La resistenza allo shock termico del filo smaltato è un indicatore importante, soprattutto per motori e componenti o avvolgimenti con requisiti di aumento di temperatura, il che riveste grande importanza. Influisce direttamente sulla progettazione e sull'utilizzo delle apparecchiature elettriche. La temperatura delle apparecchiature elettriche è limitata dai fili smaltati e dagli altri materiali isolanti utilizzati. Utilizzando fili smaltati con elevata resistenza allo shock termico e materiali di accoppiamento, è possibile ottenere una maggiore potenza senza modificarne la struttura, oppure è possibile ridurre le dimensioni esterne, il peso e il consumo di metalli non ferrosi e altri materiali, mantenendo invariata la potenza.
1. Test di invecchiamento termico
Sono necessari da sei mesi a un anno (test UL) per determinare le prestazioni termiche del filo smaltato utilizzando il metodo di valutazione della durata termica. Il test di invecchiamento non prevede simulazioni applicative, ma il controllo della qualità della vernice e del grado di cottura del film di vernice durante il processo produttivo ha comunque un significato pratico. Fattori che influenzano le prestazioni di invecchiamento:
L'intero processo, dalla produzione della vernice alla cottura del filo smaltato fino a trasformarlo in una pellicola, e quindi all'invecchiamento e al decadimento della pellicola di vernice, è il processo di polimerizzazione, crescita, fessurazione e decadimento del polimero. Nella produzione della vernice, il polimero iniziale viene generalmente sintetizzato e il polimero iniziale del rivestimento viene reticolato in un polimero ad alto peso molecolare, che subisce anche una reazione di decomposizione termica. L'invecchiamento è il proseguimento della cottura. A causa delle reazioni di reticolazione e fessurazione, le prestazioni dei polimeri diminuiscono.
In determinate condizioni di temperatura del forno, la variazione di velocità del veicolo influisce direttamente sull'evaporazione della vernice sul filo e sul tempo di cottura. Un intervallo di velocità adeguato può garantire prestazioni di invecchiamento termico ottimali.
Temperature del forno elevate o basse possono influire sulle prestazioni di invecchiamento termico.
La velocità di invecchiamento termico e la presenza di ossigeno sono correlate al tipo di conduttore. La presenza di ossigeno può innescare la reazione di cracking delle catene polimeriche, accelerando la velocità di invecchiamento termico. Gli ioni di rame possono penetrare nel film di vernice attraverso la migrazione e trasformarsi in sali di rame organici, che svolgono un ruolo catalitico nell'invecchiamento.
Dopo aver estratto il campione, è necessario lasciarlo raffreddare a temperatura ambiente per evitare che si raffreddi improvvisamente e che i dati del test vengano compromessi.
2. test di shock termico
Il test di shock termico consiste nello studio dello shock della pellicola di vernice del filo smaltato all'azione termica sottoposta a stress meccanico.
La pellicola di vernice di filo smaltato subisce una deformazione per allungamento dovuta all'estensione o all'avvolgimento, e lo spostamento relativo tra le catene molecolari accumula stress interno nella pellicola di vernice. Quando la pellicola di vernice viene riscaldata, questo stress si manifesta sotto forma di restringimento della pellicola. Nel test di shock termico, la pellicola di vernice estesa si restringe a causa del calore, ma il conduttore legato alla pellicola di vernice impedisce questo restringimento. L'effetto dello stress interno ed esterno è un test della resistenza della pellicola di vernice. La resistenza della pellicola di diversi tipi di filo smaltato varia, così come varia la misura in cui la resistenza delle varie pellicole di vernice diminuisce con l'aumento della temperatura. A una certa temperatura, la forza di restringimento termico della pellicola di vernice è maggiore della sua resistenza, causandone la rottura. Lo shock termico della pellicola di vernice è correlato alla qualità della vernice stessa. Per lo stesso tipo di vernice, è anche correlato al rapporto tra le materie prime.
Una temperatura di cottura troppo alta o troppo bassa ridurrà la resistenza allo shock termico.
Le prestazioni in caso di shock termico di pellicole di vernice spesse sono scarse.
3. Test di shock termico, rammollimento e rottura
Nella bobina, lo strato inferiore del filo smaltato è sottoposto a pressione causata dalla tensione dello strato superiore del filo smaltato. Se il filo smaltato viene sottoposto a pre-cottura o essiccazione durante l'impregnazione, o se opera ad alte temperature, il film di vernice si ammorbidisce per effetto del calore e si assottiglia gradualmente sotto pressione, il che può causare cortocircuiti tra le spire della bobina. Il test di rottura per rammollimento da shock termico misura la capacità di un film di vernice di resistere alla deformazione termica sotto l'azione di forze meccaniche esterne, ovvero la capacità di studiare la deformazione plastica di un film di vernice sotto pressione ad alte temperature. Questo test è una combinazione di test termici, elettrici e di forza.
Le prestazioni di degradazione per rammollimento termico del film di vernice dipendono dalla sua struttura molecolare e dalla forza tra le sue catene molecolari. In generale, i film di vernice contenenti materiali molecolari lineari alifatici hanno scarse prestazioni di degradazione, mentre i film di vernice contenenti resine termoindurenti aromatiche hanno elevate prestazioni di degradazione. Anche una cottura eccessiva o delicata del film di vernice ne influirà sulle prestazioni di degradazione.
I fattori che influiscono sui dati sperimentali includono il peso del carico, la temperatura iniziale e la velocità di riscaldamento.
Data di pubblicazione: 09-05-2023