Обмоточные и монтажные провода их виды и характеристики
Введение
Обмоточные провода представляют собой важный элемент в области электротехники и электроники, играя решающую роль в передаче и распределении электрической энергии. Эти провода, обмотанные тщательно изолированными материалами, выполняют разнообразные функции, от обеспечения работы электродвигателей до передачи сигналов в радиоэлектронных устройствах. Обмоточные провода используются в различных сферах, включая промышленность, транспорт, медицину и бытовые приложения. В данной статье мы погрузимся в мир обмоточных проводов, рассмотрим их разновидности, свойства и области применения, а также узнаем, почему они являются ключевым компонентом современных электрических систем и технических устройств.
Диаметры некоторых проводов и примеры их применения
| Диаметр (мм) | Применение |
|---|---|
| 2,5…5 | Электрический ввод в жилой дом, осветительная и силовая нагрузка |
| 1,6…2 | Внутриквартирная проводка |
| 1,0…1,3 | Осветительные устройства |
| 0,8…1,0 | Телефонный провод, радиосхемы |
| 0,5…0,8 | Обмотка электродвигателей, звонков, реле |
| 0,25…0,5 | Катушки индуктивности радиоприборов, обмотки небольших электродвигателей |
Определение
Обмоточные провода — это провода, используемые для создания электрических обмоток в различных устройствах, таких как электродвигатели, трансформаторы, генераторы и т.д.
Виды обмоточных проводов
Основные виды различаются по типу изоляции и назначению:
- Эмалированные провода
Покрыты тонким слоем полимерной эмали (полиуретан, полиэстер, полиимид). Используются в электронике и бытовой технике благодаря компактности и термостойкости (до 200–240°C). Примеры: ПЭТВ, ПЭЛ. - Провода с волокнистой изоляцией
Дополнительная обмотка из хлопка, шёлка, стекловолокна или асбеста. Подходят для высоковольтных трансформаторов, промышленных двигателей, где важна защита от вибраций и влаги. - Литцендрат
Состоит из множества тонких изолированных жил, сплетённых в жгут. Минимизирует потери на высоких частотах (скин-эффект), применяется в радиотехнике и импульсных устройствах. - Специализированные провода
Например, с керамической изоляцией для экстремальных температур, или сверхпроводящие провода для криогенной техники. - Материал жилы
Чаще медь (высокая проводимость), реже алюминий (лёгкость, дешевизна) или сплавы (для особых условий).
Обмоточные провода
Медные обмоточные провода
Обмоточные провода – неотъемлемая составляющая сферы электротехники и электроники, применяемая для разнообразных целей, начиная от создания обмоток трансформаторов и дросселей и заканчивая резонансными контурами и реле. Эти провода могут обладать различными характеристиками, включая разнообразные виды изоляции, такие как эмалевое покрытие, волокнистые материалы или даже комбинированную изоляцию из эмали и волокнистых материалов.
Эмалевая изоляция является одним из наиболее распространенных видов изоляции для обмоточных проводов, обеспечивая выдающиеся электроизоляционные свойства. Эмалированные провода на масляных лаках марок ПЭЛ и ПЭЛУ применяются в разнообразных областях, включая создание обмоток различных видов катушек. Тем не менее, в случаях, когда провод подвергается повышенным механическим воздействиям в процессе изготовления катушки или во время ее эксплуатации, он может быть защищен дополнительной обмоткой из хлопчатобумажной пряжи, капронового волокна или натурального шелка (например, марки ПЭЛБО, ПЭЛШКО, ПЭЛШО и другие).
Термостойкость проводов разных марок, включая ПЭЛ и ПЭЛУ, обычно составляет порядка 100 до 105°C. Стоит отметить, что обмотки из капронового волокна обладают более высокой термостойкостью по сравнению с обмотками из натурального шелка и хлопчатобумажной пряжи. Капроновое волокно также превосходит натуральный шелк в стойкости к истиранию и более надежно при воздействии различных растворителей, таких как бензин, бензол, трансформаторное масло и другие. Электроизоляционные характеристики капрона такие же, как у натурального шелка, и даже немного превосходят хлопчатобумажную пряжу.
