Коллектив авторов - История электротехники

Развитие отечественного электромашино-, электроаппарато- и приборостроения неразрывно связано с прогрессом в производстве обмоточных проводов, наиболее прогрессивной группой которых являются эмалированные провода. Начало этого производства в 1925–1931 гг. было связано с заводами «Севкабель», «Москабель», «Укркабель». В то время для эмалирования проволоки применялись лаки на асфальтово-масляной основе. Такая изоляция имела ряд недостатков, и интенсивная работа по созданию высокопрочных синтетических эмаль-лаков привела в послевоенные годы к созданию широкой гаммы эмалированных проводов с температурным индексом от 105 до 220 °С. Эта работа проводилась во ВНИИКП под руководством В.А. Привезенцева. Активное участие в этой работе принимали ВЭИ и ведущие кабельные заводы России — «Микропровод» (г. Подольск), «Москабель», «Сибкабель», «Камкабель»; Молдавии — «Молдавкабель» и Литвы — «Литкабель».

Этапы создания важнейших новых синтетических эмаль-лаков: 1946–1948 гг. — поливинилацеталевые; 1955–1956 гг. — полиуретановые; 1952–1962 гг. — полиэфирные; 1966–1967 гг. — полиимидные; 1969–1970 гг. — полиэфиримидные; 1975–1976 гг. — полиэфирциану ратимидные; 1980–1982 гг. — полиамиимидные. Параллельно разрабатывались новые типа эмалированных проводов с изоляцией на основе этих лаков, в том числе с двойной, позволяющей сочетать преимущества различных типов эмалевых покрытий. Среди наиболее прогрессивных типов эмалированных проводов, разработанных ВНИИКП, следует выделить провода с фреоностойкой изоляцией, предназначенные для механизированной намотки статоров компрессоров холодильных агрегатов в среде фреонов и холодильных масел, а также нагревостойкие провода для механизированной намотки электродвигателей единой серии.

Для применения в приборостроении и радиотехнической промышленности были созданы провода с полиуретановой изоляцией, облуживаемые оловом и его сплавами без предварительной зачистки эмалевого покрытия. Базовым заводом для производства таких проводов стал завод «Микропровод» в г. Подольске.

Важное значение для развития отечественной телевизионной промышленности и радиотехники имело создание эмалированных проводов с дополнительным термопластичным слоем. Эти провода нашли широкое применение для изготовления каркасных и бескаркасных катушек телевизоров, радиоприемников и измерительных приборов. При нагревании дополнительное термопластичное покрытие расплавляется и склеивает витки намотанных катушек без применения пропитывающих лаков, зачастую повреждающих эмалевую изоляцию.

Нельзя не отметить огромную работу, выполненную ВНИИКП под руководством Е.Я. Шварцбурда по созданию в послевоенные годы серии оборудования для производства эмалированных проводов. Сотни эмаль-агрегатов были смонтированы и пущены в эксплуатацию на многих кабельных заводах России и других республик бывшего СССР, а затем устаревшее оборудование планомерно заменялось более современным и высокопроизводительным. В конце 60-х — начале 70-х годов наступил новый этап технологического развития, когда во всем мире внимание было акцентировано на решении экологических проблем. Поэтому оборудование для производства эмалированных проводов было оснащено устройствами для каталитического дожигания газов, отходящих от печей эмаль-агрегатов. В результате дожигания газы, выделяющиеся в печах, превращались в углекислый газ и воду.

Следует остановиться на обмоточных проводах с пленочной изоляцией, применяемых для обмоток электродвигателей погружных насосов, которые пришли на смену обычным штанговым насосам, ранее применявшимся для добычи воды из артезианских скважин, нефти, перекачки нефтепродуктов и других жидких материалов. Такие провода в процессе эксплуатации соприкасаются с перекачиваемой жидкостью, а условия работы электродвигателя в скважине небольшого диаметра требуют изготовления обмотки методом многократной протяжки провода, что приводит к необходимости обеспечения исключительно высокой механической прочности изоляции. Кроме того, в связи с освоением месторождений в Западной Сибири, Казахстане и на севере европейской части России, ростом глубины залегания нефти и температуры окружающей среды непрерывно возникали требования по повышению рабочих температур обмотки электродвигателей.

Поэтому ВНИИКП были разработаны обмоточные провода с изоляцией из пленок фторопласта-4, а затем из полиимиднофторопластовых пленок, обладающих высокой нагревостойкостью (до 200 °С), высокой механической прочностью и стойкостью к действию агрессивных жидкостей.

Среди оригинальных технологических процессов, знаменующих собой переворот в производстве кабельной продукции, нельзя не назвать радиационное модифицирование изоляции путем введения в материалы ряда добавок и последующего облучения на ускорителях электронов [10.44]. Эти работы планомерно ведутся с 1957 г. в тесном содружестве ВНИИКП, Научно-исследовательского физико-химического института им. Л.Я. Карпова и Института ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН. Электронно-лучевая технология производства кабельной продукции базируется на научных и инженерных решениях четырех ключевых проблем.

Прежде всего на основе принципов термостабилизации радиационно-сшитых полимеров были разработаны рецептуры электроизоляционных, электропроводящих и шланговых композиций, обладающих длительной работоспособностью при температурах выше 105 °С и повышенной радиационной стойкостью. Затем были созданы ускорители электронов — источники излучения, предназначенные для промышленной эксплуатации. Третьим этапом явилось создание специального технологического оборудования, транспортирующего обрабатываемое кабельное изделие через выведенный в атмосферу пучок электронов и формирующего зону облучения. И, наконец, была разработана совместно с Дзержинским филиалом ВНИИОГАЗ система очистки вентиляционных выбросов из помещений, где расположены ускорители электронов, исключающая попадание образующихся озона, оксидов азота и других токсичных продуктов в окружающую среду.

На основе новой технологии были разработаны и внедрены в производство различные типы авиационных и монтажных проводов, судовых кабелей, кабелей для атомных электростанций с облученной изоляцией. В настоящее время на шести заводах («Экспокабель», «Подольсккабель», «Уфимкабель» — Россия; «Азовкабель» — Украина; «Беларуськабель» — Белоруссия; «Молдавизолит» — Молдавия) успешно эксплуатируются 16 радиационно-технологических линий на базе ускорителей электронов.

В кабельной промышленности России всегда активно прорабатывались и затем реализовывались идеи, которые современникам казались фантастическими. Одна из таких идей — использование явления сверхпроводимости в кабельной технике. Сверхпроводящие провода, разработанные ВНИИКП и выпускаемые АО «Экспокабель», уже сейчас находят широкое применение в уникальных физических и электротехнических установках. В будущем сверхпроводящие кабели будут использоваться для передачи на большие расстояния. Уже в 70-е годы в кабельной промышленности была создана опытно-промышленная база, обеспечивающая как производство кабельной продукции, так и ее всесторонние испытания при температурах до температур жидкого гелия (4,2 К) в сильных магнитных полях (до 12 Тл) и при протекании мощных токов (до 100 кА). В 1980 г. ВНИИКП совместно с фирмой «Кабель металл электро» (Германия) была изготовлена первая в мире 50-метровая модель сверхпроводящего кабеля на напряжение 110 кВ (рис. 10.10) с гофрированными медными оболочками с использованием в качестве сверхпроводника NbSn [10.45].