Бележки от лекции. Материали, използвани в електрическите машини. Класификация и предназначение на електрическите материали

ОБЩА ИНФОРМАЦИЯ ЗА ЕЛЕКТРИЧЕСКИТЕ ВЛАКОВЕ

Кратка характеристика и основни показатели на работещите електрически влакове.

Електрическите влакове са разделени на механични части, електрическо оборудване и пневматично оборудване.

Механичната част включва: каросерията на вагона, талигите с колесни двойки и оси, пружинно окачване, тягово предаване, съединителни устройства и T.R.P.

Електрообзавеждането включва: токоприемници, апаратура за пускане, управление и спиране, тягови двигатели, спомагателни машини, апаратура за защита и управление на електрически влакове.

Пневматично оборудване: пневматични устройства и устройства за спирачна система, тифони, резервоари, кранове и др.

ИЗИСКВАНИЯ КЪМ ЕЛЕКТРИЧЕСКИТЕ ВЛАКОВЕ.

Електрическите влакове трябва да осигуряват голямо ускорение при потегляне (ускорение) и забавяне при спиране. Високи скорости при теглене, комфорт за пътниците.

Предназначение и класификация на електрическите материали

За производството на електрически машини, апарати и друго оборудване се използват специални материали, които имат определени електрически или магнитни свойства. В зависимост от това електротехническите материали се делят на четири групи: проводникови, полупроводникови, магнитни и електроизолационни.

Проводните материали се характеризират с висока специфична проводимост и се използват в електрически устройства като проводници на електрически ток: намотки и контакти в електрически машини, апарати и инструменти, проводници и кабели за пренос и разпределение на електрическа енергия.

Силно проводими материали: мед, алуминий и някои сплави (месинг, бронз и др.)

Материалите с високо съпротивление могат да бъдат разделени на три групи:

1) за прецизни измервателни уреди и стандартни резистори (медно-манганова сплав - манганин)

2) за резистори и реостати (константан)

3) имащи висока работна температура и предназначени за нагревателни устройства и реостати за натоварване (сплави от никел, хром и желязо - нихром; хром, алуминий и желязо - фехрал)

Въглеродно-графитните проводници са малко по-ниски по проводимост от металите и техните сплави и се използват като проводими елементи. Въглеродните проводникови материали са базирани на графит и въглерод. Четките, използвани за електрически машини, се разделят на четири основни групи: въглеродно-графитни, графитни, електрографитни и металографитни.

Полупроводниковите материали заемат междинна позиция по проводимост между проводници и диелектрици.

Магнитните материали се отличават със способността си да усилват магнитното поле, в което са поставени, т.е. имат висока магнитна проводимост. Използват се за производство на магнитопроводи в електрически машини и трансформатори. Електрическите устройства използват главно желязо, никел, кобалт и техните сплави.

ЛЕКЦИЯ 10

ЕЛЕКТРОМАТЕРИАЛИ. КЛАСИФИКАЦИЯ

Електрическите материали (например контактни материали) са материали, характеризиращи се с определени свойства по отношение на електрически и магнитни полета и използвани в технологиите, като се вземат предвид и благодарение на тези свойства. В момента броят на електрическите материали, използвани в радиото, микро- и наноелектрониката, е няколко хиляди. Освен това задачата за създаване на нови материали с определени свойства (оптични, полупроводникови, емисионни и др.) става все по-актуална.

Основните области на използване на електрическите материали са електротехниката, електротехниката и радиоелектрониката.

Електроенергетиката е производството на енергия и нейното доставяне на потребителите. Това са електропроводи, трафопостове, енергийни съоръжения.

Електротехниката е всичко, което е свързано с преобразуването на електрическата енергия в други видове енергия при едновременното изпълнение на технологични процеси:

електротермично, - електрозаваряване, - електрофизично, - електрохимично и др.

Радиотехниката е системи за управление на енергийни и електрически съоръжения, предаване, обработка, съхранение на информация и др.

Подобренията в електрическите технологии доведоха до създаването на материали с нови свойства: по-висока якост, топлоустойчивост, устойчивост на агресивни химични реакции и притежаващи високи електроизолационни свойства и ниска топлопроводимост.

Класификация на електрическите материали

Материалите, използвани в електронната техника, се разделят на електрически, структурни и специални.

Въз основа на поведението си в магнитно поле електрическите материали се разделят на силно магнитни (магнитни) и слабо магнитни. Първите са намерили особено широко приложение в техниката поради своите магнитни свойства.

Въз основа на тяхното поведение в електрическо поле материалите се делят на проводници, полупроводници и диелектрици.

Повечето електрически материали могат да бъдат класифицирани като слабо магнитни и практически немагнитни. Между магнитните материали обаче трябва да се разграничат проводими, полупроводими и практически непроводими, което определя честотния диапазон на тяхното приложение.

Диригентса материали, чиито основни електрически свойства са силно изразена електропроводимост. Използването им в техниката се дължи главно на това свойство, което определя високата специфична електропроводимост при нормална температура.

полупроводникса материали, които са междинни по проводимост между проводник и диелектрични материали и чието отличително свойство е силната зависимост на специфичната проводимост от концентрацията и вида на примесите или различни дефекти, както и в повечето случаи от външни енергийни въздействия (температура, осветеност и др. .) .

Диелектрикса материали, чието основно електрическо свойство е способността за поляризация и в които е възможно съществуването на електростатично поле. Реалният (технически) диелектрик се доближава до идеалния, толкова по-ниска е неговата специфична проводимост и толкова по-слабо изразени са неговите бавни поляризационни механизми, свързани с разсейването на електрическа енергия и отделянето на топлина.

При използването на диелектрици - един от най-обширните класове електрически материали - необходимостта от използване както на пасивни, така и на активни свойства на тези материали беше доста ясно дефинирана.

Активен(контролирани) диелектрици са сегнетоелектрици, пиезоелектрици, пироелектрици, електролуминофори, материали за излъчватели и затвори в лазерната техника, електрети и др.

Обикновено материалите с електрическо съпротивление ρ се класифицират като проводници< 10 -5 Ом*м, а к диэлектрикам материалы, у которых ρ >10 8 Ohm*m. Трябва да се отбележи, че съпротивлението на добрите проводници може да бъде само 10 -8 Ohm m, а най-добрите диелектрици могат да надвишават 10 16 Ohm m. Съпротивлението на полупроводниците, в зависимост от структурата и състава на материалите, както и от техните работни условия, може да варира в рамките на
10 -5 -10 8 Ohm m. Металите са добри проводници на електрически ток. От 105 химични елемента само двадесет и пет са неметали, а дванадесет елемента могат да проявяват свойства на полупроводници. Но освен елементарни вещества, има хиляди химични съединения, сплави или състави със свойствата на проводници, полупроводници или диелектрици. Доста трудно е да се направи ясна граница между стойностите на съпротивлението на различните класове материали. Например много полупроводници се държат като изолатори при ниски температури. В същото време диелектриците могат да проявяват полупроводникови свойства при силно нагряване. Качествената разлика е, че при металите проводящото състояние е основно, а при полупроводниците и диелектриците е възбудено.

Електрическите материали са набор от проводници, електроизолационни, магнитни и полупроводникови материали, предназначени да работят в електрически и магнитни полета. Това включва и основни електрически продукти: изолатори, кондензатори, проводници и някои полупроводникови елементи. Електротехническите материали заемат едно от основните места в съвременната електротехника. Всеки знае, че надеждността на електрическите машини, апарати и електрически инсталации зависи главно от качеството и правилния избор на подходящи електроматериали. Анализът на авариите на електрически машини и устройства показва, че повечето от тях възникват поради повреда на електрическата изолация, състояща се от електроизолационни материали.

Магнитните материали са не по-малко важни за електротехниката. Загубите на енергия и размерите на електрическите машини и трансформатори се определят от свойствата на магнитните материали. Полупроводниковите материали или полупроводниците заемат доста важно място в електротехниката. В резултат на разработването и изучаването на тази група материали са създадени различни нови устройства, които позволяват успешното решаване на някои проблеми в електротехниката.

С рационален избор на електроизолационни, магнитни и други материали е възможно да се създаде електрическо оборудване, което е надеждно в експлоатация с малки размери и тегло. Но за реализирането на тези качества са необходими познания за свойствата на всички групи електрически материали.

Материали за проводници

Тази група материали включва метали и техните сплави. Чистите метали имат ниско съпротивление. Изключение прави живак, който има доста високо съпротивление. Сплавите също имат високо съпротивление. Чистите метали се използват при производството на намотаващи и монтажни проводници, кабели и др. Проводникови сплави под формата на проводници и ленти се използват в реостати, потенциометри, допълнителни съпротивления и др.

В подгрупата на сплави с високо съпротивление се отличава група от топлоустойчиви проводникови материали, които са устойчиви на окисление при високи температури. Топлоустойчиви или топлоустойчиви проводникови сплави се използват в електрически нагревателни устройства и реостати. В допълнение към ниското съпротивление, чистите метали имат добра пластичност, т.е. те могат да бъдат изтеглени на тънка тел, на ленти и навити на фолио с дебелина под 0,01 mm. Металните сплави имат по-малка пластичност, но са по-еластични и механично стабилни. Характерна особеност на всички метални проводникови материали е тяхната електронна проводимост. Съпротивлението на всички метални проводници се увеличава с повишаване на температурата, както и в резултат на механична обработка, която причинява трайна деформация в метала.

