Провод

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к проводам, предназначенным для стационарной прокладки в электрических установках, в осветительных сетях, для межприборного монтажа электрооборудования, машин, механизмов, приборов на номинальное напряжение до 660 В и частоты 50 Гц, и может найти применение в различных отраслях промышленности (черной/цветной металлургии, нефтедобычи, химической промышленности и т.д.).
Наиболее близким по технической сущности является провод, содержащий токопроводящую жилу, снабженную двумя слоями асбестовой изоляции на основе асборовницы, пропитанными теплостойкой пропиткой, с размещенной между ними пленкой из фторопласта (патент RU31870, опубл. 25.02.2003). Провод предназначен для эксплуатации при высоких температурах.
Однако известное техническое решение, выбранное в качестве прототипа, характеризуется низкой надежностью. Это обусловлено тем, что слои асбестовой изоляции очень хрупкие и в результате воздействия агрессивных сред, механических воздействий нарушается их целостность. Кроме того, длительное высокотемпературное воздействие также ускоряет процесс разрушения слоя асбестовой изоляции вследствие усталости материала, что тоже приводит к нарушению целостности изоляции, снижению электрической прочности (снижению способности противостоять воздействию пробивных напряжений) и, следовательно, понижению электрического сопротивления изоляции. В результате появляется утечка тока и возрастает опасность эксплуатации такого провода, что ведет к необходимости его замены. Вдобавок известный провод имеет низкую экологичность и опасен для применения, поскольку асбестовые материалы являются канцерогеном первой категории по классификации Международного Агентства по Изучению Рака (МАИР), что ограничивает область его использования и требует применения дополнительных мер безопасности при эксплуатации.
Технической проблемой является создание надежного провода с высокими показателями электрического сопротивления изоляции.
Техническим результатом является повышение стойкости к воздействию агрессивных сред, высокотемпературных и механических воздействий.
Технический результат достигается за счет того, что провод, включающий токопроводящую жилу с тремя слоями изоляции, вторым из которых является пленка из фторопласта, согласно полезной модели, снабжен четвертым слоем в виде оплетки из базальтовых нитей, при этом первый слой выполнен из кремнеземных нитей, а третий слой выполнен в виде обмотки из базальтовых нитей и также покрыт термостойким лаком.
В частных вариантах реализации первый слой изоляции пропитан термостойким лаком; и/или первый и третий слои изоляции выполнены толщиной от 0,3 мм до 1,8 мм; и/или второй слой изоляции выполнен толщиной от 0,04 мм до 0,12 мм; и/или четвертый слой изоляции выполнен толщиной от 0,25 мм до 0,8 мм.
Заявленные конструктивные особенности выполнения провода обеспечивают повышение стойкости к воздействию агрессивных сред, высокотемпературных и механических воздействий. Так использование кремнеземных нитей, которые имеют низкую теплопроводность, обуславливает повышение диэлектрических свойств первого слоя, увеличение стойкости к высоким температурам. При этом выполнение третьего слоя из базальтовых нитей в виде обмотки с пропиткой термостойким лаком также увеличивает стойкость к высоким температурам, защищая первый и второй слои, а снабжение провода четвертым слоем, выполненным из базальтовых нитей в виде оплетки, позволяет снизить негативное влияние агрессивных сред, механических и высокотемпературных воздействий на все внутренние слои изоляции. Вышеперечисленное в совокупности повышает показатели электрического сопротивления изоляции.
Частные варианты исполнения провода дополнительно способствуют повышению стойкости к воздействию агрессивных сред, высокотемпературных и механических воздействий, а, следовательно, и увеличение электрического сопротивления изоляции в зависимости от условий эксплуатации провода: варьирование соотношений толщин слоев и возможности их дополнительной пропитки термостойким лаком позволяет подбирать оптимальные требуемые показатели электрического сопротивления с учетом экономических и других факторов (стоимость, пониженная материалоемкость, гибкость провода и т.д.).
Заявленная полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. представлен общий вид провода (поперечное сечение).
Провод включает токопроводящую жилу 1, представляющую собой одну многопроволочную медную жилу (стренгу).
