DJVU

      ФPAГMEHT УЧЕБНИКА (...) Давший название рассматриваемой группе материалов пчелиный воск для электрической изоляции в настоящее время не употребляется.
      Парафин. Это наиболее дешевое и широко известное неполярное воскообразное вещество. Получают его разгонкой и вымораживанием из соответствующей фракции дистиллата парафинистои нефти. Очищенный парафин имеет плотность 0,85—0,90 Мг/м и температуру плавления 50—55° С. Зависимость ё от температуры для парафина была приведена на рис. 1-5 и обсуждена на стр. 29 учебника. Значение tg S парафина 0,0003—0,0007, ар — более 10“ Ом-м. Парафин не смачивается водой, и его удельное поверхностное сопротивление р не менее 10‘2 Ом даже при высокой влажности окружающего воздуха; Дпр составляет 20—25 МВ/м. При нормальной температуре парафин обладает высокой химической стабильностью, но при нагреве до 130— 40 С на воздухе легко окисляется, снижая р в 100 раз и более. Парафин иногда применяют для пропитки бумажных конденсаторов низкого напряжения, для пропитки дерева и картона, для заливки катушек с невысокой рабочей температурой. Парафин, как п другие вещества, состоящие из предельных углеводородов, нерастворим в воде и спиртах, но растворяется в жидких углеводородах: нефтяных маслах, бензине, бензоле. При испарении растворителя парафин (как и другие воскообразные продукты) не образует сплошной прочной пленки, поэтому он непригоден для изготовления лаков.
      Церезин подобно парафину представляет собой смесь твердых углеводородов метанового ряда с общей формулой С„Н2я+2> но количество атомов углерода в его молекулах (n=39-f-53) больше, чем в молекулах парафина (п = 10-ь36); кроме того, молекулы церезина имеют сильно разветвленные цепочки углеродных атомов в отличие от слабо разветвленных цепочек молекул парафина. Церезин изготовляют путем очистки минерала озокерита (горного воска), представляющего собой продукт естественного перерождения нефти в условиях доступа воздуха. По запасам озокерита СССР занимает первое место в мире. Преимуществами церезина по сравнению с парафином являются более высокая температура плавления (65—80° С) и стойкость к окислению; р у церезина несколько больше, а tg б несколько меньше, чем у парафина. Поэтому церезин, несмотря на его повышенную стоимость по сравнению с парафином, вытесняет его, в частности при пропитке бумажных и слюдяных конденсаторов.
      Синтетический парафин и синтетический церезин. Необходимость повышения рабочих температур бумажных конденсаторов привела к разработке пропиточных воскообразных материалов с температурой плавления 100—130 С. Они представляют собой высокомолекулярные углеводороды, получаемые в качестве побочных продуктов при изготовлении синтетического бензина и масел. Электроизоляционные свойства этих материалов близки к свойствам натурального парафина и натурального церезина.
      Вазелин — близкая к собственно воскообразным веществам масса, при нормальной температуре полужидкая (мазеобразная); применяется для пропитки бумажных конденсаторов. Вазелин является смесью твердых и жидких углеводородов, получаемой из нефти. Свойства конденсаторного вазелина: р не менее 5-1012 Ом-м при 20° С и 5-10® Ом-м при 100° С; tg б при 1 кГц и тех же температурах — не более соответственно 0,0002 и 0,002; при 50 Гц и 20 С ,не менее 20 МВ/м.
      6-10. Электроизоляционные лаки и компаунды
      Большое значение в электроизоляционной технике имеют лаки и компаунды. В процессе изготовления изоляции пх используют в жидком виде, но в готовой, работающей изоляции они находятся уже в твердом состоянии. Таким образом, лаки и компаунды являются твердеющими материалами.
      Лаки
      Это коллоидные растворы смол, битумов, высыхающих масел, составляющие так называемую лаковую основу в летучих растворителях. При сушке лака растворитель улетучивается, а лаковая основа переходит в твердое состояние, образуя (в тонком слое) лаковую пленку.
      По применению электроизоляционные лаки разделяются на три группы: пропиточные, покровные и клеящие.
      Пропиточные лаки служат для пропитки пористой, и в частности волокнистой, изоляции (бумага, картон, пряжа, ткань, изоляция обмоток электрических машин и аппаратов). После пропитки поры в изоляции оказываются заполненными уже не воздухом, а высохшим лаком, имеющим значительно более высокую электрическую прочность и теплопроводность, чем воздух. Поэтому в результате пропитки повышается пробивное напряжение, увеличивается теплопроводность (это важно для отвода тепла потерь), уменьшается гигроскопичность, улучшаются механические свойства изоляции. После пропитки органическая волокнистая изоляция в меньшей мере подвергается окисляющему влиянию во,здуха, а потому ее иагревостойкость повышается (см. стр. 95, 96 — переход целлюлозных материалов при пропитке из класса нагревостойкости Y в класс А).
