эмалированная манганиновая, ПЭК — проволока эмалиро-
ванная константановая).
Эмалевая изоляция стандартных рецептур может нано-
ситься лишь .на круглые проволоки, так как на ребрах пря-
моугольного сечения эмаль держится очень плохо.
Большой интерес представляют новые обладающие боль-
шой механической прочностью изоляции эмалированные
проволоки «в и н и ф л ек с» разработки проф. К. А. Андриа-
нова и «м е т а л ь в и н» разработки чл.-корр. Академии наук
Союза ССР С. Н. Ушакова. Соответствующие эмали — син-
тетические на основе виниловых соединений — имеют зна-
чительную эластичность и хорошо пристают к меди. Поэтому
§ 461
Обмоточные провода
23?
в некоторых случаях возможно нанесение этих эмалей на
прямоугольные провода, а также использование эмалиро-
ванных проволок для изоляции электрических машин и т. п.
без дополнительной волокнистой изоляции.
Согласно действующим в настоящее время техническим
условиям высокопрочная эмалированная проволока выпу-
скается марок: ПЭВ-1, ПЭВ-2, ПЭВ-3, ПЭМ-1, ПЭМ-2 и
ПЭМ-3 (буквы В и М обозначают соответственно «вини-
флекс» и «метальвин», цифра указывает на толщину эма-
левого покрытия). Такие проволоки изготовляются круглы-
ми, с номинальными диаметрами по меди от 0,10 до 2,44 мм.
Максимальные значения диаметра поверх изоляции:
для номинального диаметра по меди 0,10 мм:
ПЭВ-1 и ПЭМ-1 —0,12 мм
ПЭВ-2 и ПЭМ-2 — 0,13 мм
ПЭВ-3 и ПЭМ-3 — 0,15 мм
для номинального диаметра по меди 2,44 мм:
ПЭВ-1 и ПЭМ-1 —2,54 мм
ПЭВ-2 и ПЭМ-2 — 2,57 мм
ПЭВ-3 и ПЭМ-3 — 2,59 мм
Важнейшие конструкции обмоточных проводов с медной
токопроводящей жилой и с волокнистой изоляцией по-
лучают следующие сокращенные буквенные обозначения:
ПВО — обмотка хлопчатобумажной пряжей в один слой.
ПБД — обмотка хлопчатобумажной пряжей в два слоя;
изоляция более толстая, но механически более прочная и
с более высоким пробивным напряжением, чем у провода
ПВО. Один из наиболее распространенных типов обмоточ-
ного провода для обмоток электрических машин.
ПБОО—обмотка хлопчатобумажной пряжей в один
слой (по типу ПБО) и поверх нее оплетка (плетеный из
хлопчатобумажной пряжи чулок), придающая изоляции
особо высокую механическую прочность.
ПБ — обмотка в несколько слоев узкой ленточкой из ка-
бельной или телефонной бумаги; направление обмотки всех
слоев — одно и то же (для большей гибкости изоляции).
ПББО — изоляция по типу ПБ, сверх которой для по-
вышения механической прочности нанесена несплошная об-
мотка из хлопчатобумажной пряжи (направление этой об-
мотки обратное направлению лент). Провод ПББО выпол-
няется как круглым, так и прямоугольным, а ПБ — только
238 Кабельные изделия [ гл. 10
круглым, так как с прямоугольного провода бумажная лен-
та, не укрепленная пряжей, легко сползает. Изоляция из ка-
бельной бумаги, если она пропитана маслом, имеет высокую
электрическую прочность, поэтому провода ПБ и ПББО при-
меняют в основном для обмоток маслозаполненных транс-
форматоров.
ПШО — шелковая обмотка в один слон. Изоляция типа
ПШО тоньше, чем ИБО, но значительно дороже ее и при-
меняется значительно реже.
Провода с комбинированной изоляцией, состоящей из
слоя эмали, поверх которого нанесен слой волокнистой изо-
ляции, получают обозначение, состоящее из буквы И с до-
бавлением последовательно букв, характеризующих эмаль,
и затем букв, характеризующих волокнистое покрытие, на-
пример: ПЭЛБО, ПЭЛБД, ПЭЛШО.
Все перечисленные выше типы изоляции обмоточных про-
водов— органические и рабочая температура для них (для
волокнистой изоляции—даже в пропитанном состоянии)
сравнительно невысока (класс А, чем соответствует допус-
каемый нагрев 105°С). Если нужно иметь провод с изоля-
цией, выдерживающей более высокую рабочую темпера-
туру (до 145 ы-150°С), то берут провода с неорганической
волокнистой изоляцией — асбестовой или стеклянной. Соот-
ветствующие марки обмоточных проводов:
ПДА—провод с «дельта-асбестовой» изоляцией, т. е.
с покрытием асбестовой нескрученной пряжей, подклеенной
и пропитанной нагревостойкими лаками.
ПСД — провод с двухслойной обмоткой из стеклянной
нити. Изоляция провода ПСД имеет более высокие электро-
изоляционные свойства и более влагостойка, чем изоляция
провода ПДА; она тоньше, чем изоляция ПДА.
Приводим в табл. 22 и 23 сводные данные об ассорти-
менте наиболее ходовых производимых в СССР обмоточных
проводов как круглого, так и прямоугольного сечения. В этих
таблицах приведены наименьшие и наибольшие размеры
сечения проводов каждой марки, а также толщина изоля-
ции (считая на обе стороны; иными словами, увеличение
диаметра или одной стороны прямоугольного сечения голой
жилы при наложении изоляции; меньшие значения толщины
относятся к более тонким, большие — к более толстым про-
водам данной марки).
§ 461
Обмоточные провода
239
Разрабатываемый в .настоящее время проект нового стан-
дарта на обмоточные провода предусматривает следующие
марки проводов: ПЭШО, ПЭБО, ПЭБД, ПБО, ПБД, ПБОО,
ПБ, ПББО.ПЭБ-1, ПЭБ-2,
ПСД, ПШД, ПЭШД. Таблица 22
Марки, названия кото-
рых начинаются с букв
ПЭ, представляют со-
бой проволоки, покрытые
слоем эмали (более низко-
го качества, чем стандарт,
ные эмальпроволоки ПЭЛ)
и поверх него волокнистой
изоляцией. Так, ПЭБ-1 —
провод, покрытый эмалью
и одним слоем подклеен-
ной телефонной бумаги;
ПЭБ-2—провод, покрытый
эмалью и поверх него од-
ним слоем подклеенной
длинноволокнистой бума-
ги. Прочие марки были
Круглые обмоточные провода
Марка провода Диаметр (по меди), мм Толщина изо- ляции (на обе стороны), мм
ПБО 0,2-2,1 0,10—0,14
ПБД 0,2-5,2 0,19-0,33
ПБОО 1,0—5,2 0,85
ПБ 1,0-5,2 0,30—5,80
ПББО 1,0—5,2 0,45—5,80
пшо 0,05—0,69 0,05—0,06
ПЭЛ 0,05—2,44 0,015-0,10
ПЭЛУ 0,05—2,44 0,025-0,13
ПЭТ 0,38—2,44 0,05-0,10
ПЭЛБО 0,2—2,1 0,125- 0,21
ПЭЛ БД 1,0—1,45 0,33
пэлшо 0,05-1,45 0,07—0,135
ПДА 0,3—5,2 0,30-0,35
ПСД 1,0—5,2 0,28—0,33
Таблица 23
разъяснены выше.
Все рассмотренные вы-
ше обмоточные провода
согласно действующим и
разрабатываемому стан-
дартам имеют сплошную
(из одной круглой или же
прямоугольной проволо-
ки) токопроводящую жи-
лу. Кроме того, в некото-
рых случаях применяются
особо гибкие медные про-
вода, состоящие из боль-
шого числа отдельных
Прямоугольные обмоточные
провода. Узкая сторона сечения
(по меди) 0,9—5,5 мм
Марка провода Толщина изоляции (на обе стороны), мм
ПБО 0,14—0,23
ПБД 0,27—0,44
ПБОО 0,88
ПББО 0,45—5,80
ПДА 0,40
ПСД 0,30—0,40
тонких проволочек, которвым придана прямоугольная форма
посредством пропускания через вальцы. Такие провода вы-
пускаются двух марок:
ЛВОО — с однослойной хлопчатобумажной оплеткой
(изоляция по типу провода ПБОО);
240 Кабельные изделия [гл. 10
ЛВДО — с двуслойной хлопчатобумажной обмоткой, по-
верх которой нанесена хлопчатобумажная оплетка.
Эти гибкие провода изготовляются сечением (по меди)
от 3,6 до1 80 лш2; толщина изоляции (на обе стороны) для
марки ЛВОО — 0,65 мм, а для ЛВДО — 0,85 мм.
Тонкие обмоточные провода поставляются на деревян-
ных катушках, а более толстые — в бухтах. Наиболее тол-
стая круглая обмоточная проволока, а также прямоуголь-
ная обмоточная проволока всех сечений поставляются на
деревянных барабанах. Вес провода на барабане колеблется
в очень широких пределах и достигает 275 кг для наиболее
толстых проводов. Вес провода в бухте для удобства транс-
портирования не более 80 кг. Медная проволока, идущая
для изготовления обмоточных проводов, должна быть тща-
тельно отожжена.
47. СИЛОВЫЕ КАБЕЛИ
Силовые кабели — одножильные или многожильные изо-
лированные” провода, обладающие гибкостью и снабженные
защитными оболочками, предохраняющими проводящие
жилы и изоляцию от действия влаги, механических повре-
ждений и т. п. Они служат для передачи электрической энер-
гии подземными и подводными линиями. Наиболее часто
применяют силовые кабели с бумажной изоляцией, пропи-
танной маслоканифольным компаундом. Устройство такого
кабеля (мы имеем в виду наиболее распространенный
т р е х ж и л ь н ы й кабель) заключается в следующем.
Проводящие жилы кабеля 1 (фиг. 91 и 92) выполняются
(за исключением кабелей самых малых сечений) из несколь-
ких скрученных вместе медных проволок, чтобы обеспечить
достаточную гибкость кабеля, что необходимо для возмож-
ности намотки кабеля на барабан для его транспорта и для
изгибания кабеля при его монтаже. Скрученные жилы
в одножильных кабелях имеют общую круглую форму
(фиг. 93), а в трехжильных кабелях, как это видно из
фиг. 91 и 92, имеют секторную форму, так как это способ-
ствует большой компактности кабеля. Каждая токопроводя-
щая жила кабеля обматывается лентами из кабельной бу-
маги— это так называемая фазная изоляция 2, обра-
зующая изоляцию между отдельными фазами кабеля. Все
три жилы, т. е. фазы, с их фазной изоляцией скручиваются
вместе; в промежутки между жилами для получения общей
§ 47]
Силовые кабели
241
круглой формы кабели помещается так называемое м е ж-
ду фазное заполнение 3 из скрученного бумажного
жгута; затем поверх скрученных
фаз наматывается общая бумаж-
ная изоляция 4, так называемая
Фиг. 91. Трехжильный
освинцованный и брониро-
ванный стальными лен-
тами силовой кабель с
секторными жилами
(марки СБ).
1 *— токопроводящие жилы;
2— фазная изоляция; 3 — ме-
ждуфазное заполнение; 4—
поясная изоляция; 5—свин-
цовая оболочка; 6— нижняя
подушка; 7—ленточная броня;
8— верхняя подушка.
Фиг. 92. Поперечное сечение трех-
жильного освинцованного и брони-
рованного стальными лентами сило-
вого кабеля с секторными жилами
(марки СБ). Обозначения — те же,
что и на фиг. 91.
Фиг. 93. Поперечное сечение
одножильного подводного
кабеля с броней из круглых
стальных оцинкованных про-
волок (марки СК).
16 Б. М. Тареев
242 Кабельные изделия [ гл. 10
поясная изоляция. Затем кабель подвергается
вакуумной сушке и пропитке горячим маслоканифоль-
ным составом, чтобы улучшить свойства бумажной
изоляции — как фазной, так и поясной. Пропитанный
кабель покрывается свинцовой оболочкой 5; она на-
носится на специальном свинцовом прессе в нагре-
том состоянии, когда свинец достаточно мягок и пла-
стичен. Свинцовая оболочка вполне непроницаема для
жидкостей и газов, поэтому она надежно защищает изоля-
цию от увлажнения и окисления воздухом. Однако свинцо-
вая оболочка не имеет большой механической прочности и
не может защитить кабель от механических повреждений
там, где это возможно по условиях эксплуатации кабеля.
Для защиты кабеля от механических повреждений кабель
бронируется, т. е. покрывается достаточно прочными сталь-
ными лентами или, если требуется особо повышенная проч-
ность, круглыми стальными проволоками (на фиг. 91 и 92
показана ленточная броня, состоящая из двух стальных
лент, которые намотаны в одном направлении, так что верх-
няя лента закрывает промежутки, образуемые нижней лен-
той; проволочная броня имеется в конструкции кабеля, по-
казанного на фиг. 93). На свинцовую оболочку сначала на-
носится «нижняя подушка» 6 из грубой кабельной пря-
жи (конопляная пенька, кенаф или джут), которая создает
мягкую прокладку между свинцом и броней, чтобы броня
не могла врезаться в свинец. Поверх нижней подушки на-
носится броня 7. Так как сталь подвержена коррозии (ржав-
лению, химическому разъеданию), то броня должна быть
защищена от проникновения к ней воды и химически актив-
ных веществ. 'Для этой цели поверх брони наносится
второй слой кабельной пряжи, который пропитывается би-
туминозным составом, образуя так называемую «верхнюю
подушку» 8.
Описанная конструкция является одной из основных
конструкций силовых кабелей для подземной прокладки.
Согласно стандарту на силовые кабели (ГОСТ 340-41) этот
тип кабеля получает сокращенное обозначение СБ (освин-
цованный и бронированный ленточной бро-
ней). Важнейшие из других марок кабелей с различными
типами защитных оболочек по ГОСТ 340-41:
СК — освинцованный и бронированный
круглыми стальными проволоками. Применяет-
§ 47]
Силовые кабели
243
ся в тех случаях, когда возможно воздействие на кабель
больших механических усилий, например, при прокладке по
дну рек, каналов и т. п., когда возможно задевание за ка-
бель якорями судов. Сечение кабеля марки СК (одножиль-
ного) изображено на фиг. 93.