Жила 1 покрыта первым слоем 2 изоляции, выполненным из кремнеземных нитей покрытых термостойким лаком. Поверх первого слоя 2 наложен второй слой 3 в виде пленки из фторопласта Ф-4. Далее расположен третий слой 4 в виде обмотки из базальтовых нитей, покрытый термостойким лаком. Выполнение третьего слоя в виде обмотки, т.е. путем наложения по винтовой спирали базальтовых нитей, с пропиткой термостойким лаком позволяет получить тонкий, не увеличивающий удельную массу, но эффективный теплоизолирующий слой. Наружный слой 5 выполнен в виде оплетки из базальтовых нитей (покров из переплетающихся базальтовых нитей); выполнение последнего слоя в виде оплетки позволяет получить плотный, хорошо держащий форму слой, что в совокупности с используемыми базальтовыми нитями обуславливает его износостойкость, химостойкость и стойкость к высоким температурным воздействиям.
Первый 2 и третий 4 слой всегда пропитан термостойким лаком, например, кремнийорганическим лаком.
Толщины слоев подбираются в зависимости от необходимых условий эксплуатации с обеспечением высоких показателей электрического сопротивления изоляции. Так первый и третий слои изоляции могут быть выполнены толщиной от 0,3 мм до 1,8 мм, второй слой изоляции может быть выполнен толщиной от 0,04 мм до 0,12 мм, а четвертый слой изоляции может быть выполнен толщиной от 0,25 мм до 0,8 мм.
Заявленный провод иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1
В электротехнической установке на химическом предприятии (производство соляной кислоты) используется провод со следующими характеристиками:
первый слой (из кремнеземных нитей) выполнен толщиной 0,5 мм;
второй слой (пленка из фторопласта-4) выполнен толщиной 0,05 мм;
третий слой (обмотка из базальтовых нитей) выполнен толщиной 1,5 мм;
четвертый слой (оплетка из базальтовых нитей) выполнен толщиной 0,8 мм;
12
12
12
Эксплуатация провода осуществлялась в течение 6 месяцев в условиях повышенной влажности и температуры (20°С и 95-98% соответственно). Оценка электрического сопротивления производилась троекратно, 1 мес., 3 мес. и 6 мес. эксплуатации путем измерения мегаомметром при одинаковых условиях. Результаты измерений показали, что сопротивление изоляции через 1 мес. составляло 5,5⋅10 Ом⋅м, через 3 мес. - 5,5⋅10Ом⋅м, через 6 мес.- 5,3⋅10 Ом⋅м. Выявленное снижение сопротивления является незначительным для продолжения эксплуатации провода, таким образом обеспечивается стойкость провода к агрессивным средам и высокотемпературным воздействиям, что обуславливает его надежность.
11
12
12
В описанных условиях осуществлялась также эксплуатация провода-прототипа (с асбестовой изоляцией). После его использования также осуществлялись замеры электрического сопротивления: через 1 мес. составляло 3,0⋅10 Ом⋅м, через 3 мес. - 2,5⋅10 Ом⋅м, через 6 мес.- 2,0⋅10 Ом⋅м. Такие показатели электрического сопротивления являются недопустимыми согласно ТУ 27.32.13-002-23534359-2018, а провода подлежат замене.
Пример 2
В осветительных сетях на предприятии цветной металлургии используется провод со следующими характеристиками:
первый слой (из кремнеземных нитей) выполнен толщиной 1,7 мм с пропиткой кремнийорганическим лаком;
второй слой (пленка из фторопласта-4) выполнен толщиной 0,12 мм;
третий слой (обмотка из базальтовых нитей) выполнен толщиной 1,0 мм;
12
12
12
четвертый слой (оплетка из базальтовых нитей) выполнен толщиной 0,5 мм; Эксплуатация провода осуществлялась в течение 6 месяцев в условиях повышенной влажности и температуры (300°С и 60-65% соответственно). Оценка электрического сопротивления производилась троекратно, 1 мес., 3 мес. и 6 мес. эксплуатации путем измерения мегаомметром при одинаковых условиях. Результаты измерений показали, что сопротивление изоляции через 1 мес. составляло 6,2⋅10 Ом⋅м, через 3 мес. - 6,0⋅10 Ом⋅м, через 6 мес. 6,0⋅10 Ом⋅м. Выявленное снижение сопротивления является незначительным для продолжения эксплуатации провода, таким образом обеспечивается стойкость провода к агрессивным средам, механическим и высокотемпературным воздействиям, что обуславливает его надежность.