      Покровные лаки служат для образования механически прочной, гладкой, блестящей, влагостойкой пленки на поверхности твердой изоляции (часто — на поверхности предварительно пропитанной пористой изоляции). Такая пленка повышает напряжение поверхностного разряда и поверхностное сопротивление изоляции, создает защиту лакируемого изделия от действия влаги, растворителей и химически активных веществ, а также улучшает внешний вид изделия и затрудняет приставание к нему загрязнений.
      Некоторые покровные лаки (эмаль-лаки) наносят не на твердую изоляцию, а непосредственно па металл, образуя на его поверхности электроизоляционный слой (примеры: изоляция эмалированных проводов, изоляция листов электротехнической стали в расслоенных магнитопроводах электрических машин и аппаратов).
      К покровным лакам принадлежат также пигментированные эмали; это — лаки, в состав которых входит пигмент, т. е. порошок неорганического состава (обычно — оксиды металлов), придающий пленке определенную окраску, улучшающий ее механическую прочность, теплопроводность и адгезию к поверхности, на которую нанесен лак. В полупроводящих лаках пигментом является углерод (салга); пленки таких лаков имеют низкое удельное поверхностное сопротивление (от 10 до 10 Ом) и наряду с лентами из железистого асбеста используются в производстве электрических машин на высокие рабочие напряжения для улучшения картины электрического поля на границе пазовых и лобовых частей обмоток.
      Клеящие лаки применяются для склеивания между собой твердых электро-нзоляцнопных материалов (пример; клейка листочков расщепленной слюды при изготовлении миканитов) или для приклеивания их к металлу. Помимо высоких электроизоляционных свойств и малой гигроскопичности (общие требования для всех электроизоляционных лаков), клеящие лаки должны обеспечивать особо высокую адгезию к склеиваемым материалам. Приведенное разделение лаков по областям применения не всегда может быть выдержано достаточно строго. Так, при изготовлении гетипакса и текстолита (§ 6-13) лак, пропитывающий отдельные слои бумаги или ткани и склеивающий эти слои друг с другом, является одновременно пропиточным и клеящим.
      По режиму сушки различают лаки горячей (печной) сушки, которые требуют для сушки повышенной температуры (обычно более 100“ С), и лаки холодной (воздушной) сушки, которые достаточно быстро и хорошо сохнут при комнатной температуре.
      Режим сушки лака определяется как его основой, так и растворителем. Если основа лака термореактивна, для сушки обычно нужна повышенная температура; лаки с термопластичной основой не требуют запекания пленки при высокой
      температуре. С Другой стороны, лаки, в состав которых входит растворитель, кипящий при высокой температуре (например, керосин), требуют печной сушки независимо от вида лаковой основы; лаки с растворителем, легко испаряющимся при нормальной температуре (например, бензин или ацетон), могут быть лаками воздушной сушки, если только их основа не требует высокой температуры для запекания пленки. Как правило, лаки печной сушки дают более высококачественную пленку, чем лаки воздушной сушки; последние применяются в основном при ремонтных работах.
      Смоляные лаки — растворы синтетических, искусственных или природных смол.
      Бакелитовые лаки — растворы- бакелита (в стадии А) в спирте. Это пропиточные и клеящие термореактивные лаки, дающие механически прочную, но малоэластичную и обладающую заметной склонностью к тепловому старению пленку. Они используются в производстве гетимакса и текстолита, при изготовлении изоляции электрических аппаратов высокого напряжения и т. п.
      Глифта левые лаки — это растворы глифталевон смолы в смесях спиртов с жидкими углеводородами и тому подобных растворителях. Это термореак-тивяые лаки с высокой клеящей способностью, используемые для клейки миканитов, мнкалеиты и т. п.; гибкость их пленок выше, чем пленки бакелитового лака, но влагостойкость ниже.
      К р е м н и й о р г а II II ч е с к и е л а к п требуют сушки при повышенной температуре, но образуют нагрево- и влагостойкие пленки. Применение этих лаков в коллекторных машинах с закры1ым циклом вентиляции приводит к ускоренному износу щеток.
      Полихлорвиниловые лаки стойки к действию бензина, масла, многих химически активных веществ и применяются как покровные лаки для защиты изоляции, работающей, например, в содержащей кислотные пары атмосфере.
      Шеллачныйлак — раствор шеллака в спирте; применяется как клеящий лак при изготовлении миканитов, а также при монтажных и. ремонтных работах.)
