اطلاعات عمومی در مورد قطارهای الکتریکی
مشخصات مختصر و شاخص های اصلی قطارهای الکتریکی در حال کار.
قطارهای الکتریکی به قطعات مکانیکی، تجهیزات الکتریکی و تجهیزات پنوماتیک تقسیم می شوند.
قسمت مکانیکی شامل: بدنه خودرو، بوژی با جفت چرخ و واحد محور، سیستم تعلیق فنری، انتقال کشش، دستگاه های کوپلینگ و T.R.P.
تجهیزات الکتریکی عبارتند از: کلکتورهای جریان، تجهیزات راه اندازی، کنترل و ترمز، موتورهای کششی، ماشین های کمکی، تجهیزات حفاظتی و کنترلی برای قطارهای الکتریکی.
تجهیزات پنوماتیک: دستگاه های پنوماتیک و دستگاه های سیستم ترمز، تایفون ها، مخازن، شیرها و غیره.
الزامات برای قطارهای برقی.
قطارهای برقی باید در هنگام راه اندازی (شتاب گیری) شتاب بالا و در هنگام ترمز کاهش سرعت داشته باشند. سرعت بالا در حمل و نقل، راحتی مسافر.
هدف و طبقه بندی مواد الکتریکی
برای تولید ماشین های الکتریکی، دستگاه ها و سایر تجهیزات، از مواد خاصی استفاده می شود که دارای خواص الکتریکی یا مغناطیسی خاصی هستند. بر این اساس، مواد الکتریکی به چهار گروه رسانا، نیمه هادی، مغناطیسی و عایق الکتریکی تقسیم می شوند.
مواد رسانا با رسانایی ویژه بالا مشخص می شوند و در دستگاه های الکتریکی به عنوان رسانای جریان الکتریکی استفاده می شوند: سیم پیچ ها و کنتاکت ها در ماشین های الکتریکی، دستگاه ها و ابزارها، سیم ها و کابل ها برای انتقال و توزیع انرژی الکتریکی.
مواد بسیار رسانا: مس، آلومینیوم و برخی آلیاژها (برنج، برنز و غیره)
مواد با مقاومت بالا را می توان به سه گروه تقسیم کرد:
1) برای ابزارهای اندازه گیری دقیق و مقاومت های استاندارد (آلیاژ مس - منگنز - منگنین)
2) برای مقاومت ها و رئوستات ها (constantan)
3) دارای دمای کاری بالا و در نظر گرفته شده برای گرمایش دستگاه ها و رئوستات های بار (آلیاژهای نیکل، کروم و آهن - نیکروم؛ کروم، آلومینیوم و آهن - فکرال)
هادی های کربن-گرافیت از نظر رسانایی نسبت به فلزات و آلیاژهای آنها کمی پایین تر هستند و به عنوان عناصر رسانا استفاده می شوند. مواد رسانای کربن بر پایه گرافیت و کربن هستند. برس های مورد استفاده برای ماشین های الکتریکی به چهار گروه اصلی کربن-گرافیت، گرافیت، الکتروگرافیت و فلز-گرافیت تقسیم می شوند.
مواد نیمه هادی در رسانایی بین هادی ها و دی الکتریک ها موقعیت متوسطی را اشغال می کنند.
مواد مغناطیسی با توانایی آنها در افزایش میدان مغناطیسی که در آن قرار می گیرند، متمایز می شوند، یعنی. هدایت مغناطیسی بالایی دارند. آنها برای ساخت هسته های مغناطیسی در ماشین های الکتریکی و ترانسفورماتور استفاده می شوند. دستگاه های الکتریکی عمدتاً از آهن، نیکل، کبالت و آلیاژهای آنها استفاده می کنند.
سخنرانی 10
مواد الکتریکی. طبقه بندی
مواد الکتریکی (مثلاً مواد تماسی) موادی هستند که با ویژگی‌های خاصی در رابطه با میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی مشخص می‌شوند و با در نظر گرفتن و به لطف این ویژگی‌ها در فناوری مورد استفاده قرار می‌گیرند. در حال حاضر تعداد مواد الکتریکی مورد استفاده در رادیو، میکرو و نانوالکترونیک چندین هزار مورد است. علاوه بر این، کار ایجاد مواد جدید با خواص مشخص (نوری، نیمه هادی، انتشاری و غیره) به طور فزاینده ای ضروری می شود.
زمینه های اصلی استفاده از مواد الکتریکی، مهندسی برق، مهندسی برق و الکترونیک رادیویی است.
صنعت برق تولید انرژی و عرضه آن به مصرف کننده است. اینها خطوط برق، ایستگاه های ترانسفورماتور و تأسیسات انرژی هستند.
مهندسی برق هر چیزی است که با تبدیل انرژی الکتریکی به انواع دیگر انرژی در حین اجرای همزمان فرآیندهای فناوری مرتبط است:
الکتروترمال، - جوشکاری الکتریکی، - الکتروفیزیکی، - الکتروشیمیایی و غیره.
مهندسی رادیو سیستم های کنترلی برای تاسیسات انرژی و الکتریکی، انتقال اطلاعات، پردازش، ذخیره سازی و غیره است.
پیشرفت در تکنولوژی الکتریکی منجر به ایجاد موادی با خواص جدید شده است: استحکام بالاتر، مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر واکنش های شیمیایی تهاجمی، و داشتن خواص عایق الکتریکی بالا و رسانایی حرارتی پایین.
طبقه بندی مواد الکتریکی
مواد مورد استفاده در فناوری الکترونیک به دو دسته الکتریکی، سازه ای و ویژه تقسیم می شوند.
مواد الکتریکی بر اساس رفتارشان در میدان مغناطیسی به دو دسته قوی مغناطیسی (مغناطیسی) و ضعیف مغناطیسی تقسیم می شوند. اولی به دلیل خواص مغناطیسی خود کاربرد وسیعی در فناوری پیدا کرده اند.
بر اساس رفتار آنها در میدان الکتریکی، مواد به رسانا، نیمه هادی و دی الکتریک تقسیم می شوند.
بیشتر مواد الکتریکی را می توان به عنوان ضعیف مغناطیسی و عملا غیر مغناطیسی طبقه بندی کرد. با این حال، در بین مواد مغناطیسی باید بین رسانا، نیمه رسانا و عملا نارسانا تمایز قائل شد که محدوده فرکانس کاربرد آنها را تعیین می کند.
رهبر ارکسترموادی هستند که خواص الکتریکی اصلی آنها رسانایی الکتریکی بسیار برجسته است. استفاده از آنها در فناوری عمدتا به دلیل این خاصیت است که هدایت الکتریکی ویژه بالایی را در دمای معمولی تعیین می کند.
نیمه هادیموادی هستند که در رسانایی بین مواد رسانا و دی الکتریک متوسط هستند و خاصیت متمایز آنها وابستگی شدید رسانایی خاص به غلظت و نوع ناخالصی ها یا عیوب مختلف و همچنین در بیشتر موارد به تأثیرات انرژی خارجی (دما، روشنایی و غیره) است. .) .
دی الکتریکموادی هستند که خاصیت الکتریکی اصلی آنها قابلیت پلاریزه شدن است و وجود میدان الکترواستاتیک در آنها امکان پذیر است. یک دی الکتریک واقعی (فنی) به دی الکتریک ایده آل نزدیکتر می شود، رسانایی ویژه آن کمتر می شود و مکانیسم های قطبش آهسته آن مرتبط با اتلاف انرژی الکتریکی و انتشار گرما کمتر مشخص می شود.
هنگام استفاده از دی الکتریک ها - یکی از گسترده ترین کلاس های مواد الکتریکی - نیاز به استفاده از هر دو ویژگی غیرفعال و فعال این مواد کاملاً مشخص بود.
فعالدی الکتریک ها (کنترل شده) فروالکتریک ها، پیزوالکتریک ها، پیروالکتریک ها، الکترولومینوفورها، مواد برای تابش کننده ها و دریچه ها در فناوری لیزر، الکتریک ها و غیره هستند.
به طور معمول، مواد با مقاومت الکتریکی ρ به عنوان رسانا طبقه بندی می شوند< 10 -5 Ом*м, а к диэлектрикам материалы, у которых ρ >10 8 اهم * متر. لازم به ذکر است که مقاومت هادی های خوب می تواند تنها 10-8 اهم متر باشد و بهترین دی الکتریک ها می تواند از 10 16 اهم متر تجاوز کند. مقاومت نیمه هادی ها بسته به ساختار و ترکیب مواد و همچنین شرایط عملکرد آنها می تواند در داخل متفاوت باشد.
10 -5 -10 8 اهم متر فلزات رسانای خوبی برای جریان الکتریکی هستند. از 105 عنصر شیمیایی، تنها بیست و پنج عنصر غیر فلزی هستند و دوازده عنصر می توانند خواص نیمه هادی از خود نشان دهند. اما علاوه بر مواد اولیه، هزاران ترکیب شیمیایی، آلیاژ یا ترکیبات با خواص رسانا، نیمه هادی یا دی الکتریک وجود دارد. ترسیم مرز مشخصی بین مقادیر مقاومت طبقات مختلف مواد بسیار دشوار است. به عنوان مثال، بسیاری از نیمه هادی ها در دماهای پایین مانند عایق ها عمل می کنند. در عین حال، دی الکتریک ها می توانند خواص نیمه هادی را هنگامی که به شدت گرم می شوند نشان دهند. تفاوت کیفی این است که برای فلزات حالت رسانا آسیاب است و برای نیمه هادی ها و دی الکتریک ها برانگیخته است.
مواد الکتریکی مجموعه ای از مواد هادی، عایق الکتریکی، مغناطیسی و نیمه هادی هستند که برای عملکرد در میدان های الکتریکی و مغناطیسی طراحی شده اند. این همچنین شامل محصولات پایه الکتریکی است: عایق ها، خازن ها، سیم ها و برخی عناصر نیمه هادی. مواد الکتریکی یکی از مکان های اصلی در مهندسی برق مدرن را به خود اختصاص داده اند. همه می دانند که قابلیت اطمینان ماشین های الکتریکی، دستگاه ها و تاسیسات الکتریکی عمدتاً به کیفیت و انتخاب صحیح مواد الکتریکی مناسب بستگی دارد. تجزیه و تحلیل حوادث ماشین آلات و دستگاه های الکتریکی نشان می دهد که بیشتر آنها به دلیل خرابی عایق الکتریکی متشکل از مواد عایق الکتریکی رخ می دهد.
مواد مغناطیسی برای مهندسی برق اهمیت کمتری ندارند. تلفات انرژی و ابعاد ماشین های الکتریکی و ترانسفورماتورها توسط خواص مواد مغناطیسی تعیین می شود. مواد نیمه هادی یا نیمه هادی ها جایگاه نسبتاً قابل توجهی در مهندسی برق دارند. در نتیجه توسعه و مطالعه این گروه از مواد، دستگاه های جدید مختلفی ایجاد شده است که امکان حل موفقیت آمیز برخی از مشکلات در مهندسی برق را فراهم می کند.
با انتخاب منطقی مواد عایق الکتریکی، مغناطیسی و سایر مواد، می توان تجهیزات الکتریکی را ایجاد کرد که در عملکرد با ابعاد و وزن کوچک قابل اعتماد باشد. اما برای تحقق این کیفیت ها، آگاهی از خواص همه گروه های مواد الکتریکی لازم است.
مواد هادی
این گروه از مواد شامل فلزات و آلیاژهای آنها می شود. فلزات خالص مقاومت کمی دارند. استثنا جیوه است که مقاومت نسبتاً بالایی دارد. آلیاژها همچنین مقاومت بالایی دارند. از فلزات خالص در ساخت سیم پیچی و نصب سیم، کابل و ... استفاده می شود. آلیاژهای هادی به صورت سیم و نوار در رئوستات، پتانسیومتر، مقاومت های اضافی و غیره استفاده می شود.
در زیر گروه آلیاژهای با مقاومت بالا، گروهی از مواد هادی مقاوم در برابر حرارت که در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا مقاوم هستند، متمایز می شوند. آلیاژهای هادی مقاوم در برابر حرارت یا مقاوم در برابر حرارت در دستگاه های گرمایش الکتریکی و رئوستات ها استفاده می شود. فلزات خالص علاوه بر مقاومت کم، انعطاف پذیری خوبی دارند، یعنی می توان آن ها را در سیم نازک، روبان ها کشیده و در فویل هایی با ضخامت کمتر از 0.01 میلی متر درآورد. آلیاژهای فلزی شکل پذیری کمتری دارند، اما خاصیت ارتجاعی بیشتری دارند و از نظر مکانیکی پایدار هستند. یکی از ویژگی های همه مواد رسانای فلزی رسانایی الکترونیکی آنهاست. مقاومت تمام هادی های فلزی با افزایش دما و همچنین در نتیجه پردازش مکانیکی افزایش می یابد که باعث تغییر شکل دائمی در فلز می شود.
نورد یا کشش زمانی استفاده می شود که نیاز به مواد رسانا با مقاومت مکانیکی افزایش یافته باشد، به عنوان مثال، در ساخت سیم های خطوط هوایی، سیم های چرخ دستی و غیره. درمان - بازپخت بدون دسترسی به اکسیژن.
مواد عایق الکتریکی
مواد عایق الکتریکی یا دی الکتریک موادی هستند که برای تامین عایق استفاده می شوند، یعنی از نشت جریان الکتریکی بین هر قسمت رسانا که تحت پتانسیل های الکتریکی مختلف هستند جلوگیری می کنند. دی الکتریک ها مقاومت الکتریکی بسیار بالایی دارند. دی الکتریک ها بر اساس ترکیب شیمیایی خود به آلی و معدنی تقسیم می شوند. عنصر اصلی در مولکول های همه دی الکتریک های آلی کربن است. در دی الکتریک های معدنی کربن وجود ندارد. دی الکتریک های معدنی (میکا، سرامیک و غیره) بیشترین مقاومت در برابر حرارت را دارند.
