Расчет диаметра калибров для эмалирования проволоки

Page 1
background image

Page 2
background image

КАБЕЛЬ−news / № 8 / август  2009

57

Технологии расчетов

Главным достоинством нанесения лака на провод 

с помощью калибров является возможность регули-
рования  толщины  наносимого  слоя,  что  позволяет 
оптимизировать  время  испарения  Растворителя  и 
время  структурирования.  В  слоях  одинаковой  тол-
щины степень завершенности химической реакции 
будет  постоянной.  Следовательно,  многослойна 
изоляция  эмалированного  провода  будет  более 
однородной по своим свойствам.

В  настоящее  время  нет  достаточно  приемле-

мой  для  инженерного  расчета  методики  подбора 
маршрута калибров, температурного и скоростно-
го  режима  эмалирования.  В  большинстве  случаев 
решение  этих  проблем  при  изготовлении  эмали-
рованных проводов производится опытным путем, 
исходя  из  многолетней  практики  обслуживания 
эмальагрегатов.    И  как  показывает  практика,  под-
бор маршрутов калибров для эмалирования опыт-
ным путем не всегда дает оптимальный результат. 
В связи с указанным, на разных заводах, при изго-
товлении одного и того же  типоразмера провода, 
применяемые  маршруты  калибров  не  совпадают 
при одинаковом числе проходов. Провода получа-
ются разного  качества и различной по цвету эма-
левой пленкой.

Методика  расчета  маршрута  калибров,  приве-

денная в работе [1], требует нахождения большого 
количества  вспомогательных  величин,  что  значи-
тельно  усложняет  расчет,  особенно  для  современ-
ных  высокоскоростных  эмальагрегатов  с  большим 
числом проходов. 

На  кафедре  злектроизоляционной  и  кабельной 

техники Томского политехнического института была 
разработана  и  на  ЗАО  «Сибкабель»  апробирована 
инженерная  методика  расчета  размеров  калибров 
для  производства  эмалированных  проводов  про-
мышленного применения.

Расчет диаметра калибров

Для проводов диаметром d

0

 выше 0,1 мм, которые 

изготовляются  с  применением  неразъемных  кали-
бров.  Диаметр  первого  калибра  d

1

К

  должен  быть 

больше диаметра провода на величину диаметраль-
ной толщины наносимого слоя лака

 

 

         

d

1

k

 = 

d

0

 + δ

ж

 . 

(1)

Толщина  слоя  лака,  наносимого  за  один  проход, 

определяется  числом  проходов  проволоки  через 
ванну с лаком, скоростью эмалирования, вязкостью 
[1,2]. Стабильность толщины наносимого слоя лака 

ж

  = 

const

)  является  одним  из  основных  условий, 

определяющих однородность физико-механических 
и электрических свойств изоляции эмалированного 
провода.

Диаметр  следующего  калибра 

d

2

k

  определяется 

величиной  сухого  остатка  лака 

P

  = 

δ

T

/

δ

Ж

  и  толщи-

ной слоя эмали. Если маршрут калибров подобран 
таким  образом,  что  δ

Ж

  = 

const

  по  всем  проходам, 

тогда  постоянной  будет  и  толщина  слоя  эмали  
δ

Т

  = 

const

,    наносимая  на  каждом  проходе.  В  этом 

случае диаметр калибра 

d

kn

 для любого номера про-

хода 

n

 будет равен

 

         d

kn

 = 

d

0

 + δ

Ж

 + (

n

–1) 

·

 δ

Ж

 

·

 

P

(2)

Была  проведена  сравнительная  оценка  резуль-

татов  расчета  маршрута  калибров  по  методике, 
изложенной в работе Пешкова И.Б и по предлагае-
мой методике. В качестве сравнения был взят при-
мер  расчета  калибров  при  эмалировании  лаком 
ВЛ-931  (винифлекс)  медной  проволоки  диаметром 

d

0

 = 0,67 мм для обеспечения наложения изоляции 

диаметральной  толщиной  δ  =  0,04  мм  при  коли-
честве  проходов 

n

  =  6, 

P

  =  10  [1].  Величину  сухого 

остатка (

Р

) приводится в технической документации 

этого лака. 

Результаты  расчетов  приведены  в  таблице  1, 

из  которых  следует,  что  рассчитанные  по  пред-
лагаемой  методике  размеры  калибров  находятся 
в  хорошем  соответствии  с  данными  работы  [1]  и 
толщина  лака,  наносимая  за  каждый  проход,  ле-
жит в пределах 68–71 мкм при расчетной величине  
δ

Ж

 = 67 мкм.