Валцуването или изтеглянето се използва, когато е необходимо да се получат проводникови материали с повишена механична якост, например при производството на проводници за въздушни линии, тролейбусни проводници и др. За да се върнат деформираните метални проводници към предишната им стойност на съпротивление, те се подлагат на топлина лечение - отгряване без достъп на кислород.

Електроизолационни материали

Електроизолационните материали или диелектриците са онези материали, които се използват за осигуряване на изолация, т.е. те предотвратяват изтичането на електрически ток между всякакви проводими части, които са под различни електрически потенциали. Диелектриците имат много високо електрическо съпротивление. Според химичния си състав диелектриците се делят на органични и неорганични. Основният елемент в молекулите на всички органични диелектрици е въглеродът. В неорганичните диелектрици няма въглерод. Най-голяма устойчивост на топлина имат неорганичните диелектрици (слюда, керамика и др.).

Според метода на производство се разграничават естествени (естествени) и синтетични диелектрици. Синтетичните диелектрици могат да бъдат създадени с определен набор от електрически и физикохимични свойства, поради което се използват широко в електротехниката.

Въз основа на структурата на техните молекули диелектриците се разделят на неполярни (неутрални) и полярни. Неутралните диелектрици се състоят от електрически неутрални атоми и молекули, които не притежават електрически свойства, преди да бъдат изложени на електрическо поле. Неутралните диелектрици са: полиетилен, флуоропласт-4 и др. Сред неутралните се разграничават йонни кристални диелектрици (слюда, кварц и др.), В които всяка двойка йони представлява електрически неутрална частица. Йоните са разположени в местата на кристалната решетка. Всеки йон е във вибрационно топлинно движение близо до центъра на равновесието - възел на кристалната решетка. Полярните или диполни диелектрици се състоят от полярни диполни молекули. Последните, поради асиметрията на тяхната структура, имат начален електричен момент още преди въздействието на силата на електричното поле върху тях. Полярните диелектрици включват бакелит, поливинилхлорид и др. В сравнение с неутралните диелектрици, полярните диелектрици имат по-високи диелектрични константи, както и леко повишена проводимост.

Според агрегатното си състояние диелектриците биват газообразни, течни и твърди. Най-голяма е групата на твърдите диелектрици. Електрическите свойства на електроизолационните материали се оценяват с помощта на величини, наречени електрически характеристики. Те включват: обемно съпротивление, повърхностно съпротивление, диелектрична константа, температурен коефициент на диелектрична константа, тангенс на диелектричните загуби и диелектрична якост на материала.

Специфичното обемно съпротивление е стойност, която позволява да се оцени електрическото съпротивление на даден материал, когато през него протича постоянен ток. Реципрочната стойност на обемното съпротивление се нарича обемна проводимост. Специфичното повърхностно съпротивление е стойност, която позволява да се оцени електрическото съпротивление на даден материал, когато през повърхността му между електродите протича постоянен ток. Реципрочната стойност на специфичното повърхностно съпротивление се нарича специфична повърхностна проводимост.

Температурният коефициент на електрическо съпротивление е стойност, която определя промяната в съпротивлението на материала с промяна на неговата температура. С повишаване на температурата електрическото съпротивление на всички диелектрици намалява, следователно техният температурен коефициент на съпротивление има отрицателен знак. Диелектричната константа е стойност, която ни позволява да оценим способността на даден материал да създава електрически капацитет. Относителната диелектрична константа е включена в стойността на абсолютната диелектрична константа. Температурният коефициент на диелектричната константа е стойност, която дава възможност да се оцени естеството на промяната на диелектричната константа и следователно на изолационния капацитет при промяна на температурата. Тангенсът на диелектричните загуби е стойност, която определя загубите на мощност в диелектрик, работещ при променливо напрежение.

Електрическата якост е стойност, която ни позволява да оценим способността на диелектрика да устои на разрушаване от електрическо напрежение. Механичната якост на електроизолационните и други материали се оценява чрез следните характеристики: якост на опън на материала, удължение при опън, якост на натиск на материала, статична якост на огъване на материала, специфична якост на удар, устойчивост на разцепване.

Физикохимичните характеристики на диелектриците включват: киселинно число, вискозитет, водопоглъщане. Киселинното число е броят милиграми калиев хидроксид, необходими за неутрализиране на свободните киселини, съдържащи се в 1 g диелектрик. Киселинното число се определя за течни диелектрици, съединения и лакове. Тази стойност ни позволява да оценим количеството свободни киселини в диелектрика и следователно степента на тяхното въздействие върху органичните материали. Наличието на свободни киселини влошава електроизолационните свойства на диелектриците. Вискозитетът или коефициентът на вътрешно триене дава възможност да се оцени течливостта на електроизолационните течности (масла, лакове и др.). Вискозитетът може да бъде кинематичен или условен. Водопоглъщането е количеството вода, абсорбирано от диелектрик, след като е престоял в дестилирана вода в продължение на 24 часа при температура от 20° C и по-висока. Степента на водопоглъщане показва порьозността на материала и наличието на водоразтворими вещества в него. С увеличаването на този показател електроизолационните свойства на диелектриците се влошават.

Топлинните характеристики на диелектриците включват: точка на топене, точка на омекване, точка на капка, точка на възпламеняване на пари, топлоустойчивост на пластмаси, термоеластичност (топлоустойчивост) на лакове, топлоустойчивост, устойчивост на замръзване, устойчивост на тропически условия.

Филмовите електроизолационни материали, изработени от полимери, се използват широко в електротехниката. Те включват филми и ленти. Фолиата се произвеждат с дебелина 5-250 микрона, а лентите - 0,2-3,0 мм. Високополимерните филми и ленти се характеризират с голяма гъвкавост, механична якост и добри електроизолационни свойства. Полистиролните фолиа се произвеждат с дебелина 20-100 микрона и ширина 8-250 mm. Дебелината на полиетиленовите фолиа обикновено е 30-200 микрона, а ширината е 230-1500 mm. Филмите от флуоропласт-4 се произвеждат с дебелина 5-40 микрона и ширина 10-200 mm. От този материал също се произвеждат неориентирани и ориентирани филми. Ориентираните флуоропластични филми имат най-високи механични и електрически характеристики.

Филмите от полиетилен терефталат (лавсан) се произвеждат с дебелина 25-100 микрона и ширина 50-650 mm. PVC фолиата са изработени от винилова пластмаса и пластифициран поливинилхлорид. Виниловите пластмасови филми имат по-голяма механична якост, но по-малка гъвкавост. Виниловите пластмасови филми имат дебелина 100 микрона или повече, а пластифицираните поливинилхлоридни филми имат дебелина 20-200 микрона. Филмите от целулозен триацетат (триацетат) се правят непластифицирани (твърди), боядисани в синьо, леко пластифицирани (безцветни) и пластифицирани (боядисани в синьо). Последните имат значителна гъвкавост. Триацетатните фолиа се произвеждат с дебелина 25, 40 и 70 микрона и ширина 500 mm. Филмовият електрически картон е гъвкав електрически изолационен материал, състоящ се от изолационен картон, покрит от едната страна с Mylar филм. Филмът-електрокартон върху филм от лавсан е с дебелина 0,27 и 0,32 mm. Произвежда се на рула с ширина 500 мм. Филмовият азбестов картон е гъвкав електроизолационен материал, състоящ се от Mylar филм с дебелина 50 микрона, покрит от двете страни с азбестова хартия с дебелина 0,12 mm. Филм-азбестовият картон се произвежда на листове 400 х 400 mm (не по-малко) с дебелина 0,3 mm.

Електроизолационни лакове и емайллакове

Лаковете са разтвори на филмообразуващи вещества: смоли, битум, изсушаващи масла, целулозни етери или състави от тези материали в органични разтворители. По време на съхненето на лака, разтворителите се изпаряват от него, а в основата на лака протичат физични и химични процеси, водещи до образуването на лаков филм. Според предназначението си електроизолационните лакове се делят на импрегниращи, покривни и лепилни.

Импрегниращите лакове се използват за импрегниране на намотките на електрически машини и устройства с цел закрепване на техните завои, повишаване на топлопроводимостта на намотките и повишаване на тяхната влагоустойчивост. Лаковете за покритие позволяват създаването на защитни влагоустойчиви, маслоустойчиви и други покрития върху повърхността на намотките или пластмасовите и други изолационни части. Адхезивните лакове са предназначени за залепване на слюдени листове един към друг или към хартия и тъкани с цел получаване на слюдени електроизолационни материали (миканит, микаленте и др.).

Емайлите са лакове с въведени в тях пигменти - неорганични пълнители (цинков оксид, титанов диоксид, червено олово и др.). Пигментите се въвеждат за увеличаване на твърдостта, механичната якост, устойчивостта на влага, устойчивостта на удар и други свойства на емайловите филми. Емайлите се класифицират като покривни материали.