СГ — освинцованный голый. Не имеет никаких
дополнительных защитных оболочек поверх свинцовой обо-
лочки (такое выполнение не следует смешивать с голыми
проводами, не имеющими никакой изоляции и защит-
ных оболочек). Кабели СГ прокладывают внутри помеще-
ний, в туннелях и пр., где исключена! возможность механи-
ческих повреждений свинцовой оболочки и отсутствуют хи-
мически активные вещества, могущие вызвать разъедание
свинца, а кроме того, отсутствует опасность в отношении
взрыва.
СА—о свинцованный и асфальтированный.
Отличается от кабеля СГ наличием сверх свинцовой обо-
лочки пропитанного битумом слоя, защищающего свинец
от разъедания химически активными веществами, где они
имеются.
Согласно ГОСТ 340-41 перечисленные конструкции кабе-
лей (т. е. кабели с поясной изоляцией, если иметь в виду
только многожильные выполнения), а также некоторые
другие конструкции применяют на рабочие напряжения 1;
3; 6 и 10 кв. Для более высоких напряжений кабели с пояс-
ной изоляцией не применяют. Для напряжений 20 и 35 кв
стандартом предусмотрена разработанная лауреатом Сталин-
ской премии проф. С. М. Брагиным конструкция кабеля
с отдельно освинцованными фазами. Здесь
каждая жила поверх фазной изоляции после пропитки по-
крывается свинцовой оболочкой, после чего три освинцован-
ные жилы скручиваются вместе, и затем на кабель нала-
гается общая броня. Свинцовые оболочки трех жил электри-
чески соединены друг с другом и заземлены. Таким обра-
зом, в кабеле с отдельно освинцованными фазами имеется
только фазная изоляция отдельных фаз, но нет общей пояс-
ной изоляции. Электрическое поле в изоляции между цилин-
дрическими поверхностями жил и свинцовых оболочек по-
лучается более равномерным по сравнению с весьма непра-
вильной картиной электрического1 поля между жилами и
общей свинцовой оболочкой в трехжильном кабеле с пояс-
ной изоляцией; поэтому изоляция в кабеле с отдельно освин-
1«*
244
Кабельные изделия
[гл. 10
цованными жилами лучше приспособлена для работы при
более высоких напряжениях, чем изоляция в кабеле с об-
щей свинцовой оболочкой (по фиг. 91 и 92). На фиг. 94
представлена конструкция трехжильного кабеля с отдельно
освинцованными фазами и ленточной броней — сокращен-
ное обозначение ОСБ. Такие же кабели, но с броней из
стальных проволок (аналогично броне кабеля СК) полу-
чают обозначение ОСК-
Для того чтобы точно указать тип кабеля по стандарту
ГОСТ 340-41, необходимо дать: сокращенное обозначение
конструкции кабеля, число жил и после знака умножения
сечение (дается сечение в квадратных миллиметрах одной
токопроводящей жилы) и, наконец, рабочее напряжение,
Фиг. 94. Трехжильный кабель с отдельно освинцован-
ными фазами и ленточной броней (марки ОСБ).
1 — токопроводящие жилы; 2 — пропитанная бумажная изоля-
ция фаз; 3 — свинцовые оболочки фаз; 4— междуфазное за-
полнение; 5—нижняя подушка; 6 — ленточная броня;
7—верхняя подушка.
для которого предназначен кабель. Например, трехжильный
освинцованный и бронированный ленточной броней кабель
(согласно фиг. 91 и 92) на рабочее напряжение 6 кв, сече-
ние каждой медной токопроводящей жилы которого равно
120 мм2, получает следующее обозначение: СБ 3 X 120 мм2,
6 кв. Обозначение ОСК 3 X 95 мм2, 35 кв соответствует
трехжильному кабелю с отдельно освинцованными фазами
и броней из круглых проволок при сечении каждой жилы
95льи2и предназначенному для рабочего напряжения 35 кв.
Кабели на более высокое рабочее напряжение, чем 35 кв,
стандартом ГОСТ 340-41 не предусмотрены. Для таких на-
пряжений даже конструкция кабелей с отдельно освинцо-
§ 47]
Силовые кабели
245
ванными фазами оказывается уже непригодной. Дело в том,
что во всяком кабеле с бумажной изоляцией, пропитанной
вязким (маслоканифольным) составом, в результате чере-
дующихся нагревов и охлаждений кабеля, вследствие не-
одинаковости коэффициентов теплового расширения различ-
ных составных частей кабеля—-металлов, бумаги и пропи-
точной массы — и вследствие малой упругости свинца, обра-
зуются неплотности в изоляции — «пустоты», которые за-
полняются воздухом. В этих пустотах под действием высо-
кого электрического напряжения начинают развиваться
местные электрические разряды, которые постепенно приво-
дят к полному пробою всей изоляции кабеля. Поэтому, что-
бы получить надежную кабельную изоляцию, которая могла
бы длительно работать при весьма высоких напряжениях,
необходимо искусственно подвергать изоляцию внешнему
давлению, которое бы «сжимало» образующиеся пустоты
Фиг. 95. Одножильный голый маслонаполненный
кабель.
и не давало бы им образовываться. По такому пути идут
при создании изоляции «маслонаполненного» кабеля. Внутри
такого кабеля проходит медная спираль, на которую нама-
тываются проволоки, образующие токопроводящую жилу,
так что вдоль всего кабеля получается непрерывный канал
(внутри спирали) (фиг. 95 и 96). Поверх проволок токо-
проводящей жилы наматывается толстая бумажная изоля-
ция, а поверх нее накладывается свинцовая защитная обо-
лочка; сверх последней, если это требуется, наносится
броня. На фиг. 95 и 96 представлен одножильный маслона-
полненный кабель; в трехжильных маслонаполненных кабе-
лях каналы образованы тремя спиралями. В отличие от ка-
беля с вязкой пропиткой изоляция маслонаполненного
кабеля не пропитывается маслоканифольным составом, но
246
Кабельные изделия
[гл. 10
зато после тщательной просушки изоляция такого кабеля
пропитывается жидким (менее вязким, чем трансформатор-
ное) минеральным маслом; это масло заполняет каналы,
идущие вдоль кабеля, причем в эксплуатации кабеля ка-
налы соединены с особыми масляными баками, которые
расположены несколько выше самой высшей точки про-
кладки данного участка кабеля. Таким образом, масло
в каналах кабеля всегда находится под некоторым внешним
давлением и, проходя из канала под действием этого дав-
ления в бумажную изоляцию кабеля, оно обеспечивает
всегда равномерную и полную ее пропитку. Если кабель
охлаждается и объем масла в его изоляции уменьшается, то
Фиг. 96. Поперечное сечение одножильного маслона-
полненного кабеля с ленточной броней.
/—опорная спираль: 2 токопроводящая жила; 3~бумажная
изоляции; 4-с’-ш'псвал оболочка: 5 нижняя подушка; 6 —
лсшочная броня; 7 верхняя подушка.
из бака через капал в изоляцию поступает некоторое доба-
вочное количество масла, и те пустоты, которые могли бы
образоваться при охлаждении кабеля, оказываются запол-
ненными маслом под давлением. Если, наоборот, кабель
нагревается, то излишек расширяющегося в нем масла, ко-
торое, если не было бы сообщения с баком, могло бы рас-
§ 47]
Силовые кабели
247
тянуть свинцовую оболочку, выдавливается в бак. Маслона-
полненные кабели с успехом работают при напряжении 70,
НО и 220 кв.
Изготовление кабелей по типу маслонаполненных и не-
которых других конструкций (например, газонаполненных
кабелей и т. п.), в которых изоляция находится под посто-
янным воздействием внешнего давления, чрезвычайно
важно. Такие кабели, могущие работать при весьма высоких
напряжениях, применяемых в настоящее время в технике
передачи электрической энергии, могут заменять собой воз-
душные линии электропередачи. В городах и других местах,
густо заселенных и застроенных, сооружение громоздких
воздушных линий электропередачи часто является нежела-
тельным.
Воздушные линии электропередачи подвержены вредному
действию атмосферных (грозовых) перенапряжений, метео-
рологических воздействий (дождь, снег, гололед, ветер), за-
грязнению изоляторов копотью и пылью, вредному действию
химически активных примесей в воздухе (в индустриальных
районах и на берегах морей) и т. п. Поэтому в ряде случаев
кабельные линии обеспечивают большую бесперебойность
подачи электроэнергии, чем воздушные линии электропе-
редачи.
Крайне важно указать, что кабели с пропитанной бумаж-
ной изоляцией с успехом могут работать при сравнительно
весьма высоких напряжениях постоянного тока. Так, кабели,
рассчитанные на рабочее напряжение НО кв переменного
тока, могут быть использованы для передачи напряжения
постоянного тока до 400 кв. Поэтому для линии электро-
передачи сверхвысоких постоянных напряжений использо-
вание кабелей взамен воздушных линий может оказаться
особенно выгодным.
Весьма широкое применение находят кабели, а также
провода и шнуры с резиновой изоляцией. Они глав-
ным образом предназначены для сравнительно невысоких
рабочих напряжений. Эти виды кабельных изделий читатель
может рассмотреть по книге М. В. Константинова «Техно-
логия производства кабельных изделий с резиновой изоля-
цией», Госэнергоиздат, 1951.
Специальные конструкции кабельных изделий с изоля-
цией из пластмасс и каучукообразных материалов применя-
ются для токов весьма высокой частоты.
248 Магнитные материалы [гл. 11
За работу в области кабельной техники удостоены
Сталинской премии за 1951 г. К. В. Сидоров, Р. М. Лакер-
ник, М. Н. Козырева, С. К. Рыбак, И. И. Гроднев, В. П. Со-
нин, М. А. Климов и В. Н. Кулешов. Проф. Г. С. Петров,
проф. К. А. Андрианов, проф. В. А. Привезенцев, проф. С. М.
Брагин, А. А. Нечаев, П. И. Павлович, Е. Ф. Клибанов, Н. Ф.
Козырев, Т. М. Орлович, Л. В. Певзнер и А. Н. Левин были
удостоены Сталинской премии за разработку новых видов
пластмасс и их применение в кабельной промышленности.
Глава одиннадцатая
МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
48. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛАХ
Как уже отмечалось выше, значение магнитных мате-
риалов в современной электротехнике чрезвычайно велико.
Эти материалы необходимы для изготовления магнитопро-
водов в электрических машинах и трансформаторах, сердеч-
ников электромагнитов, катушек индуктивности, реле и т. п.,
постоянных магнитов в электроизмерительных приборах,
магнето, индукторах и пр.
В области разработки и изучения магнитных материалов
ведущая роль принадлежит ученым нашей Родины. Впер-
вые научное исследование кривых намагничивания различ-
ных ферромагнетиков было' проведено еще в XIX в. выдаю-
щимся русским физиком—проф. А. Г. Столетовым (1837—
1896). Основы современной теории магнетизма разработаны
чл.-корр. Академии наук СССР В. К- Аркадьевым, проф.
Н. С. Акуловым, акад. Л. Д. Ландау и другими советскими
учеными. Большое число новых высококачественных магнит-
ных материалов было создано лауреатом Сталинских пре-
мий проф. А. С. Займовским и его сотрудниками.
В различных случаях применения к магнитным мате-
риалам предъявляются и различные требования, выражае-
мые определенными числовыми значениями тех или иных
характеристик. Рассмотрим важнейшие из числа характери-
стик магнитных материалов.
Представим себе катушку длиной I см, имеющую w вит-
ков, по которым проходит постоянный ток величиной I а.
§ 48 ] Общие сведения о магнитных материалах 249
В катушке возникает магнитное поле; если длина катушки
велика по сравнению с диаметром витков, то напряжен-
ность магнитного поля внутри катушки может быть опреде-
лена по формуле
/7 = 0,4^— 1,256^ эре-
здесь произведение Iw—намагничивающая сила; —напря-
женность поля (ампервитки на сантиметр длины).
Введем в катушку сердечник, имеющий поперечное се-
чение S см2 и заполняющий пространство между витками
катушки; тогда в сердечнике возникнет магнитная индук-
ция, равная
В = ?Нгс, (13)
где — характеристика материала сердечника, называемая
магнитной проницаемостью. Силовой поток ка-
тушки будет равен
Ф = 55 = ^775 мкс. (14)
Как видно из формулы (12), единицей для измерения
магнитной проницаемости и. является отношение гаусс/эр-
стед. У большинства веществ величина р близка к единице,
т. е. в этих материалах индукция в гауссах приблизительно
равна напряженности магнитного поля в эрстедах. Однако
существует группа материалов, у которых величина н весь-
ма велика, и у некоторых из этих материалов доходит ДО
многих тысяч гаусс/эрстед. Такие материалы называют
ферромагнитными материалами (ферромаг-
нетиками) или, сокращенно, магнитными мате-
риалами. Краткие сведения об этих материалах и дают-
ся в< настоящей главе.
К числу ферромагнитных материалов принадлежат
прежде всего железо (от латинского названия железа
«феррум» и происходит термин «ферромагнетик») и многие
его соединения и сплавы, а также металлы никель и ко-
бальт и некоторые другие вещества.
Величина у данного ферромагнитного материала не
является постоянной. Если мы начнем увеличивать от нуля
ток /, проходящий по виткам рассматриваемой катушки
250
Магнитные материалы
[гл. 11
-В
Фиг. 97. Начальная кривая намаг-
ничивания и петля перемагничи-
вания.
с ферромагнитным сердечником, а тем самым будем про-
порционально увеличивать и намагничивающую силу, и
напряженность магнитного поля Н, то величина индукции В
будет возрастать по изображенной на фиг. 97 кривой ОР —
так называемой начальной кривой намагничивания.
Эта кривая сперва поднимается слабо, затем идет более
круто, но после второго перегиба идет вверх все медленнее,
приближаясь к горизонтали («магнитное насыщение»).