Расчет диаметра калибров  
для эмалирования проволоки

Таблица 1. Расчетные диаметры калибров мкм

№ калибра

1

2

3

4

5

6

По Пешкову

0,740

0,744

0,752

0,758

0,766

0,776

Автор

0,737

0,744

0,750

0,757

0,764

0,771

δ

Ж

, мкм

70

67

68

67

69

71


Page 3
background image

КАБЕЛЬ−news / № 8 / август  2009

58

Технологии расчетов

Апробация результатов работы

Предлагаемая  методика  расчета  калибров  была 

апробирована на эмальобмоточном производстве 
ЗАО  «Сибкабель».  Целью  этой  работы  являлась 
оценка качества технологических параметров эма-
лирования  и  их  оптимизация.  В  табл.2  приведен 
пример  одного  из  маршрутов  калибров,  приме-
нявшемся ранее на эмальагрегате VS-900 при эма-
лировании провода 

ПЭТВ-2

 лаком 

ПЭ

-943.

Исходя из применяемых на производстве марш-

рутов калибров при эмалировании провода ПЭТВ-2 
лаком ПЭ-943 диаметром от 0,8 до 2,5 мм путем ста-
тистической  обработки  результатов  было  рассчи-
тано  усредненное  значение  величины  Р,  которое 
составило для лака ПЭ-943 

Р

 = 0,106.

Затем  по  уравнению  (2)  рассчитали  диаметр  ка-

либров  по  всем  проходам,  исходя  из  диаметраль-
ной  толщины лака, наносимого на каждом проходе 
δ

ж

. Суммарная толщина эмали, после n-го прохода 

определялась как ∆

nT

 = ∑δ

nT 

.

В  табл.  2  приведены  размеры  калибров,  приме-

нявшиеся ранее на эмальагрегате, а в табл. 3 даны 
размеры  калибров  для  этого  же  провода,  рассчи-
танные по предлагаемой методике. Как следует из 
табл. 3 и рис. 1 шаг маршрута калибров уменьшился 
почти в два раза с 10 до 5,4 мкм, а толщина эмали, на-
несенная на первом проходе возросла от δ = 30 мкм 
до δ = 51 мкм и остается постоянной на всем марш-
руте  калибров  (сплошные  линии  рис.  1).  Толщина 
эмали,  наносимая  на  каждом  проходе,  составляет  
∆ = 5,4 мкм.

Таким  образом,  рассчитанные  по  предлагаемо-

му  методу  калибры  для  эмалирования  проволоки 
позволяют  максимально  оптимизировать  техноло-
гический режим эмалирования без больших и слож-
ных для обслуживающего персонала расчетов.

Исходя из изложенного, можно сформулировать 

правило проверки маршрута калибров: 

произведе-

ние шага калибров на число проходов должно быть 
равно  толщине  наносимой  на  провод  твердой 
эмали

.

В качестве примера рассмотрим табл. 2 и табл. 3. 

Согласно табл. 2 при числе проходов 

n

 = 12 и шаге 

калибров 

h

 = 10 мкм. толщина нанесенной на про-

вод  эмали  должна  быть  ∆

Т

  =120  мкм.  Реальная 

толщина  изоляционного  покрытия  составляет  

Т

 = 65 мкм. Следовательно приведенный в табл. 2 

маршрут калибров далек от оптимального.

По  данным  приведенным  в  табл.  3  притом  же 

числе  проходов  среднее  значение  шага  калибров 
составляет 

h

 = 5,4 мкм расчетное значение ∆

Т

 = 65 

мкм,  что  соответствует  реальной  толщине  покры-
тия провода.

На рис. 1 представлены эти зависимости от числа 

проходов 

n

 (пунктирные кривые). Из приведенных 

результатов можно сделать следующие выводы:

1. Диаметр первого калибра слишком занижен и 

при шаге калибров h = 10 мкм толщина пленки лака 
δ

ж

 постепенно увеличивается от 30 мкм на первом 

калибре до 75,6 мкм на 12-м.

2. В самых неблагоприятных условиях формиро-

вания твердого покрытия находятся внешние слои 

Табл.2. Размеры калибров по данным ЗАО «Cибкабель».  

Провод ПЭТВ-2, лак ПЭ-943, 

d

= 0,80 мм,  

Δ = 0,065 мм, 

= 12, 

р 

= 0,106

№  

прохода

D

к

, мм

д

ж

, μкм

Д

эм

, μкм

D

эм

, мм

1

0,83

30

3,2

0,803

2

0,84

36,8

7,1

0,807

3

0,85

42,9

11,6

0,812

4

0,86

48,4

16,7

0,817

5

0,87

53,3

22,4

0,822

6

0,88

57,6

28,5

0,829

7

0,89

61,5

35,0

0,835

8

0,90

65,0

41,9

0,842

9

0,91

68,1

49,1

0,850

10

0,92

70,9

56,6

0,857

11

0,93

73,4

64,4

0,864

12

0,94

75,6

72,5

0,873

Табл.3. Расчетные размеры калибров ЗАО «Сибкабель». 