Провода с волокнистой изоляцией, несмотря на их высокую механическую прочность, имеют более крупный наружный диаметр по сравнению с эмалированными аналогами. Эта особенность побудила создание высокопрочных эмалированных проводов, таких как ПЭВ-1, ПЭВ-2, ПЭЛР-1, ПЭЛР-2, ПЭВТЛ-1 и ПЭВТЛ-2.
Провода последних марок обладают повышенной термостойкостью, выдерживая продолжительный нагрев до 130°C, а в кратковременных режимах – до 150-180°C. Важно отметить, что они имеют большее сопротивление изоляции и более низкий коэффициент tgδ (тангенс угла диэлектрических потерь). Этот коэффициент характеризует удельные потери энергии в диэлектрике, находящемся в переменном электрическом поле. Меньший tgδ означает меньший нагрев диэлектрика, что делает провода марок ПЭВТЛ-1 и ПЭВТЛ-2 отличным выбором для намотки высокочастотных катушек индуктивности.
Кроме того, провода марок ПЭВТЛ-1 и ПЭВТЛ-2 могут быть легко залужены путем погружения в расплавленный припой или с использованием паяльника, даже без предварительной зачистки эмали и без применения флюсов. Наиболее термостойкие провода марки ПЭТВ способны работать при температуре до 155°C, а при кратковременном нагреве – до 200°C.
Основные параметры наиболее часто применяемых медных обмоточных проводов
| Марка провода | Диаметр медной жилы (мм) | Характеристика провода | Толщина слоя изоляции (мм) | Максимальная температура(°C) |
|---|---|---|---|---|
| ПЭВ-1 | 0,02-0,05 | Высокопрочная эмаль на основе винифлекса | 0,006 — 0,01 | До 105 Класс A |
| ПЭВ-1 | 0,06-2,44 | Высокопрочная эмаль на основе винифлекса | 0,01 — 0,09 | До 105 Класс A |
| ПЭВ-2 | 0,05-2,44 | Высокопрочная эмаль на основе винифлекса (утолщенный слой) | 0,012 — 0,07 | До 105 Класс A |
| ПЭВТЛ-1 | 0,02-1,56 | Высокопрочная эмаль на основе полиуретана | 0,005 — 0,035 | До 120 Класс A |
| ПЭВТЛ-2 | 0,02-1,56 | Высокопрочная эмаль на основе полиуретана (утолщенный слой) | 0,010 — 0,04 | До 120 Класс A |
| ПЭТВ-1 | 0,06-2,44 | Высокопрочная эмаль на основе полиэфира | 0,05 — 0 ,065 | До 130 Класс B |
| ПЭТВ-2 | 0,06-2,44 | Высокопрочная эмаль на основе полиэфира | 0,1 — 0,13 | До 130 Класс B |
| ПЭТ-155А | 0,06-2,44 | Высокопрочная эмаль на основе полиэфирноимида | 0,013 — 0 ,045 | До 155 Класс F |
Пробивные напряжения эмалевой изоляции четырех видов обмоточных проводов
| Диаметр медной жилы (мм) | Число скруток на расстоянии 125 мм | ПЭВ1 | ПЭВ2 | ПЭВТЛ1 | ПЭТВ |
|---|---|---|---|---|---|
| 0,05 — 0,11 | 40 | 350 — 500 | 450 — 700 | 350 — 500 | 650 — 800 |
| 0,12 — 0,25 | 33 | 500 — 900 | 700 — 1200 | 500 — 800 | 900 — 1600 |
| 0,27 — 0,35 | 23 | 800 — 900 | 1200 — 1250 | 800 — 900 | 1600 |
| 0,38 — 0,49 | 16 | 850 — 1000 | 1250 — 1350 | 850 — 1000 | 1800 |
| 0,51 — 0,74 | 12 | 850 — 1000 | 1350 — 1500 | 850 — 1000 | 2000 |
| 0,77 — 1,04 | 8 | 1000 — 1200 | 1500 — 1800 | 1000 — 1200 | 2200 |
| 1,08 — 1,50 | 6 | 1200 — 1300 | 1800 — 2000 | 1200 — 1300 | 2400 — 2600 |
При выборе марки провода важно учитывать рабочую температуру, электрическую прочность изоляции и надежность провода. В электротехнических устройствах, использующих полупроводниковые приборы, обычно применяют провода с эмалевой изоляцией. Для повышенных требований к надежности аппаратуры рекомендуются провода с двухслойной изоляцией. Провода с комбинированной изоляцией используют при повышенных механических нагрузках в процессе намотки и эксплуатации аппаратуры.
