ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРОВОД

Изобретение относится к кабельной технике, в частности к конструкциям монтажных проводов, предназначенных для работы в условиях большого перепада температур и повышенной радиации.
В кабельной технике широко применяются провода, содержащие токопроводящую жилу и изоляцию, которую в зависимости от того, в каких целях используют провод, выполняют из различных материалов. Как правило, это должны быть термоустойчивые, эластичные материалы с высокой изолирующей способностью.
Известно, что изоляция из полиимида имеет высокие радиационную стойкость, механическую прочность и твердость, не размягчается вплоть до температуры разложения (400°С). Из-за высокой механической прочности полиимид может использоваться для изоляции проводов в виде очень тонких слоев (0,05-0,1 мм), благодаря чему провода имеют небольшие габариты и массу, что особенно ценно для космической и авиационной техники.
Однако эти провода обладают низкой технологичностью обработки: при зачистке в процессе монтажа полиимидная изоляция, которая, как правило, наносится путем нанесения полиимидного лака на поверхность токопроводящей жилы с последующей термообработкой, трудно снимается с токопроводящей жилы вследствие высокой адгезии.
Известен электрический провод (патент России №2154867, опубл. 20.08.2000), содержащий токопроводящую жилу и изоляцию в виде нанесенного на жилу слоя на полиимидной основе, которая дополнительно содержит внутренний слой, предварительно сформированный на токопроводящей жиле при пропускании ее через водную суспензию фторопласта с последующей термообработкой. Дополнительный внутренний слой улучшает технологичность зачистки изоляции, но требует применения специально разработанного инструмента для зачистки и удаления остатков фторопластовой суспензии.
Известен электрический провод, выбранный в качестве прототипа, содержащий токопроводящую жилу и изоляцию, внешний слой которой выполнен в виде слоя на полиимидной основе, внутренний слой фторопластовой изоляции, который предварительно сформирован на токопроводящей жиле в виде обмотки фторопластовой лентой (патент России на полезную модель №61057, опубл. 10.04.2006). Применение в качестве внутреннего слоя фторопластовой ленты значительно улучшает технологичность разделки и позволяет осуществлять зачистку стандартным инструментом, при этом нет необходимости удалять остатки фторопластовой суспензии. Однако применение фторопластовой ленты увеличивает массу провода. При этом соотношение толщины слоя внутренней фторопластовой изоляции к толщине внешнего полиимидного слоя в электрическом проводе, выполненным по патенту №61057, равно 1:2-2:3.
Предлагаемое техническое решение позволяет устранить перечисленные недостатки. Техническим результатом является снижение массы электрического провода за счет уменьшения толщины первого и второго слоев изоляции. В зависимости от условий работы предлагаемого электрического провода и требований к радиационной стойкости, механической прочности соотношение толщины слоя внутренней фторопластовой изоляции к толщине внешнего полиимидного слоя равно 1:1-1:6.
Применение предлагаемого технического решения позволяет снизить массу провода при сохранении всех остальных положительных свойств проводов, включая удобство разделки, радиационную стойкость и механическую прочность. При необходимости, для защиты от электромагнитных помех на внешнюю изоляцию наносится экран в виде оплетки или обмотки из медных или медных посеребренных или медных никелированных или медных луженных проволок или проволок алюминиевого сплава (с серебренным или никелевым или оловянным покрытием) или спиральных медных или спиральных медных посеребренных или спиральных медных никелированных или спиральных медных луженных проволок или мишурных нитей. Тип экрана и материал экрана определяется в зависимости от необходимой эффективности экранирования, условий эксплуатации и допустимой массы экрана разработчиком аппаратуры, в которой применяется провод. Например, исходя из экспериментальных значений эффективности экранирования (диапазон частот 0,1-10 МГц) различных экранов приведенных в таблице 1.