Провод ПЭТВ-2, лак ПЭ-943, 

d

= 0,80 мм,  

Δ = 0,065 мм, 

n

 = 12,  

р

 = 0,106

№  

прохода

D

к

, мм

δ

ж

, μкм

Δ

эм

, μкм

D

эм

, мм

1

0,851

51

5,4

0,805

2

0,856

51

10,8

0,811

3

0,862

51

16,2

0,816

4

0,867

51

21,6

0,822

5

0,873

51

27,0

0,827

6

0,878

51

32,4

0,832

7

0,883

51

37,8

0,838

8

0,889

51

42,3

0,842

9

0,894

51

48,6

0,848

10

0,999

51

54,1

0,852

11

0,905

51

59,5

0,859

12

0,910

51

64,9

0,865


Page 4
background image

КАБЕЛЬ−news / № 8 / август  2009

59

Технологии расчетов

лака,  что  может  привести  их  к  вскипанию  и  (или) 
недостаточной степени структурирования.

3. Нелинейный рост ∆1 от числа проходов так же 

свидетельствует о возрастании толщины слоя эма-
ли, наносимой на каждом проходе от ∆1 = 3,2 мкм. 
после первого прохода до ∆1 = 8,1 мкм. на послед-
нем.

В  заводской  практике  не  всегда  удается  подо-

брать  размеры  калибров  в  строгом  соответствии 
с  расчетом.  В  таком  случае  приходится  ставить 
калибр  ближайшего  размера  с  тем,  чтобы  откло-
нение  его  диаметра  от  расчетного  были  мини-
мальны. Такая корректировка маршрута калибров 
приводит  к  увеличению  отклонения  толщины 
покрытия  за  один  проход  от  его  расчетного  зна-
чения.  При  установленном  по  усредненным 
данным  маршруте  калибров  уравнение  (2)  по-
зволяет  рассчитать  реальную  толщину  лака,  на-
носимого  по  каждому  проходу  и  толщину  эмали  
табл. 2. 

При  эмалирования  провода  диаметром  0,8 

мм,    при  расчетном  шаге  калибров 

h

  =  0,5  мм, 

были  установлены  калибры  диаметром  кратным 
0,010  мм.  Для  получения  заданной  толщины  слоя 
лака, наносимого на каждом проходе, диаметр ка-
либров увеличивался на 0,01 мм через каждые два 
прохода.  Разброс  толщин  слоев  лака  от  прохода 
к  проходу  составлял  от  0,048  до  0,056  мм,  т.  е.  не  
более 15%. 

Как следует из рис. 2, прирост толщины твердого 

покрытия  на  каждом  проходе  различный.  Однако 
это  различие  незначительно  и  условия  структу-

рирования  лака  по  проходам  существенно  не  из-
меняются. Примененный маршрут калибров (табл. 
4,  рис.  2)  близок  к  оптимальному  и  существенно 
отличается от данных, приведенных в табл. 1 и на 
рис. 1. 

Табл.4. Усредненные значения маршрута

калибров и  толщины изоляции

№  

прохода

d

k

 мм среднее

δ

Ж

 мм

Δ

Т

 мм

1

0,85

0,05

0,0053

2

0,86

0,055

0,011

3

0,86

0,049

0,016

4

0,87

0,054

0,022

5

0,87

0,048

0,027

6

0,88

0,053

0,033

7

0,88

0,048

0,038

8

0,89

0,052

0,043

9

0,89

0,047

0,048

10

0,90

0,051

0,054

11

0,91

0,056

0,06

12

0,91

0,051

0,065

80

60

40

20

0

0                 2                  4                 6                 8                 10              12

δ, ∆  μкм

n

δ

δ1

∆1

Рис. 1. Зависимость толщины слоя лака δ и δ1, наносимого на 
каждом проходе и толщины эмали ∆ и ∆1 от номера калибра.
δ и ∆ — рассчитанный маршрут калибров
δ1 и ∆1 — — — маршрут калибров, установленный ранее на 
эмальагрегате

0,065

0,055

0,045

0,035

0,025

0,015

0,0053

0,85          0,86            0,87            0,88           0,89            0,9            0,91

δ, ∆  мм

d

K

  мм

δ

Рис. 2. Влияние усреднения расчетных диаметров калибров на 
толщину лака наносимого на каждом проходе (—) и толщину 
изоляции провода по проходам (- - -).
d

0

 = 0,8 мм


Page 5
background image

КАБЕЛЬ−news / № 8 / август  2009

60

Технологии расчетов

В заводской практике при расчете маршрута ка-

либров стараются   учесть все возможные факторы, 
приводящие  к  уменьшению  толщины  слоя  нане-
сенной эмали, например, вытяжку провода, допуск 
на диаметр провода и т.д. 

