第1章電工材料

第1章電工材料1.1常用導電材料1.2常用絕緣材料1.3常用磁性材料1.4其他材料課題2-1常用電工儀表的使用1.1常用導電材料導電材料大部分是金屬,其特點是導電性好,有一定的機械強度,不易氧化和腐蝕,容易加工和焊接。金屬中導電性能最佳的是銀，其次是銅、鋁。由于銀的價格比較昂貴，因此只在比較特殊的場合才使用，一般都將銅和鋁用作主要的導電金屬材料。常用金屬材料的電阻率及電阻溫度系數(shù)如表1-1所示。表1-1常用金屬材料的電阻率及電阻溫度系數(shù)1.1.1銅、鋁和電線電纜1.銅銅的導電性能好,在常溫時有足夠的機械強度,具有良好的延展性,便于加工,化學性能穩(wěn)定,不易氧化和腐蝕,容易焊接,因此廣泛用于制造變壓器、電機和各種電器的線圈。純銅俗稱紫銅,含銅量高,根據(jù)材料的軟硬程度可分為硬銅和軟銅兩種。2.鋁鋁的導電系數(shù)雖比銅大,但它密度小。同樣長度的兩根導線,若要求它們的電阻值一樣,則鋁導線的截面積約是銅導線的1.69倍。鋁資源較豐富,價格便宜,在銅材緊缺時,鋁材是最好的代用品。鋁導線的焊接比較困難,必須采取特殊的焊接工藝。3.電線電纜1）裸線裸線只有導體部分,沒有絕緣和護層結構。按產(chǎn)品的形狀和結構不同,裸線分為圓單線、軟接線、型線和裸絞線四種。修理電機電器時經(jīng)常用到的是軟接線和型線。(1)軟接線。軟接線是由多股銅線或鍍錫銅線絞合編織而成的,其特點是柔軟,耐振動,耐彎曲。常用軟接線的品種見表1-2。表1-2常用軟接線品種(2)型線。型線是非圓形截面的裸電線，其常用品種見表1-3。表1-3常用型線品種2）電磁線電磁線應用于電機電器及電工儀表中,作為繞組或元件的絕緣導線。常用電磁線的導電線芯有圓線和扁線兩種,目前大多采用銅線，很少采用鋁線。由于導線外面有絕緣材料,因此電磁線有不同的耐熱等級。常用的電磁線有漆包線和繞包線兩類。(1)漆包線。漆包線的絕緣層是漆膜,廣泛應用于中小型電機及微電機、干式變壓器和其他電工產(chǎn)品中。(2)繞包線。繞包線用玻璃絲、絕緣紙或合成樹脂薄膜等緊密繞包在導電線芯上,形成絕緣層；也有在漆包線上再繞包絕緣層的。3）電機電器用絕緣電線常用的絕緣電線型號、名稱和用途見表1-4。表1-4常用絕緣電線1.1.2電熱材料電熱材料用于制造各種電阻加熱設備中的發(fā)熱元件,可作為電阻接到電路中,把電能轉變?yōu)闊崮?使加熱設備的溫度升高。對電熱材料的基本要求是電阻系數(shù)高,加工性能好,特別是能長期處于高溫狀態(tài)下工作,因此要求電熱材料在高溫時具有足夠的機械強度和良好的抗氧化性能。目前工業(yè)上常用的電熱材料可分為金屬電熱材料和非金屬電熱材料兩大類，如表1-5所示。表1-5常用電熱材料的種類和特性電熱材料是制造電熱元器件及設備的基礎。電熱材料選用的恰當與否直接關系到電熱設備的技術參數(shù)及應用規(guī)范，選用時必須綜合考慮各項因素，并遵循如下原則：(1)具有高的電阻系數(shù)。(2)電阻溫度系數(shù)要小。(3)具有足夠的耐熱性,包括在高溫下有足夠的力學性能，以保證在高溫下不變形；同時還應具有高溫下的化學穩(wěn)定性，要不易揮發(fā)，不與爐襯和爐內(nèi)氣氛發(fā)生化學反應等。(4)熱膨脹系數(shù)不能太大,否則高溫下尺寸變化太大，易引起短路等。(5)應具有良好的加工性能，以保證能加工成各種需要的形狀，同時也要保證鉚焊容易。