Според метода на сушене лаковете и емайллаковете се разграничават на горещо (в пещ) и студено (на въздух) сушене. Първите изискват високи температури за тяхното втвърдяване - от 80 до 200 ° C, докато вторите изсъхват при стайна температура. Горещо съхнещите лакове и емайллакове като правило имат по-високи диелектрични, механични и други свойства. За да се подобрят характеристиките на съхнещите на въздух лакове и емайллакове, както и да се ускори втвърдяването, те понякога се сушат при повишени температури - от 40 до 80 ° C.

Основните групи лакове имат следните характеристики. След изсъхване лаковете на маслена основа образуват гъвкави, еластични, жълти филми, които са устойчиви на влага и нагрято минерално масло. По отношение на топлоустойчивостта филмите на тези лакове принадлежат към клас А. В маслените лакове се използват оскъдни ленено и тунгово масло, така че те се заменят с лакове на базата на синтетични смоли, които са по-устойчиви на топлинно стареене.

Маслено-битумните лакове образуват гъвкави черни филми, които са устойчиви на влага, но лесно се разтварят в минерални масла (трансформаторни и смазочни масла). По отношение на устойчивост на топлина тези лакове принадлежат към клас А (105° C). Глипталните и маслено-глиптните лакове и емайллакове имат добра адхезивна способност към слюда, хартии, тъкани и пластмаси. Филмите от тези лакове имат повишена топлоустойчивост (клас B). Те са устойчиви на нагрято минерално масло, но изискват горещо сушене при температури от 120-130 ° C. Чистите глиптни лакове на базата на немодифицирани глиптни смоли образуват твърди, негъвкави филми, използвани при производството на твърда изолация от слюда (твърди миканити). След изсъхване маслено-глифталовите лакове образуват гъвкави, еластични, жълти филми.

Силиконовите лакове и емайллакове се характеризират с висока топлоустойчивост и могат да работят дълго време при 180-200 ° C, така че се използват в комбинация с изолация от фибростъкло и слюда. В допълнение, филмите имат висока устойчивост на влага и устойчивост на електрически искри.

Лаковете и емайллакове на основата на поливинилхлорид и перхлорвинил смоли са устойчиви на вода, нагорещени масла, киселинни и алкални химикали, поради което се използват като лакове за покритие и емайллакове за защита на намотки, както и метални части от корозия. Трябва да обърнете внимание на слабата адхезия на поливинилхлоридните и перхлорвиниловите лакове и емайллакове към металите. Последните първо се покриват със слой грунд, а след това с лак или емайл на базата на поливинилхлоридни смоли. Сушенето на тези лакове и емайллакове се извършва при 20, както и при 50-60 ° C. Недостатъците на този тип покритие включват ниската им работна температура, възлизаща на 60-70 ° C.

Лаковете и емайллакове на базата на епоксидни смоли се характеризират с висока адхезивна способност и леко повишена устойчивост на топлина (до 130 ° C). Лаковете на основата на алкидни и фенолни смоли (фенолни алкидни лакове) имат добри свойства на сушене в дебели слоеве и образуват еластични филми, които могат да работят дълго време при температури от 120-130 ° C. Филмите на тези лакове са устойчиви на влага и масло.

Водно-емулсионните лакове са стабилни емулсии на лакови основи в чешмяна вода. Основите за лакове се произвеждат от синтетични смоли, както и от изсушаващи масла и техните смеси. Водно-емулсионните лакове са пожаро- и взривобезопасни, тъй като не съдържат запалими органични разтворители. Поради ниския си вискозитет такива лакове имат добра импрегнираща способност. Използват се за импрегниране на неподвижни и подвижни намотки на електрически машини и апарати, работещи продължително време при температури до 105°С.

Електроизолационни съединения

Съединенията са изолационни съединения, които са течни по време на употреба и след това се втвърдяват. Съединенията не съдържат разтворители. Според предназначението си тези състави се разделят на импрегниращи и запълващи. Първите от тях се използват за импрегниране на намотките на електрически машини и устройства, вторите - за запълване на кухини в кабелни муфи, както и в електрически машини и устройства с цел уплътняване.

Съединенията могат да бъдат термореактивни (не омекнати след втвърдяване) и термопластични (омекнати при последващо нагряване). Термореактивните съединения включват съединения на базата на епоксидни, полиестерни и някои други смоли. Термопластите включват съединения на базата на битум, восъчни диелектрици и термопластични полимери (полистирен, полиизобутилен и др.). Импрегниращите и леярски смеси на базата на битум по отношение на устойчивост на топлина принадлежат към клас А (105 ° C), а някои към клас Y (до 90 ° C). Епоксидните и органосилициевите съединения имат най-голяма устойчивост на топлина.

MBC смесите са направени на базата на метакрилови естери и се използват като импрегниращи и заливни смеси. След втвърдяване при 70-100°C (и със специални втвърдители при 20°C) те са термореактивни вещества, които могат да се използват в температурен диапазон от -55 до +105°C.

Неимпрегнирани влакнести електроизолационни материали

Тази група включва листови и ролкови материали, състоящи се от влакна от органичен и неорганичен произход. Влакнестите материали от органичен произход (хартия, картон, влакна и тъкани) се получават от растителни влакна от дърво, памук и естествена коприна. Нормалното съдържание на влага в електроизолационния картон, хартия и влакна варира от 6 до 10%. Влакнестите органични материали на основата на синтетични влакна (найлон) имат съдържание на влага от 3 до 5%. Приблизително същата влажност се наблюдава при материали, произведени на базата на неорганични влакна (азбест, фибростъкло). Характерни особености на неорганичните влакнести материали са тяхната незапалимост и висока топлоустойчивост (клас С). Тези ценни свойства в повечето случаи се намаляват, когато тези материали се импрегнират с лакове.

Електроизолационната хартия обикновено се прави от дървесна маса. Най-голяма порьозност има слюдената хартия, използвана при производството на слюдени ленти. Електрическият картон се произвежда от дървесна целулоза или от смес от памучни влакна и дървесни (сулфатни) целулозни влакна, взети в различни съотношения. Увеличаването на съдържанието на памучни влакна намалява хигроскопичността и свиването на картона. Електрическият картон, предназначен за работа във въздух, има по-плътна структура в сравнение с картона, предназначен за работа в масло. Картонът с дебелина 0,1-0,8 mm се произвежда на рула, а картонът с дебелина 1 mm и повече се произвежда на листове с различни размери.

Влакното е монолитен материал, получен чрез пресоване на листове хартия, предварително обработени с нагрят разтвор на цинков хлорид и измити във вода. Влакното се поддава на всички видове механична обработка и формоване след накисване на заготовките му в гореща вода.

Letheroid е тънко листово и ролково влакно, използвано за производството на различни видове електрически изолационни уплътнения, шайби и фасонни продукти.

Азбестовите хартии, картони и ленти се произвеждат от влакна от хризотил азбест, които имат най-голяма еластичност и способност да се усукват на нишки. Всички азбестови материали са устойчиви на основи, но лесно се разрушават от киселини.

Електроизолационните стъклени ленти и тъкани се изработват от стъклени нишки, получени от безалкални или нискоалкални стъкла. Предимството на стъклените влакна пред растителните и азбестовите влакна е тяхната гладка повърхност, която намалява абсорбцията на влага от въздуха. Топлоустойчивостта на стъклените тъкани и ленти е по-висока от азбеста.

Електроизолационни лакирани тъкани (лакирани тъкани)

Лакираните тъкани са гъвкави материали, състоящи се от тъкан, импрегнирана с лак или някакъв вид електроизолираща смес. Импрегниращият лак или състав след втвърдяване образува гъвкав филм, който осигурява добри електроизолационни свойства на лакираната тъкан. В зависимост от тъканната основа лакираните тъкани се делят на памучни, копринени, найлонови и стъклени (фибростъкло).

Като импрегниращи състави за лакирани тъкани от коприна и найлон имат най-голяма еластичност и гъвкавост. Те могат да работят при температури не по-високи от 105° C (клас A). Всички памучни лакирани тъкани принадлежат към един и същ клас на топлоустойчивост.

Основните области на приложение на лакираните тъкани са: електрически машини, апарати и устройства за ниско напрежение. Лакираните тъкани се използват за гъвкава изолация на завои и жлебове, както и различни електрически изолационни уплътнения.

Пластмаси

Пластмасите са твърди материали, които на определен етап от производството придобиват пластични свойства и в това състояние могат да се използват за производство на продукти с определена форма. Тези материали са композитни вещества, състоящи се от свързващо вещество, пълнители, багрила, пластификатори и други компоненти. Изходните материали за производството на пластмасови изделия са пресови прахове и пресови материали. Според устойчивостта на топлина пластмасите се разделят на термореактивни и термопластични.

Ламинирани електроизолационни пластмаси

Ламинираните пластмаси са материали, състоящи се от редуващи се слоеве листов пълнител (хартия или плат) и свързващо вещество. Най-важните от ламинираните електроизолационни пластмаси са гетинаксът, текстолитът и фибростъклото. Те се състоят от листови пълнители, подредени на слоеве, а като свързващи вещества се използват бакелитни, епоксидни, органосилициеви смоли и техните състави.

Като пълнители се използват специални видове импрегнирана хартия (в гетинакс), памучни тъкани (в текстолит) и безалкални стъклени тъкани (в фибростъкло). Изброените пълнители първо се импрегнират с бакелитни или силиконови лакове, изсушават се и се нарязват на листове с определен размер. Приготвените листови пълнители се събират в торби с определена дебелина и се подлагат на горещо пресоване, при което отделните листове се свързват здраво един с друг с помощта на смоли.