По  приведенному  уравнению  (2)  были  рассчи-

таны:  маршрут  калибров  для  номинального  диа-
метра  провода 

d

0

  =  0,8  мм  при  средней  толщине 

изоляции  Δ

т

  =  0,56  мм,  толщина  слоя  лака,  нано-

симого  за  один  проход  и  толщина  эмали  (рис.  3). 
Как  следует  из  этого  рисунка,  если  эмалируется 
провод  с  максимальным  положительным  допу-
ском 

d

0

 = 0,8 + 0,008 мм, толщина лака, наносимо-

го  за  один  проход,  составляет  0,042  мм,  а  полная 
толщина  изоляции  Δ

т

  =  0,055  мм.  При  эмалиро-

вании  на  этом  же  маршруте  калибров  провода  с 
отрицательным  допуском 

d

0

  =  0,8  –  0,008  мм  тол-

щина  наносимого  за  один  проход  лака  увеличи-
вается  до  0,059  мм,  а  полная  толщина  эмали  до  
Δ

т

 = 0,075 мм. 
Таким  образом,  если  даже  не  учитывать  допуск 

на диаметр провода, то при правильно подобран-
ном  маршруте  калибров  толщина  нанесенной 
на  провод  изоляции  будет  находиться  в  преде-
лах,  допускаемых  техническими  условиями  на 

эмалированные  провода.  Решение  по  уточне-
нию  маршрута  калибров  с  целью  экономии  лака 
принимает  технолог  по  производству  эмаль- 
проводов.

Предлагаемая  методика  расчета  калибров  для 

эмалирования провода была использована на ЗАО 
«Сибкабель»  при  изготовлении  провода  ПЭТВ-2 
диаметром  0,335,  0,80,  и  1,0  мм  и  показала  по-
ложительные  результаты.  Рассчитанные  марш-
руты  калибров  обеспечили  более  равномерную 
толщину  элементарных  слоев  лака  наносимых 
за  каждый  проход  в  процессе  эмалирования, 
увеличение  минимальных  значений  пробивно-
го  напряжения  и  механической  прочности  изо-
ляции  и  как  следствие  —  увеличение  скорости  
эмалирования.

Выводы

При  расчете  маршрута  калибров  необходимо 

учитывать следующие требования:

1.  Толщина наносимой пленки лака должна быть 

одинаковой  по  всем  проходам  для  создания  оди-
наковых условий поликонденсации. 

2.  Шаг  ступени  калибров 

h

  = 

d

i

+1

  — 

d

i

  должен 

быть одинаковым по всему маршруту.

3.  Толщина твердого покрытия эмали, наносимая 

за каждый проход, равна шагу маршрута калибров 

δ

T

 = 

h

 = 

δ

Ж

 

· 

P

.

4.  Толщина  слоя  жидкой  эмали,  наносимая  на 

первом  проходе,  должна  быть  такой  же,  как  и  на 
остальных проходах. 

А. В. Петров

, доцент кафедры  

«Электроизоляционная и кабельная техника»  

Томского политехнического университета

Г.Н. Дзюбань

, начальник эмальобмоточного  

производства ЗАО «Сибкабель»

О.Н. Елисеева

, начальник технологического 

 бюро эмальобмоточного производства  

ЗАО «Сибкабель»

Литература

1.  Основы  кабельной  техники:  Учебник  для  студентов 

высших  учебных  заведений  /  Леонов  В.М.,  Пешков  И.Б., 
Рязанов И.Б., Холодный С.Д. / Под ред. И.Б. Пешкова. — 
М.: Изд. центр «Академия», 2006. — 432 с.

2.  Пешков  И.Б.  Обмоточные  провода.  —  М.:  Энергия, 

1995. — 416 с.

3.  Холодный  С.Д.  Технология  термообработки  изоля-

ции кабелей и проводов. — М.: МЭИ, 1994. —160 с.

0,08

0,07

0,06

0,05

0,04

0,03

0,02

0,01

0

0,85           0,86            0,87           0,88            0,89             0,9            0,91

δ, ∆  мм

d

K

  мм

δ1

δ1

δ2

δ2

∆1

∆1

∆2

∆2

Рис. 3. Рассчетные зависимости диаметральной толщины лака 
наносимого на каждом проходе (δ1, δ2) и толщины изоляции провода 
(∆1, ∆2) по каждому проходу.
d

K

 — диаметры калибров маршрута эмалирования.

Диаметр провода d

0

 = 0,8 мм


Читать онлайн

Главным достоинством нанесения лака на провод с помощью калибров является возможность регулирования толщины наносимого слоя, что позволяет оптимизировать время испарения Растворителя и время структурирования. В слоях одинаковой толщины степень завершенности химической реакции будет постоянной. Следовательно, многослойна изоляция эмалированного провода будет более однородной по своим свойствам.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»