با توجه به روش تولید، بین دی الکتریک طبیعی (طبیعی) و مصنوعی تفاوت قائل می شود. دی الکتریک های مصنوعی را می توان با مجموعه خاصی از خواص الکتریکی و فیزیکوشیمیایی ایجاد کرد، به همین دلیل است که آنها به طور گسترده در مهندسی برق استفاده می شوند.
دی الکتریک ها بر اساس ساختار مولکول های خود به غیر قطبی (خنثی) و قطبی تقسیم می شوند. دی الکتریک های خنثی از اتم ها و مولکول های الکتریکی خنثی تشکیل شده اند که قبل از قرار گرفتن در معرض میدان الکتریکی دارای خواص الکتریکی نیستند. دی الکتریک های خنثی عبارتند از: پلی اتیلن، فلوئوروپلاستیک-4 و غیره. در بین دی الکتریک های خنثی، دی الکتریک های کریستالی یونی (میکا، کوارتز و غیره) متمایز می شوند که در آنها هر جفت یون یک ذره خنثی الکتریکی را تشکیل می دهد. یون ها در محل شبکه کریستالی قرار دارند. هر یون در حرکت حرارتی ارتعاشی نزدیک به مرکز تعادل - یک گره از شبکه کریستالی - است. دی الکتریک های قطبی یا دوقطبی از مولکول های دوقطبی قطبی تشکیل شده اند. دومی ها به دلیل عدم تقارن ساختارشان، حتی قبل از تأثیر نیروی میدان الکتریکی روی آنها، یک گشتاور الکتریکی اولیه دارند. دی الکتریک های قطبی شامل باکلیت، پلی وینیل کلرید و غیره هستند. در مقایسه با دی الکتریک های خنثی، دی الکتریک های قطبی دارای ثابت دی الکتریک بالاتر و همچنین رسانایی کمی افزایش یافته اند.
دی الکتریک ها بر اساس حالت تجمعشان گاز، مایع و جامد هستند. بزرگترین گروه دی الکتریک جامد است. خواص الکتریکی مواد عایق الکتریکی با استفاده از مقادیری به نام ویژگی های الکتریکی ارزیابی می شود. اینها عبارتند از: مقاومت حجمی، مقاومت سطحی، ثابت دی الکتریک، ضریب دمایی ثابت دی الکتریک، مماس از دست دادن دی الکتریک و استحکام دی الکتریک ماده.
مقاومت حجمی ویژه مقداری است که تخمین مقاومت الکتریکی یک ماده را در هنگام عبور جریان مستقیم از آن ممکن می‌سازد. متقابل مقاومت حجمی رسانایی حجمی نامیده می شود. مقاومت سطح ویژه مقداری است که به فرد اجازه می دهد مقاومت الکتریکی یک ماده را زمانی که جریان مستقیم از سطح آن بین الکترودها عبور می کند، تخمین بزند. متقابل مقاومت سطح ویژه را هدایت سطح ویژه می گویند.
ضریب دمایی مقاومت الکتریکی مقداری است که تغییر در مقاومت یک ماده را با تغییر دمای آن تعیین می کند. با افزایش دما، مقاومت الکتریکی همه دی الکتریک ها کاهش می یابد، بنابراین ضریب مقاومت دمایی آنها دارای علامت منفی است. ثابت دی الکتریک مقداری است که به ما امکان می دهد توانایی یک ماده برای ایجاد ظرفیت الکتریکی را ارزیابی کنیم. ثابت دی الکتریک نسبی در مقدار ثابت دی الکتریک مطلق گنجانده شده است. ضریب دمایی ثابت دی الکتریک مقداری است که امکان ارزیابی ماهیت تغییر ثابت دی الکتریک و بنابراین ظرفیت عایق را با تغییر دما ممکن می سازد. مماس تلفات دی الکتریک مقداری است که تلفات توان را در دی الکتریکی که با ولتاژ متناوب کار می کند تعیین می کند.
قدرت الکتریکی مقداری است که به ما امکان می دهد توانایی دی الکتریک را برای مقاومت در برابر تخریب توسط ولتاژ الکتریکی ارزیابی کنیم. استحکام مکانیکی عایق الکتریکی و سایر مواد با استفاده از ویژگی‌های زیر ارزیابی می‌شود: مقاومت کششی مواد، ازدیاد طول کششی، مقاومت فشاری مواد، مقاومت خمشی استاتیکی مواد، مقاومت ضربه‌ای خاص، مقاومت در برابر شکافت.
خصوصیات فیزیکوشیمیایی دی الکتریک ها عبارتند از: عدد اسیدی، ویسکوزیته، جذب آب. عدد اسیدی تعداد میلی گرم هیدروکسید پتاسیم مورد نیاز برای خنثی کردن اسیدهای آزاد موجود در 1 گرم دی الکتریک است. عدد اسید برای دی الکتریک های مایع، ترکیبات و لاک ها تعیین می شود. این مقدار به ما اجازه می دهد تا مقدار اسیدهای آزاد در دی الکتریک و در نتیجه میزان تأثیر آنها بر مواد آلی را تخمین بزنیم. وجود اسیدهای آزاد خواص عایق الکتریکی دی الکتریک ها را مختل می کند. ویسکوزیته یا ضریب اصطکاک داخلی، ارزیابی سیالیت مایعات عایق الکتریکی (روغن ها، لاک ها و غیره) را ممکن می سازد. ویسکوزیته می تواند سینماتیک یا شرطی باشد. جذب آب مقدار آب جذب شده توسط دی الکتریک پس از 24 ساعت ماندن در آب مقطر در دمای 20 درجه سانتیگراد و بالاتر است. میزان جذب آب نشان دهنده تخلخل ماده و وجود مواد محلول در آب در آن است. با افزایش این شاخص، خواص عایق الکتریکی دی الکتریک ها بدتر می شود.
ویژگی های حرارتی دی الکتریک ها عبارتند از: نقطه ذوب، نقطه نرم شدن، نقطه افت، نقطه اشتعال بخار، مقاومت حرارتی پلاستیک ها، ترموالاستیسیته (مقاومت در برابر حرارت) لاک ها، مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر سرما، مقاومت در برابر گرمسیری.
مواد عایق الکتریکی فیلم ساخته شده از پلیمرها به طور گسترده ای در مهندسی برق استفاده می شود. اینها شامل فیلم ها و نوارها می شود. فیلم ها با ضخامت 5-250 میکرون و نوارها - 0.2-3.0 میلی متر تولید می شوند. فیلم ها و نوارهای پلیمری بالا با انعطاف پذیری زیاد، استحکام مکانیکی و خواص عایق الکتریکی خوب مشخص می شوند. فیلم های پلی استایرن با ضخامت 20-100 میکرون و عرض 8-250 میلی متر تولید می شوند. ضخامت فیلم های پلی اتیلن معمولاً 30-200 میکرون و عرض آن 230-1500 میلی متر است. فیلم های فلوروپلاستیک-4 با ضخامت 5-40 میکرون و عرض 10-200 میلی متر ساخته می شوند. از این ماده فیلم های غیر جهت دار و جهت دار نیز تولید می شود. فیلم های فلوروپلاستیک جهت دار دارای بالاترین ویژگی های مکانیکی و الکتریکی هستند.
فیلم های پلی اتیلن ترفتالات (لاوسان) با ضخامت 25-100 میکرون و عرض 50-650 میلی متر تولید می شوند. فیلم های پی وی سی از وینیل پلاستیک و پلی وینیل کلرید پلاستیکی ساخته شده اند. فیلم های پلاستیکی وینیل استحکام مکانیکی بیشتری دارند، اما انعطاف پذیری کمتری دارند. فیلم های پلاستیکی وینیل دارای ضخامت 100 میکرون یا بیشتر و فیلم های پلی وینیل کلرید پلاستیکی دارای ضخامت 20-200 میکرون هستند. فیلم های تری استات سلولز (تری استات) به صورت غیرپلاستیک (سفت)، رنگ آبی، کمی پلاستیکی (بی رنگ) و پلاستیکی شده (رنگ آبی) ساخته می شوند. دومی انعطاف پذیری قابل توجهی دارند. فیلم های تری استات در ضخامت های 25، 40 و 70 میکرون و عرض 500 میلی متر تولید می شوند. مقوای فیلم-الکتریک یک ماده عایق الکتریکی انعطاف پذیر است که از مقوای عایق تشکیل شده است که از یک طرف با فیلم مایلار پوشانده شده است. فیلم-الکترو مقوا روی فیلم لاوسان دارای ضخامت 0.27 و 0.32 میلی متر می باشد. در رول هایی به عرض 500 میلی متر تولید می شود. مقوای فیلم آزبست یک ماده عایق الکتریکی انعطاف پذیر است که از یک فیلم مایلار به ضخامت 50 میکرون تشکیل شده است که از هر دو طرف با کاغذ آزبست به ضخامت 0.12 میلی متر پوشانده شده است. مقوا فیلم آزبست در ورق های 400*400 میلی متر (نه کمتر) با ضخامت 0.3 میلی متر تولید می شود.
لاک و لعاب عایق برق
لاک ها محلول هایی از مواد تشکیل دهنده فیلم هستند: رزین ها، قیر، روغن های خشک کن، اترهای سلولز یا ترکیبات این مواد در حلال های آلی. در طول فرآیند خشک شدن لاک، حلال ها از آن تبخیر می شوند و فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی در پایه لاک رخ می دهد که منجر به تشکیل یک فیلم لاک می شود. لاک های عایق الکتریکی با توجه به هدفشان به دو دسته اشباع کننده، روکش و چسب تقسیم می شوند.
لاک های اشباع کننده برای آغشته کردن سیم پیچ های ماشین ها و دستگاه های الکتریکی به منظور محکم کردن پیچ ها، افزایش هدایت حرارتی سیم پیچ ها و افزایش مقاومت در برابر رطوبت آنها استفاده می شود. لاک های پوششی امکان ایجاد پوشش های محافظ مقاوم در برابر رطوبت، مقاوم در برابر روغن و سایر پوشش ها را بر روی سطح سیم پیچ ها یا پلاستیک و سایر قطعات عایق ایجاد می کنند. لاک های چسبنده برای چسباندن ورق های میکا به یکدیگر یا به کاغذ و پارچه ها به منظور به دست آوردن مواد عایق الکتریکی میکا (میکانیت، میکالنته و غیره) در نظر گرفته شده است.
میناها لاک هایی با رنگدانه های وارد شده به آنها هستند - پرکننده های معدنی (اکسید روی ، دی اکسید تیتانیوم ، سرب قرمز و غیره). رنگدانه ها برای افزایش سختی، استحکام مکانیکی، مقاومت در برابر رطوبت، مقاومت در برابر ضربه و سایر خواص فیلم های لعاب معرفی می شوند. میناها به عنوان مواد پوشش طبقه بندی می شوند.
با توجه به روش خشک کردن، لاک ها و لعاب ها بین خشک کردن گرم (فر) و سرد (هوا) تشخیص داده می شوند. اولی برای پخت خود به دمای بالایی نیاز دارد - از 80 تا 200 درجه سانتیگراد، در حالی که دومی در دمای اتاق خشک می شود. لاک ها و لعاب های خشک کننده گرم، به عنوان یک قاعده، دارای خواص دی الکتریک، مکانیکی و غیره بالاتری هستند. به منظور بهبود ویژگی‌های لاک‌ها و لعاب‌های خشک‌کننده هوا، و همچنین برای تسریع عمل آوری، گاهی اوقات آنها را در دمای بالا - از 40 تا 80 درجه سانتیگراد خشک می‌کنند.
گروه های اصلی لاک دارای ویژگی های زیر هستند. پس از خشک شدن، لاک های روغنی، لایه های زرد انعطاف پذیر، الاستیک و مقاوم در برابر رطوبت و روغن معدنی گرم شده را تشکیل می دهند. از نظر مقاومت حرارتی، فیلم های این لاک ها جزو کلاس A هستند، در لاک های روغنی از روغن های کمیاب بذر کتان و تونگ استفاده می شود، بنابراین لاک های بر پایه رزین های مصنوعی که مقاومت بیشتری در برابر پیری حرارتی دارند، جایگزین می شوند.
لاک های روغنی-قیر لایه های سیاه و انعطاف پذیری را تشکیل می دهند که در برابر رطوبت مقاوم هستند، اما به راحتی در روغن های معدنی (روغن های ترانسفورماتور و روان کننده) حل می شوند. از نظر مقاومت در برابر حرارت، این لاک ها متعلق به کلاس A (105 درجه سانتیگراد) هستند. لاک ها و لعاب های گلیپتال و روغن-گلیپتال قابلیت چسبندگی خوبی به میکا، کاغذها، پارچه ها و پلاستیک ها دارند. فیلم های این لاک ها مقاومت حرارتی بیشتری دارند (کلاس B). آنها در برابر روغن معدنی گرم شده مقاوم هستند، اما نیاز به خشک کردن داغ در دمای 120-130 درجه سانتیگراد دارند. لاک های گلیپتال خالص بر اساس رزین های گلیپتال اصلاح نشده، لایه های سخت و غیر قابل انعطافی را تشکیل می دهند که در تولید عایق میکای جامد (میکانیت های سخت) استفاده می شوند. پس از خشک شدن، لاک های روغنی گلیفتالیک، فیلم های انعطاف پذیر، الاستیک و زرد تولید می کنند.
لاک ها و لعاب های سیلیکونی با مقاومت حرارتی بالا مشخص می شوند و می توانند برای مدت طولانی در دمای 180-200 درجه سانتیگراد کار کنند، بنابراین در ترکیب با عایق فایبرگلاس و میکا استفاده می شود. علاوه بر این، فیلم ها دارای مقاومت بالایی در برابر رطوبت و مقاومت در برابر جرقه های الکتریکی هستند.