Высокочастотные обмоточные провода (литцендраты)
Эти провода специально разработаны для создания высокочастотных катушек индуктивности с высокой добротностью. Их уникальная структура включает в себя множество эмалированных проволок, их количество может достигать более 1000, с разными диаметрами: 0,05 мм, 0,07 мм, 0,1 мм и 0,2 мм.
Производство таких проводов из большого количества изолированных проволок обусловлено явлением, известным как поверхностный эффект. Это явление заключается в том, что при высоких частотах переменного тока, ток выталкивается к внешней поверхности провода под воздействием переменного магнитного поля внутри сплошного провода. Это приводит к увеличению активного сопротивления провода.
Для борьбы с этим нежелательным эффектом, высокочастотные провода создают из большого числа изолированных друг от друга проволок. Это увеличивает токонесущую поверхность провода и позволяет снизить влияние поверхностного эффекта, что делает эти провода идеальным выбором для высокочастотных приложений с требованиями к высокой добротности и минимальными потерями.
Высокочастотные обмоточные провода доступны в нескольких вариантах марок:
- ЛЭЛ и ЛЭП: эти провода выпускаются без дополнительной изоляции пучка проводов.
- ЛЭЛО: обладает обмоткой из шелка с лавсаном в один слой.
- ЛЭПКО: имеет обмотку из капронового волокна в один слой.
- ЛЭШО: оборачивается натуральным шелком в один слой.
- ЛЭЛД: этот тип провода имеет двойную обмотку из шелка с лавсаном.
- ЛЭШД: также с двойной обмоткой, но из натурального шелка.
Провода марок ЛЭП и ЛЭПКО обладают преимуществом того, что они не требуют предварительной зачистки перед пайкой, что упрощает процесс обработки и улучшает их удобство в использовании.
Основные параметры некоторых высокочастотных обмоточных проводов
| Диаметр, мм | Число жил в пучке | ЛЭЛ | ЛЭЛО, ЛЭШО | ЛЭЛД, ЛЭШД | ЛЭП | ЛЭПКО | Расчетное сечение медной жилы мм2 | Сопротивление 1 км провода при 20 °C, Ом |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0,05 | 10 | 0,25 | 0,32 | 0,38 | — | — | 0,0196 | 1012 |
| 16 | 0,31 | 0,38 | 0,44 | — | — | 0,0314 | 634 | |
| 20 | 0,34 | 0,41 | 0,47 | — | — | 0,0392 | 507 | |
| 50 | — | — | 0,71 | — | — | 0,098 | 209 | |
| 0,06 | 3 | — | — | — | 0,2 | — | 0,0085 | 2300 |
| 5 | — | — | — | 0,25 | — | 0,0142 | 1380 | |
| 0,07 | 7 | — | 0,34 | — | — | — | 0,0269 | 760 |
| 8 | 0,29 | 0,36 | 0,42 | 0,35 | 0,4 | 0,0308 | 624 | |
| 10 | 0,33 | 0,4 | 0,46 | 0,39 | 0,44 | 0,0385 | 499 | |
| 12 | — | 0,42 | 0,48 | 0.42 | 0,47 | 0,0462 | 416 | |
| 16 | — | 0,47 | 0,54 | 0,47 | 0,52 | 0,0616 | 312 | |
| 20 | — | 0,52 | 0,59 | 0,53 | 0,57 | 0,077 | 249 | |
| 27 | — | 0,58 | 0,65 | — | — | 0,104 | 190 | |
| 32 | — | 0,63 | 0,7 | — | — | 0,123 | 161 | |
| 50 | — | 0,82 | 0,89 | — | — | 0,193 | 85,6 | |
| 0,1 | 9 | 0,44 | 0,51 | 0,58 | 0,48 | 0,53 | 0,0707 | 276 |
| 12 | 0,5 | 0,57 | 0,64 | 0,54 | 0,59 | 0,0942 | 207 | |
| 14 | 0,54 | 0,61 | 0,68 | 0,58 | 0,63 | 0,11 | 177 | |
| 16 | 0,57 | 0,64 | 0,71 | 0,61 | 0,66 | 0,126 | 155 | |
| 19 | 0,6 | 0,67 | 0,74 | — | — | 0,149 | 131 | |
| 21 | 0,64 | 0,71 | 0,78 | 0,69 | 0,73 | 0,165 | 118 | |
| 24 | 0,68 | 0,75 | 0,82 | 0,74 | 0,78 | 0,188 | 103 | |
| 28 | 0,74 | 0,81 | 0,88 | 0,8 | 0,84 | 0,22 | 91,3 |
Обмоточные провода высокого сопротивления (манганин, константан, нихром)
