电工材料.ppt

学习本课程的目的和要求学习本课程的目的和要求 熟悉电工常用材料的种类和性能，在实际工作中能够正确选用电工材料，同时为今后专门从事电工材料学科的研究奠定基础。常用电工材料u电工材料的分类：1、绝缘材料 2、导电材料 3、电热和电阻合金材料 4、磁性材料 5、电机用电刷一、绝缘材料绝缘材料绝缘材料是指电导率较低(一般在10-910-10 s/m之间),用来限制电流使其按一定途径流动的材料(如在电机,变压器,电器,电缆中的绝缘);另外,还有利用其”介电”特性建立电场以贮存电能的材料(如电容器).作用：隔离带电导体或不同电位的导体，是 电流按规定的路线流动。除此之外，在电 气设备中起机械支撑、防电晕和灭弧等作 用。（一）绝缘材料的分类：按化学性质分：1、无机绝缘材料：如云母、石棉、大理石等。作用：用作电机和电气绕组的绝缘，以及做开关底座和绝缘瓷瓶等。2、有机绝缘材料：如树脂、橡胶、丝绸、棉等。作用：制作绝缘漆或者导线的覆盖绝缘。3、混合绝缘材料：由以上两种材料制成的各种绝缘材料、电器底座和外壳等。绝缘材料的性能：主要性能：介电性能和耐热性能介电性能:俗称绝缘性能，它包括耐压强度、介质损耗和绝缘电阻等 耐热性能：绝缘材料因温度过高而降低寿命（二）绝缘漆u绝缘的种类：浸渍漆、覆盖漆、硅钢片漆 1、浸渍漆：主要用来浸渍电机、电器线圈和绝缘零件，以填充期间的间隙和微孔，提高电气和机械性能。常用的有1030醇酸浸渍漆、1032三聚氰胺销魂算浸渍漆，这两种都是烘干漆、漆膜光滑平泽，具有较好的耐油性和耐电弧性。2、覆盖漆：有清漆和瓷漆两种，作用：用来涂覆浸渍处理过的线圈和绝缘零部件，作为绝缘保护层，以防止大气、油类以及其他腐蚀性物质的侵蚀和机械损伤。常用的有：覆盖清漆1321醇酸凉干漆，特性：漆膜坚硬有弹性，电气性能较好；覆盖瓷漆1320和1321醇酸灰瓷漆，特性：1320是烘干漆，1321是凉干漆，他们的漆膜坚硬光滑，耐电弧性好。3、硅钢片漆：用来涂覆硅钢片表面，降低铁芯涡流损耗，增强防锈以及耐腐蚀能力。常用的有：1611油性硅钢片漆，特性：附着力强、漆膜薄、坚硬、耐油、防潮。（三）绝缘油1、绝缘油的用途和基本化学组成 绝缘油是从天然石油中提炼出来的一种高级的绝缘材料。主要由碳氢化合物及其他杂质和灰分组成。特性：具有可靠的绝缘强度和良好的散热、消弧能力。用途:广泛用于电力变压器和开关设备2、电气绝缘强度 绝缘强度的高低取决于油中的杂质含量。如：当油中含有水分时，电气绝缘强度会大大降低。3、绝缘油的劣化原因和劣化生成物 绝缘油的劣化取决于下列因素：水分：水分在油中会破坏油的绝缘强度，促使其他因素起作用。温度：氧化程度会随温度的升高而加快。其他因素：绝缘油里混入金属、气压影响、光线影响、检修影响、绝缘材料低劣的影响等。（四）浸渍纤维制品u浸渍纤维制品常用的有以下三种：1、玻璃纤维漆布（带）作用：用作电机、电器的衬垫和线圈的绝缘。常用的有常用的有：2432醇酸玻璃漆布（带），特性特性：电气性能较好，并且有耐油、耐 潮湿和一定的防霉性能，机械强度高。主要用途主要用途：用于油浸变压器以及热带型电工产品2、玻璃漆管 作用：用作电机连接线和引出线的绝缘套管。常用的有：2730醇酸玻璃漆管，具有良好的 电气性能和机械强度，耐油性和 耐潮性较好，但是弹性差，主要用于：油浸变压器以及热带性电工产品。3、绑扎带 主要用途：用于绑扎变压器铁芯以及代替合金钢丝绑扎电机转子端部绕组。