لاک ها و لعاب های مبتنی بر پلی وینیل کلراید و رزین های پرکلرووینیل در برابر آب، روغن های گرم شده، مواد شیمیایی اسیدی و قلیایی مقاوم هستند، بنابراین از آنها به عنوان پوشش دهنده و لعاب برای محافظت از سیم پیچ ها و همچنین قطعات فلزی در برابر خوردگی استفاده می شود. باید به چسبندگی ضعیف پلی وینیل کلرید و پرکلرووینیل لاک و لعاب به فلزات توجه کنید. دومی ابتدا با یک لایه پرایمر و سپس با لاک یا لعاب بر اساس رزین های پلی وینیل کلرید پوشانده می شود. خشک کردن این لاک ها و لعاب ها در دمای 20 و همچنین در دمای 60-50 درجه سانتیگراد انجام می شود. از معایب این نوع پوشش می توان به دمای پایین عملکرد آنها به میزان 60-70 درجه سانتیگراد اشاره کرد.
لاک ها و لعاب های مبتنی بر رزین های اپوکسی با قابلیت چسبندگی بالا و کمی افزایش مقاومت در برابر حرارت (تا 130 درجه سانتیگراد) مشخص می شوند. لاک های مبتنی بر رزین های آلکیدی و فنولی (ورنیش های فنول آلکیدی) خاصیت خشک کنندگی خوبی در لایه های ضخیم دارند و لایه های الاستیک تشکیل می دهند که در دمای 120-130 درجه سانتی گراد می توانند برای مدت طولانی کار کنند. فیلم های این لاک ها در برابر رطوبت و روغن مقاوم هستند.
لاک های آب امولسیون امولسیون های پایدار پایه های لاک در آب لوله کشی هستند. پایه های لاک از رزین های مصنوعی و همچنین از روغن های خشک کن و مخلوط آنها ساخته می شوند. لاک های آب امولسیون ضد آتش و انفجار هستند زیرا حاوی حلال های آلی قابل اشتعال نیستند. این گونه لاک ها به دلیل ویسکوزیته کم، قابلیت اشباع خوبی دارند. برای آغشته کردن سیم‌پیچ‌های ثابت و متحرک ماشین‌های الکتریکی و دستگاه‌هایی که برای مدت طولانی در دمای تا 105 درجه سانتیگراد کار می‌کنند، استفاده می‌شود.
ترکیبات عایق الکتریکی
ترکیبات ترکیبات عایق هستند که در زمان استفاده مایع بوده و سپس سخت می شوند. ترکیبات حاوی حلال نیستند. با توجه به هدف آنها، این ترکیبات به دو دسته اشباع کننده و پرکننده تقسیم می شوند. اولین آنها برای آغشته کردن سیم پیچ های ماشین ها و دستگاه های الکتریکی، دومی - برای پر کردن حفره ها در کوپلینگ های کابل، و همچنین در ماشین ها و دستگاه های الکتریکی به منظور آب بندی استفاده می شود.
ترکیبات را می توان ترموست (بعد از پخت نرم نمی کند) و ترموپلاستیک (در اثر حرارت بعدی نرم می شود). ترکیبات ترموست شامل ترکیبات مبتنی بر اپوکسی، پلی استر و برخی رزین های دیگر می باشد. ترموپلاستیک ها شامل ترکیباتی بر پایه قیر، دی الکتریک های مومی و پلیمرهای ترموپلاستیک (پلی استایرن، پلی ایزوبوتیلن و غیره) هستند. ترکیبات اشباع کننده و ریخته گری بر پایه قیر از نظر مقاومت حرارتی در رده A (105 درجه سانتیگراد) و برخی به کلاس Y (تا 90 درجه سانتیگراد) تعلق دارند. ترکیبات اپوکسی و ارگانوسیلیکن بیشترین مقاومت حرارتی را دارند.
ترکیبات MBC بر اساس استرهای متاکریلیک ساخته می شوند و به عنوان ترکیبات اشباع و گلدان استفاده می شوند. پس از سخت شدن در دمای 70-100 درجه سانتیگراد (و با سخت کننده های مخصوص در دمای 20 درجه سانتیگراد) مواد گرما سختی هستند که در محدوده دمایی 55- تا 105+ درجه سانتیگراد قابل استفاده هستند.
مواد عایق الکتریکی فیبری اشباع نشده
این گروه شامل مواد ورق و رول متشکل از الیاف با منشاء آلی و معدنی است. مواد فیبری با منشا آلی (کاغذ، مقوا، الیاف و پارچه) از الیاف گیاهی چوب، پنبه و ابریشم طبیعی به دست می‌آیند. میزان رطوبت معمولی مقوا عایق الکتریکی، کاغذ و فیبر بین 6 تا 10 درصد است. مواد آلی فیبری بر پایه الیاف مصنوعی (نایلون) دارای رطوبت 3 تا 5 درصد هستند. تقریباً همان رطوبت در مواد تولید شده بر اساس الیاف معدنی (آزبست، فایبرگلاس) مشاهده می شود. ویژگی های بارز مواد الیافی غیر آلی غیر قابل اشتعال و مقاومت حرارتی بالا (کلاس C) است. این خواص ارزشمند در اغلب موارد زمانی که این مواد با لاک آغشته می شوند کاهش می یابد.
کاغذ عایق الکتریکی معمولا از خمیر چوب ساخته می شود. کاغذ میکا که در تولید نوار میکا استفاده می شود بیشترین تخلخل را دارد. مقوای الکتریکی از سلولز چوب یا از مخلوطی از الیاف پنبه و الیاف سلولز چوب (سولفات) ساخته می شود که در نسبت های مختلف گرفته شده است. افزایش محتوای الیاف پنبه باعث کاهش رطوبت و جمع شدگی مقوا می شود. مقوای الکتریکی که برای کار در هوا طراحی شده است در مقایسه با مقوای طراحی شده برای کار در روغن ساختار متراکم تری دارد. مقوا با ضخامت 0.1-0.8 میلی متر به صورت رول و مقوا با ضخامت 1 میلی متر به بالا در ورق هایی در اندازه های مختلف تولید می شود.
فیبر یک ماده یکپارچه است که با فشار دادن ورق های کاغذ به دست می آید، از قبل با محلول گرم شده کلرید روی تصفیه شده و در آب شسته می شود. فیبر پس از خیساندن قطعات خود در آب داغ، برای انواع پردازش مکانیکی و قالب گیری قابل قبول است.
لتروئید یک فیبر ورق و رول نازک است که برای ساخت انواع واشر عایق الکتریکی، واشر و محصولات شکل‌دار استفاده می‌شود.
کاغذها، مقواها و نوارهای آزبست از الیاف آزبست کریزوتیل ساخته شده اند که دارای بیشترین خاصیت ارتجاعی و قابلیت چرخش به نخ هستند. تمام مواد آزبست در برابر قلیاها مقاوم هستند، اما به راحتی توسط اسیدها از بین می روند.
نوارها و پارچه های شیشه ای عایق الکتریکی از نخ های شیشه ای به دست آمده از شیشه های بدون قلیایی یا کم قلیایی ساخته می شوند. مزیت الیاف شیشه نسبت به الیاف گیاهی و آزبست سطح صاف آنهاست که باعث کاهش جذب رطوبت هوا می شود. مقاومت حرارتی پارچه ها و نوارهای شیشه ای بیشتر از آزبست است.
پارچه های لاکی عایق برق (پارچه های لاک زده)
پارچه های لاک زده مواد انعطاف پذیری هستند که از پارچه آغشته به لاک یا نوعی ترکیب عایق الکتریکی تشکیل شده است. لاک آغشته کننده یا ترکیب پس از سخت شدن، یک لایه انعطاف پذیر را تشکیل می دهد که خواص عایق الکتریکی خوبی را برای پارچه لاک زده فراهم می کند. بسته به پایه پارچه، پارچه های لاک زده به پنبه، ابریشم، نایلون و شیشه (فایبرگلاس) تقسیم می شوند.
لاک های روغن، روغن-قیر، اسکاپون و ارگانوسیلیکن و همچنین لعاب های سیلیکونی، محلول های لاستیک های سیلیکونی و غیره به عنوان ترکیبات اشباع کننده پارچه های لاک زده استفاده می شود.پارچه های لاک ابریشمی و نایلونی بیشترین قابلیت انبساط و انعطاف پذیری را دارند. آنها می توانند در دمای بالاتر از 105 درجه سانتیگراد (کلاس A) کار کنند. تمام پارچه های لاک الکل پنبه ای متعلق به یک کلاس مقاومت در برابر حرارت هستند.
زمینه های اصلی کاربرد پارچه های لاکی عبارتند از: ماشین های الکتریکی، دستگاه ها و دستگاه های فشار ضعیف. از پارچه های لاکی برای عایق چرخشی و شیاری انعطاف پذیر و همچنین انواع واشرهای عایق الکتریکی استفاده می شود.
پلاستیک ها
پلاستیک ها مواد جامدی هستند که در مرحله خاصی از ساخت، خواص پلاستیکی پیدا می کنند و در این حالت می توان از آنها برای تولید محصولاتی با شکل خاص استفاده کرد. این مواد مواد کامپوزیتی هستند که از یک چسب، پرکننده، رنگ، نرم کننده و سایر اجزا تشکیل شده اند. مواد اولیه برای تولید محصولات پلاستیکی پودرهای پرس و مواد پرس هستند. با توجه به مقاومت در برابر حرارت، پلاستیک ها به دو دسته ترموست و ترموپلاستیک تقسیم می شوند.
پلاستیک های عایق الکتریکی چند لایه
پلاستیک های چند لایه موادی هستند که از لایه های متناوب پرکننده ورق (کاغذ یا پارچه) و یک چسب تشکیل شده اند. از مهمترین پلاستیک های عایق الکتریکی لمینت می توان به گتیناکس، تکستولیت و فایبرگلاس اشاره کرد. آنها از پرکننده‌های ورقهای تشکیل شده‌اند که در لایه‌ها چیده شده‌اند و رزین‌های باکلیت، اپوکسی، ارگانوسیلیکن و ترکیبات آنها به عنوان چسب‌کننده استفاده می‌شوند.
انواع خاصی از کاغذ آغشته شده (در گتیناک)، پارچه های پنبه ای (در پارچه پارچه ای) و پارچه های شیشه ای بدون قلیایی (در فایبرگلاس) به عنوان پرکننده استفاده می شود. پرکننده های ذکر شده ابتدا با لاک های باکلیت یا سیلیکون آغشته می شوند، خشک می شوند و به ورق هایی با اندازه مشخص بریده می شوند. پرکننده‌های ورق آماده شده در کیسه‌هایی با ضخامت معین جمع‌آوری می‌شوند و تحت فشار دادن داغ قرار می‌گیرند، که طی آن ورقهای جداگانه با استفاده از رزین‌ها به طور محکم به یکدیگر متصل می‌شوند.
Getinax و textolite در برابر روغن های معدنی مقاوم هستند، بنابراین به طور گسترده ای در دستگاه های الکتریکی و ترانسفورماتورهای پر از روغن استفاده می شوند. ارزان ترین متریال لمینت، لمینت چوب (چوب دلتا) است. با فشار دادن گرم ورقه های نازک روکش توس، از قبل آغشته به رزین های باکلیت به دست می آید. از چوب دلتا برای ساخت قطعات عایق سازه ای و الکتریکی که در روغن کار می کنند استفاده می شود. برای کار در فضای باز، این ماده نیاز به محافظت دقیق در برابر رطوبت دارد.
آزبست تکستولیت یک پلاستیک عایق الکتریکی لایه ای است که از پرس گرم ورقه های پارچه آزبست، از قبل آغشته به رزین باکلیت به دست می آید. به صورت محصولات شکل دار و همچنین به صورت ورق و صفحه با ضخامت 6 تا 60 میلی متر تولید می شود. Asbogetinax یک پلاستیک چند لایه است که از پرس گرم ورقه های کاغذ آزبست حاوی 20 درصد کرافت سلولز یا کاغذ آزبست بدون سلولز، آغشته به یک چسب اپوکسی فنل فرمالدئید تولید می شود.
از بین مواد عایق الکتریکی لایه ای در نظر گرفته شده، ورقه های فایبرگلاس بر پایه سیلیکون ارگانوسیلیکن و بایندرهای اپوکسی دارای بیشترین مقاومت حرارتی، بهترین ویژگی های الکتریکی و مکانیکی، افزایش مقاومت در برابر رطوبت و مقاومت در برابر کپک های قارچی هستند.
محصولات عایق الکتریکی زخم
محصولات عایق الکتریکی زخم، لوله ها و استوانه های جامدی هستند که با پیچاندن مواد فیبری که از قبل با یک چسب آغشته شده اند، روی میله های فلزی گرد ساخته می شوند. انواع خاصی از کاغذهای سیم پیچ یا اشباع کننده و همچنین پارچه های پنبه ای و پارچه های فایبرگلاس به عنوان مواد الیافی استفاده می شود. بایندرها باکلیت، اپوکسی، سیلیکون و رزین های دیگر هستند.
محصولات عایق الکتریکی زخم همراه با میله های فلزی که روی آنها پیچیده شده است در دمای بالا خشک می شوند. برای اینکه محصولات زخم مرطوب شوند، آنها را لاک می زنند. هر لایه لاک در فر خشک می شود. میله های تکستولیت جامد را می توان به عنوان محصولات زخمی نیز طبقه بندی کرد، زیرا آنها همچنین با سیم پیچی از پرکننده های نساجی آغشته به لاک باکلیت تولید می شوند. پس از این، بلنک ها در قالب های فولادی تحت فشار گرم قرار می گیرند. محصولات عایق الکتریکی زخمی در ترانسفورماتورهای دارای عایق هوا و روغن، در کلیدهای هوا و روغن، دستگاه های مختلف الکتریکی و اجزای تجهیزات الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند.
مواد عایق الکتریکی معدنی
مواد عایق الکتریکی معدنی عبارتند از: میکا، مرمر، تخته سنگ، سنگ صابون و بازالت. این گروه همچنین شامل مواد ساخته شده از سیمان پرتلند و آزبست (آزبست سیمان و آزبست پلاستیک) است. تمام این گروه از دی الکتریک های معدنی با مقاومت بالا در برابر قوس الکتریکی مشخص می شوند و ویژگی های مکانیکی نسبتاً بالایی دارند. دی الکتریک های معدنی (به جز میکا و بازالت) را می توان ماشین کاری کرد، به استثنای برش با نخ.