11
12
12
В описанных условиях осуществлялась также эксплуатация провода-прототипа (с асбестовой изоляцией). После его использования также осуществлялись замеры электрического сопротивления: через 1 мес. составляло 3,2⋅10 Ом⋅м, через 3 мес. - 2,1⋅10 Ом⋅м, через 6 мес. - 1,8⋅10 Ом⋅м. Такие показатели электрического сопротивления являются недопустимыми согласно ТУ 27.32.13-002-23534359-2018, а провода подлежат замене.
Пример 3
В осветительных сетях на нефтедобывающими предприятии используется провод со следующими характеристиками:
первый слой (из кремнеземных нитей) выполнен толщиной 1,0 мм с пропиткой кремнийорганическим лаком;
второй слой (пленка из фторопласта-4) выполнен толщиной 0,85 мм;
третий слой (обмотка из базальтовых нитей) выполнен толщиной 0,7 мм;
12
12
12
⋅четвертый слой (оплетка из базальтовых нитей) выполнен толщиной 0,6 мм; Эксплуатация провода осуществлялась в течение 6 месяцев в условиях повышенной влажности и температуры (200°С и 60-65% соответственно). Оценка электрического сопротивления производилась троекратно, 1 мес., 3 мес. и 6 мес. эксплуатации путем измерения мега омметром при одинаковых условиях. Результаты измерений показали, что сопротивление изоляции через 1 мес. составляло 6,4⋅10 Ом⋅м, через 3 мес. - 6,4⋅10Ом⋅м, через 6 мес.- 6,4⋅10 Ом⋅м. Выявленное снижение сопротивления является незначительным для продолжения эксплуатации провода, таким образом обеспечивается стойкость провода к агрессивным средам, механическим и высокотемпературным воздействиям, что обуславливает его надежность. Пример 4
В осветительных сетях на горно-обогатительном комбинате используется провод со следующими характеристиками:
первый слой (из кремнеземных нитей) выполнен толщиной 1,8 мм;
второй слой (пленка из фторопласта-4) выполнен толщиной 0,12 мм;
третий слой (обмотка из базальтовых нитей) выполнен толщиной 1,1 мм с пропиткой кремнийорганическим лаком;
12
12
12
четвертый слой (оплетка из базальтовых нитей) выполнен толщиной 0,8 мм; Эксплуатация провода осуществлялась в течение 6 месяцев в условиях повышенной влажности и температуры (20°С и 60-65% соответственно). Оценка электрического сопротивления производилась троекратно, 1 мес., 3 мес. и 6 мес. эксплуатации путем измерения мегаомметром при одинаковых условиях. Результаты измерений показали, что сопротивление изоляции через 1 мес. составляло 6,4⋅10 Ом⋅м, через 3 мес. - 6,4⋅10Ом⋅м, через 6 мес.- 6,4⋅10 Ом⋅м. Выявленное снижение сопротивления является незначительным для продолжения эксплуатации провода, таким образом обеспечивается стойкость провода к агрессивным средам, механическим и высокотемпературным воздействиям, что обуславливает его надежность.
Приведенные примеры показывают, что в зависимости от условий эксплуатации варьирование соотношений толщин слоев и возможности их дополнительной пропитки термостойким лаком позволяет подбирать оптимальные требуемые показатели электрического сопротивления с учетом экономических факторов (пониженная материалоемкость, гибкость провода и т.д.).
Таким образом, заявленная полезная модель создание надежного провода с высокими показателями электрического сопротивления изоляции за счет повышение стойкости к воздействию агрессивных сред, высокотемпературных и механических воздействий.