Наивысшее значение магнитной индукции, которое может
быть достигнуто у данного материала, называется индук-
цией насыщения Виас.
Если мы для различных то-
чек кривой намагничивания
разделим значения индукции
В на соответствующие значе-
ния напряженности магнит-
ного поля Н, то получим ряд
значений р: при постепен-
ном возрастании Н величина
р, начиная с «началь-
ной» магнитной проницае-
мости значение которой
представляет особый интерес
для магнитных материалов,
работающих в слабых маг-
нитных полях, постепенно
возрастает, затем дости-
раете и вновь уменьшается,
фиг. 97. После того как мы
достигли точки Р кривой, начнем уменьшать ток 7; соответ-
ственно будут уменьшаться и Н, и В. Однако вследствие
наличия некоторого остаточного намагничивания материала
сердечника индукция В будет убывать медленнее, чем она
возрастала при подъеме напряженности магнитного поля
при снятии кривой ОР. Таким образом, если мы умень-
шим Н до нуля, то при этом материал еще не будет размаг-
ничен полностью, а в нем сохранится некоторая «оста-
точная» магнитная индукция Вост (точка Q кривой).
При перемене направления тока I и соответственно напря-
женности поля Н и возрастании абсолютного значения И мы
дойдем до точки R, при достижении которой индукция
в сердечнике станет равной нулю: как видно, для полного
гает наибольшего значения
Вернемся к рассмотрению
§ 48]
Общие сведения о магнитных материалах
251
размагничивания материала потребовалось воздействовать
на сердечник магнитным полем с напряженностью, по знаку
обратной первоначально приложенной, а по численному зна-
чению равной Нк («коэрцитивная сила»). Повторяя процесс
перемагничивания сердечника, т. е. пропуская через катуш-
ку переменный ток, мы получим замкнутую кривую PQRSTP,
так называемую петлю перемагничивания (ги-
стерезиса).
Заштрихованная на фиг. 97 площадь петли гистерезиса
численно представляет собой в некотором масштабе энер-
гию, которая затрачивается на один цикл перемагничива-
ния единицы объема материала. Кроме того, надо иметь
в виду, что при работе сердечника в переменном магнитном
поле в нем наводятся э. д. с., вызывающие появление пере-
менных токов — так называемых вихревых токов.
Если материал работает в качестве достоянного магнита,
после того как он был предварительно намагничен действо-
вавшим на него извне магнитным полем, то его состояние
характеризуется одной из точек «кривой размагни-
чивания», т. е. отрезка кривой QR на фиг. 97. Величина
магнитной энергии постоянного магнита в некотором мас-
штабе характеризуется произведением индукции В на на-
пряженность Н для данной точки кривой размагничивания.
Качество материала для постоянного магнита хорошо оце-
нивается по наибольшему значению произведения (НВ)макс
(конечно, имеется в виду только участок QR).
Практически применяемые магнитные материалы разде-
ляются на две основные группы: магнитно-мягкие мате-
риалы и магнитно-твердые материалы.
Магнитно-мягкие материалы применяют для
изготовления сеппечников в электромагнитах, различных
машинах и аппаратах и т. п. К ним прежде всего предъяв-
ляются требования высокой магнитной проницаемости, что-
бы уже сравнительно слабый ток в обмотке электромагнита
вызывал большую магнитную индукцию в его сердечнике.
Весьма часто магнитно-мягким материалам приходится ра-
ботать в переменном магнитном поле; в этом
случае добавляется требование возможной малости потерь
мощности в сердечнике в переменном поле. Эти потери, как
уже отмечалось, состоят из двух частей; из потерь на пере-
252
Магнитные материалы
[гл. 11
магничивание (гистерезис) и из потерь на вихревые токи.
Для того чтобы потери на перемагничивание были малы,
необходимо, чтобы материал имел весьма узкую, с малой
площадью, петлю перемагничивания. Для того чтобы были
малы потери на вихревые токи, должно быть велико удель-
ное электрическое сопротивление р материала; кроме того,
стремятся выполнять сердечник не из сплошного магнитного
материала, а из отдельных листов, которые электрически
изолируются друг от друга (ср. стр. 93 и 126). Чем выше
частота, тем тоньше берутся листы; при особо высоких ча-
стотах приходится прибегать к применению магнитодиэлек-
триков. (стр. 256).
Магнитно-твердые материалы находят себе
применение при изготовлении постоянных магнитов,
которые, будучи намагничены тем или иным образом, долж-
ны накоплять в себе большое количество магнитной энергии
и длительно поддерживать состояние намагничения. Намаг-
ниченность постоянных магнитов из хороших магнитно-
твердых материалов должна сохраняться при действии толч-
ков, ударов и пр. Понятно, что магнитно-твердые материалы
должны обладать большими значениями Вост, Нк, а так-
же (НВ) ,,акс', они обладают весьма широкой, имеющей
большую площадь, петлей перемагничивания. При попытке
использовать магнитно-твердый материал для изготовления
сердечника, работающего в переменном магнитном поле, мы
неизбежно получили бы чрезвычайно большие, практически
неприемлемые потери мощности на перемагничивание.
Применяемые в технике магнитные материалы в боль-
шинстве своем представляют сплавы железа с различными
добавками, т. е. различные специальные стали. Чистое же-
лезо обладает высокой магнитной проницаемостью и малы-
ми по 1 ерями на гистерезис. Однако удельное сопротивление
чистого железа сравнительно со сталями весьма мало, по-
чему в железе при работе в переменном магнитном поле по-
лучались бы большие потери мощности на вихревые токи.
Кроме того, получить весьма чистое железо трудно и дорого,
почему его применяют лишь в некоторых специальных слу-
чаях в технике слабых токов. Обычное же техническое же-
лезо- с примесями углерода и других веществ обладает
существенно пониженными магнитными качествами.
§ 49] Листовая электротехническая сталь 253
49. ЛИСТОВАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ СТАЛЬ
Важнейший практический путь для улучшения магнитно-
мягких свойств стали — введение кремния (силиция). При
этом резко уменьшаются потери на гистерезис, а также
в связи с увеличением электрического удельного сопротив-
ления уменьшаются и потери на вихревые токи. Сталь, леги-
рованная кремнием для улучшения магнитных свойств, по
причинам, указанным выше, выпускается в листах; чем
выше требования к качеству материала и чем выше рабочая
частота, тем тоньше берется сталь. Листовая электро-
техническая сталь является наиболее важным маг-
нитно-мягким материалом, применяемым в современной
сильноточной электротехнике.
Качество листовой электротехнической стали определяет-
ся стандартом ГОСТ 802-41. Материал выпускается в листах
размером от 1 000 мм X 700 мм до 2 000 мм X 1 000 мм при
толщинах от 0,3 до 1,0 мм; наиболее употребительная тол-
щина 0,5 мм. Листовая электротехническая сталь разделяет-
ся на марки, сокращенно1 обозначаемые буквой Э с добав-
лением цифр от 1 до 4 (чем больше цифра, тем выше со-
держание кремния; для стали Э2 содержание кремния до
3,3%, а для Э4 до 5,0%). Кроме того, в обозначении марки
могут иметься еще дополнительные буквы: А (пониженные
потери мощности в переменном магнитном поле), АА (особо
низкие потери) или Б (повышенная магнитная индукция).
Потери мощности в 1 кг стали при наибольшем значении
магнитной индукции 15 000 гаусс и частоте ее изменения
50 гц составляют: для стали Э1 толщиной 0,5 мм — 8,6 вт,
для стали Э4АА толщиной 0,35 мм — 2,9 вт.
Следует иметь в виду, что по мере увеличения содержа-
ния кремния в листовой электротехнической стали ее меха-
нические свойства ухудшаются — сталь становится более
хрупкой. Сталь должна выдерживать определенное число
перегибов в тисках с радиусом закругления губок 5 мм;
при этом загиб образца от среднего положения в одну сто-
рону на 90° и обратно в среднее положение считается за
один перегиб.
Сортамент и свойства листовой электротехнической стали
(по стандарту ГОСТ 802-41) даны в табл. 24.
Плотность листовой электротехнической стали умень-
шается при увеличении содержания кремния и составляет
254
Магнитные материалы
{гл. 11
Таблица 24
Марка стали Размеры листов, мм Магнитные и электрические свойства Число гибов на 90° иа образцах вдоль прокатки, не менее
Длина ! Ширина Толщина Удельные потери, вт1кг, ие более Магнитная индукция В, гс, не меиее при числе ампервитков на сантиметр
Р10 Р15 25 50 100 500
Э1 1 000 750
Э1 1 500 750 2
Э1А 1 500 750 1,5 1,0 п< ) соглашению
Э1АБ 1 500 750
Э1 1 500 750 0,5; 0,42 3,6 8,6 14 700 15 800 17 000 19 200 10
Э1А 1 500 750 0, 5; 0,42 3,3 7,9 15 000 16 200 17 500 19 700 10
Э1АБ 1 500 750 0 5; 0,42 3,3 7,9 15 400 16 400 17 800 20 200 10
Э1АА 1 500 750 0,5; 0,42 2,85 7,0 14 900 16 000 17 300 19 600 10
Э1ААБ 1 500 750 0,5; 0,42 2,85 7,0 15 400 16 400 17 800 20 200 10
Э2 1 500 760 0 5; 0,42 2,6 6,4 14 700 15 800 17 000 19 200 10
Э2Б 1 500 760 0,5; 0,42 2,6 6,4 15 300 16 400 17 600 20100 10
ЭЗ 1 500 760 0,5; 0,42 2,3 5,6 14 600 15 700 16 900 18 900 6
ЭЗА 1 500 760 0,5; 0,42 2,0 4,7 14 600 15 700 16 900 18 900 4
ЭЗ 1 500 760 0,35; 0,3 2,0 4,2 14 600 15 700 16 900 18 900 8
ЭЗА 1 500 760 0,35;0,3 1,6 3,6 14 600 15 700 16 900 18 900 5
Э4 1 500 750 0,5; 0,42 1,8 3,9 14 400 15 500 16 600 18 700 1
Э4А 1 500 750 0, 5; 0,42 1,6 3,6 14 400 15 500 16 600 18 700 1
Э4АА 1 500 750 5; 0,42 1,45 3,3 14 400 15 500 16 600 18 700 1
Э4 1 500 750 0,35; 0,3 1,45 3,4 14 400 15 500 16 600 18 700 1,5
Э4А 1 500 750 0,35; 0,3 1,3 3,2 14 400 15 500 16 600 18 700 1,5
Э4АА 1 500 750 0,35; 0,3 1,2 2,9 14 400 15 500 16 600 18 70С 1,5
Примечания:
1. Стали марок Э1А, Э1АБ, Э1АА, Э1ААБ, Э2, Э2Б выпускаются также в ли*
стах 2 000 лсиХ1 ООО мч и 1 000 ммх\ ООО мм.
2. Индукция при данных ав'см, например 25, обозначается В25 и т. д.
3. Для стали Э4АА ГОСТ предусматривает индукцию в слабых полях: при
0,05 ape—85 гс и при 0,1 эре—265 гс.
4. Под Р10 и Р1б подразумеваются удельные потери, т. е. суммарные (иа вихре-
вые токи и на перемагничивание) потери мощности в ваттах на 1 кг стали (отдельные
листы стали изолированы друг от друга), находящейся в переменном магнитном
поле частоты 50 гц, при амплитудном значении магнитной индукции 10 (или соот-
ветственно 15) тыс. гс.
§ 50]
Различные магнитно-мягкие материалы
255
для Э1—7,8, для Э2 — 7,75, для ЭЗ — 7,65 и для Э4 —
7,55 кг/дм?.
Высоколегированная сталь марок Э4А и Э4АА толщи-
ной 0,5 и 0,35 мм находит применение в основном для маг-
нитопроводов трансформаторов. Листовую электротехниче-
скую сталь с невысоким содержанием кремния применяют
для изготовления якорей вращающихся электрических
машин.
Большой интерес представляет сталь марки ХВП (хо-
лоднокатанная высокой проницаемости), по-
лучаемая посредством прокатки вхолодную; толщина листов
ее всего 0,03 мм. Благодаря текстуровке, т. е. преобладаю-
щему направлению кристаллов железа в одном направле-
нии, а также последующему отжигу в атмосфере водорода
эта сталь имеет особо высокие свойства (в особенности,
когда направление магнитного потока совпадает с направ-
лением длины листа). Эта сталь применяется для сердечни-
ков трансформаторов, изготовляемых по способу «намотки».
Применение стали ХВП в силовых трансформаторах позво-
ляет уменьшить вес и габаритные размеры на 20—25%,
а в радиотрансформаторах — на 40%. Удельные потери для
стали ХВП составляют: Рю —от 0,6 до 0,8, а Рю— от 1,5
до 2,0 вт/кг. Максимальная магнитная проницаемость (в на-
правлении длины листа) доходит до 33 000.
50. РАЗЛИЧНЫЕ МАГНИТНО-МЯГКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Из числа различных магнитно-мягких сплавов следует
отметить пермаллой. Это — сплав с примерным соста-
вом 78,5% никеля и 21,5% железа (различные типы пермал-
лоя имеют несколько разнящийся состав; они могут содер-
жать молибден, хром, медь и другие добавки). После специ-
альной тепловой обработки пермаллой приобретает весьма
высокую магнитную проницаемость: как начальную порядка
10 000—20 000, так и максимальную до 100 000—200 000.
Разработанный лауреатом Сталинских премий проф.
А. С. Займовским альсифер (9,5% кремния, 5,6% алю-
миния, прочее—железо) имеет начальную магнитную про-
ницаемость 10 000—35 000 и максимальную магнитную про-
ницаемость 110 000. Альсифер тверд и хрупок; из него мо-
гут получаться литые изделия с толщиной стенки не менее
2 мм. Альсифер легко размалывается в порошок, идущий
256
Магнитные материалы
[гл. И
для изготовления магнитодиэлектриков (см. ниже). Альси-
фер значительно дешевле пермаллоя, так как не содержит
никеля, и не требует для своего изготовления никаких труд-
нодоступных компонентов.