محصولات عایق الکتریکی از سنگ مرمر، تخته سنگ و سنگ صابون به صورت تخته برای پانل ها و پایه های عایق الکتریکی برای کلیدها و کلیدهای فشار ضعیف به دست می آیند. دقیقاً همان محصولات از بازالت ذوب شده را فقط می توان با ریخته گری در قالب به دست آورد. برای اینکه محصولات بازالت ویژگی های مکانیکی و الکتریکی لازم را داشته باشند، تحت عملیات حرارتی قرار می گیرند تا فاز کریستالی در ماده تشکیل شود.
محصولات عایق الکتریکی ساخته شده از آزبست سیمان و آزبست پلاستیک تخته ها، پایه ها، پارتیشن ها و محفظه های خاموش کننده قوس هستند. برای ساخت این نوع محصول از مخلوطی متشکل از سیمان پرتلند و الیاف آزبست استفاده می شود. محصولات پلاستیکی آزبست با پرس سرد از توده ای تولید می شوند که 15 درصد ماده پلاستیکی (کائولن یا خاک رس قالب گیری) به آن اضافه شده است. این به سیالیت بیشتری از جرم اولیه فشار می‌دهد که به دست آوردن محصولات عایق الکتریکی با مشخصات پیچیده از پلاستیک آزبست امکان پذیر می‌شود.
عیب اصلی بسیاری از دی الکتریک های معدنی (به استثنای میکا) سطح پایین ویژگی های الکتریکی آنها است که ناشی از تعداد زیاد منافذ موجود و وجود اکسیدهای آهن است. این پدیده امکان استفاده از دی الکتریک های معدنی را تنها در دستگاه های ولتاژ پایین می دهد.
در بیشتر موارد، تمام دی الکتریک های معدنی، به جز میکا و بازالت، قبل از استفاده با پارافین، قیر، استایرن، رزین های باکلیت و غیره آغشته می شوند. بیشترین اثر زمانی حاصل می شود که دی الکتریک های معدنی از قبل فرآوری شده مکانیکی (پانل ها، پارتیشن ها، محفظه ها و غیره) آغشته شوند. .).
سنگ مرمر و محصولات ساخته شده از آن تغییرات ناگهانی دما را تحمل نمی کنند و ترک خواهند خورد. تخته سنگ، بازالت، سنگ صابون، میکا و آزبست سیمان در برابر تغییرات دمایی ناگهانی مقاومت بیشتری دارند.
مواد عایق الکتریکی میکا
این مواد از ورقه های میکا تشکیل شده است که با استفاده از نوعی رزین یا لاک چسب به هم چسبانده شده اند. مواد چسب دار میکا شامل میکانیت ها، میکافولیا و میکالنتس می باشد. مواد میکای چسبدار عمدتاً برای عایق کاری سیم‌پیچ‌های ماشین‌های الکتریکی فشار قوی (ژنراتورها، موتورهای الکتریکی) و همچنین عایق کاری ماشین‌های فشار ضعیف و ماشین‌هایی که در شرایط سخت کار می‌کنند استفاده می‌شود.
میکانیت ها مواد ورقه ای سخت یا انعطاف پذیری هستند که از چسباندن ورقه های میکای کنده شده با استفاده از رزین های لاک، گلیفتالیک، ارگانوسیلیکن و سایر رزین ها یا لاک های بر پایه این رزین ها به دست می آیند.
انواع اصلی میکانیت ها جمع کننده، اسپیسر، قالب گیری و انعطاف پذیر هستند. میکانیت های کلکتور و اسپیسر از گروه میکانیت های جامد هستند که پس از چسباندن میکا، در فشارهای خاص و حرارت بالا پرس می شوند. این میکانیت ها دارای انقباض ضخامت کمتر و چگالی بالاتری هستند. قالب گیری و میکانیت انعطاف پذیر ساختار شل تر و چگالی کمتری دارند.
میکانیت کلکتور یک ماده ورقه ای جامد است که از ورقه های میکا که با استفاده از رزین های شلاک یا گلیپتال یا لاک های مبتنی بر این رزین ها به یکدیگر چسبانده شده اند. برای اطمینان از استحکام مکانیکی هنگام کار در کلکتورهای ماشین های الکتریکی، بیش از 4 درصد چسب به این میکانیت ها وارد نمی شود.
میکانیت اسپیسر یک ماده ورقه جامد است که از ورقه های میکای کنده شده ساخته شده است که با استفاده از رزین های شلاک یا گلیپتال یا لاک بر اساس آنها به هم چسبانده شده است. پس از چسباندن، ورق های میکانیت بالشتک پرس می شوند. این ماده دارای 75-95% میکا و 25-5% چسب می باشد.
میکانیت قالب گیری یک ماده ورقه ای جامد است که از ورقه های میکای کنده شده ساخته شده است که با استفاده از رزین های شلاک، گلیفتالیک یا ارگانوسیلیکن یا لاک بر اساس آنها به هم چسبانده شده است. پس از چسباندن، ورق های میکانیت قالب گیری در دمای 140-150 درجه سانتی گراد پرس می شوند.
میکانیت انعطاف پذیر یک ماده ورقه ای است که در دمای اتاق انعطاف پذیر است. از ورقه های میکای کنده شده، چسبانده شده با روغن-قیر، روغن-گلیفتالیک یا لاک الکل سیلیکونی (بدون خشک کن) ساخته شده است که لایه های انعطاف پذیر را تشکیل می دهد.
انواع خاصی از میکانیت انعطاف پذیر با کاغذ میکا در دو طرف پوشانده می شوند تا مقاومت مکانیکی افزایش یابد. فیبر شیشه ای انعطاف پذیر یک ماده ورقه ای است که در دمای اتاق انعطاف پذیر است. این یک نوع میکانیت انعطاف پذیر است که با افزایش استحکام مکانیکی و افزایش مقاومت در برابر گرما مشخص می شود. این ماده از ورقه های میکای کنده شده ساخته شده است که با لاک های سیلیکون یا روغن گلیفتالیک به هم چسبانده شده اند و لایه های انعطاف پذیر مقاوم در برابر حرارت را تشکیل می دهند. ورق های فایبرگلاس انعطاف پذیر در دو طرف یا یک طرف با فایبرگلاس بدون قلیایی پوشانده شده است.
Mikafolia یک ماده عایق الکتریکی رول یا ورق است که در حالت گرم قالب گیری می شود. این شامل یک یا چند لایه، معمولاً دو یا سه، از ورق های میکا است که به هم چسبیده و با یک ورق کاغذ به ضخامت 0.05 میلی متر، یا با فایبرگلاس، یا با توری فایبرگلاس. از شلاک، گلیپتال، پلی استر یا ارگانوسیلیکن به عنوان لاک چسب استفاده می شود.
نوار میکا یک ماده عایق الکتریکی نورد شده است که در دمای اتاق انعطاف پذیر است. از یک لایه ورقه میکای کنده شده تشکیل شده است که به هم چسبانده شده و از یک طرف یا هر دو طرف با کاغذ نازک میکا، فایبرگلاس یا مش فایبر گلاس پوشانده شده است. محلول های روغن- قیر، روغن-گلیفتالیک، ارگانوسیلیک و لاستیک به عنوان لاک چسب استفاده می شود.
Mikasilk یک ماده عایق الکتریکی نورد شده است که در دمای اتاق قابل انعطاف است. میکاسیلک یکی از انواع میکالنته است، اما با افزایش مقاومت کششی مکانیکی. این شامل یک لایه ورقه میکای کنده شده است که به هم چسبانده شده و از یک طرف با پارچه ای از ابریشم طبیعی و از طرف دیگر با کاغذ میکا پوشانده شده است. لاک های روغن گلیفتالیک یا روغن قیر به عنوان لاک چسب استفاده می شد و لایه های انعطاف پذیر را تشکیل می داد.
میکافات یک ماده عایق الکتریکی رول یا ورق است که در دمای اتاق انعطاف پذیر است. پارچه میکا از چند لایه میکای کنده شده تشکیل شده است که به هم چسبیده و دو طرف آن را با پارچه پنبه ای (پرکال) یا کاغذ میکا در یک طرف و پارچه روی طرف دیگر پوشانده اند.
Micalex یک پلاستیک میکا است که با پرس از مخلوط پودر میکا و شیشه ساخته می شود. پس از پرس، محصولات تحت عملیات حرارتی (خشک کردن) قرار می گیرند. Micalex به صورت صفحات و میله ها و همچنین به صورت محصولات عایق الکتریکی (پانل ها، پایه های کلید، خازن های هوا و ...) تولید می شود. هنگام فشار دادن محصولات Micalex ممکن است قطعات فلزی به آنها اضافه شود. این محصولات دارای انواع پردازش مکانیکی هستند.
مواد عایق الکتریکی میکا
هنگام توسعه میکای طبیعی و هنگام تولید مواد عایق الکتریکی بر اساس میکای کنده شده، مقدار زیادی زباله باقی می ماند. بازیافت آنها امکان به دست آوردن مواد عایق الکتریکی جدید - میکا را فراهم می کند. این نوع از مواد از کاغذ میکا ساخته شده است که از قبل با نوعی چسب (رزین، لاک) درمان شده است. مواد عایق الکتریکی میکای سخت یا منعطف از کاغذ میکا با چسباندن با لاک یا رزین های چسبنده و متعاقبا پرس گرم به دست می آیند. رزین های چسب را می توان مستقیماً به توده میکای مایع - سوسپانسیون میکا وارد کرد. از مهمترین مواد میکا باید به موارد زیر اشاره کرد.
کلکتور Sludinite یک ماده ورق جامد است که از نظر ضخامت کالیبره شده است. با فشار دادن گرم ورق های کاغذ میکا که با لاک شلاک درمان شده اند به دست می آید. میکای کالکتور در ورق هایی با ابعاد 215×400 میلی متر تا 400×600 میلی متر تولید می شود.
بالشتک میکا یک ماده ورق جامد است که با فشار دادن گرم ورق های کاغذ میکا آغشته به لاک های چسبنده به دست می آید. میکا اسپیسر در ورق هایی با ابعاد 200*400 میلی متر تولید می شود. واشرها و واشرهای جامد از آن برای ماشین‌های الکتریکی و دستگاه‌هایی با گرمای بیش از حد معمول و افزایش یافته ساخته می‌شوند.
میکای قالب گیری شیشه ای یک ماده ورق سخت در هنگام سرد و انعطاف پذیر در هنگام گرم شدن است. از چسباندن کاغذ میکا به بسترهای فایبرگلاس به دست می آید. میکای شیشه ای مقاوم در برابر حرارت قالب گیری یک ماده ورقه ای جامد است که در حالت گرم قالب گیری می شود. با چسباندن ورق های کاغذ میکا به فایبرگلاس با استفاده از لاک سیلیکون مقاوم در برابر حرارت ساخته می شود. در ورق هایی با ابعاد 250×350 میلی متر یا بیشتر تولید می شود. این ماده استحکام کششی مکانیکی را افزایش داده است.
Sludinite flexible یک ماده ورقه ای است که در دمای اتاق انعطاف پذیر است. با چسباندن ورق های کاغذ میکا و سپس پرس گرم تولید می شود. لاک پلی استر یا سیلیکون به عنوان چسب استفاده می شود. اکثر انواع میکای انعطاف پذیر از یک یا هر دو طرف با فایبرگلاس پوشانده می شوند. میکا شیشه ای انعطاف پذیر (مقاوم در برابر حرارت) یک ماده ورقه ای است که در دمای اتاق انعطاف پذیر است. با چسباندن یک یا چند ورق کاغذ میکا به مش فایبرگلاس یا فایبرگلاس با استفاده از لاک های ارگانوسیلیکن تولید می شود. پس از چسباندن، مواد به صورت گرم فشرده می شوند. برای افزایش استحکام مکانیکی از یک طرف یا هر دو طرف با فایبرگلاس پوشانده شده است.
Sludinitofolium یک ماده رول یا ورق است که هنگام گرم شدن قابل انعطاف است و از چسباندن یک یا چند ورق کاغذ میکا با کاغذ تلفن به ضخامت 0.05 میلی متر به دست می آید که به عنوان یک بستر انعطاف پذیر استفاده می شود. دامنه کاربرد این ماده مانند میکافولیا بر پایه میکای کنده شده است. Sludinitofolium در رول هایی به عرض 320-400 میلی متر تولید می شود.
نوار میکا یک ماده نورد شده مقاوم در برابر حرارت است که در دمای اتاق قابل انعطاف است و از کاغذ میکا تشکیل شده است که در یک یا هر دو طرف با مش فایبر گلاس یا فایبرگلاس پوشانده شده است. نوارهای میکا عمدتاً در غلتک هایی با عرض 15، 20، 23، 25، 30 و 35 میلی متر تولید می شوند که کمتر به صورت رول هستند.
نوار شیشه ای میکا یک ماده نورد شده و انعطاف پذیر در برابر سرد است که از کاغذ میکا، مش فایبر گلاس و کاغذ میکا تشکیل شده است که با لاک اپوکسی پلی استر چسبانده و آغشته شده است. سطح نوار با یک لایه چسبنده از ترکیب پوشیده شده است. در غلتک هایی با عرض 15، 20، 23، 30، 35 میلی متر تولید می شود.
مقوای الکتروکارد میکای شیشه ای یک ماده ورقه ای است که در دمای اتاق انعطاف پذیر است. از چسباندن کاغذ میکا، مقوای الکتریکی و فایبرگلاس با استفاده از لاک به دست می آید. در ورق هایی با ابعاد 500 در 650 میلی متر موجود است.
مواد عایق الکتریکی میکا پلاستیک
تمام مواد میکا پلاستیکی با چسباندن و فشار دادن ورق های کاغذ میکا پلاستیک تولید می شود. دومی از ضایعات میکای غیر صنعتی در نتیجه خرد کردن مکانیکی ذرات توسط یک موج الاستیک به دست می آید. در مقایسه با مواد میکا-پلاستیک، مواد میکا-پلاستیک استحکام مکانیکی بیشتری دارند، اما همگن کمتری دارند، زیرا از ذرات بزرگتری نسبت به میکا-پلاستیک ها تشکیل شده اند. مهمترین مواد عایق الکتریکی میکا پلاستیک به شرح زیر است.