Гетинаксът и текстолитът са устойчиви на минерални масла, поради което се използват широко в маслени електрически устройства и трансформатори. Най-евтиният материал за ламинат е дървеният ламинат (делта дърво). Получава се чрез горещо пресоване на тънки листове брезов фурнир, предварително импрегнирани с бакелитови смоли. Делта дървесината се използва за производството на силови структурни и електроизолационни части, работещи в масло. За работа на открито този материал се нуждае от внимателна защита от влага.

Азбестовият текстолит е слоеста електроизолационна пластмаса, получена чрез горещо пресоване на листове от азбестова тъкан, предварително импрегнирани с бакелитова смола. Произвежда се под формата на профилирани продукти, както и под формата на листове и плочи с дебелина от 6 до 60 mm. Asbogetinax е ламинирана пластмаса, произведена чрез горещо пресоване на листове азбестова хартия, съдържаща 20% крафт целулоза или азбестова хартия без целулоза, импрегнирана с епоксидно-фенол-формалдехидно свързващо вещество.

От разглежданите слоести електроизолационни материали ламинатите от фибростъкло на базата на органосилициеви и епоксидни свързващи вещества имат най-голяма топлоустойчивост, най-добри електрически и механични характеристики, повишена устойчивост на влага и устойчивост на гъбична плесен.

Електроизолационни продукти за рани

Навитите електрически изолационни продукти са твърди тръби и цилиндри, направени чрез навиване на всякакви влакнести материали, предварително импрегнирани със свързващо вещество, върху кръгли метални пръти. Като влакнести материали се използват специални видове навиващи или импрегниращи хартии, както и памучни тъкани и тъкани от фибростъкло. Свързващите вещества са бакелитни, епоксидни, силиконови и други смоли.

Навитите електроизолационни продукти, заедно с металните пръти, върху които са навити, се сушат при висока температура. За да се направят продуктите за навиване хигроскопични, те се лакират. Всеки слой лак се суши във фурна. Пръчките от плътен текстолит също могат да бъдат класифицирани като навити продукти, тъй като те също се произвеждат чрез навиване на заготовки от текстилен пълнител, импрегниран с бакелитов лак. След това заготовките се подлагат на горещо пресоване в стоманени форми. Навитите електрически изолационни продукти се използват в трансформатори с въздушна и маслена изолация, във въздушни и маслени превключватели, различни електрически устройства и компоненти на електрическо оборудване.

Минерални електроизолационни материали

Минералните електроизолационни материали включват скали: слюда, мрамор, шисти, сапунен камък и базалт. Тази група включва и материали, изработени от портландцимент и азбест (азбестоцимент и азбестопластика). Цялата тази група неорганични диелектрици се характеризира с висока устойчивост на електрически дъги и има доста високи механични характеристики. Минералните диелектрици (с изключение на слюдата и базалта) могат да се обработват, с изключение на рязане на резби.

Електроизолационните продукти от мрамор, шисти и сапунен камък се получават под формата на плоскости за панели и електроизолационни основи за ключове и ключове за ниско напрежение. Абсолютно същите продукти от разтопен базалт могат да бъдат получени само чрез леене във форми. За да имат базалтовите продукти необходимите механични и електрически характеристики, те се подлагат на термична обработка с цел образуване на кристална фаза в материала.

Електроизолационните продукти от азбестоцимент и азбестопластмаса са плоскости, основи, прегради и дъгогасителни камери. За производството на този вид продукт се използва смес, състояща се от портланд цимент и азбестови влакна. Изделията от азбестова пластмаса се произвеждат чрез студено пресоване от маса, към която е добавено 15% пластично вещество (каолин или формовъчна глина). Това постига по-голяма течливост на първоначалната маса за пресоване, което прави възможно получаването на електроизолационни продукти със сложен профил от азбестова пластмаса.

Основният недостатък на много минерални диелектрици (с изключение на слюдата) е ниското ниво на техните електрически характеристики, причинено от големия брой налични пори и наличието на железни оксиди. Това явление позволява използването на минерални диелектрици само в устройства с ниско напрежение.

В повечето случаи всички минерални диелектрици, с изключение на слюда и базалт, се импрегнират с парафин, битум, стирол, бакелитни смоли и др. Най-голям ефект се постига при импрегниране на вече механично обработени минерални диелектрици (панели, прегради, камери и др.). .).

Мраморът и продуктите от него не понасят резки промени в температурата и се напукват. Шисти, базалт, сапунен камък, слюда и азбестоцимент са по-устойчиви на резки температурни промени.

Електроизолационни материали от слюда

Тези материали се състоят от листове слюда, залепени заедно с помощта на някакъв вид смола или лепилен лак. Залепените слюдени материали включват миканити, микафолия и микаленти. Залепените слюдени материали се използват главно за изолиране на намотките на електрически машини с високо напрежение (генератори, електродвигатели), както и за изолиране на машини с ниско напрежение и машини, работещи в тежки условия.

Миканитите са твърди или гъвкави листови материали, получени чрез залепване на листове от изтръгната слюда с помощта на шеллак, глифтал, органосиликон и други смоли или лакове на базата на тези смоли.

Основните видове миканити са колекторни, дистанционни, формовъчни и гъвкави. Колекторните и дистанционните миканити принадлежат към групата на твърдите миканити, които след залепване на слюда се пресоват при високи специфични налягания и топлина. Тези миканити имат по-малко свиване на дебелината и по-висока плътност. Формоването и гъвкавият миканит имат по-рехава структура и по-ниска плътност.

Колекторният миканит е твърд листов материал, направен от листове слюда, залепени заедно с помощта на шеллак или глиптални смоли или лакове на базата на тези смоли. За да се осигури механична якост при работа в колекторите на електрически машини, в тези миканити се въвежда не повече от 4% лепило.

Разделителният миканит е твърд листов материал, направен от листове от изтръгната слюда, залепени заедно с помощта на шеллак или глифталови смоли или лакове на тяхна основа. След залепването листовете от омекотяващ миканит се пресоват. Този материал съдържа 75-95% слюда и 25-5% лепило.

Формовъчният миканит е твърд листов материал, изработен от листове от изтръгната слюда, залепени заедно с помощта на шеллак, глифталови или органосилициеви смоли или лакове на тяхна основа. След залепването листовете формован миканит се пресоват при температура 140-150°С.

Гъвкавият миканит е листов материал, който е гъвкав при стайна температура. Изработва се от листове щипана слюда, залепени с маслено-битумен, маслено-глифталов или силиконов лак (без сушител), образуващ гъвкави филми.

Някои видове гъвкав миканит са покрити със слюдена хартия от двете страни, за да се увеличи механичната якост. Гъвкавите стъклени влакна са листов материал, който е гъвкав при стайна температура. Това е вид гъвкав миканит, характеризиращ се с повишена механична якост и повишена устойчивост на топлина. Този материал е направен от листове от скубана слюда, залепени заедно със силиконови или маслено-глифталови лакове, образувайки гъвкави топлоустойчиви филми. Листовете от гъвкав фибростъкло са покрити от двете страни или от едната страна с безалкален фибростъкло.

Mikafolia е рулонен или листов електроизолационен материал, формован в нагрято състояние. Състои се от един или няколко, обикновено два или три слоя слюдени листове, залепени заедно и с лист хартия с дебелина 0,05 mm, или с фибростъкло, или с мрежа от фибростъкло. Като адхезивни лакове се използват шеллак, глифтал, полиестер или органосилиций.

Слюдената лента е навит електроизолационен материал, който е гъвкав при стайна температура. Състои се от един слой листове от слюда, залепени заедно и покрити от едната или от двете страни с тънка хартия от слюда, фибростъкло или мрежа от фибростъкло. Като лепилни лакове се използват маслено-битумни, маслено-глифталови, органосилициеви и каучукови разтвори.

Mikasilk е валцуван електроизолационен материал, гъвкав при стайна температура. Mikasilk е една от разновидностите на mycalente, но с повишена механична якост на опън. Състои се от един слой листове скубана слюда, залепени и покрити от едната страна с плат от естествена коприна, а от другата с хартия от слюда. Като адхезивни лакове се използват маслено-глифталови или маслено-битумни лакове, образуващи гъвкави филми.

Mikafat е електроизолационен материал на руло или лист, който е гъвкав при стайна температура. Слюдената тъкан се състои от няколко слоя скубана слюда, залепени и покрити от двете страни с памучен плат (перкал) или слюдена хартия от едната страна и плат от другата.

Micalex е слюдена пластмаса, направена чрез пресоване от смес от прахообразна слюда и стъкло. След пресоването продуктите се подлагат на термична обработка (сушене). Микалекс се произвежда под формата на плочи и пръти, както и под формата на електроизолационни продукти (панели, основи за ключове, въздушни кондензатори и др.). При пресоване на продуктите Micalex към тях могат да се добавят метални части. Тези продукти са податливи на всички видове механична обработка.