Для сердечников магнитных систем, работающих при
весьма высоких частотах, применяют так называемые маг-
нитодиэлектрики. Эти материалы для возможного
уменьшения потерь на вихревые токи изготовляют из по-
рошка ферромагнитного материала (карбонильное железо—
весьма чистое железо, получаемое в виде тонкого порошка
при разложении паров пентакарбонила железа F.e(CO)sl
альсифер, пермаллой и т. п.) со связующим (феноло-фор-
мальдегидная смола, полистирол, жидкое стекло и т. п.). Та-
ким образом, магнитодиэлектрик представляет собой пла-
стическую массу, в которой связующее—диэлектрик—элек-
трически изолирует друг от друга частицы наполнителя —
ферромагнетика.
Магнитодиэлектрики в СССР разработаны проф.
А. С. Займовским, Н. Н. Шольц, Л. И. Рабкиным и
В. И. Евсеевым.
51. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОЗ
Постоянные магниты идут для различных измерительных
приборов, реле, небольших электрических машин (магнето,
индукторы, специальные типы машин).
В качестве материала для постоянных магнитов в преж-
нее время применяли, главным образом, углеродистую сталь
с содержанием 0,4—1,7% углерода, без других специаль-
ных добавок. Такая сталь весьма дешева, но ее магнитные
свойства невысоки, и изготовленные из этой стали магниты
быстро теряют свои магнитные свойства, в особенности под
действием ударов и сотрясений. Значительно лучше приме-
няемые в настоящее время углеродистые магнитные стали
с содержанием специальных добавок: вольфрама, хрома, ко-
бальта. Особенно хороша кобальтовая сталь, но она весьма
дорога из-за высокого содержания в ней кобальта. Магниты
из чисто углеродистой, вольфрамовой, хромовой и кобаль-
товой стали после изготовления (перед намагничиванием)
обязательно должны закаливаться (в воде или в минераль-
ном масле).
Исключительный интерес представляют новые сплавы
железо — никель — алюминий (альни), аналогичный сплав
§ 51]
Материалы для постоянных магнитов
257
с добавкой кремния (альниси) и железо — никель — алюми-
ний—кобальт (альнико). Эти материалы при весьма высо-
ких магнитных свойствах имеют стоимость на единицу
запасенной магнитом энергии значительно ниже, чем вы-
сококобальтовая сталь. Сплавы рассматриваемой группы
имеют исключительно высокую твердость, почему они могут
механически обрабатываться после отливки для придания
точных размеров лишь посредством шлифовки; возможно
также изготовление маг-
нитов из этих материалов
«металлокерамическим
способом», т. е.прессовкой
под большим давлением
измельченных в тонкий по-
рошок составных частей
сплава и нагревом до вы-
сокой температуры, чтобы
получить опекание отдель-
ных частиц в плотную од-
нородную массу. В годы
Великой Отечественной
войны лауреат Сталинских
премий проф. А. С. Зай-
мовский разработал и
внедрил обладающий вы-
дающимися свойствами
новый магнитно-твердый
материал этой группы под
названием «магнико», в
Магнит Япьниса Яльни ЭЕКЗО ЗЕК 15 ЗЕХЗА
Фиг. 98. Сравнение размеров, име-
ющих одинаковую подъемную силу,
подковообразных магнитов из различ-
ных материалов.
применении к изготовле-
нию постоянных магнитов значительно превосходящий все
ранее применявшиеся в Союзе материалы.
Приводим в табл. 25 сводку составов и свойств совре-
менных сплавов для постоянных магнитов.
На фиг. 98 представлены (в одинаковом масштабе) из-
готовленные из различных магнитно-твердых материалов
подковообразные магниты, способные удерживать один и
тот же груз из стали. Наглядно видно, насколько велика
подъемная сила магнитов из новых специальных сплавов
по сравнению с хромовой сталью и даже с кобальтовой
сталью.
17 Б- М. Тарее»
Состав, % (остальное — железо)
Наименование н марка сплава с Си Si Сг W Со Ni
Вольфрамовая сталь ЭЕВА 0,7 — — — 6 — —
Хромовая сталь ЭЕХЗА 1 — — 3 — — —
Кобальтовая сталь ЭЕК 5 1 — — 5 — 5 —
То же ЭЕК 10 .... 1 -- — 5 1,5 19 —
То же ЭЕК 15 1 — — 8 1,5 15 —
То же ЭЕК 30 1 — — 5 5 30 —
Альни — 4 — — 25
Альииси — __ 1 — — 34
Альиико — 6 — — — 12 17
Магнико — 3 — — — 24 13
Таблица 25
Магнитные свойства
А1 & ост у гс № В)Л!акс> эрсхгс
— со 10 000 300 000
— со 9 000 275 000
— 90 9 000 380 000
— 130 9 000 500 000
— 180 8 000 625 000
1 220 9 000 930 000
11 590 5 500 1 300 000
14 800 4 000 1 400 000
10 500 7 000 1 500 000
8 1 550 12 500 4 350 000
Магнитные материалы
§ 52]
Свинец
25У
Глава двенадцатая
РАЗЛИЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
52. СВИНЕЦ
Свинец — металл характерного сероватого цвета, весьма
тяжелый (его плотность равна 11,4 кг/Ди3) и сравнительно
легкоплавкий: температура плавления +327° С, а темпера-
тура кипения -4-1 560° С. Свинец имеет крупнокристалличе-
ское строение: если протравить поверхность свинца азотной
кислотой, то кристаллы свинца становятся видны невоору-
женным глазом. Свинец обладает значительной мягкостью
и может обрабатываться давлением, в особенности при по-
вышенных температурах. Свинец весьма стоек к ряду хими-
ческих веществ: например, вода как пресная, так и мор-
ская, серная и соляная кислоты на холоду на свинец не дей-
ствуют. Удельное электрическое сопротивление свинца
сравнительно велико и составляет 0,222 ом • мм2/м.
В электротехнике свинец широко1 применяют для кабель-
ных оболочек, защищающих кабель от проникновения в него
влаги. Для этой цели свинец весьма пригоден благодаря
своей мягкости (что позволяет сравнительно1 легко1 изгибать
освинцованные кабели), полной водонепроницаемости и
стойкости к коррозии. Однако свинец в качестве материала
для защитных кабельных оболочек имеет и свои недостатки.
Мало прочная механически свинцовая оболочка сильно1 уве-
личивает вес кабеля. Далее, свинец мало стоек по отноше-
нию к вибрациям (повторяющимся сотрясениям или толч-
кам), в особенности при повышенных температурах. При
прокладке кабелей со свинцовыми оболочками вблизи линий
железных дорог, на кораблях, мостах и пр. это свойство
свинца может быстро вызвать образование трещин в свин-
цовой оболочке кабеля, которое влечет за собой проникно-
вение влаги в изоляцию кабеля и его пробой. Кроме того,
свинец, несмотря на свою высокую химическую стойкость
ко многим химическим веществам, о чем уже говорилось
выше, в некоторых случаях все же подвержен коррозии.
Так, азотная кислота, уксусная кислота, известь, гниющие
органические вещества вызывают разъедание свинца. Кусок
извести, положенный на свинцовую оболочку кабеля, про-
17е
2G0 Различные материалы [Гл. 12
едает ее. Свежезамешанный бетон, мел и дубильные веще-
ства в присутствии воды и воздуха также разрушают сви-
нец. Поэтому не следует прокладывать кабели, не имеющие
дополнительных защитных оболочек, поверх свинца, в не-
давно устроенной бетонной канализации. Морская вода
разрушающе действует на свинец в том случае, если она
содержит много растворенного воздуха, что имеет место при
прокладке кабелей в море на небольшой глубине.
Иногда для кабельных оболочек применяют не чистый
свинец, а его сплавы (с сурьмой, теллуром, оловом, кад-
мием, медью и пр.), которые имеют более мелкокристалли-
ческое строение, более прочны механически и более устой-
чивы к вибрации по сравнению с чистым свинцом; но такие
сплавы уступают чистому свинцу по стойкости к коррозии.
В ряде случаев свинец для кабельных оболочек заменяют
более легкими, дешевыми и механически прочными гибкими
пластическими массами.
В электротехнике свинец применяют также для изготов-
ления свинцовых (сернокислотных) аккумуляторов и плав-
ких вставок для предохранителей.
Свинец выпускается в виде чушек, т. е. продолговатых
слитков весом до 50 кг штука. Согласно стандарту ГОСТ
3778-47 свинец различается шести сортов по степени чисто-
ты: СВ (примесей не более 0,008%), СО (примесей до
0,01%), С1 (до 0,02%), С2 (до 0,08%), СЗ (до 0,14%) и
С4 (до 0,5% примесей). В кабельном деле применяют сви-
нец марок С2, СЗ и С4; для аккумуляторного производства
необходим более чистый свинец марок СВ, СО и С1.
Нужно указать, что как сам свинец, так и его соедине-
ния весьма ядовиты. Особенно легко может попасть в орга-
низм человека свинец, когда он находится в нагретом
состоянии и испаряется, почему в этих случаях следует обес-
печивать хорошую вентиляцию рабочих помещений и со-
блюдать прочие меры предосторожности. Кроме того, для
того чтобы свинец и его соединения (глет, сурик и пр.) не
попадали в организм человека вместе с пищей, необходи-
мо тщательно мыть руки после работы со свинцом и его
соединениями, не вносить пищу в помещения, где произво-
дятся работы со свинцом, и т. п.
Припои
261
53. ПРИПОИ
Припоями называются металлы или сплавы, применяе-
мые при паянии, г. е. при соединении расплавленным
припоем различных металлических изделий, для лужения
(т. е. покрытия металла припоем — чаще всего оловом —
в виде наносимого в расплавленном виде тонкого слоя) и
г. п. В электротехнике паяние весьма широко применяется
при электромонтажных работах для получения надежного
соединения проводников и в других случаях.
Различают две группы припоев — мягкие и т вер-
fl ы е. Мягкие припои требуют более низкой температуры
при паянии (при пайке тяжелых металлов применяют мяг-
кие припои, требующие температуры паяния не выше
+300° С). Твердые припои, которые применяют в тех слу-
чаях, когда необходимо обеспечить более высокую механи-
ческую прочность спайки и возможность работы спайки при
повышенных температурах; они более тугоплавки и (при
пайке тяжелых металлов) требуют температуры паяния не
менее 600—700° С.
Хорошим материалом для паяния и лужения, принадле-
жащим к числу мягких припоев, является чистое, олово.
Олово — серебристо-белый блестящий металл, ковкий, мо-
жет прокатываться в очень тонкую оловянную фольгу —
так называемую станиоль—и вытягиваться в прово-
локу.
Плотность олова 7,31 кг!дм\ температура плавления
4-232° С, температура кипения Д-2 275° С; олово обладает
высокой стойкостью по отношению к коррозии многими хи-
мическими соединениями, хотя и поддается действию силь-
ных кислот.
Чаше всего в качестве мягких припоев применяют спла-
вы олова со свинцом,' которые значительно дешевле, чем
чистое олово; последнее к тому же весьма дефицитно и
должно расходоваться весьма экономно. Марки применяе-
мых в Союзе о л о в я н н о-с в и н ц о в ы х припоев при-
ведены в табл. 26 (сокращенное название обозначает: бук-
вы ПОС — «припой оловянно-свинцовый», цифры после этих
букв — содержание олова в процентах, остальное составляет
свинец).
Как видно', чем выше содержание в припое олова и чем
ниже содержание свинца, тем меньше плотность и тем ниже
262
Различные материалы
[ гл. 12
Таблица 26 температура плавления при- поя. Необходимо иметь в ви- ду, что под температурой плавления припоя здесь под- разумевается температура
Марка при- поя Плотность, кг!дм3 Темпера- тура плав- ления, °C
полного расплавления; ча-
ПОС-90 7,6 222 стичное расплавление оло-
ПОС-61 ПОС-40 8,4 9 9 230 235 вянно-свинцовых припоев на-
ПОС-ЗО 9,8 245 чинается уже при температу-
ПОС-18 10,2 277 ре 180° С, в связи с чем места спайки, выполненной на этих
припоях, ни в коем случае не
должны подвергаться нагреву до этой температуры, при
одновременной механической нагрузке. Прочность шва, спа-
янного упомянутыми припоями, составляет примерно 6—
8 кг/мм2; прочность тем выше, чем больше содержание в при-
пое олова. Мягкие припои применяют в виде палочек или
проволок. К числу наиболее распространенных мягких при-
поев принадлежит припой ПОС-40.
Применяют и другие мягкие припои более сложного со-
става, например, припой ПОСК-10-2 (состав: 10% олова,
6% сурьмы, остальное — свинец) с температурой плавления
265° С и плотностью 10,7 кг/дм3. В качестве припоя с не-
сколько повышенной температурой плавления можно приме-
нять и чистый свинец, свойства которого описаны выше
(стр. 259—260).
Свойства оловянно-свинцовых припоев определяются
стандартом ГОСТ 1499-42.
Из числа твердых припоев для пайки меди большое при-
менение находит латунь (например, состава: 63% меди,
37% олова, с температурой плавления 920° С, применяется
чаще всего в виде проволоки). Хорошие результаты дает
пайка меди чистым серебром (плотность 10,5 кг/дм3,
температура плавления 961° С, температура кипения 2 150° С),
которое обладает прекрасной, лучшей, чем у чистой меди,
электропроводностью (удельное электрическое сопротивле-
ние 0,016 ом • мм2/м) и весьма высокой стойкостью к корро-
зии. Сплав 70% меди и 30% серебра, имеющий температуру
плавления 800°С, дает высокую электропроводность (57%
электропроводности чистой меди) и хорошо прокатывается
в ленту, в виде которой и употребляется.
§ 53]
Припои
263
Припой состава 15% серебра, 80% меди, 5% фосфора
хорошо паяет медь, но не пристает к железу и никелю; тем-
пература плавления его 680° С; он содержит сравнительно
мало дорогого серебра, но имеет повышенную по сравнению
со многими другими твердыми припоями хрупкость и невы-
сокую электропроводность (7% электропроводности чистой
меди).