پلاستیک میکا کلکتور یک ماده ورق جامد است که از نظر ضخامت کالیبره شده است. با فشار دادن گرم ورق های کاغذ میکا که از قبل با لایه ای از چسب پوشانده شده اند، به دست می آید. در ورق هایی با ابعاد 215 در 465 میلی متر موجود است.
بالشتک میکا یک ماده ورق جامد است که با فشار دادن گرم ورق های کاغذ میکا که با لایه ای از چسب پوشانده شده اند ساخته می شود. در ورق هایی با ابعاد 520 در 850 میلی متر موجود است.
میکا قالب گیری یک ماده ورقه ای فشرده است که در زمان سرد سخت است و در هنگام گرم شدن می تواند قالب گیری شود. در ورق های مختلف از 200 در 400 میلی متر تا 520 در 820 میلی متر موجود است.
میکای انعطاف پذیر یک ماده ورقه ای فشرده است که در دمای اتاق انعطاف پذیر است. در ورق های مختلف از 200 در 400 میلی متر تا 520 در 820 میلی متر موجود است. پلاستیک میکا شیشه ای انعطاف پذیر یک ماده ورق فشرده، انعطاف پذیر در دمای اتاق، متشکل از چندین لایه کاغذ میکا است که از یک طرف با پشم شیشه و از طرف دیگر با توری فایبرگلاس یا دو طرف با مش فایبر گلاس پوشانده شده است. در ورق های مختلف از 250 در 500 میلی متر تا 500 در 850 میلی متر موجود است.
میکا-پلاستیک فولیوم یک ماده نورد یا ورقه ای، انعطاف پذیر و قابل قالب گیری در حالت گرم است که از چسباندن چند ورق کاغذ پلاستیکی میکا به دست می آید و از یک طرف آن با کاغذ تلفن یا بدون آن چسبانده می شود.
نوار پلاستیکی میکا یک ماده رول قابل انعطاف در دمای اتاق است که از کاغذ پلاستیکی میکا پوشیده شده با کاغذ میکا در دو طرف تشکیل شده است. این ماده در غلتک هایی با عرض های 12، 15، 17، 24، 30 و 34 میلی متر موجود است.
نوار پلاستیکی میکای شیشه ای مقاوم در برابر حرارت، ماده ای است که در دمای اتاق قابل انعطاف است، متشکل از یک لایه کاغذ میکا، که از یک یا دو طرف با مش فایبرگلاس یا فایبرگلاس با استفاده از لاک سیلیکون پوشانده شده است. این ماده در غلتک هایی با عرض 15، 20، 25، 30 و 35 میلی متر تولید می شود.
مواد و شیشه های الکتروسرامیکی
مواد الکتروسرامیکی جامدات مصنوعی هستند که در نتیجه عملیات حرارتی (شیرکاری) توده های سرامیکی اولیه متشکل از مواد معدنی مختلف (رس، تالک و غیره) و سایر مواد گرفته شده در نسبت معینی به دست می آیند. محصولات مختلف الکتروسرامیکی از توده های سرامیکی به دست می آیند: عایق ها، خازن ها و غیره.
در حین پخت در دمای بالا این محصولات، فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی پیچیده ای بین ذرات مواد اولیه با تشکیل مواد جدید با ساختار کریستالی و شیشه ای رخ می دهد.
مواد الکتروسرامیکی به 3 گروه تقسیم می‌شوند: موادی که از آنها عایق‌ها ساخته می‌شوند (سرامیک‌های عایق)، موادی که از آنها خازن‌ها ساخته می‌شوند (سرامیک‌های خازن)، و مواد سرامیکی فروالکتریک که دارای مقادیر غیرعادی ثابت دی الکتریک و اثر پیزوالکتریک هستند. دومی در مهندسی رادیو استفاده می شود. تمام مواد الکتروسرامیکی با مقاومت حرارتی بالا، مقاومت در برابر آب و هوا، مقاومت در برابر جرقه و قوس الکتریکی مشخص می شوند و دارای خواص عایق الکتریکی خوب و استحکام مکانیکی نسبتاً بالایی هستند.
در کنار مواد الکتروسرامیکی، بسیاری از انواع عایق ها از شیشه ساخته می شوند. برای تولید عایق ها از شیشه های کم قلیایی و قلیایی استفاده می شود. بیشتر انواع عایق های فشار قوی از شیشه سکوریت ساخته می شوند. عایق های شیشه سکوریت از نظر استحکام مکانیکی نسبت به عایق های چینی برتری دارند.
مواد مغناطیسی
به مقادیری که خواص مغناطیسی مواد را ارزیابی می کنند، ویژگی های مغناطیسی می گویند. اینها عبارتند از: نفوذپذیری مطلق مغناطیسی، نفوذپذیری مغناطیسی نسبی، ضریب دمایی نفوذپذیری مغناطیسی، حداکثر انرژی میدان مغناطیسی و ... همه مواد مغناطیسی به دو گروه اصلی مغناطیسی نرم و مغناطیسی سخت تقسیم می شوند.
مواد مغناطیسی نرم با تلفات هیسترزیس کم مشخص می شوند (پسماند مغناطیسی - تاخیر در مغناطش بدن از میدان مغناطیسی خارجی). آنها دارای مقادیر نفوذپذیری مغناطیسی نسبتاً بزرگ، نیروی اجباری کم و القای اشباع نسبتاً بالایی هستند. این مواد برای ساخت هسته‌های مغناطیسی ترانسفورماتورها، ماشین‌ها و دستگاه‌های الکتریکی، صفحه‌های مغناطیسی و سایر دستگاه‌هایی که نیاز به مغناطیسی با تلفات انرژی کم است، استفاده می‌شوند.
مواد مغناطیسی سخت با تلفات هیسترزیس زیاد مشخص می شوند، یعنی دارای نیروی اجباری بالا و القای باقیمانده بالایی هستند. این مواد با مغناطیسی شدن می توانند انرژی مغناطیسی حاصل را برای مدت طولانی حفظ کنند، یعنی به منبع میدان مغناطیسی ثابت تبدیل شوند. برای ساخت آهنرباهای دائمی از مواد مغناطیسی سخت استفاده می شود.
مواد مغناطیسی بر اساس اساس آنها به فلزی، غیرفلزی و مغناطیسی تقسیم می شوند. مواد نرم مغناطیسی فلزی عبارتند از: آهن خالص (الکترولیتیک)، فولاد ورق برق، آهن-آرمکو، پرمالیاژ (آلیاژهای آهن نیکل) و غیره. اجزاء (کبالت، سیلیکون و غیره). مواد مغناطیسی غیرفلزی شامل فریت ها هستند. اینها موادی هستند که از مخلوط پودری اکسیدهای فلزات خاص و اکسید آهن به دست می آیند. فریت های فشرده (هسته ها، حلقه ها و غیره) در دمای 1300-1500 درجه سانتیگراد پخته می شوند. فریت ها یا از نظر مغناطیسی نرم هستند یا از نظر مغناطیسی سخت.
مگنتودالکتریک ها مواد کامپوزیتی هستند که از 70 تا 80 درصد مواد مغناطیسی پودری و 30 تا 20 درصد دی الکتریک با پلیمر بالا آلی تشکیل شده اند. فریت ها و مگنتودالکتریک ها با مواد مغناطیسی فلزی در داشتن مقادیر مقاومت حجمی بالاتر متفاوت هستند، که به شدت تلفات جریان گردابی را کاهش می دهد. این اجازه می دهد تا این مواد در فناوری فرکانس بالا استفاده شوند. علاوه بر این، فریت ها دارای ویژگی های مغناطیسی پایدار در محدوده فرکانس وسیع هستند.
ورق فولادی برق
فولاد الکتریکی یک ماده مغناطیسی نرم است. برای بهبود ویژگی های مغناطیسی، سیلیکون به آن اضافه می شود که مقاومت فولاد را افزایش می دهد که منجر به کاهش تلفات جریان گردابی می شود. این فولاد به صورت ورق هایی با ضخامت 0.1 تولید می شود; 0.2; 0.35; 0.5; 1.0 میلی متر، عرض از 240 تا 1000 میلی متر و طول از 720 تا 2000 میلی متر.
پرمالوی
این مواد آلیاژهای آهن نیکل با میزان نیکل 36 تا 80 درصد هستند. برای بهبود برخی خصوصیات پرمالیاژها، کروم، مولیبدن، مس و غیره به ترکیب آنها اضافه می شود.ویژگی های مشخصه همه پرمالیاژها، مغناطش آسان آنها در میدان های مغناطیسی ضعیف و افزایش مقادیر مقاومت الکتریکی است.
آلیاژهای دائمی آلیاژهای انعطاف پذیر هستند که به راحتی به صورت صفحات و نوارهایی با ضخامت تا 0.02 میلی متر یا کمتر نورد می شوند. به دلیل افزایش مقاومت و پایداری ویژگی های مغناطیسی، پرمالیاژها می توانند تا فرکانس های 200-500 کیلوهرتز مورد استفاده قرار گیرند. آلیاژهای دائمی به تغییر شکل بسیار حساس هستند که باعث بدتر شدن خصوصیات مغناطیسی اصلی آنها می شود. بازگرداندن سطح اصلی ویژگی های مغناطیسی قطعات پرمالوی تغییر شکل یافته با عملیات حرارتی آنها مطابق با یک رژیم کاملاً توسعه یافته به دست می آید.
مواد مغناطیسی سخت
مواد مغناطیسی سخت دارای مقادیر زیادی نیروی اجباری و القای باقیمانده زیاد و بنابراین مقادیر زیادی انرژی مغناطیسی هستند. مواد مغناطیسی سخت عبارتند از:
- آلیاژهای سخت شده به مارتنزیت (فولادهای آلیاژ شده با کروم، تنگستن یا کبالت)؛
- آلیاژهای غیر قابل چکش خوار آهن-نیکل-آلومینیوم برای سخت شدن پراکندگی (النی، آلنیکو و غیره)؛
- آلیاژهای چکش خوار بر پایه آهن، کبالت و وانادیوم (ویکالوی) یا بر پایه آهن، کبالت، مولیبدن (کومول)؛
- آلیاژهای با اجبار بسیار بالا بر اساس فلزات نجیب (پلاتین - آهن؛ نقره - منگنز - آلومینیوم و غیره)؛
- مواد غیر قابل چکش خوار فلز-سرامیک به دست آمده از فشار دادن اجزای پودری و سپس پختن محصولات فشرده (آهن ربا).
- فریت های سخت مغناطیسی؛
- مواد غیر قابل چکش خوار فلزی-پلاستیکی به دست آمده از پودرهای فشرده سازی متشکل از ذرات مواد مغناطیسی سخت و یک چسب (رزین مصنوعی).
- مواد مغناطیسی الاستیک (magnetoelasts)، متشکل از پودری از یک ماده مغناطیسی سخت و یک چسب الاستیک (لاستیک، لاستیک).
القای باقیمانده آهنرباهای فلزی-پلاستیک و مغناطیس الاستیک در مقایسه با آهنرباهای ریخته گری ساخته شده از همان مواد مغناطیسی سخت (alni، alnico و غیره) 20-30٪ کمتر است.
فریت ها
فریت ها مواد مغناطیسی غیرفلزی هستند که از مخلوطی از اکسیدهای فلزی خاص انتخاب شده با اکسید آهن ساخته شده اند. نام فریت با نام فلز دو ظرفیتی مشخص می شود که اکسید آن بخشی از فریت است. بنابراین، اگر فریت حاوی اکسید روی باشد، فریت روی نامیده می شود. اگر اکسید منگنز به مواد اضافه شود - منگنز.
فریت های پیچیده (مخلوط) در فناوری مورد استفاده قرار می گیرند که دارای ویژگی های مغناطیسی بالاتر و مقاومت بیشتری نسبت به فریت های ساده هستند. نمونه هایی از فریت های پیچیده عبارتند از نیکل روی، منگنز روی و غیره.
همه فریت ها موادی با ساختار پلی کریستالی هستند که از اکسیدهای فلزی در نتیجه تف جوشی پودرهای اکسیدهای مختلف در دمای 1100-1300 درجه سانتی گراد به دست می آیند. فریت ها را فقط می توان با یک ابزار ساینده پردازش کرد. آنها نیمه هادی های مغناطیسی هستند. این به آنها اجازه می دهد تا در میدان های مغناطیسی با فرکانس بالا استفاده شوند، زیرا تلفات آنها در اثر جریان های گردابی ناچیز است.
مواد و محصولات نیمه هادی
نیمه هادی ها شامل تعداد زیادی مواد هستند که از نظر ساختار داخلی، ترکیب شیمیایی و خواص الکتریکی با یکدیگر متفاوت هستند. مواد نیمه هادی کریستالی بر اساس ترکیب شیمیایی خود به 4 گروه تقسیم می شوند:
- مواد متشکل از اتم های یک عنصر: ژرمانیوم، سیلیکون، سلنیوم، فسفر، بور، ایندیم، گالیم و غیره.
- مواد متشکل از اکسیدهای فلزی: اکسید مس، اکسید روی، اکسید کادمیوم، دی اکسید تیتانیوم و غیره.
- مواد مبتنی بر ترکیبات اتم های گروه سوم و پنجم سیستم عناصر مندلیف که با فرمول کلی مشخص می شوند و آنتی مونیدها نامیده می شوند. این گروه شامل ترکیبات آنتیموان با ایندیم، با گالیم و غیره، ترکیبات اتم های گروه دوم و ششم و همچنین ترکیبات اتم های گروه چهارم می باشد.
- مواد نیمه هادی با منشاء آلی، به عنوان مثال ترکیبات آروماتیک چند حلقه ای: آنتراسن، نفتالین و غیره.
با توجه به ساختار بلوری، مواد نیمه هادی به 2 گروه نیمه هادی های تک کریستالی و چند کریستالی تقسیم می شوند. گروه اول شامل موادی است که به صورت تک بلورهای بزرگ (تک کریستال) به دست می آیند. از جمله آنها ژرمانیوم و سیلیکون هستند که از آنها صفحات برای یکسو کننده ها و سایر دستگاه های نیمه هادی بریده می شود.