Для создания прототипных резисторов, магазинов сопротивлений, шунтов для измерительных устройств и дополнительных сопротивлений для вольтметров, используется материал, называемый манганином. Этот материал обладает несколькими ключевыми характеристиками: высоким температурным коэффициентом сопротивления, увеличенным удельным сопротивлением и минимальной термо-ЭДС при контакте с медью.
Для изготовления реостатов и балластных резисторов используют проволоку, которая может быть изготовлена из разных материалов, таких как никелин, нейзельберг, реотан и константан. В нагревательных устройствах, с другой стороны, применяют проволоку из нихрома, фехраля и хромаля.
Константановые провода, покрытые эмалью на масляных лаках (марка ПЭК), изготавливаются из твердой проволоки с диаметрами от 0,03 мм до 0,09 мм, а также из твердой и мягкой проволоки с диаметрами от 0,1 мм до 0,15 мм. Эти материалы находят широкое применение в различных электронных и электротехнических приборах.
Манганиновые провода, покрытые масляной эмалью, изготавливаются из твердой проволоки (марка ПЭМТ) и мягкой проволоки (марка ПЭММ).
Нихромовые провода с масляной эмалью входят в ассортимент под маркой ПЭНХ.
Помимо упомянутых видов проводов, существуют также эмалированные провода из константана, манганина и нихрома, которые имеют повышенную толщину изоляции и маркируются как «1» и «2». Стоит отметить, что манганиновые и константановые провода могут изготавливаться как из твердой, так и из мягкой проволоки, в то время как нихромовые провода производятся только из мягкой проволоки.
Термостойкость всех этих проводов, за исключением нихромовых марки ПЭНХ, соответствует термостойкости медных проводов с соответствующей изоляцией.
Марки и основные применения наиболее распространенных обмоточных проводов высокого сопротивления
| Марка | Наименование | Назначение | Диаметр без изоляции, мм |
|---|---|---|---|
| ПЭВКМ-1 | Константановый мягкий, изолированный высокопрочной эмалью | Для катушек приборов, магазинов сопротивлений, потенциометров и т.п., работающих при температуре до 110°C и повышенных механических нагрузках | 0,05…1,0 |
| ПЭВКМ-2 | Тоже, в два слоя | Тоже | 0,1…0,8 |
| ПЭВКТ-1 | Константановый твердый, изолированный высокопрочной эмалью в один слой | Тоже | 0,03…0,8 |
| ПЭВКТ-2 | Тоже, в два слоя | Тоже | 0,03…0,8 |
| ПЭВММ-1 | Манганиновый мягкий, изолированный высокопрочной эмалью в один слой | Для катушек прецизионных приборов, эталонных резисторов, магазинов сопротивлений и т.п., работающих при температуре до 119°C и повышенных механических нагрузках | 0,05…0,8 |
| ПЭВММ-2 | Тоже, в два слоя | Тоже | 0,05…0,8 |
| ПЭВНХ-1 | Нихромовый, изолированный высокопрочной эмалью в один слой | Для катушек приборов, деталей с высоким омическим сопротивлением и т.п., работающих при температуре до 110°C и повышенных механических нагрузках | 0,02…0,4 |
| ПЭВНХ-2 | Нихромовый, изолированный высокопрочной эмалью в два слоя | Для катушек приборов, деталей с высоким омическим сопротивлением и т.п., работающих при температуре до 110°C и повышенных механических нагрузках | 0,02…0,4 |
| ПЭК | Константановый, изолированный лакостойкой эмалью | Для катушек приборов, магазинов сопротивлений, потенциометров и т.п., работающих при температуре до 105°C и нормальных механических нагрузках | 0,03…1,0 |