Електроизолационни материали от слюда

При разработването на естествена слюда и при производството на електроизолационни материали на основата на изтръгната слюда остава голямо количество отпадъци. Тяхното рециклиране дава възможност за получаване на нови електроизолационни материали - слюда. Този вид материал е направен от слюдена хартия, предварително обработена с някакъв вид лепило (смоли, лакове). Твърди или гъвкави слюдени електроизолационни материали се получават от слюдена хартия чрез залепване с адхезивни лакове или смоли и последващо горещо пресоване. Адхезивните смоли могат да се въвеждат директно в течната слюдена маса - слюдена суспензия. Сред най-важните слюдени материали трябва да се спомене следното.

Слудинитният колектор е плътен листов материал, калибриран по дебелина. Получава се чрез горещо пресоване на листове слюдена хартия, обработени с шеллак лак. Колекторната слюда се произвежда на листове с размери от 215 x 400 mm до 400 x 600 mm.

Подложката от слюда е твърд листов материал, получен чрез горещо пресоване на листове от слюдена хартия, импрегнирани с адхезивни лакове. Дистанционната слюда се произвежда на листове с размери 200 х 400 mm. От него се изработват плътни уплътнения и шайби за електрически машини и устройства с нормално и повишено прегряване.

Формовъчната стъклена слюда е твърд листов материал, когато е студен, и гъвкав, когато е нагрят. Получава се чрез залепване на слюдена хартия към подложки от фибростъкло. Топлоустойчивата стъклена слюда за формоване е твърд листов материал, формован в нагрято състояние. Изработва се чрез залепване на листове слюдена хартия към фибростъкло с помощта на термоустойчив силиконов лак. Произвежда се на листове с размери 250 x 350 mm или повече. Този материал има повишена механична якост на опън.

Sludinite flexible е листов материал, който е гъвкав при стайна температура. Произвежда се чрез залепване на листове слюдена хартия, последвано от горещо пресоване. Като свързващо вещество се използва полиестерен или силиконов лак. Повечето видове гъвкава слюда са покрити с фибростъкло от едната или от двете страни. Гъвкава стъклена слюда (топлоустойчива) е листов материал, който е гъвкав при стайна температура. Произвежда се чрез залепване на един или няколко листа слюдена хартия към фибростъкло или мрежа от фибростъкло с помощта на органосиликонови лакове. След залепването материалът се пресова горещо. Покрит е с фибростъкло от едната или от двете страни за увеличаване на механичната якост.

Sludinitofolium е рулонен или листов материал, гъвкав при нагряване, получен чрез залепване на един или няколко листа слюдена хартия с телефонна хартия с дебелина 0,05 mm, използвана като гъвкав субстрат. Обхватът на приложение на този материал е същият като този на микафолията на базата на изтръгната слюда. Sludinitofolium се произвежда на рула с ширина 320-400 мм.

Слюдената лента е валцуван топлоустойчив материал, гъвкав при стайна температура, състоящ се от слюдена хартия, покрита от едната или от двете страни с мрежа от фибростъкло или фибростъкло. Лентите от слюда се произвеждат предимно на ролки с ширина 15, 20, 23, 25, 30 и 35 mm, по-рядко на ролки.

Стъклослюдената лента е навит на студено гъвкав материал, състоящ се от слюдена хартия, фибростъкло и слюдена хартия, залепени и импрегнирани с епоксидно-полиестерен лак. Повърхността на лентата е покрита с лепкав слой от съединение. Произвежда се на ролки с ширина 15, 20, 23, 30, 35 мм.

Стъкленият слюден електрокартон е листов материал, който е гъвкав при стайна температура. Получава се чрез залепване на слюдена хартия, електрокартон и фибростъкло с помощта на лак. Предлага се на листове с размери 500 х 650 мм.

Слюда-пластмасови електроизолационни материали

Всички слюдени пластмасови материали се произвеждат чрез залепване и пресоване на листове слюдена пластмасова хартия. Последният се получава от непромишлени отпадъци от слюда в резултат на механично раздробяване на частици чрез еластична вълна. В сравнение със слюдено-пластмасовите материали, слюдено-пластмасовите материали имат по-голяма механична якост, но са по-малко хомогенни, тъй като се състоят от по-големи частици от слюда-пластмасите. Най-важните електроизолационни материали от слюда и пластмаса са следните.

Колекторната слюдена пластмаса е плътен листов материал, калибриран по дебелина. Получава се чрез горещо пресоване на листове слюдена хартия, предварително покрити със слой лепило. Предлага се на листове с размери 215 х 465 мм.

Подложката от слюда е твърд листов материал, направен чрез горещо пресоване на листове хартия от слюда, покрити със слой свързващо вещество. Предлага се на листове с размери 520 х 850 мм.

Формовъчната слюда е пресован листов материал, който е твърд, когато е студен, и може да се формова, когато се нагрява. Предлага се на листове с размери от 200 x 400 mm до 520 x 820 mm.

Гъвкавата слюда е пресован листов материал, който е гъвкав при стайна температура. Предлага се на листове с размери от 200 x 400 mm до 520 x 820 mm. Гъвкавата стъклена слюдена пластмаса е пресован листов материал, гъвкав при стайна температура, състоящ се от няколко слоя слюдена хартия, покрити от едната страна с фибростъкло, а от другата с мрежа от фибростъкло или от двете страни с мрежа от фибростъкло. Предлага се на листове с размери от 250 x 500 mm до 500 x 850 mm.

Слюдесто-пластмасов фолиум е рулонен или листов материал, гъвкав и формовъчен в нагрято състояние, получен чрез залепване на няколко листа слюдено-пластмасова хартия и залепени от едната страна с телефонна хартия или без нея.

Пластмасова лента от слюда е ролков материал, гъвкав при стайна температура, състоящ се от пластмасова хартия от слюда, покрита с хартия от слюда от двете страни. Този материал се предлага на ролки с ширина 12, 15, 17, 24, 30 и 34 mm.

Топлоустойчива пластмасова лента от стъклена слюда е материал, гъвкав при стайна температура, състоящ се от един слой хартия от слюда, покрит от едната или от двете страни с фибростъкло или мрежа от фибростъкло, използвайки силиконов лак. Материалът се произвежда на ролки с ширина 15, 20, 25, 30 и 35 mm.

Електрокерамични материали и стъкла

Електрокерамичните материали са изкуствени твърди вещества, получени в резултат на топлинна обработка (изпичане) на първоначални керамични маси, състоящи се от различни минерали (глина, талк и др.) И други вещества, взети в определено съотношение. От керамични маси се получават различни електрокерамични изделия: изолатори, кондензатори и др.

По време на високотемпературното изпичане на тези продукти протичат сложни физични и химични процеси между частиците на изходните вещества с образуването на нови вещества с кристална и стъкловидна структура.

Електрокерамичните материали се разделят на 3 групи: материали, от които са направени изолатори (изолационна керамика), материали, от които са направени кондензатори (кондензаторна керамика), и фероелектрични керамични материали, които имат необичайно високи стойности на диелектрична константа и пиезоелектричен ефект. Последните се използват в радиотехниката. Всички електрокерамични материали се характеризират с висока топлоустойчивост, устойчивост на атмосферни влияния, устойчивост на електрически искри и дъги, имат добри електроизолационни свойства и доста висока механична якост.

Наред с електрокерамичните материали, много видове изолатори са направени от стъкло. За производството на изолатори се използват нискоалкални и алкални стъкла. Повечето видове изолатори за високо напрежение са направени от закалено стъкло. Изолаторите от закалено стъкло превъзхождат по механична якост порцелановите изолатори.

Магнитни материали

Величините, чрез които се оценяват магнитните свойства на материалите, се наричат магнитни характеристики. Те включват: абсолютна магнитна проницаемост, относителна магнитна проницаемост, температурен коефициент на магнитна проницаемост, максимална енергия на магнитното поле и др. Всички магнитни материали се разделят на две основни групи: магнитомеки и магнитотвърди.

Магнитно меките материали се характеризират с ниски хистерезисни загуби (магнитен хистерезис - изоставане в намагнитването на тялото от външното магнетизиращо поле). Те имат относително големи стойности на магнитна проницаемост, ниска коерцитивна сила и относително висока индукция на насищане. Тези материали се използват за производство на магнитопроводи на трансформатори, електрически машини и устройства, магнитни екрани и други устройства, където се изисква намагнитване с малки загуби на енергия.

Твърдите магнитни материали се характеризират с големи загуби на хистерезис, т.е. имат висока коерцитивна сила и висока остатъчна индукция. Тези материали, като са намагнетизирани, могат да задържат получената магнитна енергия за дълго време, т.е. те стават източници на постоянно магнитно поле. За производството на постоянни магнити се използват твърди магнитни материали.

Според тяхната основа магнитните материали се разделят на метални, неметални и магнитодиелектрици. Металните магнитно меки материали включват: чисто (електролитно) желязо, листова електрическа стомана, желязо-Armco, пермалой (желязо-никелови сплави) и др. Металните магнитно твърди материали включват: легирани стомани, специални сплави на базата на желязо и алуминий и никел и сплави компоненти (кобалт, силиций и др.). Неметалните магнитни материали включват ферити. Това са материали, получени от прахообразна смес от оксиди на някои метали и железен оксид. Пресовани феритни продукти (ядра, пръстени и др.) се изпичат при температура 1300-1500° C. Феритите са или магнитно меки, или магнитно твърди.