گروه دوم مواد نیمه هادی ها هستند که از بلورهای کوچک زیادی تشکیل شده است که به یکدیگر لحیم شده اند. نیمه هادی های پلی کریستالی عبارتند از: سلنیوم، سیلیکون کاربید و غیره.
از نظر مقاومت حجمی، نیمه هادی ها یک موقعیت متوسط بین هادی ها و دی الکتریک ها را اشغال می کنند. برخی از آنها هنگام قرار گرفتن در معرض ولتاژ بالا به شدت مقاومت الکتریکی را کاهش می دهند. این پدیده در برقگیرهای نوع شیر برای محافظت از خطوط برق کاربرد پیدا کرده است. سایر نیمه هادی ها هنگام قرار گرفتن در معرض نور به طور چشمگیری مقاومت خود را کاهش می دهند. این در فتوسل ها و مقاومت های نوری استفاده می شود. ویژگی مشترک نیمه هادی ها این است که رسانایی الکترون و حفره دارند.
محصولات الکترو کربنی (برس برای ماشین های الکتریکی)
این نوع محصول شامل برس های ماشین های الکتریکی، الکترودهای کوره های قوس الکتریکی، قطعات تماسی و ... می باشد. محصولات الکتروکربنی با پرس از توده های پودری اصلی و به دنبال آن پختن ساخته می شوند.
توده های پودری اولیه از مخلوطی از مواد کربن دار (گرافیت، دوده، کک، آنتراسیت و غیره)، چسباننده و مواد پلاستیک کننده (زغال سنگ و تارهای مصنوعی، زمین و غیره) تشکیل شده است. برخی از پودرها حاوی چسب نیستند.
برس های ماشین های الکتریکی گرافیت، کربن-گرافیت، الکتروگرافیت، فلز-گرافیت هستند. برس های گرافیتی از گرافیت طبیعی بدون کلاسور (درجات نرم) و با استفاده از کلاسور (گریدهای سخت) ساخته می شوند. برس های گرافیتی نرم هستند و در حین کار صدای کمی ایجاد می کنند. برس های کربن-گرافیت از گرافیت با افزودن مواد کربنی دیگر (کک، دوده) با معرفی کلاسورها ساخته می شوند. برس های به دست آمده پس از عملیات حرارتی با یک لایه نازک مس (در یک حمام الکترولیتی) پوشانده می شوند. برس های کربن-گرافیت استحکام مکانیکی، سختی و سایش کم در حین کار را افزایش داده اند.
برس های الکتروگرافیت شده از گرافیت و سایر مواد کربنی (کک، دوده) با معرفی کلاسورها ساخته می شوند. پس از اولین شلیک، برس ها در معرض گرافیت شدن قرار می گیرند، یعنی در دمای 2500-2800 درجه سانتیگراد بازپخت می شوند. برس های الکتروگرافیتی شده استحکام مکانیکی، مقاومت در برابر تغییرات بار ضربه ای را افزایش داده و در سرعت های محیطی بالا استفاده می شوند. برس های فلز گرافیت از مخلوطی از گرافیت و پودر مس ساخته می شوند. برخی از آنها حاوی پودرهای سرب، قلع یا نقره هستند. این برس ها دارای مقادیر مقاومت پایین هستند، چگالی جریان بالا را تحمل می کنند و افت ولتاژ گذرا پایینی دارند.
مواد الکتریکی مجموعه ای از مواد هادی، عایق الکتریکی، مغناطیسی و نیمه هادی هستند که برای عملکرد در میدان های الکتریکی و مغناطیسی طراحی شده اند. این همچنین شامل محصولات پایه الکتریکی است: عایق ها، خازن ها، سیم ها و برخی عناصر نیمه هادی. مواد الکتریکی یکی از مکان های اصلی در مهندسی برق مدرن را به خود اختصاص داده اند. همه می دانند که قابلیت اطمینان ماشین های الکتریکی، دستگاه ها و تاسیسات الکتریکی عمدتاً به کیفیت و انتخاب صحیح مواد الکتریکی مناسب بستگی دارد. تجزیه و تحلیل حوادث ماشین آلات و دستگاه های الکتریکی نشان می دهد که بیشتر آنها به دلیل خرابی عایق الکتریکی متشکل از مواد عایق الکتریکی رخ می دهد.
مواد مغناطیسی برای مهندسی برق اهمیت کمتری ندارند. تلفات انرژی و ابعاد ماشین های الکتریکی و ترانسفورماتورها توسط خواص مواد مغناطیسی تعیین می شود. مواد نیمه هادی یا نیمه هادی ها جایگاه نسبتاً قابل توجهی در مهندسی برق دارند. در نتیجه توسعه و مطالعه این گروه از مواد، دستگاه های جدید مختلفی ایجاد شده است که امکان حل موفقیت آمیز برخی از مشکلات در مهندسی برق را فراهم می کند.
با انتخاب منطقی مواد عایق الکتریکی، مغناطیسی و سایر مواد، می توان تجهیزات الکتریکی را ایجاد کرد که در عملکرد با ابعاد و وزن کوچک قابل اعتماد باشد. اما برای تحقق این کیفیت ها، آگاهی از خواص همه گروه های مواد الکتریکی لازم است.
مواد هادی
این گروه از مواد شامل فلزات و آلیاژهای آنها می شود. فلزات خالص مقاومت کمی دارند. استثنا جیوه است که مقاومت نسبتاً بالایی دارد. آلیاژها همچنین مقاومت بالایی دارند. از فلزات خالص در ساخت سیم پیچی و نصب سیم، کابل و ... استفاده می شود. آلیاژهای هادی به صورت سیم و نوار در رئوستات، پتانسیومتر، مقاومت های اضافی و غیره استفاده می شود.
در زیر گروه آلیاژهای با مقاومت بالا، گروهی از مواد هادی مقاوم در برابر حرارت که در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا مقاوم هستند، متمایز می شوند. آلیاژهای هادی مقاوم در برابر حرارت یا مقاوم در برابر حرارت در دستگاه های گرمایش الکتریکی و رئوستات ها استفاده می شود. فلزات خالص علاوه بر مقاومت کم، انعطاف پذیری خوبی دارند، یعنی می توان آن ها را در سیم نازک، روبان ها کشیده و در فویل هایی با ضخامت کمتر از 0.01 میلی متر درآورد. آلیاژهای فلزی شکل پذیری کمتری دارند، اما خاصیت ارتجاعی بیشتری دارند و از نظر مکانیکی پایدار هستند. یکی از ویژگی های همه مواد رسانای فلزی رسانایی الکترونیکی آنهاست. مقاومت تمام هادی های فلزی با افزایش دما و همچنین در نتیجه پردازش مکانیکی افزایش می یابد که باعث تغییر شکل دائمی در فلز می شود.
نورد یا کشش زمانی استفاده می شود که نیاز به مواد رسانا با مقاومت مکانیکی افزایش یافته باشد، به عنوان مثال، در ساخت سیم های خطوط هوایی، سیم های چرخ دستی و غیره. درمان - بازپخت بدون دسترسی به اکسیژن.
مواد عایق الکتریکی
مواد عایق الکتریکی یا دی الکتریک موادی هستند که برای تامین عایق استفاده می شوند، یعنی از نشت جریان الکتریکی بین هر قسمت رسانا که تحت پتانسیل های الکتریکی مختلف هستند جلوگیری می کنند. دی الکتریک ها مقاومت الکتریکی بسیار بالایی دارند. دی الکتریک ها بر اساس ترکیب شیمیایی خود به آلی و معدنی تقسیم می شوند. عنصر اصلی در مولکول های همه دی الکتریک های آلی کربن است. در دی الکتریک های معدنی کربن وجود ندارد. دی الکتریک های معدنی (میکا، سرامیک و غیره) بیشترین مقاومت در برابر حرارت را دارند.
با توجه به روش تولید، بین دی الکتریک طبیعی (طبیعی) و مصنوعی تفاوت قائل می شود. دی الکتریک های مصنوعی را می توان با مجموعه خاصی از خواص الکتریکی و فیزیکوشیمیایی ایجاد کرد، به همین دلیل است که آنها به طور گسترده در مهندسی برق استفاده می شوند.
دی الکتریک ها بر اساس ساختار مولکول های خود به غیر قطبی (خنثی) و قطبی تقسیم می شوند. دی الکتریک های خنثی از اتم ها و مولکول های الکتریکی خنثی تشکیل شده اند که قبل از قرار گرفتن در معرض میدان الکتریکی دارای خواص الکتریکی نیستند. دی الکتریک های خنثی عبارتند از: پلی اتیلن، فلوئوروپلاستیک-4 و غیره. در بین دی الکتریک های خنثی، دی الکتریک های کریستالی یونی (میکا، کوارتز و غیره) متمایز می شوند که در آنها هر جفت یون یک ذره خنثی الکتریکی را تشکیل می دهد. یون ها در محل شبکه کریستالی قرار دارند. هر یون در حرکت حرارتی ارتعاشی نزدیک به مرکز تعادل - یک گره از شبکه کریستالی - است. دی الکتریک های قطبی یا دوقطبی از مولکول های دوقطبی قطبی تشکیل شده اند. دومی ها به دلیل عدم تقارن ساختارشان، حتی قبل از تأثیر نیروی میدان الکتریکی روی آنها، یک گشتاور الکتریکی اولیه دارند. دی الکتریک های قطبی شامل باکلیت، پلی وینیل کلرید و غیره هستند. در مقایسه با دی الکتریک های خنثی، دی الکتریک های قطبی دارای ثابت دی الکتریک بالاتر و همچنین رسانایی کمی افزایش یافته اند.
دی الکتریک ها بر اساس حالت تجمعشان گاز، مایع و جامد هستند. بزرگترین گروه دی الکتریک جامد است. خواص الکتریکی مواد عایق الکتریکی با استفاده از مقادیری به نام ویژگی های الکتریکی ارزیابی می شود. اینها عبارتند از: مقاومت حجمی، مقاومت سطحی، ثابت دی الکتریک، ضریب دمایی ثابت دی الکتریک، مماس از دست دادن دی الکتریک و استحکام دی الکتریک ماده.
مقاومت حجمی ویژه مقداری است که تخمین مقاومت الکتریکی یک ماده را در هنگام عبور جریان مستقیم از آن ممکن می‌سازد. متقابل مقاومت حجمی رسانایی حجمی نامیده می شود. مقاومت سطح ویژه مقداری است که به فرد اجازه می دهد مقاومت الکتریکی یک ماده را زمانی که جریان مستقیم از سطح آن بین الکترودها عبور می کند، تخمین بزند. متقابل مقاومت سطح ویژه را هدایت سطح ویژه می گویند.
ضریب دمایی مقاومت الکتریکی مقداری است که تغییر در مقاومت یک ماده را با تغییر دمای آن تعیین می کند. با افزایش دما، مقاومت الکتریکی همه دی الکتریک ها کاهش می یابد، بنابراین ضریب مقاومت دمایی آنها دارای علامت منفی است. ثابت دی الکتریک مقداری است که به ما امکان می دهد توانایی یک ماده برای ایجاد ظرفیت الکتریکی را ارزیابی کنیم. ثابت دی الکتریک نسبی در مقدار ثابت دی الکتریک مطلق گنجانده شده است. ضریب دمایی ثابت دی الکتریک مقداری است که امکان ارزیابی ماهیت تغییر ثابت دی الکتریک و بنابراین ظرفیت عایق را با تغییر دما ممکن می سازد. مماس تلفات دی الکتریک مقداری است که تلفات توان را در دی الکتریکی که با ولتاژ متناوب کار می کند تعیین می کند.
قدرت الکتریکی مقداری است که به ما امکان می دهد توانایی دی الکتریک را برای مقاومت در برابر تخریب توسط ولتاژ الکتریکی ارزیابی کنیم. استحکام مکانیکی عایق الکتریکی و سایر مواد با استفاده از ویژگی‌های زیر ارزیابی می‌شود: مقاومت کششی مواد، ازدیاد طول کششی، مقاومت فشاری مواد، مقاومت خمشی استاتیکی مواد، مقاومت ضربه‌ای خاص، مقاومت در برابر شکافت.
خصوصیات فیزیکوشیمیایی دی الکتریک ها عبارتند از: عدد اسیدی، ویسکوزیته، جذب آب. عدد اسیدی تعداد میلی گرم هیدروکسید پتاسیم مورد نیاز برای خنثی کردن اسیدهای آزاد موجود در 1 گرم دی الکتریک است. عدد اسید برای دی الکتریک های مایع، ترکیبات و لاک ها تعیین می شود. این مقدار به ما اجازه می دهد تا مقدار اسیدهای آزاد در دی الکتریک و در نتیجه میزان تأثیر آنها بر مواد آلی را تخمین بزنیم. وجود اسیدهای آزاد خواص عایق الکتریکی دی الکتریک ها را مختل می کند. ویسکوزیته یا ضریب اصطکاک داخلی، ارزیابی سیالیت مایعات عایق الکتریکی (روغن ها، لاک ها و غیره) را ممکن می سازد. ویسکوزیته می تواند سینماتیک یا شرطی باشد. جذب آب مقدار آب جذب شده توسط دی الکتریک پس از 24 ساعت ماندن در آب مقطر در دمای 20 درجه سانتیگراد و بالاتر است. میزان جذب آب نشان دهنده تخلخل ماده و وجود مواد محلول در آب در آن است. با افزایش این شاخص، خواص عایق الکتریکی دی الکتریک ها بدتر می شود.
ویژگی های حرارتی دی الکتریک ها عبارتند از: نقطه ذوب، نقطه نرم شدن، نقطه افت، نقطه اشتعال بخار، مقاومت حرارتی پلاستیک ها، ترموالاستیسیته (مقاومت در برابر حرارت) لاک ها، مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر سرما، مقاومت در برابر گرمسیری.