常用的有：B17玻璃纤维无纬胶带（无纬玻璃丝带），与合金钢丝绑扎带相比，该种绑扎带有更多的优点。（五）云母制品1、柔软云母板 特性：在室温时较柔软，可以弯曲。主要用于：电机槽绝缘、匝间和乡间绝缘。常用的有：5131醇酸比例柔软云母板及5131-1云母玻璃柔软云母板。2、塑型云母板 特性：室温时较硬，加热后可以压制成各种形状的绝缘零件。主要用途：制作直流电动机换向器的U型环和其他绝缘零件。常用的有:5230及5235醇酸塑型云母板，后者含胶量少，可用于温升及转速较高的电机。3、云母带 特性：在室温时较柔软。用途：做高压电机线圈及连接线等的绝缘常用的有：5434醇酸玻璃云母带和5438-1环氧玻璃粉云母带，后者均匀、柔软，固化后电气及机械性能良好。4、换向器云母板 特性：含胶量少，室温时较硬，用途：用作电机的换向器片的片间绝缘。常用：5535虫胶换向器云母板和5536-1环氧换向器粉云母板，后者适合用于小电动机。5、衬垫云母板 衬垫云母板主要用于电机、电器的绝缘衬垫。常用的有：5730醇酸衬垫云母板和5737-1环氧衬垫粉云母板。（六）其他绝缘材料 绝缘纸、电话纸：主要用于电信电缆的绝缘，电机、电器中做辅助绝缘材料 电工橡胶：主要用作电线、电缆的绝缘和护套。绝缘包扎带：用于包扎电线、电缆接头。玻璃丝 绝缘子二、导电材料u概述 用作导电材料的金属，必须具有良好的导电性能；有一定的机械强度；不易被氧化和腐蚀；易加工和焊接；资源丰富、价格便宜等特点。如：铜、铝。u在电气中常用的金属导电材料主要有：铜、铝、铜合金、铝合金、铁及铁合金。银的电导率很高，但价格昂贵，只在特殊场合使用。u电线电缆的分类 实际使用场合和功能的不同使得电线电缆有很多类型，有的使用在高电压场合，有的是传送电能，有的是传递控制信号，有的是传递测量信号，有的需要具有强的耐火能力等等。（一）电线电缆1、架空导线 这是指在没有任何外绝缘的电线，有裸单线、普通绞线、组合绞线、电车线和特种导线等。它与电缆相比，具有结构简单，制造方便、施工容易、便于拆移，并价格较低等优点。但占用空间较大，对建筑物、树木等必须有足够的安全间距。对架空线要求其电阻率小，这样可以减少线路的电压降和能量损耗。对高压线路(110kV以上）还要考虑电晕损耗和对外界电磁波的干扰。同时要求架空线有足够的机械强度及耐腐蚀性能。（1）裸单线 用于低压小容量配电线路和一些通信线路，主要有铜包钢线、铝包钢线、镀锌低碳钢线和硬铜圆单线等。铝和铝合金单线因机械强度不够，一般不在这些场合使用。（2）绞线 为了增大电线的柔韧性，需要采用绞线，即用相同截面的同一种导电金属按一定规则绞合起来使用。绞合股数一般是7、19、37、61常用的有铝绞线、铝合金绞线、钢芯铝绞线、镀锌钢绞线，一般不用硬铜绞线。3.电车线 用于电车、电气化铁路等的滑动接触。除机械强度外，还对耐磨性能有要求。4.特种导线 为了某些特殊需要，在结构上采用特殊结构。(1)扩径导线 高压输电线路防止电晕 (2)防冰雪导线 解决户外输电线路的覆冰 (3)自阻尼导线 输电线路收到外力作用下会发生振动，如果谐振，会严重影响正常工作。自阻尼导线是在钢芯和导电层之间留一定空隙，发生振动时，钢芯和导电层的固有振动频率不同而相互干扰，达到阻尼减振的作用。2、电磁线 电磁线是一种具有绝缘外层的金属电线，用它绕制电机、变压器绕组，用于产生磁场或切割磁力线产生电流，实现电能和磁能的转换，电磁线因此得名。