Тип экрана
Оплетка из спиральных медных посеребренных проволок диаметром 0,05 мм
Оплетка из мишурных нитей
Оплетка из медных проволок диаметром 0,05 мм
Оплетка из медных луженных проволок диаметром 0,06 мм
Оплетка из медных луженных проволок диаметром 0,12 мм
Диаметр экранируемого провода, мм
4-6
4-6
4-5
4-5
4-5
Расчетная масса 1 км экрана, кг
2,10
2,45
3,66
4,82
8,80
Переходное поверхностное сопротивление Zт, мОм/м
0,10
0,20
0,04-0,08
0,07
0,08
Эффективность экранирования S<sub>Е,дБ</sub>
60
55
65-70
65
65
При необходимости, поверх экрана или скрученных изолированных токопроводящих жил накладывается оболочка на полиимидной основе для дополнительной защиты от внешних воздействующих факторов (истирание, влага и т.д.).
При этом итоговая масса (без экрана, с экраном и оболочкой или только с экраном) предлагаемого провода меньше массы прототипа аналогичного исполнения (без экрана, с экраном и оболочкой или только с экраном) за счет меньшей массы и габаритов изолированных жил.
На чертеже изображен предлагаемый электрический провод, где 1 - токопроводящая жила, 2 - внутренний слой изоляции, 3 - внешний слой изоляции, 4 - экран из проволок, 5 - оболочка.
Для изготовления электрического провода используют промышленно выпускаемые материалы, соответствующие нормативной документации на них. Токопроводящую жилу обматывают лентой СКЛФ-4Д ТУ 301-05-49-90 на обмоточной машине типа МО. После термообработки на ее поверхность наносят слой на полимерной основе, например, лак электроизоляционный полиимидный марки АД-9103 по ТУ 6-19.283-85. Экран, в зависимости от типа, изготавливают на экранировочных (обмотка) или оплеточных (оплетка) машинах из медных луженных проволок по ТУ 16-505.850-75 или медных посеребренных проволок по ТУ 17 РСФСР 30-3763-87 или медных никелированных проволок по ТУ 16-505.939-76 или из проволок из алюминиевого сплава 01417 ТУ 1-809-1038-96 с различными покрытиями. Оболочку изготавливают на обмоточных машина из полиимидно-фторопластовой ленты ПМФ ТУ 2255-036-05807999-2004 или ТУ 2255-033-05807999-2003.
Снижение массы и габаритов полученных проводов приведено в таблице 2.
Таблица 2.
Номинальное сечение жил, мм<sup>2</sup>
0,08
0,12
0,20
0,35
0,50
Электрическое сопротивление 1 км жилы предлагаемого провода постоянному току, Ом
252,0
160,0
88,0
52,8
40,4
Электрическое сопротивление 1 км жилы прототипа постоянному току, Ом
252,0
160,0
88,0
52,8
40,4
Отношение электрических сопротивлений, %
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
Максимальный диаметр предлагаемого провода, мм
0,58
0,68
0,83
1,01
1,13
Максимальный диаметр прототипа, мм
0,75
0,85
1,02
1,23
1,33
Отношение максим, диаметров, %
77,3
80,0
81,4
82,1
85,0
Масса предлагаемого провода, кг/км
0,99
1,49
2,44
3,94
5,08
Масса прототипа, кг/км
1,24
1,79
2,91
4,59
5,72
Отношение масс, %
79,90
83,29
83,88
85,84
88,81
Основные характеристики предлагаемого провода и прототипа приведены в таблице 3.
Таблица 3
Наименование характеристики
Предлагаемый провод
Прототип
Группа унифицированного исполнения по ГОСТ РВ 20.39.414.1
4У
4У
Изменение температуры среды,°С
От плюс 200 до минус 150
От плюс 200 до минус 150
Испытательное напряжение постоянного тока в течение 1 мин, В
2000
2000
Способность к снятию изоляционного покрытия
Снимается посредством стрипмастера
Снимается посредством стрипмастера
Рабочее напряжение переменного тока, В
250
250
Из таблиц 1 и 2 видно, что при сохранении всех основных свойств, таких как широкий диапазон температур, рабочее напряжение, технологичность разделки, стойкость к внешним воздействующим факторам (группа 4У), предлагаемый провод легче прототипа на 10-20% и меньше по диаметру на 15-23%. Соответственно, применение предлагаемого провода позволит вывести на орбиту на 10-20% больше полезной нагрузки.