مواد عایق الکتریکی فیلم ساخته شده از پلیمرها به طور گسترده ای در مهندسی برق استفاده می شود. اینها شامل فیلم ها و نوارها می شود. فیلم ها با ضخامت 5-250 میکرون و نوارها - 0.2-3.0 میلی متر تولید می شوند. فیلم ها و نوارهای پلیمری بالا با انعطاف پذیری زیاد، استحکام مکانیکی و خواص عایق الکتریکی خوب مشخص می شوند. فیلم های پلی استایرن با ضخامت 20-100 میکرون و عرض 8-250 میلی متر تولید می شوند. ضخامت فیلم های پلی اتیلن معمولاً 30-200 میکرون و عرض آن 230-1500 میلی متر است. فیلم های فلوروپلاستیک-4 با ضخامت 5-40 میکرون و عرض 10-200 میلی متر ساخته می شوند. از این ماده فیلم های غیر جهت دار و جهت دار نیز تولید می شود. فیلم های فلوروپلاستیک جهت دار دارای بالاترین ویژگی های مکانیکی و الکتریکی هستند.
فیلم های پلی اتیلن ترفتالات (لاوسان) با ضخامت 25-100 میکرون و عرض 50-650 میلی متر تولید می شوند. فیلم های پی وی سی از وینیل پلاستیک و پلی وینیل کلرید پلاستیکی ساخته شده اند. فیلم های پلاستیکی وینیل استحکام مکانیکی بیشتری دارند، اما انعطاف پذیری کمتری دارند. فیلم های پلاستیکی وینیل دارای ضخامت 100 میکرون یا بیشتر و فیلم های پلی وینیل کلرید پلاستیکی دارای ضخامت 20-200 میکرون هستند. فیلم های تری استات سلولز (تری استات) به صورت غیرپلاستیک (سفت)، رنگ آبی، کمی پلاستیکی (بی رنگ) و پلاستیکی شده (رنگ آبی) ساخته می شوند. دومی انعطاف پذیری قابل توجهی دارند. فیلم های تری استات در ضخامت های 25، 40 و 70 میکرون و عرض 500 میلی متر تولید می شوند. مقوای فیلم-الکتریک یک ماده عایق الکتریکی انعطاف پذیر است که از مقوای عایق تشکیل شده است که از یک طرف با فیلم مایلار پوشانده شده است. فیلم-الکترو مقوا روی فیلم لاوسان دارای ضخامت 0.27 و 0.32 میلی متر می باشد. در رول هایی به عرض 500 میلی متر تولید می شود. مقوای فیلم آزبست یک ماده عایق الکتریکی انعطاف پذیر است که از یک فیلم مایلار به ضخامت 50 میکرون تشکیل شده است که از هر دو طرف با کاغذ آزبست به ضخامت 0.12 میلی متر پوشانده شده است. مقوا فیلم آزبست در ورق های 400*400 میلی متر (نه کمتر) با ضخامت 0.3 میلی متر تولید می شود.
لاک و لعاب عایق برق
لاک ها محلول هایی از مواد تشکیل دهنده فیلم هستند: رزین ها، قیر، روغن های خشک کن، اترهای سلولز یا ترکیبات این مواد در حلال های آلی. در طول فرآیند خشک شدن لاک، حلال ها از آن تبخیر می شوند و فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی در پایه لاک رخ می دهد که منجر به تشکیل یک فیلم لاک می شود. لاک های عایق الکتریکی با توجه به هدفشان به دو دسته اشباع کننده، روکش و چسب تقسیم می شوند.
لاک های اشباع کننده برای آغشته کردن سیم پیچ های ماشین ها و دستگاه های الکتریکی به منظور محکم کردن پیچ ها، افزایش هدایت حرارتی سیم پیچ ها و افزایش مقاومت در برابر رطوبت آنها استفاده می شود. لاک های پوششی امکان ایجاد پوشش های محافظ مقاوم در برابر رطوبت، مقاوم در برابر روغن و سایر پوشش ها را بر روی سطح سیم پیچ ها یا پلاستیک و سایر قطعات عایق ایجاد می کنند. لاک های چسبنده برای چسباندن ورق های میکا به یکدیگر یا به کاغذ و پارچه ها به منظور به دست آوردن مواد عایق الکتریکی میکا (میکانیت، میکالنته و غیره) در نظر گرفته شده است.
میناها لاک هایی با رنگدانه های وارد شده به آنها هستند - پرکننده های معدنی (اکسید روی ، دی اکسید تیتانیوم ، سرب قرمز و غیره). رنگدانه ها برای افزایش سختی، استحکام مکانیکی، مقاومت در برابر رطوبت، مقاومت در برابر ضربه و سایر خواص فیلم های لعاب معرفی می شوند. میناها به عنوان مواد پوشش طبقه بندی می شوند.
با توجه به روش خشک کردن، لاک ها و لعاب ها بین خشک کردن گرم (فر) و سرد (هوا) تشخیص داده می شوند. اولی برای پخت خود به دمای بالایی نیاز دارد - از 80 تا 200 درجه سانتیگراد، در حالی که دومی در دمای اتاق خشک می شود. لاک ها و لعاب های خشک کننده گرم، به عنوان یک قاعده، دارای خواص دی الکتریک، مکانیکی و غیره بالاتری هستند. به منظور بهبود ویژگی‌های لاک‌ها و لعاب‌های خشک‌کننده هوا، و همچنین برای تسریع عمل آوری، گاهی اوقات آنها را در دمای بالا - از 40 تا 80 درجه سانتیگراد خشک می‌کنند.
گروه های اصلی لاک دارای ویژگی های زیر هستند. پس از خشک شدن، لاک های روغنی، لایه های زرد انعطاف پذیر، الاستیک و مقاوم در برابر رطوبت و روغن معدنی گرم شده را تشکیل می دهند. از نظر مقاومت حرارتی، فیلم های این لاک ها جزو کلاس A هستند، در لاک های روغنی از روغن های کمیاب بذر کتان و تونگ استفاده می شود، بنابراین لاک های بر پایه رزین های مصنوعی که مقاومت بیشتری در برابر پیری حرارتی دارند، جایگزین می شوند.
لاک های روغنی-قیر لایه های سیاه و انعطاف پذیری را تشکیل می دهند که در برابر رطوبت مقاوم هستند، اما به راحتی در روغن های معدنی (روغن های ترانسفورماتور و روان کننده) حل می شوند. از نظر مقاومت در برابر حرارت، این لاک ها متعلق به کلاس A (105 درجه سانتیگراد) هستند. لاک ها و لعاب های گلیپتال و روغن-گلیپتال قابلیت چسبندگی خوبی به میکا، کاغذها، پارچه ها و پلاستیک ها دارند. فیلم های این لاک ها مقاومت حرارتی بیشتری دارند (کلاس B). آنها در برابر روغن معدنی گرم شده مقاوم هستند، اما نیاز به خشک کردن داغ در دمای 120-130 درجه سانتیگراد دارند. لاک های گلیپتال خالص بر اساس رزین های گلیپتال اصلاح نشده، لایه های سخت و غیر قابل انعطافی را تشکیل می دهند که در تولید عایق میکای جامد (میکانیت های سخت) استفاده می شوند. پس از خشک شدن، لاک های روغنی گلیفتالیک، فیلم های انعطاف پذیر، الاستیک و زرد تولید می کنند.
لاک ها و لعاب های سیلیکونی با مقاومت حرارتی بالا مشخص می شوند و می توانند برای مدت طولانی در دمای 180-200 درجه سانتیگراد کار کنند، بنابراین در ترکیب با عایق فایبرگلاس و میکا استفاده می شود. علاوه بر این، فیلم ها دارای مقاومت بالایی در برابر رطوبت و مقاومت در برابر جرقه های الکتریکی هستند.
لاک ها و لعاب های مبتنی بر پلی وینیل کلراید و رزین های پرکلرووینیل در برابر آب، روغن های گرم شده، مواد شیمیایی اسیدی و قلیایی مقاوم هستند، بنابراین از آنها به عنوان پوشش دهنده و لعاب برای محافظت از سیم پیچ ها و همچنین قطعات فلزی در برابر خوردگی استفاده می شود. باید به چسبندگی ضعیف پلی وینیل کلرید و پرکلرووینیل لاک و لعاب به فلزات توجه کنید. دومی ابتدا با یک لایه پرایمر و سپس با لاک یا لعاب بر اساس رزین های پلی وینیل کلرید پوشانده می شود. خشک کردن این لاک ها و لعاب ها در دمای 20 و همچنین در دمای 60-50 درجه سانتیگراد انجام می شود. از معایب این نوع پوشش می توان به دمای پایین عملکرد آنها به میزان 60-70 درجه سانتیگراد اشاره کرد.
لاک ها و لعاب های مبتنی بر رزین های اپوکسی با قابلیت چسبندگی بالا و کمی افزایش مقاومت در برابر حرارت (تا 130 درجه سانتیگراد) مشخص می شوند. لاک های مبتنی بر رزین های آلکیدی و فنولی (ورنیش های فنول آلکیدی) خاصیت خشک کنندگی خوبی در لایه های ضخیم دارند و لایه های الاستیک تشکیل می دهند که در دمای 120-130 درجه سانتی گراد می توانند برای مدت طولانی کار کنند. فیلم های این لاک ها در برابر رطوبت و روغن مقاوم هستند.
لاک های آب امولسیون امولسیون های پایدار پایه های لاک در آب لوله کشی هستند. پایه های لاک از رزین های مصنوعی و همچنین از روغن های خشک کن و مخلوط آنها ساخته می شوند. لاک های آب امولسیون ضد آتش و انفجار هستند زیرا حاوی حلال های آلی قابل اشتعال نیستند. این گونه لاک ها به دلیل ویسکوزیته کم، قابلیت اشباع خوبی دارند. برای آغشته کردن سیم‌پیچ‌های ثابت و متحرک ماشین‌های الکتریکی و دستگاه‌هایی که برای مدت طولانی در دمای تا 105 درجه سانتیگراد کار می‌کنند، استفاده می‌شود.
ترکیبات عایق الکتریکی
ترکیبات ترکیبات عایق هستند که در زمان استفاده مایع بوده و سپس سخت می شوند. ترکیبات حاوی حلال نیستند. با توجه به هدف آنها، این ترکیبات به دو دسته اشباع کننده و پرکننده تقسیم می شوند. اولین آنها برای آغشته کردن سیم پیچ های ماشین ها و دستگاه های الکتریکی، دومی - برای پر کردن حفره ها در کوپلینگ های کابل، و همچنین در ماشین ها و دستگاه های الکتریکی به منظور آب بندی استفاده می شود.
ترکیبات را می توان ترموست (بعد از پخت نرم نمی کند) و ترموپلاستیک (در اثر حرارت بعدی نرم می شود). ترکیبات ترموست شامل ترکیبات مبتنی بر اپوکسی، پلی استر و برخی رزین های دیگر می باشد. ترموپلاستیک ها شامل ترکیباتی بر پایه قیر، دی الکتریک های مومی و پلیمرهای ترموپلاستیک (پلی استایرن، پلی ایزوبوتیلن و غیره) هستند. ترکیبات اشباع کننده و ریخته گری بر پایه قیر از نظر مقاومت حرارتی در رده A (105 درجه سانتیگراد) و برخی به کلاس Y (تا 90 درجه سانتیگراد) تعلق دارند. ترکیبات اپوکسی و ارگانوسیلیکن بیشترین مقاومت حرارتی را دارند.
ترکیبات MBC بر اساس استرهای متاکریلیک ساخته می شوند و به عنوان ترکیبات اشباع و گلدان استفاده می شوند. پس از سخت شدن در دمای 70-100 درجه سانتیگراد (و با سخت کننده های مخصوص در دمای 20 درجه سانتیگراد) مواد گرما سختی هستند که در محدوده دمایی 55- تا 105+ درجه سانتیگراد قابل استفاده هستند.
مواد عایق الکتریکی فیبری اشباع نشده
این گروه شامل مواد ورق و رول متشکل از الیاف با منشاء آلی و معدنی است. مواد فیبری با منشا آلی (کاغذ، مقوا، الیاف و پارچه) از الیاف گیاهی چوب، پنبه و ابریشم طبیعی به دست می‌آیند. میزان رطوبت معمولی مقوا عایق الکتریکی، کاغذ و فیبر بین 6 تا 10 درصد است. مواد آلی فیبری بر پایه الیاف مصنوعی (نایلون) دارای رطوبت 3 تا 5 درصد هستند. تقریباً همان رطوبت در مواد تولید شده بر اساس الیاف معدنی (آزبست، فایبرگلاس) مشاهده می شود. ویژگی های بارز مواد الیافی غیر آلی غیر قابل اشتعال و مقاومت حرارتی بالا (کلاس C) است. این خواص ارزشمند در اغلب موارد زمانی که این مواد با لاک آغشته می شوند کاهش می یابد.
کاغذ عایق الکتریکی معمولا از خمیر چوب ساخته می شود. کاغذ میکا که در تولید نوار میکا استفاده می شود بیشترین تخلخل را دارد. مقوای الکتریکی از سلولز چوب یا از مخلوطی از الیاف پنبه و الیاف سلولز چوب (سولفات) ساخته می شود که در نسبت های مختلف گرفته شده است. افزایش محتوای الیاف پنبه باعث کاهش رطوبت و جمع شدگی مقوا می شود. مقوای الکتریکی که برای کار در هوا طراحی شده است در مقایسه با مقوای طراحی شده برای کار در روغن ساختار متراکم تری دارد. مقوا با ضخامت 0.1-0.8 میلی متر به صورت رول و مقوا با ضخامت 1 میلی متر به بالا در ورق هایی در اندازه های مختلف تولید می شود.
فیبر یک ماده یکپارچه است که با فشار دادن ورق های کاغذ به دست می آید، از قبل با محلول گرم شده کلرید روی تصفیه شده و در آب شسته می شود. فیبر پس از خیساندن قطعات خود در آب داغ، برای انواع پردازش مکانیکی و قالب گیری قابل قبول است.
لتروئید یک فیبر ورق و رول نازک است که برای ساخت انواع واشر عایق الکتریکی، واشر و محصولات شکل‌دار استفاده می‌شود.