Припой состава: 50% серебра, 16% меди, 16% цинка и
18% кадмия имеет температуру плавления 650° С (при тем-
пературе пайки 700° С). Он имеет хорошую текучесть; элек-
тропроводность его составляет 22% электропроводности чис-
той меди.
В ряде случаев с большим успехом может быть приме-
нен припой состава: 71% серебра, 28% меди и 1% фосфо-
ра, с температурой плавления 770° С, хорошо прокатываю-
щийся и имеющий электропроводность в 35% электропро-
водности чистой меди.
С целью экономии серебра внедряются медно-фосфори-
стые припои, не содержащие серебра. Такой припой, разра-
ботанный и внедренный в Союзе в годы Отечественной вой-
ны, имеет состав: 93% меди и 7% фосфора. Его темпера-
тура плавления 710° С; прочность спайки в 5—6 раз выше,
чем прочность спайки чистым оловом. Пайка этим припоем
может производиться с нагревом дугой, которая образуется
между угольным электродом и графитовой ванночкой, в ко-
торую помещаются подлежащие спайке концы проводников.
Для пайки коллекторов электрических машин и пр. при-
меняют припой в виде тонко прокатанной ленты, к которой
подводится нагревающий ток от понижающего трансформа-
тора через клещи с графитовыми губками; этих губок хва-
тает не менее чем на 100 спаек, после чего губки заменяют
новыми.
Твердые припои — серебряные и медно-фосфористые —
с успехом применяют для соединения концов проводников
в электромашиностроении и при ремонте электрических ма-
шин на электрических станциях и в других местах их уста-
новки, для пайки кабельных наконечников и пр.
Специальные припои применяют для пайки алюми-
ния. Мягкие припои для алюминия (на основе сплавов
цинк—олово и цинк—кадмий) плохо сопротивляются кор-
розии, почему место спайки должно покрываться лаком;
преимуществом их являются легкоплавкость (от 4-150 до
264 Различные материалы [гл. 12
4-450° С) и возможность пайки без применения флюса
(см. ниже). Механическая прочность этих припоев сравни-
тельно невысока.
Работа с твердыми припоями для алюминия сравнитель-
но труднее, температура плавления их доходит до -4-630° С,
приближаясь уже к температуре плавления самого алюми-
ния (4-657°С); однако эти припои значительно прочнее
механически и устойчивее по отношению к коррозии, чем
мягкие припои. Состав твердых припоев для алюминия до-
вольно сложен: в них обычно входит не менее 65% алю-
миния, прочее — медь, кремний и др. Один из рецептов
твердых припоев для алюминия имеет температуру плавле-
ния 4-525°С, применим для пайки как чистого алюминия,
так и его сплавов и обеспечивает прочность паяного шва
10—12 кг/мм2. Помимо пайки алюминия, в электромонтаж-
ном деле широко применяется его сварка.
Помимо припоев для паяния необходимы так называе-
мые флюсы. Это— вещества, обладающие способностью
в расплавленном состоянии растворять окислы, обычно
имеющиеся на поверхности меди или других подвергаемых
пайке металлов. Флюсы обеспечивают хорошее смачивание
спаиваемых металлов расплавленным припоем. Действие
флюса видно из следующего простого опыта: если на рас-
каленный металлический, например стальной, лист нанести
каплю расплавленного олова, то оно не будет растекаться
по поверхности листа и схватываться с ним; если же по-
крыть каплю флюсом, то она быстро расплывается по по-
верхности листа и прочно соединяется с ним.
Наиболее распространенные флюсы- канифоль
(стр. 69); бура (тетраборат натрия, Na2B4O7)—белый
кристаллический порошок, плавящийся при 4-741°С, в чис-
том виде или в смеси с борной кислотой Н3ВО3 (последняя
плавится при 4-775°С после предварительной потери воды
и превращения в борный ангидрид В20з); хлористый
цинк ZnCl2 (плавится при 4'283° С) и нашатырь
(хлористый аммоний, NH4C1) в смесях друг с другом (чем
больше в смеси с хлористым цинком хлористого аммония,
тем ниже температура плавления смеси; чистый хлористый
аммоний при1 нагреве разлагается, не плавясь). Сплавы:
15% серебра, 80% меди и 5% фосфора, а также 71% сереб-
ра, 28% меди и 1% фосфора (см. выше), замечательны тем,
что при пайке ими флюс не требуется.
Цементы, замазки, пасты и клеи
265
зе флюсов при пайке алюминия твердыми при-
еняют, главным образом, смеси хлористых и
еталлов (натрия, калия, лития, цинка и пр.).
51. ЦЕМЕНТЫ, ЗАМАЗКИ, ПАСТЫ И КЛЕИ
В настоящем параграфе рассмотрены разнообразные
материалы, используемые в электротехнической практике
для соединения между собой различных деталей, для за-
полнения пустот и т. п. Имеются в виду, главным образом,
материалы, не отличающиеся особо высокими электроизоля-
ционными свойствами; некоторые электроизоляционные смо-
лы и лаки, обладающие высокими клеящими свойствами,
были уже рассмотрены в гл. IV.
Портланд-цемент. Широко распространенный строитель-
ныйГ'датериал, принадлежащий к числу гидравличе-
ских (т. е. обладающих способностью затвердевать и дли-
тельно сохранять высокую механическую прочность не
только на воздухе, но также и под водой) в я ж у щ и х в е-
ществ. Получается при обжиге смеси известняка с глиной
или аналогичных природных материалов с измельчением
продукта обжига (клинкера) в тонкий порошок. Цемент
при смешивании с водой образует состав («цементный
раствор»), быстро затвердевающий и после затвердева-
ния еще в течение длительного1 времени постепенно увели-
чивающий свою прочность. В процессе отвердевания цемент-
ного раствора происходит выделение некоторого количества
тепла. Весьма часто цемент употребляют не в чистом виде,
а в смеси с песком и другими минеральными наполнителя-
ми. При этом образуется имеющий весьма большое значе-
ние в строительном деле материал — бетон.
Портланд-цемент согласно1 стандарту' ГОСТ 970-41 раз-
личается шести марок: 200; 250; 300; 400; 500 и 600. Обо-
значение марки соответствует минимальной величине проч-
ности на сжатие раствора цемента с песком (1 часть цемен-
та на 3 части песка по весу) после '28 суток твердения
раствора при нормальной температуре (физические и меха-
нические испытания портланд-цемент? производятся в соот-
ветствии со стандартом ОСТ НКТП 3202). Таким образом,
чем выше число в обозначении марки цемента, тем боль-
шую прочность'ой’даёт несоответственно может быт'ь'примё-
нен для более ответственных работ и в теУ случаях,‘‘когда
266
Различные материалы
[гл. 12
затвердевание (схватывание) цемента должно быть достиг-
нуто в более короткий срок. Например, для крепления арма-
туры подвесных изоляторов к фарфоровому корпусу изоля-
тора (стр. 203) должен применяться цемент марки не ни-
же 400.
Согласно стандарту ГОСТ 970-41 цемент упаковывается
в мешки весом нетто по 48 jr 2 кг. Начало схватывания
после смешивания («затворения») с водой должно на-
ступать не ранее чем через 30 мин., конец схватывания —
не позже чем через 12 час. после затворения.
Цемент следует хранить в совершенно сухом помещении
и тщательно оберегать от увлажнения. В случае увлажне-
ния цемент будет «слеживаться» в прочную камнеподобную
массу, будет терять при этом свои вяжущие свойства и мо-
жет быть совершенно испорчен.
Следует отметить, что портланд-цемент нельзя смеши-
вать с гипсом, а также другими сернокислыми соединения-
ми, так как это ведет к значительному понижению твердо-
сти цементного раствора. Любопытно также указать, что
препятствует схватыванию цемента и получению прочного
материала добавление к цементу даже малых количеств
сахара. При нагреве затвердевшего цементного раствора
до 150° С происходит лишь высушивание раствора (удале-
ние гигроскопической воды), не связанное с существенными
изменениями механической прочности; при нагреве до 500° С
и выше происходит резкое уменьшение прочности.
В электротехнической практике цемент применяют для
армЙ{й5§Кифар$оровых изрляТороврпрТ'различных монтаж-
ных работах“”'(крёйлёнйе к стенам и полам различного
оборудования и т. п.). Особо должно быть указано' исполь-
зование бетона при изготовлении мощных реакторов — на
бетонном основании монтируется обмотка реактора. При
монтаже реактора бетон должен быть просушен, для чего
реактор выдерживают в электрической печи, оформляемой
в виде обшивки реактора, при температуре НО—120° С,
или сушат горячим воздухом с помощью воздуходувки.
После этого покрывают бетон олифой и лаком для умень-
шения гигроскопичности бетона и улучшения его электро-
изоляционных свойств. Для этой цели еще горячий бетон
(после сушки) покрывают олифой при помощи кисти или
пульверизатора и дают реактору медленно остыть в тече-
ние 4—5 час. (резкое охлаждение недопустимо). После
§ 54 ] Цементы, замазки, пасты и клеи 267
этого наносят новый слой олифы и производят горячую
сушку реактора в течение 6 час. Затем покрывают бетон
черным лаком (например, № 447), проводят горячую суш-
ку и еще раз повторяют покрытие и сушку.
Гипс. Гипс (гипсовый камень) встречается в природе;
он имеет состав CaSO4 • 2Н2О, т. е. представляет собой сер-
нокислый кальций с содержанием воды. При 'накаливании
гипса последний теряет всю или частично’ содержащуюся
в нем воду и переходит в безводный (п о л у в од н ы й)
гипс, который применяют в качестве связующего и фор-
мовочного материала. Различают штукатурный гипс
(алебастр) и формовочный гипс; последний имеет
более тонкий помол. Штукатурный и формовочный гипс
упаковывается в мешки по 80 кг. Гипсовый порошок, заме-
шанный с водой, образует тесто, сначала подвижное и легко
заливаемое в формы и пр., но затем быстро затвердеваю-
щее с выделением тепла и некоторым увеличением объема.
Последнее свойство' гипса важно при его отливке в формы,
так как он хорошо заполняет все углубления формы и точно
передает ее конфигурацию. Затвердевший гипс обладает
значительной пористостью; этим пользуются при литье
жидкой фарфоровой массы в гипсовых формах при изго-
товлении фарфоровых изоляторов сложной конфигурации —
стенки гипсовой формы благодаря своей пористости сильно
всасывают воду из фарфоровой массы, причем у стенок
формы образуется уплотненный и частично обезвоженный
слой массы, придающий твердость и прочность формуемому
изделию.
Глетоглицериновая замазка. Эту замазку применяют
во многих случаях монтажной практики, когда необходим
быстро схватывающий и дающий высокую механическую
прочность вяжущий материал. Она изготовляется непосред-
ственно перед употреблением перемешиванием глета и гли-
церина. Глет (окись свинца РЬО)—тяжелый (плот-
ность 9,5 кг/дм3) желтый порошок; качество его опреде-
ляется стандартом ОСТ 5252. Глицерин — бесцветная или
слегка желтоватая (имеется в виду технический глицерин
по стандарту ОСТ НКПП 533) весьма вязкая жидкость.
Чистый (безводный) глицерин имеет плотность 1,26 кг/л
и высокую температуру кипения (+290° С); глицерин весь-
ма гигроскопичен и легко смешивается с водой в любых
отношениях и даже поглощает влагу из воздуха в случае
268
Различные
материалы
[гл. 12
хранения в открытом сосуде. При поглощении воды глице-
рин соответственно понижает плотность и температуру кипе-
ния. Глетоглицериновая замазка составляется обычно из
3 частей (по весу) глета и 1 части глицерина, но можно
брать и большее количество глета. Безводный глицерин,
взятый для изготовления замазки, обеспечивает быстрое
схватывание и большую механическую прочность замазки;
глицерин с содержанием воды дает медленно схватывающие
замазки. Затвердевшая глетоглицериновая замазка обла-
дает высокой устойчивостью к действию воды и органиче-
ских растворителей.
Обмазочные пасты (обмазочные составы). Применяются
для заполнения промежутков и углублений в обмотках
электрических машин и аппаратов. Один из наиболее рас-
пространенных обмазочных составов — «паста ЭЛСИ»
(название — сокращение от наименования завода «Электро-
сила», который ввел пасту этой рецептуры). Пасту ЭЛСИ
применяют, в частности, для обмазки лобовых частей обмо-
ток асинхронных электродвигателей. Она представляет
собой важный материал для ремонтных работ. Паста хоро-
шо пристает к очищенным (еще лучше — к покрытым чер-
ным масляно-битумным лаком) поверхностям. После запеч-
ки образует плотный электроизоляционный покров с гладкой
поверхностью, твердый, прочный и сравнительно масло-
стойкий. Паста ЭЛСИ состоит из специального битумно-
смоляио-масляного лака с 35% минерального наполнителя
(тальк и цемент). Большое содержание наполнителя обес-
печивает высокую теплопроводность пасты. Паста предста?-
ляетезбой густую тестообразную массу. На лобовые части
обмоток и т. п. ее наносят втиранием шпателем, затем выдер-
живают на воздухе 1—2 часа, сушат в печи при 80—90° С
в течение 8—10 часов, после чего таким же образом нано-
сят и сушат второй слой. Полная толщина наносимой пасты
в углублениях должна быть не более 10 мм. Пасту ЭЛСИ
следует хранить в герметически закрытой таре, так как
иначе она затвердевает с поверхности.
Карбинольный клей. Из различных клеев мы опишем
прежде всего обладающий весьма высокими свойствами
и широко применяющийся за последнее время в практике
предприятий МЭС и МЭП карбинольный клей, изобретен-
ный лауреатом Сталинской премии проф. И. П. Назаровым.
Этот клей получается на базе производства одного из ти-
§ 54 1 Цементы, замазки, пасты и клеи 269
пов синтетического каучука. Он представляет собой густую,
прозрачную' желтоватого цвета жидкость (сироп). Сироп
может сохраняться в темном прохладном месте до полугода.