Магнитодиелектриците са композитни материали, състоящи се от 70-80% прахообразен магнитен материал и 30-20% органичен високополимерен диелектрик. Феритите и магнитодиелектриците се различават от металните магнитни материали по това, че имат по-високи стойности на обемно съпротивление, което рязко намалява загубите от вихрови токове. Това позволява тези материали да се използват във високочестотната технология. В допълнение, феритите имат стабилни магнитни характеристики в широк честотен диапазон.

Електрическа ламарина

Електрическата стомана е мек магнитен материал. За подобряване на магнитните характеристики към него се добавя силиций, което увеличава съпротивлението на стоманата, което води до намаляване на загубите от вихрови токове. Тази стомана се произвежда под формата на листове с дебелина 0,1; 0,2; 0,35; 0,5; 1,0 мм, ширина от 240 до 1000 мм и дължина от 720 до 2000 мм.

Пермалой

Тези материали са желязо-никелови сплави със съдържание на никел от 36 до 80%. За подобряване на определени характеристики на пермалоите, към състава им се добавят хром, молибден, мед и др.

Пермалоите са пластични сплави, лесно се навиват на листове и ленти с дебелина до 0,02 mm или по-малко. Поради повишеното си съпротивление и стабилността на магнитните характеристики, пермалоите могат да се използват до честоти от 200-500 kHz. Пермалоите са много чувствителни към деформация, което води до влошаване на първоначалните им магнитни характеристики. Възстановяването на първоначалното ниво на магнитните характеристики на деформирани пермалоеви части се постига чрез топлинна обработка по строго разработен режим.

Твърди магнитни материали

Магнитно твърдите материали имат големи стойности на коерцитивна сила и висока остатъчна индукция и следователно големи стойности на магнитна енергия. Твърдите магнитни материали включват:

сплави, закалени до мартензит (стомани, легирани с хром, волфрам или кобалт);
желязо-никел-алуминиеви нековки сплави с дисперсно втвърдяване (ални, алнико и др.);
ковки сплави на базата на желязо, кобалт и ванадий (викалой) или на основата на желязо, кобалт, молибден (комол);
сплави с много висока коерцитивност на основата на благородни метали (платина - желязо; сребро - манган - алуминий и др.);
металокерамични нековки материали, получени чрез пресоване на прахообразни компоненти, последвано от изпичане на пресовани продукти (магнити);
магнитно твърди ферити;
металопластични нековки материали, получени от пресовани прахове, състоящи се от частици от магнитно твърд материал и свързващо вещество (синтетична смола);
магнитоеластични материали (магнитоеласти), състоящи се от прах от магнитно твърд материал и еластично свързващо вещество (каучук, гума).

Остатъчната индукция на металопластичните и магнитоеластични магнити е с 20-30% по-малка в сравнение с лятите магнити от същите твърди магнитни материали (ални, алнико и др.).

Ферити

Феритите са неметални магнитни материали, направени от смес от специално подбрани метални оксиди с железен оксид. Името на ферита се определя от името на двувалентния метал, чийто оксид е част от ферита. Така че, ако феритът съдържа цинков оксид, тогава феритът се нарича цинк; ако към материала се добави манганов оксид - манган.

В техниката се използват сложни (смесени) ферити, които имат по-високи магнитни характеристики и по-голямо съпротивление в сравнение с простите ферити. Примери за комплексни ферити са никел-цинк, манган-цинк и др.

Всички ферити са вещества с поликристална структура, получени от метални оксиди в резултат на синтероване на прахове от различни оксиди при температури от 1100-1300 ° C. Феритите могат да се обработват само с абразивен инструмент. Те са магнитни полупроводници. Това им позволява да се използват във високочестотни магнитни полета, тъй като загубите им от вихрови токове са незначителни.

Полупроводникови материали и продукти

Полупроводниците включват голям брой материали, които се различават един от друг по вътрешна структура, химичен състав и електрически свойства. Според химичния си състав кристалните полупроводникови материали се делят на 4 групи:

материали, състоящи се от атоми на един елемент: германий, силиций, селен, фосфор, бор, индий, галий и др.;
материали, състоящи се от метални оксиди: меден оксид, цинков оксид, кадмиев оксид, титанов диоксид и др.;
материали, базирани на съединения на атоми от трета и пета група на Менделеевата система от елементи, обозначени с обща формула и наречени антимониди. Тази група включва съединения на антимон с индий, с галий и др., съединения на атоми от втора и шеста група, както и съединения на атоми от четвърта група;
полупроводникови материали от органичен произход, например полициклични ароматни съединения: антрацен, нафталин и др.

Според кристалната структура полупроводниковите материали се делят на 2 групи: монокристални и поликристални полупроводници. Първата група включва материали, получени под формата на големи монокристали (монокристали). Сред тях са германий и силиций, от които се изрязват пластини за токоизправители и други полупроводникови устройства.

Втората група материали са полупроводници, състоящи се от множество малки кристали, споени един с друг. Поликристални полупроводници са: селен, силициев карбид и др.

По отношение на обемното съпротивление полупроводниците заемат междинна позиция между проводниците и диелектриците. Някои от тях рязко намаляват електрическото съпротивление, когато са изложени на високо напрежение. Това явление е намерило приложение в отводители от вентилен тип за защита на електропроводи. Други полупроводници драстично намаляват съпротивлението си, когато са изложени на светлина. Това се използва във фотоклетки и фоторезистори. Общо свойство на полупроводниците е, че имат електронна и дупкова проводимост.

Електровъглеродни продукти (четки за електрически машини)

Този тип продукти включват четки за електрически машини, електроди за дъгови пещи, контактни части и др. Електровъглеродните продукти се изработват чрез пресоване от оригинални прахообразни маси, последвано от изпичане.

Първоначалните прахообразни маси са съставени от смес от въглеродни материали (графит, сажди, кокс, антрацит и др.), свързващи и пластифициращи вещества (въглищни и синтетични катрани, катран и др.). Някои прахове не съдържат свързващо вещество.

Четките за електрически машини са графитни, въглеродно-графитни, електрографитни, металографитни. Графитните четки се изработват от естествен графит без свързващо вещество (меки класове) и с използване на свързващо вещество (твърди класове). Графитните четки са меки и създават малко шум по време на работа. Въглеродно-графитните четки са направени от графит с добавяне на други въглеродни материали (кокс, сажди), с въвеждане на свързващи вещества. Получените след топлинна обработка четки се покриват с тънък слой мед (в електролитна баня). Въглеродно-графитните четки имат повишена механична якост, твърдост и ниско износване по време на работа.

Електрографитизираните четки са направени от графит и други въглеродни материали (кокс, сажди), с въвеждане на свързващи вещества. След първото изпичане четките се подлагат на графитизация, т.е. отгряване при температура 2500-2800 ° C. Електрографитираните четки имат повишена механична якост, устойчивост на промени в ударното натоварване и се използват при високи периферни скорости. Метално-графитните четки са направени от смес от графит и мед на прах. Някои от тях съдържат прахове от олово, калай или сребро. Тези четки се характеризират с ниски стойности на съпротивление, понасят висока плътност на тока и имат ниски преходни падове на напрежението.

Материали за проводници

Електроизолационни материали

Електроизолационни лакове и емайллакове

Електроизолационни съединения

Неимпрегнирани влакнести електроизолационни материали

Електроизолационни лакирани тъкани (лакирани тъкани)

Пластмаси

Ламинирани електроизолационни пластмаси

Електроизолационни продукти за рани

Минерални електроизолационни материали

Електроизолационни материали от слюда

Слюда-пластмасови електроизолационни материали

Електрокерамични материали и стъкла

Магнитни материали

Електрическа ламарина

Пермалой

Твърди магнитни материали

сплави, закалени до мартензит (стомани, легирани с хром, волфрам или кобалт);
желязо-никел-алуминиеви нековки сплави с дисперсно втвърдяване (ални, алнико и др.);
ковки сплави на базата на желязо, кобалт и ванадий (викалой) или на основата на желязо, кобалт, молибден (комол);
сплави с много висока коерцитивност на основата на благородни метали (платина - желязо; сребро - манган - алуминий и др.);
металокерамични нековки материали, получени чрез пресоване на прахообразни компоненти, последвано от изпичане на пресовани продукти (магнити);
магнитно твърди ферити;
металопластични нековки материали, получени от пресовани прахове, състоящи се от частици от магнитно твърд материал и свързващо вещество (синтетична смола);
магнитоеластични материали (магнитоеласти), състоящи се от прах от магнитно твърд материал и еластично свързващо вещество (каучук, гума).

Ферити

Полупроводникови материали и продукти

материали, състоящи се от атоми на един елемент: германий, силиций, селен, фосфор, бор, индий, галий и др.;
материали, състоящи се от метални оксиди: меден оксид, цинков оксид, кадмиев оксид, титанов диоксид и др.;
материали, базирани на съединения на атоми от трета и пета група на Менделеевата система от елементи, обозначени с обща формула и наречени антимониди. Тази група включва съединения на антимон с индий, с галий и др., съединения на атоми от втора и шеста група, както и съединения на атоми от четвърта група;
полупроводникови материали от органичен произход, например полициклични ароматни съединения: антрацен, нафталин и др.

Електровъглеродни продукти (четки за електрически машини)

Статията предоставя информация за видовете материали, използвани при производството на електродвигатели, генератори и трансформатори. Дадени са кратки технически характеристики на някои от тях.

