ПРОВОД ОБМОТОЧНЫЙ С ПЛЁНОЧНОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к конструкциям электрических проводов, которые используются для изготовления обмоток электрических машин, высоковольтных трансформаторов и реакторов.
Из предыдущего уровня техники известны обмоточные провода, которые содержат однопроволочную токопроводяшую жилу и изоляцию, выполненную из стеклоткани (RU №42913, дата публикации 20.12.2004 г.) или стекловолокнистых нитей (ТУ 16.К71-257-96 Провода алюминиевые обмоточные со стекловолокнистой и стеклополиэфирной изоляцией).
2
Недостатком этих обмоточных проводов является то, что в процессе изготовления обмоток высоковольтных трансформаторов и реакторов токопроводящая жила обмоточных проводов подвергается различным деформациям в условиях монтажных изгибов, что в свою очередь приводит к ограничению применения обмоточных проводов с однопроволочными алюминиевыми токопроводящими жилами по сечению, так как однопроволочная алюминиевая жила сечением более 60 мм не обладает необходимой гибкостью. Стекловолокнистая и стеклополиэфирная изоляция имеет недостаточную электрическую прочность для использования ее в конструкции обмоточного провода, предназначенного для использования в обмотках высоковольтных трансформаторов и реакторов в процессе эксплуатации.
Это связано с тем, что однопроволочная алюминиевая жила имеет низкое значение по радиусу изгиба, то есть не обладает необходимой гибкостью и не обеспечивает повышенные требования по радиусу изгиба, предъявляемые к обмоточным проводам в условиях монтажных изгибов, а стекловолокнистая и стеклополиэфирная изоляция имеет низкую электрическую прочность (до 700 В).
Наиболее близким аналогом - прототипом заявленной полезной модели является ГТМ №63105 (публикация от 10.05.2007 г.) с уплотненной токопроводящей жилой из скрученных алюминиевых проволок с изоляцией, выполненной, по меньшей мере, из одной ленты полиимидфторопластовой пленки, наложенной методом обмотки с последующее термообработкой.
Признаки известного провода, совпадающие с признаками заявленной полезной модели в том, что провод содержит скрученные токопроводящие жилы из алюминиевых проволок.
Причина, препятствующая получению в известном проводе технического результата, который обеспечивается заявленной полезной моделью, заключается в выполнении изоляции из материала, не удовлетворяющего требованиям по толщине лент изоляции и себестоимости провода.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в выполнении обмоточного провода с пленочной изоляцией, удовлетворяющего требованиям по механической прочности, износостойкости, короностойкости, высоким требования к химической стойкости, теплостойкости до 155°C в сочетании с регулируемой толщиной изоляции от 0,4 до 1,6 мм для получения необходимых механических и электрических характеристик и невысокой себестоимостью.
Технический результат и решение поставленной задачи достигаются тем, что обмоточный провод содержит скрученную многопроволочную круглую алюминиевую токопроводящую жилу, покрытую пленочной изоляцией, выполненную, по меньшей мере, из пяти полиэтилентерефталатных лент, наложенных методом обмотки с перекрытием 50% с пробивным напряжением изоляции от 10 до 45 кВ и температурным индексом 155°C. Кроме того, в частном случае, для повышения нагревостойкости провода токопроводящая жила может быть выполнена из эмалированных проволок.
Применение многопроволочной алюминиевой токопроводящей жилы обеспечивает повышенные требования к гибкости обмоточного провода в условиях монтажных изгибов, а применение изоляции из лент полиэтилентерефталатной пленки обеспечивает требование к повышенной электрической прочности изоляции обмоточного провода с регулируемой толщиной изоляции (от 0,4 до 1,6 мм), что в свою очередь, повышает надежность высоковольтных трансформаторов и реакторов, а также позволяет уменьшить их габаритные размеры.
Полиимидфторопластовая пленка применяемая в изоляции прототипа имеет более высокие характеристики по механической и электрической прочности изоляции, более высокий температурный диапазон применения (от -60 до +220°C), но и большую толщину пленки (от 30 до 100 мкм - толщина полиимидной пленки плюс 5 и 10 мкм с одной или двух сторон толщина фторопластового покрытия) и более высокую себестоимость по сравнению с ПЭТ пленкой.
Применение ПЭТ пленки в изоляции заявленной полезной модели обусловлено наличием также довольно высоких показателей механической прочности и, помимо высокой механической прочности, эти пленки обладают весьма высокой электрической прочностью, влагостойкостью и нагревостойкостью. В отношении нагревостойкости полиэтилентерефталатные пленки превосходят все остальные изоляционные пленки из большинства различных синтетических материалов. При требованиях к соблюдению нагревостойкости до плюс 155°C ПЭТ пленки справляются с поставленной задачей без утолщения изоляции (согласно ГОСТ 24234-80 толщина ПЭТ пленки от 6 до 250 мкм). При этом необходимые механические и электрические характеристики провода можно получить регулированием толщины изоляции проводов при помощи различного количества ПЭТ лент.
Кроме того, электроизоляционные пленки из синтетических материалов обладают недостаточной короностойкостью; тонкие полиэтилен-терефталатные пленки в этом отношении обладают известным преимуществом в сравнении с другими пленками. У всех очень тонких пленок, в том числе и полиэтилентерефталатных, при толщине их менее 0,02 мм при определении электрической прочности отдельные результаты получаются значительно ниже среднего значения (при исследовании изоляционных пленок толщиной 0,04 мм и выше разброс результатов этих испытаний едва заметен, так как с повышением толщины пленки вероятность наличия электрически слабых мест становится значительно меньшей). Практика показывает, что, несмотря на отмеченное явление, имеется полная возможность применения для целей электрической изоляции даже очень тонких полиэтилентерефталатных пленок. С учетом более низкой себестоимости ПЭТ пленки по сравнению с полиимидфторопластовой пленкой, применение ПЭТ пленки в изоляции обмоточных проводов с температурным индексом 155°C приводит к решению поставленной задачи.
При изготовлении обмоточного провода используются материалы, оборудование и технологии традиционно используемые в кабельной промышленности.
Таким образом, предлагаемая конструкция обмоточного провода с многопроволочной алюминиевой жилой и изоляцией из лент полиэтилентерефталатной пленки позволяет повысить гибкость обмоточного провода в условиях монтажных изгибов и обеспечить повышенную электрическую прочность изоляции обмоточного провода с регулируемой толщиной изоляции, что в свою очередь позволяет уменьшить габаритные размеры электрических машин и использовать обмоточные провода при температурах до 155°C с сохранением высоких механических и электрических прочностных характеристик.
Заявляемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности «промышленная применимость», поскольку его реализацию возможно осуществить с использованием известных средств производства, материалов и технологий.