1.漆包线 漆包线的绝缘层是漆膜，厚度仅几个微米，易于弯曲，便于卷绕。（1）漆包线分类一般漆包线 A级漆包线（105）B级漆包线（120）C级漆包线（130）D级漆包线（155）E级漆包线（180）特种漆包线 自粘性漆包线、自粘焊接漆包线、无磁性聚氨酯漆包线、耐制冷剂漆包线2.绕包线 在线芯上绕包绝缘层的电磁线。分为纸包线、玻璃丝包线、天然丝或人造丝包线和薄膜绕包线。3.无机绝缘电磁线 主要是指氧化膜绝缘线。4.特种电磁线 (1)耐水线 适应潜水电机绕组的需要 (2)换位导线 多根漆包扁线不断改变其所在位置的导体组合。（二）电力电缆1、电力电缆和架空导线的对比 .电缆敷设于室内、地下、沟道，占地面积小 .电缆受气候环境影响小 .根据需要，可实现超导电缆2、油浸纸绝缘电缆 35kV以下一般采用油浸渍电缆3、充气电缆 充气电缆是以压缩气体作为绝缘介质4、充油电缆 用于110kV以上电压等级。5、塑料绝缘电缆 用塑料（聚氯乙烯、聚乙烯和交联聚乙烯）作为绝缘介质。其中聚氯乙烯用于110kV,聚乙烯和交联聚乙烯用于高电压等级6、橡皮绝缘电缆 橡皮绝缘电缆的主要特点是柔软性好，线芯一般也采用软线，利于在弯曲半径较小的场合使用7、超导电缆和低温电缆 将线芯置于液氮或液氢中，低温下线芯电阻很小，增大传输容量。（在超导章节还要专门介绍）三、电热和电阻合金材料（一）电热材料 用途：是用来制造各种电阻加热设备中的发热元件，作为电路中的电阻；把电能转换成热能。材料的基本要求:电阻系数高、在高温下有足够的机械强度和良好的抗氧化性、有好的加工性能。（二）电阻合金材料 用途:主要用于制造电阻元件。材料的基本要求:除了必须具备电热材料的基本要求以外，还要求电阻温度系数低、温度变化时电阻值稳定。这种材料按用途分类：调节元件用、电位器用、精密元件用和传感器元件用四种。u调节元件用电阻合金 用途:主要用于电流（电压）调节和控制元件的绕组 如：康铜、新康铜、镍铬、镍铬铝等 特性：具有较强的机械强度、工作温度高及抗氧化性。u电位器用电阻合金 主要用于电位器和滑线电阻器。四、磁性材料u概述 有些物质在外磁场的作用下会呈现出不同的性质。有的磁性强，有的磁性弱，磁性强的称为强磁性物质；磁性弱的称为弱磁性物质。工程上实用的磁性材料均属于强磁性物质。u磁性材料按其特性分为：软磁性材料和硬磁性材料（一）软磁性材料 特点：导磁率高、剩磁弱。在较软的外磁场的作用下就能产生较强的磁感应强度，而且随着外磁场的增强，很快达到磁饱和状态。当外磁场除去后，它的磁性就基本消失。常用的有：电工用纯铁和硅钢片1、电工用纯铁：一般用于直流磁场，其中以电磁纯铁用的较为普遍。2、硅钢片u按其制造工艺的不同分为：热轧和冷轧u冷轧硅钢片分为：单取向和无取向u单取向冷轧硅钢片在沿扎方向磁化时，比沿其他方向磁化具有较高的导磁率和较低的铁耗u无取向冷轧则没有方向性 （二）硬磁性材料 在外磁场的作用下达到磁饱和状态后，即便去掉外磁场，它还能长时间的保持着强而稳定的磁性。特点：剩磁强、磁性稳定。用途：制造永磁电机的磁极铁芯和磁电系仪表的磁钢五、电机用电刷电刷的种类、特性和使用范围 （一）安其性质分见：表一 （二）接触电压降：接触电压降大的电刷适用于电压高、换向困难的直流电机；电压降小的，适用于电压低、电流大的直流电机 （三）电流密度:电刷的电流密度不能超过额定值，否则电刷过热，摩擦系数增大，最容易引起火花。