Класификация на електрическите материали

Материалите, използвани в електрическите машини, се разделят на три категории: структурни, активни и изолационни.

Строителни материали

се използват за производството на такива части и машинни части, чиято основна цел е възприемането и предаването на механични натоварвания (валове, рамки, лагерни щитове и щрангове, различни крепежни елементи и т.н.). Като конструктивни материали в електрическите машини се използват чугун, цветни метали и техните сплави и пластмаси. Тези материали са обект на изисквания, които са обичайни в машиностроенето.

Активни материали

са разделени на проводими и магнитни и са предназначени за производство на активни части на машината (намотки и магнитни ядра).
Изолационните материали се използват за електрическа изолация на намотки и други тоководещи части, както и за изолация на листове от електротехническа стомана една от друга в ламинирани магнитни сърцевини. Отделна група съставляват материалите, от които се произвеждат електрически четки, използвани за отвеждане на ток от движещите се части на електрическите машини.

По-долу е дадено кратко описание на активните и изолационните материали, използвани в електрическите машини.

Материали за проводници

Поради добрата си електропроводимост и относителната евтиност на качеството, електрическите материали се използват широко в електрическите машини, а напоследък и в усъвършенстваните. Сравнителните свойства на тези материали са дадени в таблица 1. В някои случаи намотките на електрическите машини са направени от медни и алуминиеви сплави, чиито свойства варират в широки граници в зависимост от техния състав. Медните сплави се използват и за производството на спомагателни тоководещи части (комутаторни пластини, контактни пръстени, болтове и др.). За да се спестят цветни метали или да се увеличи механичната якост, понякога такива части също се изработват от стомана.

маса 1

Физични свойства на медта и алуминия

Материал	Разнообразие	Плътност, g/cm3	Съпротивление при 20°C, Ohm×m	Температурен коефициент на съпротивление при ϑ °C, 1/°C	Коефициент на линейно разширение, 1/°C	Специфичен топлинен капацитет, J/(kg×°C)	Специфична топлопроводимост, W/(kg×°C)
Мед	Електрически закален	8,9	(17,24÷17,54)×10 -9		1,68×10 -5	390	390
Алуминий	Изискан	2,6-2,7	28,2×10 -9		2,3×10 -5	940	210

Температурен коефициент на съпротивление на медта при температура ϑ °C

Зависимостта на съпротивлението на медта от температурата се използва за определяне на повишаването на температурата на намотката на електрическа машина, когато тя работи в горещо състояние ϑ g над температурата на околната среда ϑ o. Въз основа на съотношение (2) за изчисляване на повишаването на температурата

Δϑ = ϑ g - ϑ o

можете да получите формулата

(3)

Където r g - съпротивление на намотката в горещо състояние; r x- съпротивление на намотката, измерено в студено състояние, когато температурите на намотката и околната среда са еднакви; ϑ х- температура на студена намотка; ϑ o - температура на околната среда, когато машината работи, когато се измерва съпротивлението rЖ.

Съотношения (1), (2) и (3) са приложими и за алуминиеви намотки, ако 235 се замени с 245.

Магнитни материали

За производството на отделни части от магнитните вериги на електрическите машини се използват листова електрическа стомана, листова конструкционна стомана, листова стомана и чугун. Поради ниските си магнитни свойства, чугунът се използва сравнително рядко.

Най-важният клас магнитни материали се състои от различни видове електротехнически стоманени листове. За намаляване на загубите върху и в състава му се въвежда силиций. Наличието на примеси от въглерод, кислород и азот намалява качеството на електротехническата стомана. Качеството на електротехническата стомана е силно повлияно от технологията на нейното производство. Конвенционалните електротехнически стоманени листове се произвеждат чрез горещо валцуване. През последните години употребата на студено валцована зърнесто-ориентирана стомана, чиито магнитни свойства по време на обръщане на намагнитването по посока на валцоване са значително по-високи от тези на конвенционалната стомана, бързо нараства.

Обхватът на електротехническата стомана и физическите свойства на отделните марки на тази стомана се определят от GOST 21427.0-75.

Електрическите машини използват главно електрически стомани класове 1211, 1212, 1213, 1311, 1312, 1411, 1412, 1511, 1512, 3411, 3412, 3413, които съответстват на старите обозначения на стомани марки E11, E12, E13, E21, E22, E31 , E32, E41, E42, E310, E320, E330. Първата цифра показва класа на стоманата по структурно състояние и вид валцуване: 1 - горещо валцувана изотропна, 2 - студено валцувана изотропна, 3 - студено валцувана анизотропна с текстура на ребрата. Второто число показва съдържанието на силиций. Третата цифра показва групата според основната стандартизирана характеристика: 0 - специфични загуби при б= 1,7 T и f= 50 Hz (р 1,7/50), 1 - специфични загуби при б= 1,5 T и честота f= 50 Hz (p 1,5/50), 2 - специфични загуби поради магнитна индукция б= 1,0 T и честота f= 400 Hz (p 1.0/400), 6 - магнитна индукция в слаби полета при 0.4 A/m ( б 0,4) и 7 - магнитна индукция в средни магнитни полета при сила на магнитното поле от 10A/m ( б 10). Четвъртата цифра е серийният номер. Свойствата на електротехническата стомана в зависимост от съдържанието на силиций са дадени в таблица 2

таблица 2

Зависимост на физичните свойства на електротехническата стомана от съдържанието на силиций

Имоти	Втора цифра на марката стомана
Имоти	2	3	4	5

Плътност, g/cm3
Специфично съпротивление, Ohm×m
Температурен коефициент на съпротивление, 1/°C
Специфичен топлинен капацитет, J/(kg×°C)

С увеличаване на съдържанието на силиций, крехкостта на стоманата се увеличава. В тази връзка, колкото по-малка е машината и следователно колкото по-малък е размерът на зъбите и жлебовете, в които са поставени намотките, толкова по-трудно е да се използват стомани с повишени и високи степени на легиране. Ето защо, например, високолегираната стомана се използва главно за производството на трансформатори и много мощни генератори.

В машини с честоти на тока до 100 Hz обикновено се използват листове от електротехническа стомана с дебелина 0,5 mm, а понякога също, особено в трансформатори, стомана с дебелина 0,35 mm. При по-високи честоти се използва по-тънка стомана. Размерите на листовете от електротехническа стомана са стандартизирани, като широчините на листа варират от 240 до 1000 mm и дължините от 1500 до 2000 mm. Напоследък се разширява производството на електротехническа стомана под формата на ленти, навити на ролки.

Ориз. 1. Криви на намагнитване на феромагнитни материали

1 - електротехническа стомана 1121, 1311; 2 - електротехническа стомана 1411, 1511; 3 - нисковъглеродна лята стомана, прокат и изковки за електрически машини; 4 - ламарина с дебелина 1-2 мм за стълбове; 5 - стомана 10; 6 - стомана 30; 7 - студено валцована електротехническа стомана 3413; 8 - сив чугун със съдържание: C - 3,2%, Si 3,27%, Mn - 0,56%, P - 1,05%; I × A - скали по оси I и A; II × B - мащаби по оси II и B

Фигура 1 показва различни степени на стомана и чугун, а таблица 3, съгласно GOST 21427.0-75, показва стойностите на специфичните загуби стрв най-често срещаните класове електротехническа стомана. Индексът на буквата p показва индукцията B в Tesla (числител) и честотата на обръщане на намагнитването f в Hertz (знаменател), при които стойностите на загубите, дадени в таблица 3, са гарантирани. За класове 3411, 3412 и 3413 загубите са дадени за случая на намагнитване по посока на търкаляне.

Таблица 3

Специфични загуби в електротехническа стомана

марка стомана	Дебелина на листа, мм	Специфични загуби, W/kg			марка стомана	Дебелина на листа, мм	Специфични загуби, W/kg
марка стомана	Дебелина на листа, мм	p 1.0/50	p 1.5/50	p 1.7/50	марка стомана	Дебелина на листа, мм	p 1.0/50	p 1.5/50	p 1.7/50
1211	0,5	3,3	7,7	-	1512	0,5	1,4	3,1	-
1212	0,5	3,1	7,2	-		0,35	1,2	2,8	-
1213	0,5	2,8	6,5	-	1513	0,5	1,25	2,9	-
1311	0,5	2,5	6,1	-		0,35	1,05	2,5	-
1312	0,5	2,2	5,3	-	3411	0,5	1,1	2,45	3,2
1411	0,5	2,0	4,4	-		0,35	0,8	1,75	2,5
1412	0,5	1,8	3,9	-	3412	0,5	0,95	2,1	2,8
1511	0,5	1,55	3,5	-		0,35	0,7	1,5	2,2
	0,35	1,35	3,0	-	3413	0,5	0,8	1,75	2,5
						0,35	0,6	1,3	1,9

Загубите от вихрови токове зависят от квадрата на индукцията, а загубите от хистерезис зависят от индукцията до степен, близка до две. Следователно общите загуби в стоманата, с достатъчна точност за практически цели, могат да се считат за зависими от квадрата на индукцията. Загубите от вихров ток са пропорционални на квадрата на честотата, а загубите от хистерезис са пропорционални на първата степен на честотата. При честота от 50 Hz и дебелина на листа от 0,35 - 0,5 mm загубите от хистерезис превишават загубите от вихрови токове няколко пъти. Следователно зависимостта на общите загуби в стоманата от честотата е по-близо до първата степен на честотата. Следователно специфични загуби за стойности бИ f, различни от посочените в таблица 3, могат да се изчислят по формулите:

(4)

където стойността на B е заместена в тесла (T).