Перед употреблением для ускорения схватывания к сиропу
добавляют катализатор. В качестве катализатора чаще
всего применяют перекись бензоила — более кри-
сталлическое вещество. Перекись бензоила в количестве от
1 до 3% от веса взятого количества сиропа измельчается
в тонкий порошок, засыпается в сироп и тщательно с ним
перемешивается стеклянной палочкой в течение 20—ЗЭ мин.
до полного растворения. Подготовленный карбинольный
клей должен быть использован не позже, чем через 4—5 час.
после растворения перекиси бензоила. Поэтому всегда сле-
дует подготовлять лишь такое количество' клея с катализа-
тором, которое требуется для употребления на один раз.
Затвердевание клея с перекисью бензоила происходит: при
температуре 10—15° С в течение 2—3 суток, при 20—25°С
в течение 1 суток, 40—45° С — 10—12 час. и 55—60° С —
4—6 час.
В качестве катализатора для ускорения схватывания
карбинольного клея можно также употреблять крепкую
(плотностью 1,38—1,40 кг/л) азотную кислоту. Кис-
лоту добавляют к сиропу в количестве 1—2% от веса ьз.1-
того' сиропа и смесь перемешивают до полного растворения
кислоты и начала загустевания (10—15 мин.). Клеем
с азотной кислотой можно пользоваться в течение 1 чага;
он затвердевает при температуре 15—20° С уже в течение
3—5 час.; при более высокой температуре клеем с азотной
кислотой склеивать не рекомендуется. Азотная кислота яв-
ляется более .сильным катализатором ускорения схватыва-
ния карбинольного клея, чем перекись бензоила, однако
во многих случаях применение азотной кислоты невозмож-
но из-за того, что она разъедающе действует на склеивае-
мые предметы, а также ухудшает электроизолирующие
свойства клея.
Кроме чистого клея, можно применять карбинольный
клей в виде замазки с порошкообразным минеральным на-
полнителем (каменная мука, фарфоровая мука, тальк, гипс
и пр).
Карбинольный клей прекрасно склеивает самые разно-
образные материалы: фарфор, стекло, дерево, бумагу и
картон, фибру, пластические массы (гетинакс, текстолит,
2/0
Различные материалы
[гл. 12
изделия из пресспорошков, эбонит и пр.), металлы (алю-
миний, сталь и пр.) — как две поверхности из одного
и того же металла, так и различные материалы друг с дру-
гом. Медь, а также латунь карбинольным клеем соединяют-
ся плохо; но прочное приклеивание может быть обеспечено,
если предварительно медь или латунь полудить. Склеивае-
мые поверхности должны плотно прилегать друг к другу
и быть совершенно чистыми, без загрязнений жирами, ржав-
чины и т. п.; особенно вредны для прочности склеивания
малейшие следы щелочей. Соединяемые поверхности очи-
щают абразивным кругом, напильником или шкуркой, затем
счищают кислотой1 и щелочью с тщательной (надежно уда-
лить щелочь!) промывкой водой, или же два раза промы-
вают растворителем (спирт, хотя бы денатурированный,
ацетон или бензол). При склеивании необходимо обращать
внимание на то, чтобы в прослойке клея между соединяе-
мыми поверхностями не оставалось пузырьков воздуха.
Склеивать следует при температуре не ниже 10 и не выше
35° С (в случае применения в качестве катализатора пере-
киси бензоила). Клей лучше всего наносить стеклянной па-
лочкой на обе склеиваемые поверхности и затем немедлен-
но поверхности складывать и слегка притирать друг к другу
для равномерного распределения клея и удаления из него
пузырьков воздуха. После этого склеенные детали поме-
щают в зажимное устройство или под груз до полного схва-
тывания клея. Рекомендуется пускать в работу склеенные
детали не ранее чем через трое суток после склеивания.
Карбинольный клей вполне устойчив к действию транс-
форматорного масла, бензина и керосина; к действию воды,
спирта, кислот и пр. устойчива склейка только непористых
предметов. Высокая механическая прочность склейки сохра-
няется при температурах до -4-60° С; при нагреве до более
высокой температуры прочность сильно понижается. Засох-
ший клей имеет неплохие электроизоляционные свойства,
но при нагреве выше +60° С они также заметно ухудша-
ются. Таким образом, карбинольный клей не может быть
признан водостойким и нагревостойким материалом.
Применение карбинольного клея позволяет использо-
вать обрезки и маломерные куски различных материалов,
упростить ряд технологических процессов и пр. Возможно
применение этого клея для соединения отдельных частей
составных фарфоровых изоляторов, что в ряде случаев су-
§ 551
Термобиметаллы
щественно упрощает технологию изготовления последних,
для склеивания разбитых изоляторов, для заделки трещин,
герметизации швов баков (трансформаторов и пр.) и флан-
цев трубопроводов.
Клеи БФ. Значительный интерес представляют клеи
типа БФ (БФ-2 и БФ-4), изготовляемые на синтетических
смолах; разбавителем их служит спирт. Клей БФ-2 дает
повышенную нагревостойкость и кислоте стой кость клеевого
шва. Клей БФ-4 дает шов более эластичный, стойкий к дей-
ствию щелочей; он допускает склеивание при более низких
температурах, чем БФ-2, почему используется для клейки
менее нагревостойких материалов. Клеи БФ пригодны для
склейки пластических масс (органическое стекло, феноло-
формальдегидные пластмассы и др.), фибры, стекла, фар-
фора, кожи, металлов (сталь, медь, алюминий, дюраль
и пр.). Склеиваемые поверхности тщательно очищаются,
протираются спиртом, ацетоном или этилацетатом и высу-
шиваются на воздухе. Клей наносится на соединяемые по-
верхности и высушивается при температуре от +55 до
60° С в течение 15 мин. (или же на воздухе в течение
1 часа); по охлаждении вновь наносят клей и т. д. до полу-
чения пленки клея толщиной от 0,15 до 0,25 мм. По нане-
сении последнего слоя и его просушке (как указано выше)
производят дополнительную выдержку при температуре
+90° С (для клея БФ-2) или +60° С (для БФ-4). Затем
склеиваемые поверхности соединяют и плотно сжимают и
выдерживают в таком состоянии в течение 25—30 мин.
при +(140—150)° С (для клея БФ-2) или в течение
2—3 час. при +60° С (для БФ-4). Отвердевший клеевой
шов стоек к действию кипящей воды, масел, керосина, бен-
зина, спирта; кроме того, пленка БФ-2 стойка к слабым
кислотам, а БФ-4 — к щелочам.
55. ТЕРМОБИМЕТАЛЛЫ
Как известно из физики, все тела при нагревании рас-
ширяются, а при охлаждении — сокращаются. Характери-
стикой материала в отношении расширения или сокраще-
ния при изменении температуры является так называемый
температурный коэффициент линейного
расширения 2 — относительное изменение любого ли-
нейного размера изделия из данного материала при измене-
нии температуры на 1° стоградусной шкалы. Если обозна-
272 Различные материалы [гл. 12
чить длину изделия при температуре t0 через /о, то длина I
при температуре t определится формулой
Z = ZO[1 4 —f0)j, (15)
вполне аналогичной формуле (11) для зависимости сопро-
тивления металла от температуры (стр. 216).
Температурное расширение тел используется в ряде при-
боров— в термометрах, регуляторах и пр. Однако, так как
величина температурного коэффициента расширения мате-
риалов, в особенности твердых, весьма незначительна, го
в ряде случаев для получения устройств, дающих при из-
менении температуры заметную деформацию, приходится
применять специальные комбинации из двух материалов
(обычно металлов или сплавов) — так называемый терми-
ческий биметалл или, сокращенно, термобиметалл.
Термобиметалл представляет собой полоску, состоящую
из двух сваренных по всей длине лент или из металлов
или сплавов, обладающих р а з л и ч н ы м и температурными
коэффициентами расширения. При нагревании термобиме-
талл изгибается таким образом, что выпуклую сторону дуги
образует металл с большим коэффициентом расширения,
а вогнутую сторону — металл с меньшим коэффициентом
расширения; при охлаждении происходит изгиб биметалла
в обратную сторону. На фиг. 99 сплошными линиями изо-
бражен «термобиметаллический элемент», изготовленный
из металлов 1 и 2, причем температурный коэффициент рас-
ширения 1-2 металла 2 больше, чем температурный коэф-
фициент расширения металла Г, пунктирными линиями
показано положение, которое принимает термо-биметалли-
ческий элемент при повышенной температуре.
Чувствительность термобиметалла, т. е. величина
его прогиба при изменении температуры на 1°С, тем больше,
чем больше разность — Z, температурных коэффициентов
расширения обеих составных частей биметалла, чем боль-
ше длина полоски I и чем меньше толщина полоски h. Для
увеличения I иногда применяют термобиметаллические эле-
менты не в виде прямых полосок, а в виде полосок, изогну-
тых в виде дуги или даже в виде спиральной пружины;
толщина полоски обычно не превосходит нескольких деся-
тых долей миллиметра.
§ 55]
Т ер мобимета ллы
273
Для прямоугольной полоски биметалла согласно фиг. 99
наибольшая стрела прогиба а приближенно может быть
выражена уравнением
3 (t —^0) —Х0/з
11 ~ 4 ‘ h
(16)
(все входящие в эту формулу размеры — а, I и h —
должны быть выражены в одинаковых единицах).
В качестве составляющей термобиметалла с малым тем-
пературным коэффициентом расширения обычно берутся
сплавы на основе железа и никеля, например инвар, имею-
Фпг. 99. Деформация термического биметалла
при изменении температуры (случай р.
Пунктирными линиями показано положение
биметаллического елемента при повышенной
температуре.
щий состав: 63,1% железа, 36,1% никеля, 0,4% марганца
и 0,4% меди. Инвар имеет величину Л (при изменении
температуры в пределах от 0 до -%100° С), равную всего
лишь 1,5 Ю-6 град~'_ В качестве второй составляющей
выбирается материал с величиной Я порядка 10 • 10~6 —
16 ' 10 '6 град~'—железо, никель, константан, твердотяну-
тая медь, латунь, монель (сплав состава: 68% никеля,
28% меди, прочее — железо, марганец и пр.), немагнитная
сталь и т. п.
Термический биметалл широко используется в различ-
ных электрических аппаратах: реле, регуляторах и пр. На-
пример, если требуется регулировка постоянства темпера-
туры в термостате, может быть применен термобиметалли-
ческий регулятор весьма простого устройства: помещенный
внутри термостата термобиметаллический элемент при
подъеме температуры сверх той, на которую он отрегули-
18 Б М. Тареев
274 Различные материалы [гл. 12
рован, размыкает контакты цепи, питающей нагревательные
элементы термостата, а при снижении температуры замы-
кает контакты этой цепи. Если мощность нагревательных
элементов значительна, лучше размыкание и замыкание
цепи нагревательных элементов производить не непосред-
ственно термобиметаллическим элементом — во избежание
повреждения контактов дугой размыкания, а через про-
межуточное реле. Биметаллические реле и регуляторы могут
приходить в действие также в зависимости от величины
тока, питающего то или иное электрическое устройство.
Например, в биметаллических ограничителях тока, приме-
няемых для защиты от перегрузки электродвигателей или
каких-либо участков сети, ток может пропускаться непо-
средственно через полоску термобиметалла; в случае, если
величина тока превзойдет заданную величину, термобпме-
талл вследствие выделения в нем тепла по закону Джоуля-
Ленца, разогреется настолько, что разомкнет контакты
в цепи питающего тока (непосредственно или через промежу-
точное реле). Если защищаемое от перегрузки or раничителем
устройство рассчитано на более значительные токи, ток мо-
жет пропускаться не через полоску термобиметалла, а через
специальную нагревательную обмотку, окружаю-
щую термобиметаллический элемент; в зависимости от ве-
личины тока, проходящего через нагревательную обмотку,
изменяется температура термобиметаллического элемента,
а следовательно, и его форма.
5S. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ТЕРМОПАР
Как известно из физики, два различных металла или
сплава в паре друг с другом (т. е. когда их отрезки плотно
соединены концами, например посредством сварки или спай-
ки) обладают способностью развивать определенную э. д. с.
(так называемую термоэлектродвижущую силу) в том слу-
чае, когда места контакта находятся при различных темпе-
ратурах. Мы уже упоминали (стр. 230) о том, что кон-
стантан развивает большую термо-э. д. с. в паре с медью
или с железом, а потому может использоваться для изго-
товления термопар.
В последнее время при изготовлении термопар обыкно-
венный константан часто заменяют близким к нему сила-
§ 56]
Материалы для термопар
27о
вом «копель» (состава: 56% меди и 44% никеля). Для
изготовления термопар применяются также сплавы а л Го-
мель (95% никеля, прочее — алюминий, кремний и маг-
ний) и хромель (90% никеля и Ю7о хрома). На фиг. 100
даны кривые зависи-
мости термо-э. д. с. от
разности температур
горячего и холодного
спаев для наиболее
употребительных термо-
пар, включая и термо-
пару платина — пла-
тинородий (т. е. сплав
90% платины и 10%
родия), применяемую
для измерения темпера-
тур до 4-16-00° С. Тер-
мопары медь—констан-
тан и медь — копель
могут быть использо-
ваны для измерения
температур до 4-350= С;
железо — константан,
железо — копель и хро-
мель — копель — до
7-600° С; хромель —
алюмель — до 900—
1 000° С. Из практиче-
ски применяемых тер-
мопар, как видно из
фиг. 100, наибольшую
термо-э. д. с. при дан-
ной разности темпера-
тур спаев развивает
термопара хромель —
копель. Что же касает-
Фиг. 100. Зависимост'- термл-э. д. с. (в
вольтах) от развести температур горяче-
го и холодного спаев для термопар: хро-
мель— копель (кривая /), железо — ко-
пель (2), медь—копель (4, железо—кон-
стантан (7), медь--константан (5), хро-
мель — алюмель (6), платинородий —
платина (7).