      Целлюлозные лаки — растворы эфиров целлюлозы; плспки их термопластичны. Большая часть целлюлозных лаков — лаки холодной сушки. Особое значение из них имеют ннтроцеллюлозные лаки (нитролаки). Пленки нитролаков механически прочны, отличаются блеском, хорошс сопротивляются действию воздуха, влаги, масел и пр. Нитролаки плохо пристают к металлам, поэтому перед нанесением нитролака иа металл обычно предварительно создают слой грунтового лака, хорошо пристающего к металлу, но менее стойкого к действию воздуха, света и влаги (например, глифталевого), а затем уже слой нитролака; в рассматриваемом случае первое покрытие требует горячей сушки, которую нитролак не выдержал бы, ио эту сушку для запекания грунта производят еще до нанесения нитролака. Нитролаки применяют также для пропитки хлопчатобумажных оплеток автомобильных и самолетных проводов (поверх слоя резиновой изоляции), для защиты резины от влияния озона, масла п бензина,
      Масляные лаки. Основу этих лаков составляют высыхающие масла. В их состав входят также сиккативы, ускоряющие процесс отверждения пленки, и растворители (бензин или керосин,, иногда с примесью ароматических углеводородов). Иногда употребляют масляные лаки без растворителей, поскольку их основа сама по себе является жидкостью, но такие лаки имеют повышенную вязкость и менее удобны для применения. Скорость сушки масляного лака в очень большой мере зависит от содержания в нем сиккатива. При высоком содерйсании сиккативов и легколетучеы растворителе могут быть получены лаки холодной сушки. Однако при увеличении содержания сиккативов в масляном лаке значи- тельно ускоряется тепловое старение лаковой пленки при длительном воздействии на нее повышенной температуры (йленка становится хрупкой, в ней появляются трещины, она отстает от подложки), Поэтому высококачественные элек-
      троиаоляционные масляные лаки изготовляют с малым содержанием сиккативов; эти лаки требуют горячей сушки.
      Масляные лаки применяют для производства светлых лакотканей и лако-бумаг (§ 6-2), а также для пропитки обмоток электрических машин и аппаратов; в частности, они могут быть использованы для пропитки обмоток маслозаполненных трансформаторов, так как запеченная пленка этих лаков маслостойка. Однако такие лаки менее влагостойки, чем «черные» масляно-битумные (см. ниже).
      Масляные лаки быстрой горячей («огневой») сушки применяют при эмалировании листовой электротехнической стали для расслоенных магнитопроводов электрических машин и аппаратов с целью изоляции листов друг от друга, чтобы уменьшить потери на вихревые токи в переменных магнитных полях. Растворитель таких лаков — труднолетучий (керосин). Листы стали на конвейерной установке покрывают лаком и затем быстро пропускают сквозь печь, в которой поддерживают температуру около 500° С.
      Черные лаки. В состав этих лаков входят битумы, которые и определяют черный цвет как жидкого лака, так и лаковой пленки, По сравнению с масляными лаками они дешевле и образуют менее гигроскопичные пленки с более высокими электроизоляционными свойствами, слабо подверженные старению, но зато менее эластичные и более поддающиеся действию растворителей. Пленки битумных лаков практически немаслостойки и заметно растворяются в легких углеводородах, особенно ароматических. При нагреве пленки этих лаков склонны к размягчению.
      Чисто битумные лаки — растворы битумов в органических растворителях — являются лаками холодной сушки; эти лаки в качестве электроизоляционных непригодны, так как у них особенно резко выражены указанные выше отрицательные свойства лаковой пленки: малая гибкость, низкая нагревостойкость и небольшая стойкость к растворителям. Обычно такие лаки используют в качестве антикоррозийных покрытий металлических н.зделий.
      Масляно-битумные лаки помимо битумов содержат в своей основе высыхающие масла. Свойства этих лаков занимают промежуточное положение между свойствами чисто битумных и чисто масляных лаков; благодаря присутствию высыхающих масел пленки данных лаков более гибки, менее подвержены действию растворителей и размягчению при нагреве, чем пленки чисто битумных лаков.
      Наилучшимн растворителями для масляно-битумных лаков являются арома-, тическне углеводороды (бензол, толуол и др.), а также скипидар. Вследствие значительной вредности ароматики, особенно бензола, для организма человека эти растворители применяются в смеси с бензином.
      Масляно-смоляные лаки — это масляные лаки, в основу которых введены природные или синтетические смолы. Отметим масляпо-глифталевые лаки; по сравнению с чисто масляными лаками они обладают повышенной эластичностью, иагревостойкостью и клеящей! способностью, а по сравнению с чисто глифтале-выми лаками — пониженной гигроскопичностью. Такие лаки широко применяют для пропитки обмоток маслозаполненных трансформаторов, обеспечивая масло-стойкость и высокую механическую прочность пропитанных обмоток; для пропитки обмоток, подвергающихся действию кислотных паров и хлора; для покрытия изоляции, содержат,ей фенолоформальдегидные смолы, с целью повышения трекингостойкостн изоляции.
      Помимо описанных выше, применяются и многие другие лаки, главным образом на основе синтетических смол (нередко в рецептуру лака вводится несколько различных смол). Лаки (а также компаунды) обычно обозначают условными номерами или марками. В табл. 6-4 приведены примерные свойства (по стандартам или техническим условиям) некоторых электроизоляционных лаков, широко используемых в производстве электрических машин и аппаратов.