| ПЭММ | Манганиновый мягкий, изолированный лакостойкой эмалью | Для катушек прецизионных приборов, эталонных резисторов, магазинов сопротивлений и т.п., работающих при температуре до 105°C и нормальных механических нагрузках | 0,05…1,0 |
| ПЭМТ | Тоже, твердый | Для катушек приборов, магазинов сопротивлений, шунтов и т.п., работающих при температуре 105°C и нормальных механических нагрузках | 0,03…1,0 |
| ПЭНХ | Нихромовый, изолированный лакостойкой эмалью | Для катушек приборов, деталей с высоким омическим сопротивлением и т.п., работающих при температуре 105°C и нормальных механических условиях | 0,03…0,4 |
| ПЭШОК | Константановый, изолированный эмалью одним слоем шелка | То же, что и ПЭК, но при повышенных механических нагрузках | 0,05…1,0 |
| ПЭШОММ | Манганиновый мягкий, изолированный эмалью и одним слоем шелка | То же, что и ПЭММ, но при повышенных механических нагрузках | 0,05…1,0 |
| ПЭШОМТ | Манганиновый твердый, изолированный эмалью и одним слоем шелка | То же, что ПЭМТ, но при повышенных механических нагрузках | 0,05…1,0 |
Монтажные провода
Изоляционные материалы для этих проводов включают в себя полихлорвинил, полиэтилен, а также варианты с волокнистой дополнительной изоляцией в качестве первого слоя.
Применение проводов с волокнистой изоляцией наиболее рационально в аппаратуре, работающей в нормальных условиях, где влажность и температура поддерживаются на стабильном уровне, и нет риска образования конденсата внутри аппаратуры или резких климатических изменений. Однако, следует отметить, что наибольшую термостойкость демонстрируют провода с изоляцией из фторопласта, способные выдерживать температуры до 250°С.
При проектировании проводов учитывают также структуру токопроводящей жилы, которую можно разделить на однопроволочные (негибкие) и многопроволочные (гибкие) монтажные провода в зависимости от требований конкретного применения.
Основные параметры монтажных проводов
| Марка | Наименование провода | Рабочее напряжение, В | Максимальная рабочая температура, °С | Назначение |
|---|---|---|---|---|
| МГШВ | Монтажный многожильный проволочный с шелковой оболочкой в полихлорвиниловой оболочке | 380 | 70 | Для неподвижного внутриприборного монтажа |
| МГШВЭ | То же, экранированный, одно-, двух- и трехжильный | 380 | 70 | То же, при необходимости защиты от электрических помех |
| ГШДЛ | Монтажный многожильный, изолированный двойной обмоткой из полиамидного, ацетатного или равноценного искусственного шелка | 250 | 100 | Для жесткого внутриприборного монтажа |
| МГШДО | Монтажный многожильный, изолированный двойной обмоткой и оплеткой из полиамидного или равноценного искусственного шелка | 100 | 90 | Для монтажа подвижных и неподвижных частей аппаратуры |
| МГШП | Монтажный многожильный с шелковой и полиэтиленовой изоляцией | 380 | 70 | Для неподвижного внутриприборного монтажа |
| МГШПЭ | То же, экранированный | 380 | 70 | То же, при необходимости защиты от электрических помех |
| МШВ | Монтажный однопроволочный с изоляцией в полихлорвиниловой оболочке | 380 | 70 | Для жесткого внутриприборного монтажа |
Действительно, провода с токопроводящей жилой с сечением 0,07 и 0,12 мм2 обычно применяют для работы при напряжениях до 1000 В переменного тока. Это связано с тем, что провода с более крупным сечением способны переносить более высокие нагрузки и обеспечивать безопасное электрическое соединение в условиях переменного тока.