ся до знака термо-э. д. с.,
то он таков, что в перечисленных в подписи к фиг. 100 на-
званных термопар в холодном спае ток идет от первого
названного в паре материала ко второму (т. е. от хромеля
к копелю, от меди к константану и т. д.), а в горячем
спае — в обратном направлении.
18*
276 Различные материалы [гл. 12
57. ТЕРМОПЛЕНКИ
Для наглядного контроля температуры токоведущих ча-
стей распределительных устройств, электрических машин
и аппаратов, подшипников различных вращающихся
устройств и пр. можно применять температурные
индикаторы (указатели), т. е. вещества, изменяю-
щие свой цвет (или расплавляющиеся) при нагреве до опре-
деленной температуры. Практически в предприятиях систе-
мы Министерства электростанций в качестве температурных
индикаторов применяют так называемые т е.рмоп ле н к и,
т. е. тонкие пленки из лака, наполненного красителем,
обладающим свойством вследствие определенных химиче-
ских превращений изменять цвет при нагреве до определен-
ной температуры и вновь приобретать прежний цвет при
охлаждении. Такими красителями являются некоторые со-
единения, содержащие ртуть, а также медь или серебро.
Термопленки выпускаются с различными красителями:
красная термопленка при нагреве до 60—70° С
становится темновишневой, а при 100—ПО0 С — черной;
желтая те р'моп ленка при нагреве до 45—50° С
меняет цвет на оранжевый, а при 90—100° С — на красный;
зеленая т е р м о п л е н к а при нагреве до 50—60° С
становится коричневой, а при 90—100° С — темнокрасной.
Термопленки выдерживают до ста превращений при
нагреве до 120° С, приобретая после каждого нагрева
с последующим охлаждением свой первоначальный цвет.
При воздействии температуры 130° С термопленки разла-
гаются, приобретают бледножелтый цест и становятся не-
годными к дальнейшему употреблению.
Термопленки наклеивают на то место, температуру кото-
рого они должны указывать, посредством целлюлозного или
масляного светлого лака. После очистки от грязи и пыли
и протирки бензином и затем сухой чистой тряпкой пред-
мета, на который должна быть наклеена термопленка, это
место смазывают лаком, к лаку прикладывают матовой сто-
роной термопленку, а наружную (глянцевую) сторону
термопленки также смазывают лаком.
Термопленки в случае необходимости могут быть изго-
товлены собственными средствами способом, описанным
в инструкции МЭС «Контроль за нагревом токоведущих
частей электростанций и подстанций при помощи термо-
пленок».
§ 58]
Аккумуляторные электролиты
277
58. АККУМУЛЯТОРНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ
Для заливки свинцовых аккумуляторов при-
меняют разбавленную серную кислоту, а для
заливки щелочных (кадмиево-никелевых) акку-
муляторов — щелочные электролиты.
Аккумуляторная кислота. Серная аккумуляторная кис-
лота выпускается согласно ГОСТ 667-41 и представляет
собой весьма чистую серную кислоту с концентрацией
92—94%. Аккумуляторная кислота поставляется в стеклян-
ных бутылях емкостью 20 л, заключенных в ивовые плете-
ные корзинки или в прочные деревянные обрешетки, до-
ходящие до горла бутыли; снизу и с боков бутыли должны
быть тщательно обложены соломой пли мягкой древесной
стружкой. Бутыли закрывают стеклянными притертыми
пробками, головки которых обвертывают пеньковой тканью
и обвязывают шпагатом; допускается применение керами-
ческих пробок на гипсе.
Аккумуляторный электролит приготовляют из аккуму-
ляторной кислоты путем ее разведения дестнллированпоп
водой в стеклянной, керамической пли эбонитовой посуде,
которая не разъедается серной кислотой. Абсолютно' недо-
пустимо применение стальной, медной или цинковой посуды.
Кислоту следует осторожно вливать тонкой струей в воду,
а не наоборот. Дело в том, что, при смешении серной кисло-
ты с водой происходит интенсивное выделение тепла, а сер-
ная кислота тяжелее, чем вода; при заливке кислоты в-воду
она, смешиваясь с водой и образуя тяжелый раствор, опу-
скается на дно сосуда и постепенно смешивается со всей
массой жидкости, образуя равномерный раствор. Если же
наливать воду в серную кислоту, что ни при каких обстоя-
тельствах недопустимо, горячая смесь будет в первые мо-
менты находиться на поверхности жидкости, не будет доста-
точно отдавать тепло всей массе холодной жидкости
и вследствие этого будет вскипать и разбрызгиваться, что
может вызвать тяжелые ожоги работающих.
Аккумуляторный электролит разбавляют до плотности
1,12 кг/л при температуре 15° С, причем удельный вес кон-
тролируют по ареометру. Разбавленный точно до этого
удельного веса электролит после охлаждения до 25—30° С
уже может быть употреблен для заливки свинцовых акку-
муляторов.
278
Ра;личные материалы
[ гл. 12
Если плотность электролита измеряют не при 15° С,
а при температуре, несколько отличающейся от этой, то
может быть сделан соответствующий перерасчет. Для этой
цели принимают, что при повышении температуры на ка-
ждый градус стоградусной шкалы плотность электролита
уменьшается на 0,0007 кг/л, а при понижении температуры
па 1°С— увеличивается на ту же величину.
Ни в коем случае нельзя применять для разведения
электролита вместо аккумуляторной кислоты техническую
серную кислоту, так как она не является достаточно
чистой.
При отсутствии дестиллированпой воды для разведения
электролита можно использовать дождевую воду, собран-
ную не с железных крыш и не в железные сосуды, или рас-
топленный чистый снег.
При хранении, транспортировании и разведении сеяной
кислоты и вообще при работе с кислотным аккумуляторным
электролитом и со свинцовыми аккумуляторами необходи-
мо соблюдать исключительную осторожность, так как сер-
ная кислота является весьма едким и ядовитым веществом.
При попадании на кожу человека она может вызвать весь-
ма тяжелые ожоги. Кислота может также разъедать одеж-
ду— особенно" сильно она разрушает целлюлозные мате-
риалы (хлопчатобумажные ткани, а также бумагу, картон
и пр.); сравнительно несколько более стойки к действию
серной кислоты шерстяные ткани. Недопустимо заливать
пролитую серную кислоту водой, так как при этом выде-
ляется тепло и кислота может разбрызгиваться.
Отметим, что в процессе заряда и разряда плотность
электроли।а в свинцовых аккумуляторах изменяется. Пои
первых зарядах плотность электролита возрастает. В нахо-
дящихся в нормальной эксплуатации аккумуляторах плот-
ность электролита составляет: 1,285 кг/л у полностью за-
ряженного' аккумулятора, уменьшаясь гю мере разряда
и доходя до 1,140 кг/л у полностью разряженного аккуму-
лятора.
Щелочной электролит. Для щелочных кадмиево-никеле-
вых аккумуляторов применяют электролит двух типов:
«зимний» и «летний». Летний электролит применяют при
работе аккумуляторов при температуре окружающего воз-
духа 10° С и выше. Он представляет собой раствор едкого
натра плотностью 1,17—1,19 кг/л (при употреблении арео-
5 58]
Аккумуляторные электролиты
279
метров со старой шкалой Боме—от 21 до 23 градусов
Боме). Зимний* электролит применяют при более низких
температурах. Он представляет собой раствор едкого натра:
при температурах до минус 10°С этот раствор берется плот-
ностью 1,19—1,21 кг/л (соответственно 23—25 градусов
Боме), а при температурах ниже минус 10" С— плотностью
1,27—1,30 кг/л (или 31—33 градуса Боме). В крайнем слу-
чае, при отсутствии едкого натра можно’ применять и летом
раствор едкого кали плотностью не выше 1,18—1,19 ка/л
(22—23 градуса Боме), причем по возможности следует
заряжать аккумуляторы ночью и вообще защищать аккуму-
ляторы от нагрева.
Для разведения щелочного электролита берут едкий
натр по стандарту ОСТ 5254 (каустическая сода) сорта А,
а едкий кали — по стандарту ОСТ НКТП 3901 сорта А.
Растворение производится в дестиллированной воде; при
отсутствии таковой можно использовать чистую снеговую
или дождевую воду, или даже ключевую (не минерализо-
ванную) или речную воду. При употреблении речной и тому
подобной воды электролит получается мутным, почему не-
обходимо разведенному электролиту дать отстояться и осто-
рожно слить только осветленную жидкость, а нижнюю часть
электролита из сосуда с осадком следует выбросить.
Банки со щелочью вскрывают и отбивают щелочь зуби-
лом. Если содержимое банки не используется целиком, то
банку с оставшейся в ней сухой едкой щелочью необходимо
запаять, так как при действии воздуха едкая щелочь пор-
тится (соединяясь с углекислотой, всегда имеющейся в воз-
духе, едкий натр переходит в соду,, а едкий кали — в по-
таш). При разбивании и выборке едкой щелочи необходимо
быть очень осторожным, чтобы кусочки ее не попали на ко-
жу, а тем более в глаза.
Щелочной электролит разводят в чистой керамической,
чугунной или эмалированной посуде. Нельзя пользоваться
для этой цели медной, алюминиевой (щелочи очень сильно
разъедают алюминий!), свинцовой или оцинкованной посу-
дой. Разводить следует постепенно, так как при этом выде-
ляется тепло; для ускорения растворения размешивают ще-
лочь с водой стеклянной палочкой. Остывший раствор дово-
дят до точно требующейся плотности, прибавляя малыми
количествами щелочь (если плотность раствора была слиш-
280 Различные материалы [гл. 12
ком мала) или же чистую воду (если удельный вес раство-
ра был слишком велик) при перемешивании.
Щелочной электролит, как и сухая едкая щелочь, при
соприкосновении с воздухом портится. Поэтому следует за-
ливать на поверхность электролита в сосуды, в которых он
хранится, а также в работающие аккумуляторы, небольшое
количество вазелинового масла (ГОСТ 1805-42; не смеши-
вать с вазелином!), которое, растекаясь по поверхности
электролита, как более легкое, предохраняет электролит от
непосредственного соприкосновения с воздухом.
Все работы с едкими щелочами п щелочным электроли-
том следует выполнять с большой осторожностью, так как
щелочи ядовиты и сильно разъедают кожу, а также одеж-
ду (в противоположность кислоте, щелочи сильнее разру-
шают шерстяные ткани, чем хлопчатобумажные).
В заключение необходимо отметить, что совершенно не-
допустимо смешивание друг с другом кислотного и щелоч-
ного электролита — даже малые примеси одного из них
к другому совершенно портят его. Недопустимо пользование
одной и той же посудой для разведения и того, и другого
электролита, и пр. Более того, не следует даже производить
зарядку аккумуляторов свинцового и кадмиево-никелевого
типа в одном помещении, чтобы пары одного электролита
не попадали в другой.
УКАЗАТЕЛЬ ЛИТЕРАТУРЫ
1. II. П. Богородицкий, В. В. Пасынков и Б. М. Т а р е-
е в, Электротехнические материалы. Издание второе, Госэнергоиздат,
1951.
2. Б. П. Бурьянов, Эксплуатация трансформаторного масла,
Издание второе, Госэнергоиздат, 19'1.
3. А. К. Варденбург, Пластические массы в электропромыш-
ленности, Госэнергоиздат, 1950.
4. А. 3. Гладков, Производство электроизоляционных лаков,
Под редакцией С. В. Шишкина, Госэнергоиздат, 1951.
5. И. А. Г л о з м а н, Производство маслонаполненных вводов на
110, 154 и 220 а'З, Госэнергоиздат. 1948.
6. И. И. Г род не в и И. Е. Ефимов, Провода и кабели связи
с полихлорвиниловой изоляцией, Связьиздат, 1950.
7. И. И. Г род и ев и Б. Ф. Миллер, Кабели связи, Госэлергоиз-
дат, 1950.
8. Р. Е. Евсеев, Электромонтажники — сварщики алюминия.
(Серия „Стахановцы строительной индустрии"), Госстройиздат, 1951.
9. А. С. Займовский и В. В. Усов, Металлы и сплавы в
электротехнике. Магнитные, проводниковые, реостатные и контактные
материалы, Издание второе, Госэнергоиздат, 1949.
10. В. И. К а л и т в я н с к и й, Изоляция электрических машин,
Госэнергоиздат, 1949.
11. М. В. Константинов, Технология производства кабельных
изделий с резиновой изоляцией, Издание второе, Госэнергоиздат, 1951.
12. Ю. В. Кори цк ий, Производство слюдяных электроизоляцион-
ных материалов, Госэнергоиздат, 1951.
13. В. Н. К р а с о т к и н, Производство голых проводов и силовых
кабелей с бумажной пропитанной изоляцией, Госэнергоиздат, 1948.
14. А. В. Линков, Производство силовых кабелей с бумажной
изоляцией до 10 кв, Госэнергоиздат, 1952.
15. А. И. Никанорова, Консервирование столбов для воздуш-
ных линий связи, Связьиздат, 1951.
16. Н. В. Никулин, Производство фарфоровых изоляторов, Гос-
энергоиздат, 1951.
17. И. Ш. Пик, Прессовочные и поделочные пластические мате-
риалы. (Справочник), Госхимиздат, 1951.
282
Указатель литературы
18. В. А. Привезенпев, О-'мсточные провода с эмалевой и
волокнистой изоляцией, Госэнергоизтчт, 1952.
19. В. А. Привезенцев и Б. ?>1. Т а р е е в, Производство си-
ловик кабелей и обпоточных право доз, Издание четвертое, Госэнерго-
издат, 1945.
20. Л. И. Рабкин и Н. И. Шольц, Магнитодиэлектрики и
феорокатушки, Под редакцией А. С. 3 а й м о в с к о г о, Госэнергоиздат,
19 8.
21. В. Т. Р е н н е, Электрически: конденсаторы, Госэнергоиздат, 1952.
22. Г. И. С к а н а в и, I'а тиодер шические материалы, Госэнерго-
издат, 1948.
23. Л. П. С м и р н о в и П. Ф. Соловье в, Монтаж и эксплуатация
кабельных линий, Госэнерго::'./от, 1950.