(6)材料來源及價格也是應考慮的因素。1.1.3電阻合金電阻合金是制造電阻元件的主要材料之一,廣泛用于電機、電器、儀器及電子等設備中。電阻合金除了必須具備電熱材料的基本要求以外,還要求電阻的溫度系數(shù)低,阻值穩(wěn)定。電阻合金按其主要用途可分為調(diào)節(jié)元件用、電位器用、精密元件用及傳感元件用四種，這里僅介紹前面兩種。(1)調(diào)節(jié)元件用電阻合金主要用于電流(電壓)調(diào)節(jié)與控制元件的繞組,常用的有康銅、新康銅、鎳鉻、鎳鉻鋁等，它們都具有機械強度高、抗氧化性好及工作溫度高等特點。(2)電位器用電阻合金主要用于各種電位器及滑線電阻,一般采用康銅、鎳鉻基合金和滑線錳銅?；€錳銅具有抗氧化性好、焊接性能好、電阻溫度系數(shù)低等特點。1.1.4電機用電刷電刷是用石墨粉末或石墨粉末與金屬粉末混合壓制而成的，按其材質不同可分為石墨電刷、電化石墨電刷、金屬石墨電刷三類。常用電刷的主要技術特性及運行條件見表1-６。表1-6常用電刷的主要技術特性及運行條件1.2常用絕緣材料1.2.1絕緣材料的主要性能、種類和型號1.絕緣材料的主要性能絕緣材料的主要作用是隔離帶電的或不同電位的導體,使電流能按預定的方向流動。絕緣材料大部分是有機材料,其耐熱性、機械強度和壽命比金屬材料低得多。固體絕緣材料的主要性能指標有以下幾項:（1）擊穿強度。（2）絕緣電阻。（3）耐熱性。（4）粘度、固體含量、酸值、干燥時間及膠化時間。（5）機械強度。根據(jù)各種絕緣材料的具體要求，相應規(guī)定抗張、抗壓、抗彎、抗剪、抗撕、抗沖擊等各種強度指標。2.絕緣材料的種類和型號電工絕緣材料分氣體、液體和固體三大類。固體絕緣材料按其應用或工藝特征又可劃分為6類,見表1-8。

表1-8固體絕緣材料的分類分類代號分類名稱分類代號分類名稱1漆、樹脂和膠類4壓塑料類2浸漬纖維制品類5云母制品類3層壓制品類6薄膜、粘帶和復合制品類為了全面表示固體電工絕緣材料的類別、品種和耐熱等級,用四位數(shù)字表示絕緣材料的型號:第一位數(shù)字為分類代號,以表1-8中的分類代號表示;第二位數(shù)字表示同一分類中的不同品種;第三位數(shù)字為耐熱等級代號;第四位數(shù)字為同一種產(chǎn)品的順序號，用以表示配方、成分或性能上的差別。1.2.2絕緣漆1.浸漬漆浸漬漆主要用來浸漬電機、電器的線圈和絕緣零部件，以填充其間隙和微孔，提高它們的電氣及力學性能。2.覆蓋漆覆蓋漆有清漆和瓷漆兩種，用來涂覆經(jīng)浸漬處理后的線圈和絕緣零部件，在其表面形成連續(xù)而均勻的漆膜，作為絕緣保護層,以防止機械損傷以及受大氣、潤滑油和化學藥品的侵蝕。3.硅鋼片漆硅鋼片漆被用來覆蓋硅鋼片表面，以降低鐵心的渦流損耗,增強防銹及耐腐蝕能力。常用的油性硅鋼片漆具有附著力強，漆膜薄，堅硬，光滑，厚度均勻，耐油,防潮等特點。4.絕緣漆的主要性能指標絕緣漆的主要性能指標如下：（1）介電強度(擊穿強度)，即絕緣被擊穿時的電場強度。（2）絕緣電阻，表明絕緣漆的絕緣性能，通常用表面電阻率和體積電阻率兩項指標衡量。（3）耐熱性，表明絕緣漆在工作過程中的耐熱能力。（4）熱彈性，表明絕緣漆在高溫作用下能長期保持其柔韌狀態(tài)的性能。（5）理化性能，如粘度、固體含量、酸值、干燥時間和膠化時間等。