Специфичните стойности на загубите, дадени в таблица 3, съответстват на случая, когато листовете са изолирани един от друг.

За изолация се използва специален лак или много рядко тънка хартия, използва се и оксидация.

По време на щамповането се получава студено втвърдяване на листове от електротехническа стомана. В допълнение, при сглобяване на сърцевината на пакетите се получава частично затваряне на листовете по техните краища поради появата на неравности или неравности по време на щамповане. Това увеличава загубите в стоманата с 1,5 - 4,0 пъти.

Поради наличието на изолация между стоманените листове, тяхната вълнообразност и разнородност на дебелината, не целият обем на компресираната сърцевина се запълва със стомана. Средният коефициент на запълване на торба със стомана, когато е изолирана с лак, е k c= 0,93 с дебелина на листа 0,5 mm и k c= 0,90 при 0,35 mm.

Изолационни материали

Към електроизолационните материали, използвани в електрическите машини, се налагат следните изисквания: висока механична якост, топлоустойчивост и топлопроводимост, както и ниска хигроскопичност. Важно е изолацията да бъде възможно най-тънка, тъй като увеличаването на дебелината на изолацията влошава топлообмена и води до намаляване на коефициента на запълване на жлеба с проводящ материал, което от своя страна води до намаляване на номиналната мощност на машината. В някои случаи възникват и други изисквания, например устойчивост срещу различни микроорганизми във влажен тропически климат и т.н. На практика всички тези изисквания могат да бъдат удовлетворени в различна степен.

Видео 1. Изолационни материали в електротехниката от 18-19 век.

Изолационните материали могат да бъдат твърди, течни или газообразни. Газовете обикновено са въздух и водород, които представляват околна или охлаждаща среда по отношение на машината и в същото време в някои случаи играят ролята на електрическа изолация. Течните масла се използват главно в производството на трансформатори под формата на специален вид минерално масло, наречено трансформаторно масло.

Твърдите изолационни материали са от голямо значение в електротехниката. Те могат да бъдат разделени на следните групи: 1) естествени органични влакнести материали - памучна хартия, материали на основата на дървесна маса и коприна; 2) неорганични материали - слюда, фибростъкло, азбест; 3) различни синтетични материали под формата на смоли, филми, листов материал и т.н.; 4) различни емайллакове, лакове и смеси на базата на естествени и синтетични материали.
През последните години изолационните материали от органични влакна все повече се заменят със синтетични материали.

Емайлите се използват за изолиране на проводници и като външна изолация за намотки. Лаковете се използват за залепване на слоеста изолация и за импрегниране на намотки, както и за нанасяне на защитен слой върху изолацията. Чрез дву-трикратно импрегниране на намотките с лакове, редуващи се със сушене, се запълват порите в изолацията, което повишава топлопроводимостта и електрическата якост на изолацията, намалява нейната хигроскопичност и механично закрепва изолационните елементи.

Импрегнирането със смеси служи за същата цел като импрегнирането с лакове. Единствената разлика е, че съединенията нямат летливи разтворители, а представляват много плътна маса, която при нагряване омеква, втечнява се и е способна да проникне в порите на изолацията под налягане. Поради липсата на разтворители, запълването на порите по време на смесването е по-плътно.
Най-важната характеристика на изолационните материали е тяхната топлоустойчивост, която решаващо влияе върху надеждността на работа и експлоатационния живот на електрическите машини. Според топлоустойчивостта, използвани в електрическите машини и устройства, те се разделят, съгласно GOST 8865-70, на седем класа със следните максимално допустими температури ϑ max:

Стандартите от предишни години съдържат старите обозначения на някои класове на изолация: вместо Y, E, F, H, съответно O, AB, BC, SV.

Клас Y включва влакнести материали от памучна хартия, целулоза и коприна, които не са импрегнирани с течни диелектрици или потопени в тях, както и редица синтетични полимери (полиетилен, полистирол, поливинилхлорид и др.). Този клас на изолация рядко се използва в електрически машини.

Клас А включва влакнести материали от памучна хартия, целулоза и коприна, импрегнирани или потопени в течни електроизолационни материали, изолация на емайлирани проводници на базата на маслени и полиамидни резолови лакове (найлон), полиамидни филми, бутилкаучук и други материали, както и импрегнирано дърво и дървени ламинати. Импрегниращите вещества за този клас изолации са трансформаторни масла, маслени и асфалтови лакове и други вещества с подходяща термоустойчивост. Този клас включва различни лакирани тъкани, ленти, електрокартон, гетинакс, текстолит и други изолационни продукти. Изолацията от клас А се използва широко за ротационни електрически машини с мощност до 100 kW и повече, както и в трансформаторната индустрия.

Клас Е включва изолация на емайлирани проводници и електрическа изолация на основата на поливинилацетал (viniflex, metalvin), полиуретан, епоксидна смола, полиестер (lavsan) смоли и други синтетични материали с подобна устойчивост на топлина. Клас на изолация E включва нови синтетични материали, чието използване бързо се разширява в машини с ниска и средна мощност (до 10 kW и повече).

Клас B комбинира изолационни материали на базата на неорганични диелектрици (слюда, азбест, фибростъкло) и лепила, импрегниращи и покриващи лакове и смоли с повишена топлоустойчивост от органичен произход, като тегловното съдържание на органични вещества не трябва да надвишава 50%. Това включва на първо място материали на основата на тънка изтръгната слюда (микалента, микафолия, миканит), широко използвани в електротехниката.

Напоследък се използват и слюдени материали, които се основават на непрекъсната слюдена лента от слюдени пластини с размер до няколко милиметра и дебелина няколко микрона.

Клас B също включва различни синтетични материали: полиестерни смоли на основата на фталов анхидрид, полихлоротрифлуоретилен (флуоропласт-3), някои полиуретанови смоли, пластмаси с неорганичен пълнител и др.

Изолацията от клас F включва материали на базата на слюда, азбест и фибростъкло, но с използването на органични лакове и смоли, модифицирани с органосилиций (органосилоксан) и други смоли с висока устойчивост на топлина, или с използването на други синтетични смоли със съответната устойчивост на топлина (полиестер смоли на базата на изо- и терефталови киселини и др.). Изолацията от този клас не трябва да съдържа памук, целулоза или коприна.

Клас H включва изолация на базата на слюда, фибростъкло и азбест в комбинация с органосилиций (органополисилоксан), полиорганометалосилксан и други топлоустойчиви смоли. С помощта на такива смоли се произвеждат миканити и слюда, както и стъкломиканити, steklomicafolium, steklomicalents, steklosludinit, стъклени ламинати и ламинати от фибростъкло.

Клас Н също включва изолация на основата на политетрафлуоретилен (PTFE-4). Материалите от клас H се използват в електрически машини, работещи в много трудни условия (минна и металургична промишленост, транспортни инсталации и др.).

Изолацията от клас C включва слюда, кварц, фибростъкло, стъкло, порцелан и други керамични материали, използвани без органични свързващи вещества или с неорганични свързващи вещества.

Под въздействието на топлина, вибрации и други физикохимични фактори, изолацията старее, т.е. постепенно губи своята механична якост и изолационни свойства. Експериментално е установено, че експлоатационният живот на изолацията клас А и В намалява наполовина при повишаване на температурата на всеки 8-10° над 100°C. По същия начин, експлоатационният живот на други класове изолация също намалява с повишаване на температурата.

Електрически четки

се делят на две групи: 1) въглеродно-графитни, графитни и електрографитни; 2) металографит. За производството на четки от първата група се използват сажди, натрошен естествен графит и антрацит с каменовъглен катран като свързващо вещество. Изпичат се заготовки за четки, чийто режим определя структурната форма на графита в изделието. При високи температури на изпичане въглеродът, съдържащ се в саждите и антрацита, се превръща във формата на графит, в резултат на което този процес на изпичане се нарича графитизация. Четките от втората група също съдържат метали (мед, сребро). Най-често срещаните са четките от първата група.

Таблица 4 показва характеристиките на редица марки четки.

Таблица 4

Технически характеристики на електрическите четки

Клас четка	Марка	Номинален, A/cm 2	Максимална периферна скорост, m/s	Специфично налягане, N/cm 2	Адаптер за чифт четки V	Коефициент на триене	Характеристики, за които се препоръчва използването на четки
Въглерод-графит	UG4	7	12	2-2,5	1,6-2,6	0,25	Донякъде трудно
Графит	G8	11	25	2-3	1,5-2,3	0,25	нормално
Електрографитиран	EG4	12	40	1,5-2	1,6-2,4	0,20	нормално
	EG8	10	40	2-4	1,9-2,9	0,25	Най-трудното
	EG12	10-11	40	2-3	2,5-3,5	0,25	Труден
	EG84	9	45	2-3	2,5-3,5	0,25	Най-трудното
Медно-графитни	MG2	20	20	1,8-2,3	0,3-0,7	0,20	Най-лесният