24. Справочник по электзл еской изоляции, Под редакцией
Ю. В. К о ринк ого и Б. Т а р е е в а, Госэнергоиздат, 1948.
25. Ф. Т. Сухоруков, Технология обмоточно-изоляционного
производства. Крупные электрические машины, Госэнергоиздат, 1951.
АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Автоклав 115
Адсорбент 29, 59
Адсорбер 59
Азот 25, 26
Активация 61
Алебастр 267
Алюмель 275
Алюминий 220
— оксидная изоляция 222
Алюминоксид 211
Антисептик 121
Альни 256, 258
Альнико 257. 258
Альниси 257, 258
Амилацетат 89
Ангидрид фталевый 73
Антипирен 121, 123
антисептик 121
Аппарат АМИ-60 31
Аргон 28
Асбест 133
Асбоцемент 166, 179
Асканит 61
Аспид 178
Асфальт 79
А.цетилцеллюлоза 73, 91
Ацетон 89
Ацэид 167
Бакелит 71
Балинит 157
Батист 129
Белила титановые 213-
Бензин 88
Бензол 86, 87, 88
Бентонит 6!
Бетон 265
Биметалл проводниковый 226
— термический 272
Битум 79
— ухтинский 80
Блок 75
Боты диэлектрические 164
Бронза 220
— бериллиевая 220
— кадмиевая 220
Броня 242
Бумага 123, 125, 148, 153
Бура 264
Бутанол 89
Бутилацетат 89
Бухта 218
Бязь 129, 154
Вазелин 280
Ввод 208
—• стеклянный 188
Вилит 214
Виниловые производные 74
Винипласт 75
Винифлекс 77, 236
Вискозиметр 38
Влагостойкость 16
Вода надсмольная 7!
Водород 25, 26
Водостойкость 16
Воздух 21, 25, 26
Волокно стеклянное 134
— стиоофлексовое 128
Вольфрам 227
Воск 84
Время улетучивания 88
Вулканизация 81, 161
Вывод линейный 206
Вязкость 37
— удельная ударная 141
— условная 38
Газ гремучий 27
Галовакс 85
Галоши диэлектрические 164
Гелий 28
Гетинакс 148
Гипс 266
Гирлянда 203
284
Алфавитный указатель
Гистерезис 251
Глазок 188
Глазуровка 192
Глет 267
Глифталь 73
Глицерин 73. 267
Глобула 159
Гниение 121
Горн 195
Гумбрин 61
Двуокись титана 213
Дельта-древесина 157
Дерево 117
Динитрофенол 121
Дифенил 65
Дихлорэтан 89
Диэтилцеллозольв 89
Доломит 178
Дорожка проводящая 72
— резиновая 164
Доска середовая 118
Емкость электрическая 16
Железо 223. 249
Живица 69
Зажим натяжной 204
Замазка глето-глицериновая 199,
267
Замасливатель 135
Запас электрической прочности 21
Заполнение междуфазное 241
Затвор водяной 53
Затворение 266
Защита азотная 47
Земля 61
Идитол 72
Изделия кабельные 233
— намотанные 153
— электроугольные 231
Изоляторы 198
Изоляция алюминия оксидная
222
— оксидная 230
— поясная 241
— резиновая 247
— фазная 240
Ил 44
Импульс тепловой 180
Инвар 273
Индикатор температурный 276
Индукция магнитная остаточная
250
— насыщения 250
Ионизация 19
Испытание на прозрачность 42
Кабель маслонаполненный 245
— с отдельно освинцованными
фазами 243
— силовой 240
Кадмий 220
Кал.и едкое 279
Калий 184
Калорифер 111
Камень гипсовый 267
Камера гасительная 155
Канифоль 69, 264
Каолин 191
Капрон 77, 128, 129
Капсель 195
Карборунд 214
Картон 123
Катализатор старения 44
Каучук 160
Каучуконос 159
Кварц 191
— компаунд 103
Керамика конденсаторная 212
Керосин 88
Кил 61
Кислород 25
Кислота абиетиновая 82
— азотная 269
— аккумуляторная 277
— жирная льняного масла 82
Кларификация 52
Клей 268
— БФ-2 271
— БФ-4 271
— карбинольный 199, 268
Клетчатка 123
Клинкер 265
Кобальт 249
Коврик резиновый 164
Кок-сагыз 160
Кольца годовые 118
Компаунд 102
Компаундировка 114
Конденсатор плоский 14, 16
Консервирование 121
Константан 229
Копель 275
Копер маятниковый 141
Алфавитный указатель
285
Копоть 43
Коромысло 204
Корона 23
Коэффициент линейного расши-
рения температурный 271
— сопротивления температур-
ный 216
Кремний 78, 253
Креозот 122
Крестовина распределительная 53
Кривая ионизации 19
— намагничивания 250
— размагничивания 251
Криптон 28
Ксенон 28
Ксилол 88
Лаки 87
Лакобумага 132
Лакостойкость 234
Лакоткань 130
Лакошелк 130
Лампа инфракрасная 113
Латекс 159
Лента киперная 114, 129
— липкая 129
— смоляная 130
— • стеклянная 135
— тафтяная 129
Лигнин 124
Лигнофоль 157
Линолеат 82
Литероид 127
Лодочка 134
Магнико 257, 258
Магнит постоянный 252
Магнитодиэлектрик 256
Мазут 28
Манганин 230
Манжета 173
Масло вазелиновое 280
— высыхающее 82
— древесное 83
— • зеленое 121
— кабельное 64
— • касторовое 84, 86
— китайское 83
— конденсаторное 64
— кремний-органическое 66
— льняное 83
— минеральное 28
— нефтяное 28
— соляровое 28
Масло трансформаторное 28
— тунговое 83
— чистое и сухое 36
— эксплуатационное 36
— электроизоляционное 28
Масловарка 48
— вакуумная 48
Масса заливочная кабельная 193,
104
— маслобитумная 108
— пропиточная кабельная 103
Матирование 185
Машина башенная 176
Медь 44, 215
Мельница шаровая 192
Металлокерамика 227
Метальвин 77, 236
Метанол 86, 88
Метилацетат 89
Микалекс 168
Микалента 174, 177
— роторная 175
Миканиты 169
Микафолий 174, 177
Микафоль-машина 176
Микашелк 175
Модуль силикатный 183
Молибден 228
Монель 273
Мрамор 177
Мусковит 169
Нагревостойкость по консольно-
му способу 143
Нальчикин 61
Намагничивание остаточное 250
Наполнитель связующий 137
Напряжение ионизации 19
— мокроразрядное 200
— пробивное 20, 201
— разрядное 200
— сухоразрядное 200
Насыщение магнитное 250
Натр едкий 279
Натрий 28. 160, 184
— фтористый 121
Нафталин 85
Нафтенат 82
Нашатырь 264
Нигрозин 145
Никель 228, 249
Ниобий 228
Нитролак 97
Нитроцеллюлоза 173
286
Алфавитный указатель
Нихром 231
Новолак 72
Номер слюды 170
Обжиг 192
Обогрев инфракрасный 113
Озокерит 85
Озон 19, 23, 44
Окислы стеклообразующие 180
Окись алюминия 61
Олеовакс 86
Олифа 83
Основа 129
— лака 87
Отжиг 185
Оцинковка 224
Очистка масла 48
Пайка алюминия 263
— меди 262
Парафин 84
—спичечный 85
Парусинка карманная 129
Паста обмазочная 268
— ЭЛСИ 268
Пенопласт 140
Пенополистирол 141
Пентакарбонпл железа 256
Перекись бензоила 269
Переклейка 157
Перекрытие 24
Перемагничивание 251
Перкаль 130, 154
Перхлорвинил 75
Перчатки диэлектрические 164
Пестик 203, 204
Петля гистерезиса 251
— перемагничивания ’8, 251
Печь стекловаренная 184
— сушильная 112
— туннельная 195
Пигмент 90
Пироксилин 73
Пластификат полихлорвипиловый
165
Пластификатор 84
Пластмассы 138
Платина 228
Платинородий 275
Плексиглас 146
Пленка гибкая 157
— лаковая 87
— ориентированная 158
Пленкокартон 158
Подложка 91, 171
Пиливинформаль 77
Полиизобутилен 76
Полимеры кремний-органические
78
Полиметилметакрилат 76, 146
Полисилоксан 77
Полистирол 75, 158
Политетрафторэтилен 77
Полихлорвинил 74
Полихлорнафталин 85
Полиэтилен 76
Порошок прессовочный 144
Портланд-цемент 199, 265
Потери диэлектрические 18
Пресс гидравлический 139
— этажерочный 149
Пресспорошки 144
Прессформа 136
Прибор с закрытым тиглем 39
— с открытым тиглем 40
Припой 261
Проба на потрескивание 41
Пробой изоляции 19
Провод обмоточный 233
— полый 218
— с дельта-асбестовой изоля-
цией 238
— сталеалюминиевый 225
Проводник гибкий медный 232
Проволока биметаллическая 226
— медная 217
— эмалированная 234
--- константановая 236
--- лакостойкая 234
--- манганиновая 236
Продувка 81
Прокладка маслоупорная 165
Проницаемость диэлектрическая
16
— магнитная 249
Пропанол 89
Пропитка 109
Прочность пробивная 20
Пряжа кабельная 242
Пурификация 52
Радиофарфор 211
Разделитель 162
Разряд поверхностный 24
— тихий 23
Разрядник трубчатый 147
Раствор цементный 265
Растворитель 86
Алфавитный указатель
Растворитель ароматический 95
Реактивация 61
Регенерация 59
Регулятор биметаллический 274
Резина 161
Резинат 70, 82
Резит 71
Резол 71
Режим пропитки тренировочный
115
Ректификат 88
Реле биметаллическое 274
Рений 228
Рог 204
Родий 229
Ртуть 28, 229
Рубероид 122
Рубракс 81
Рукавицы диэлектрические 161
Рутил 213
Сажа 43
Свинец 44, 199, 259
Сегнетокерамика 213
Сепаратор 50
Сера шестифтористая 25
Серебрение 185
Сиккатив 82
Сила коэрцитивная 251
— намагничивающая 249
Силикагель 61, 64
Скипидар 69, 89, 116
Скоба 204
Сланец 178
След проводящий 72
Слюда 168
— щипаная 168
Смола 67
— анилино-формальдегидная 72
— полиамидная 77
— термопластичная 68
— термореактивная 68
— • феноло-формальдегидная 71
Совенит 72
Совол 65
Совтол 66
Сода каустическая 279
Сок млечный 159
Сольвеит-иафта 88
Сопротивление объемное 13
— поверхностное 13
— трубчатое эмалированное 189
— удельное 13
--- объемное 14
Сопротивление удельное поверхно-
стное 14
Сорт слюды 170
Сосна 117
Состав заливочный 101
— кабельный 103
— обмазочный 268
— пропиточный 101
Спецбитум 80, 81
Спирты 86
Сплав высокого сопротивления
229
Способ выдавливания 140
— выдувания 140
— инжекционный 140
— компрессорный 140
— контактный 59
— металлокерамический 257
— • ограниченной пропитки 123
— перколяции 59
— снежных хлопьев 176
— суспензионный 167
Средства защитные 163
Сталь 223
— вольфрамовая 256, 258
— кобальтовая 256, 25S
— листовая электротехническая
253
— углеродистая 256
— холоднокатанная высокой про-
ницаемости (ХВП) 255
— хромовая 256, 258
Станиоль 261
Станок герколитовый 148
Стеатит 212
Стекло 180
— органическое 77. 146
— растворимо- 183
— увиолевое 182
Стеклолакоткань 135
Стекломасса 185
Стекломнкалента 175
Стекломикафолий 174
Стеклотекстолит 156
Стеклоэмаль 188
Стеллаж 111, 210
Стержень 203
Стирол 75
Стирофлекс 158
Суперобмазка 122
Сушка 82
— изоляции 109
Сырец 89
288
Алфавитный указатель
Таблетка 140
Тальк 212
Талькохлорит 179
Тантал 228
Текстолит 154
Текстуровка 255
Температура вспышки 39
— каплепадения 106
— размягчения 67
Теплостойкость лака 95
Термобиметалл 271, 272
Термопара 230, 274
Термоплеика 276
Термостат 111
Терпентин 69
Тетраформ 89
Тибар 213
Тиконд 213
Титанат бария 213
Тиурам 162
Ткань стеклянная 135, 156
Ток вихревой 251
— утечки 13
Толуол 88
Толь 122
Точка ионизации 19
Триацетат целлюлозы 158
Трикрезилфосфат 165
Трихлорбензол 66, 89
Трубка бакелитовая 153
— гетинаксовая 153
— фибробакелитовая 154
Уайт-спирит 88
Углеводород ароматический 88
— нефтяной 88
Углекислота 25, 26
Углерод четыреххлористый 89
Угол диэлектрических потерь 18
Ультрафарфор 211
Уралит 121
Усадка 196
Уток 129
Ушко 204
Фанера 157
Фарфор 191
Ферромагнетик 249
Фехраль 231
Фибра 127, 147
Фильтр термосифониый 62
Фильтрпресс 48, 55
Флейц 176
Флогопит 169
Флорентин 129
Флоридин 61
Флюс 264
Фольга 261
Фритта 190
Фуляр 129
Хлорин 128
Хромель 275
Цек 190, 193, 206
Целлюлоза 123
Цемент 204, 265
Центрифуга 50
Церезин 85
Цилиндр бакелитовый 153
— гетинаксовый 153
Цинк хлористый 264
Число кислотное 41
Чугун 224
Шамот 195
Шапка 203
Шелк 128
Шелковка 126
Шеллак 70
Шифер 178
Шифон 129, 154
Шихта 184
Шланг стеклянный 135
Шликер 190
Шпагат 129
Шпат полевой 191
Щетка 231
Эбонит 161, 165
Эксцельсиор 129, 130, 175
Элегаз 26
Электролит аккумуляторный 277
Элемент термобиметаллический 272
Эмаль 188
Этанол 88
Этилацетат 89
Этилцеллюлоза 73
Эфир 89
Эффект нейтрализационный 184
Юбка 202
Янтарь 70