（6）干燥后的機械強度，表明絕緣漆干燥后所具有的抗壓、抗彎、抗拉、抗扭、抗沖擊等能力。1.2.3其他絕緣制品其他絕緣制品指在電機電器中作為結構、補強、襯墊、包扎及保護用的輔助絕緣材料。1.浸漬纖維制品（1）玻璃纖維漆布(或帶)。（2）漆管。（3）綁扎帶。2.層壓制品常用的層壓制品有三種：層壓玻璃布板、層壓玻璃布管、層壓玻璃布棒。3.壓塑料常用的壓塑料有兩種：酚醛木粉壓塑料和酚醛玻璃纖維壓塑料。4.云母制品（1）柔軟云母板。（2）塑型云母板。（3）云母帶。（4）換向器云母板。（5）襯墊云母板。5.薄膜和薄膜復合制品（1）薄膜。（2）薄膜復合制品。6.絕緣紙和絕緣紙板（1）絕緣紙。（2）絕緣紙板。（3）硬鋼紙板。7.絕緣包扎帶絕緣包扎帶主要用作包纏電線和電纜的接頭。它的種類很多，常用的有下面兩種：（1）黑膠布帶。（2）聚氯乙烯帶。1.2.4絕緣子絕緣子主要用來支持和固定導線,下面主要介紹低壓架空線路用絕緣子。低壓架空線路用絕緣子有針式絕緣子和蝴蝶型絕緣子兩種，用于在電壓500V以下的交、直流架空線路中固定導線，圖1.1所示即為低壓絕緣子。圖1.1低壓絕緣子（a）鼓形絕緣子;（b）低壓蝴蝶式絕緣子1.3常用磁性材料1.3.1軟磁材料軟磁材料又稱導磁材料，其主要特點是導磁率高，剩磁弱。1.電工用純鐵電工用純鐵的電阻率很低，它的純度愈高，磁性能愈好。2.硅鋼片硅鋼片的主要特性是電阻率高，適用于各種交變磁場。硅鋼片分為熱軋和冷軋兩種。3.普通低碳鋼片普通低碳鋼片又稱無硅鋼片，主要用來制造家用電器中的小電機、小變壓器等的鐵心。1.3.2硬磁材料硬磁材料又稱永磁材料，其主要特點是剩磁強。1.鋁鎳鈷永磁材料鋁鎳鈷合金的組織結構穩(wěn)定，具有優(yōu)良的磁性能、良好的穩(wěn)定性和較低的溫度系數(shù)。2.鐵氧體永磁材料鐵氧體永磁材料以氧化鐵為主，不含鎳、鈷等貴重金屬，價格低廉，材料的電阻率高，是目前產(chǎn)量最多的一種永磁材料。1.4其他材料1.4.1潤滑脂電機上常用的潤滑脂有兩種：復合鈣基潤滑脂和鋰基潤滑脂,個別負載特別重、轉速又很高的軸承可以選用二硫化鉬基潤滑脂。潤滑脂使用時應特別注意以下三個問題：(1)軸承運行1000～1500h后應加一次潤滑脂，運行2500～3000h后應更換潤滑脂。(2)不同型號的潤滑脂不能混用;更換潤滑脂時必須將陳脂清洗干凈。(3)軸承中潤滑脂不能加得太多或太少，一般約占軸承室空容積的1/3~1/2;轉速低、負載輕的軸承可以加得多一些，轉速高、負載重的軸承應該加得少一些。圖1.2滾動軸承的基本構造1.4.2滾動軸承1.滾動軸承的構造電機上使用的滾動軸承基本上都是單列軸承，常用的有以下三種：輕窄系列深溝球軸承、中窄系列深溝球軸承和中窄系列圓柱滾子軸承。滾動軸承是標準件,其基本構造如圖1.2所示。2.滾動軸承的類型、代號及公差等級1）滾動軸承的類型滾動軸承可按其所能承受的負荷方向、公稱接觸角和滾動體的種類等進行分類，軸承類型代號用數(shù)字或字母表示。滾動軸承的類型代號如表1-9所示。表1-9滾動軸承類型代號2）滾動軸承代號滾動軸承代號由前置代號、基本代號和后置代號構成,其排列如表1-10所示。滾動軸承公差等級代號如表1-11所示。表1-10滾動軸承代號表1-11滾動軸承公差等級代號3.滾動軸承的裝配滾動軸承的裝配中有兩個關鍵問題：一是軸承的清洗方法;二是軸承的安裝方法。正確的清洗和安裝可以降低電機的振動和軸承噪聲。