کاغذها، مقواها و نوارهای آزبست از الیاف آزبست کریزوتیل ساخته شده اند که دارای بیشترین خاصیت ارتجاعی و قابلیت چرخش به نخ هستند. تمام مواد آزبست در برابر قلیاها مقاوم هستند، اما به راحتی توسط اسیدها از بین می روند.
نوارها و پارچه های شیشه ای عایق الکتریکی از نخ های شیشه ای به دست آمده از شیشه های بدون قلیایی یا کم قلیایی ساخته می شوند. مزیت الیاف شیشه نسبت به الیاف گیاهی و آزبست سطح صاف آنهاست که باعث کاهش جذب رطوبت هوا می شود. مقاومت حرارتی پارچه ها و نوارهای شیشه ای بیشتر از آزبست است.
پارچه های لاکی عایق برق (پارچه های لاک زده)
پارچه های لاک زده مواد انعطاف پذیری هستند که از پارچه آغشته به لاک یا نوعی ترکیب عایق الکتریکی تشکیل شده است. لاک آغشته کننده یا ترکیب پس از سخت شدن، یک لایه انعطاف پذیر را تشکیل می دهد که خواص عایق الکتریکی خوبی را برای پارچه لاک زده فراهم می کند. بسته به پایه پارچه، پارچه های لاک زده به پنبه، ابریشم، نایلون و شیشه (فایبرگلاس) تقسیم می شوند.
لاک های روغن، روغن-قیر، اسکاپون و ارگانوسیلیکن و همچنین لعاب های سیلیکونی، محلول های لاستیک های سیلیکونی و غیره به عنوان ترکیبات اشباع کننده پارچه های لاک زده استفاده می شود.پارچه های لاک ابریشمی و نایلونی بیشترین قابلیت انبساط و انعطاف پذیری را دارند. آنها می توانند در دمای بالاتر از 105 درجه سانتیگراد (کلاس A) کار کنند. تمام پارچه های لاک الکل پنبه ای متعلق به یک کلاس مقاومت در برابر حرارت هستند.
زمینه های اصلی کاربرد پارچه های لاکی عبارتند از: ماشین های الکتریکی، دستگاه ها و دستگاه های فشار ضعیف. از پارچه های لاکی برای عایق چرخشی و شیاری انعطاف پذیر و همچنین انواع واشرهای عایق الکتریکی استفاده می شود.
پلاستیک ها
پلاستیک ها مواد جامدی هستند که در مرحله خاصی از ساخت، خواص پلاستیکی پیدا می کنند و در این حالت می توان از آنها برای تولید محصولاتی با شکل خاص استفاده کرد. این مواد مواد کامپوزیتی هستند که از یک چسب، پرکننده، رنگ، نرم کننده و سایر اجزا تشکیل شده اند. مواد اولیه برای تولید محصولات پلاستیکی پودرهای پرس و مواد پرس هستند. با توجه به مقاومت در برابر حرارت، پلاستیک ها به دو دسته ترموست و ترموپلاستیک تقسیم می شوند.
پلاستیک های عایق الکتریکی چند لایه
پلاستیک های چند لایه موادی هستند که از لایه های متناوب پرکننده ورق (کاغذ یا پارچه) و یک چسب تشکیل شده اند. از مهمترین پلاستیک های عایق الکتریکی لمینت می توان به گتیناکس، تکستولیت و فایبرگلاس اشاره کرد. آنها از پرکننده‌های ورقهای تشکیل شده‌اند که در لایه‌ها چیده شده‌اند و رزین‌های باکلیت، اپوکسی، ارگانوسیلیکن و ترکیبات آنها به عنوان چسب‌کننده استفاده می‌شوند.
انواع خاصی از کاغذ آغشته شده (در گتیناک)، پارچه های پنبه ای (در پارچه پارچه ای) و پارچه های شیشه ای بدون قلیایی (در فایبرگلاس) به عنوان پرکننده استفاده می شود. پرکننده های ذکر شده ابتدا با لاک های باکلیت یا سیلیکون آغشته می شوند، خشک می شوند و به ورق هایی با اندازه مشخص بریده می شوند. پرکننده‌های ورق آماده شده در کیسه‌هایی با ضخامت معین جمع‌آوری می‌شوند و تحت فشار دادن داغ قرار می‌گیرند، که طی آن ورقهای جداگانه با استفاده از رزین‌ها به طور محکم به یکدیگر متصل می‌شوند.
Getinax و textolite در برابر روغن های معدنی مقاوم هستند، بنابراین به طور گسترده ای در دستگاه های الکتریکی و ترانسفورماتورهای پر از روغن استفاده می شوند. ارزان ترین متریال لمینت، لمینت چوب (چوب دلتا) است. با فشار دادن گرم ورقه های نازک روکش توس، از قبل آغشته به رزین های باکلیت به دست می آید. از چوب دلتا برای ساخت قطعات عایق سازه ای و الکتریکی که در روغن کار می کنند استفاده می شود. برای کار در فضای باز، این ماده نیاز به محافظت دقیق در برابر رطوبت دارد.
آزبست تکستولیت یک پلاستیک عایق الکتریکی لایه ای است که از پرس گرم ورقه های پارچه آزبست، از قبل آغشته به رزین باکلیت به دست می آید. به صورت محصولات شکل دار و همچنین به صورت ورق و صفحه با ضخامت 6 تا 60 میلی متر تولید می شود. Asbogetinax یک پلاستیک چند لایه است که از پرس گرم ورقه های کاغذ آزبست حاوی 20 درصد کرافت سلولز یا کاغذ آزبست بدون سلولز، آغشته به یک چسب اپوکسی فنل فرمالدئید تولید می شود.
از بین مواد عایق الکتریکی لایه ای در نظر گرفته شده، ورقه های فایبرگلاس بر پایه سیلیکون ارگانوسیلیکن و بایندرهای اپوکسی دارای بیشترین مقاومت حرارتی، بهترین ویژگی های الکتریکی و مکانیکی، افزایش مقاومت در برابر رطوبت و مقاومت در برابر کپک های قارچی هستند.
محصولات عایق الکتریکی زخم
محصولات عایق الکتریکی زخم، لوله ها و استوانه های جامدی هستند که با پیچاندن مواد فیبری که از قبل با یک چسب آغشته شده اند، روی میله های فلزی گرد ساخته می شوند. انواع خاصی از کاغذهای سیم پیچ یا اشباع کننده و همچنین پارچه های پنبه ای و پارچه های فایبرگلاس به عنوان مواد الیافی استفاده می شود. بایندرها باکلیت، اپوکسی، سیلیکون و رزین های دیگر هستند.
محصولات عایق الکتریکی زخم همراه با میله های فلزی که روی آنها پیچیده شده است در دمای بالا خشک می شوند. برای اینکه محصولات زخم مرطوب شوند، آنها را لاک می زنند. هر لایه لاک در فر خشک می شود. میله های تکستولیت جامد را می توان به عنوان محصولات زخمی نیز طبقه بندی کرد، زیرا آنها همچنین با سیم پیچی از پرکننده های نساجی آغشته به لاک باکلیت تولید می شوند. پس از این، بلنک ها در قالب های فولادی تحت فشار گرم قرار می گیرند. محصولات عایق الکتریکی زخمی در ترانسفورماتورهای دارای عایق هوا و روغن، در کلیدهای هوا و روغن، دستگاه های مختلف الکتریکی و اجزای تجهیزات الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند.
مواد عایق الکتریکی معدنی
مواد عایق الکتریکی معدنی عبارتند از: میکا، مرمر، تخته سنگ، سنگ صابون و بازالت. این گروه همچنین شامل مواد ساخته شده از سیمان پرتلند و آزبست (آزبست سیمان و آزبست پلاستیک) است. تمام این گروه از دی الکتریک های معدنی با مقاومت بالا در برابر قوس الکتریکی مشخص می شوند و ویژگی های مکانیکی نسبتاً بالایی دارند. دی الکتریک های معدنی (به جز میکا و بازالت) را می توان ماشین کاری کرد، به استثنای برش با نخ.
محصولات عایق الکتریکی از سنگ مرمر، تخته سنگ و سنگ صابون به صورت تخته برای پانل ها و پایه های عایق الکتریکی برای کلیدها و کلیدهای فشار ضعیف به دست می آیند. دقیقاً همان محصولات از بازالت ذوب شده را فقط می توان با ریخته گری در قالب به دست آورد. برای اینکه محصولات بازالت ویژگی های مکانیکی و الکتریکی لازم را داشته باشند، تحت عملیات حرارتی قرار می گیرند تا فاز کریستالی در ماده تشکیل شود.
محصولات عایق الکتریکی ساخته شده از آزبست سیمان و آزبست پلاستیک تخته ها، پایه ها، پارتیشن ها و محفظه های خاموش کننده قوس هستند. برای ساخت این نوع محصول از مخلوطی متشکل از سیمان پرتلند و الیاف آزبست استفاده می شود. محصولات پلاستیکی آزبست با پرس سرد از توده ای تولید می شوند که 15 درصد ماده پلاستیکی (کائولن یا خاک رس قالب گیری) به آن اضافه شده است. این به سیالیت بیشتری از جرم اولیه فشار می‌دهد که به دست آوردن محصولات عایق الکتریکی با مشخصات پیچیده از پلاستیک آزبست امکان پذیر می‌شود.
عیب اصلی بسیاری از دی الکتریک های معدنی (به استثنای میکا) سطح پایین ویژگی های الکتریکی آنها است که ناشی از تعداد زیاد منافذ موجود و وجود اکسیدهای آهن است. این پدیده امکان استفاده از دی الکتریک های معدنی را تنها در دستگاه های ولتاژ پایین می دهد.
در بیشتر موارد، تمام دی الکتریک های معدنی، به جز میکا و بازالت، قبل از استفاده با پارافین، قیر، استایرن، رزین های باکلیت و غیره آغشته می شوند. بیشترین اثر زمانی حاصل می شود که دی الکتریک های معدنی از قبل فرآوری شده مکانیکی (پانل ها، پارتیشن ها، محفظه ها و غیره) آغشته شوند. .).
سنگ مرمر و محصولات ساخته شده از آن تغییرات ناگهانی دما را تحمل نمی کنند و ترک خواهند خورد. تخته سنگ، بازالت، سنگ صابون، میکا و آزبست سیمان در برابر تغییرات دمایی ناگهانی مقاومت بیشتری دارند.
مواد عایق الکتریکی میکا
این مواد از ورقه های میکا تشکیل شده است که با استفاده از نوعی رزین یا لاک چسب به هم چسبانده شده اند. مواد چسب دار میکا شامل میکانیت ها، میکافولیا و میکالنتس می باشد. مواد میکای چسبدار عمدتاً برای عایق کاری سیم‌پیچ‌های ماشین‌های الکتریکی فشار قوی (ژنراتورها، موتورهای الکتریکی) و همچنین عایق کاری ماشین‌های فشار ضعیف و ماشین‌هایی که در شرایط سخت کار می‌کنند استفاده می‌شود.
میکانیت ها مواد ورقه ای سخت یا انعطاف پذیری هستند که از چسباندن ورقه های میکای کنده شده با استفاده از رزین های لاک، گلیفتالیک، ارگانوسیلیکن و سایر رزین ها یا لاک های بر پایه این رزین ها به دست می آیند.
انواع اصلی میکانیت ها جمع کننده، اسپیسر، قالب گیری و انعطاف پذیر هستند. میکانیت های کلکتور و اسپیسر از گروه میکانیت های جامد هستند که پس از چسباندن میکا، در فشارهای خاص و حرارت بالا پرس می شوند. این میکانیت ها دارای انقباض ضخامت کمتر و چگالی بالاتری هستند. قالب گیری و میکانیت انعطاف پذیر ساختار شل تر و چگالی کمتری دارند.
میکانیت کلکتور یک ماده ورقه ای جامد است که از ورقه های میکا که با استفاده از رزین های شلاک یا گلیپتال یا لاک های مبتنی بر این رزین ها به یکدیگر چسبانده شده اند. برای اطمینان از استحکام مکانیکی هنگام کار در کلکتورهای ماشین های الکتریکی، بیش از 4 درصد چسب به این میکانیت ها وارد نمی شود.
میکانیت اسپیسر یک ماده ورقه جامد است که از ورقه های میکای کنده شده ساخته شده است که با استفاده از رزین های شلاک یا گلیپتال یا لاک بر اساس آنها به هم چسبانده شده است. پس از چسباندن، ورق های میکانیت بالشتک پرس می شوند. این ماده دارای 75-95% میکا و 25-5% چسب می باشد.
میکانیت قالب گیری یک ماده ورقه ای جامد است که از ورقه های میکای کنده شده ساخته شده است که با استفاده از رزین های شلاک، گلیفتالیک یا ارگانوسیلیکن یا لاک بر اساس آنها به هم چسبانده شده است. پس از چسباندن، ورق های میکانیت قالب گیری در دمای 140-150 درجه سانتی گراد پرس می شوند.
میکانیت انعطاف پذیر یک ماده ورقه ای است که در دمای اتاق انعطاف پذیر است. از ورقه های میکای کنده شده، چسبانده شده با روغن-قیر، روغن-گلیفتالیک یا لاک الکل سیلیکونی (بدون خشک کن) ساخته شده است که لایه های انعطاف پذیر را تشکیل می دهد.
انواع خاصی از میکانیت انعطاف پذیر با کاغذ میکا در دو طرف پوشانده می شوند تا مقاومت مکانیکی افزایش یابد. فیبر شیشه ای انعطاف پذیر یک ماده ورقه ای است که در دمای اتاق انعطاف پذیر است. این یک نوع میکانیت انعطاف پذیر است که با افزایش استحکام مکانیکی و افزایش مقاومت در برابر گرما مشخص می شود. این ماده از ورقه های میکای کنده شده ساخته شده است که با لاک های سیلیکون یا روغن گلیفتالیک به هم چسبانده شده اند و لایه های انعطاف پذیر مقاوم در برابر حرارت را تشکیل می دهند. ورق های فایبرگلاس انعطاف پذیر در دو طرف یا یک طرف با فایبرگلاس بدون قلیایی پوشانده شده است.
Mikafolia یک ماده عایق الکتریکی رول یا ورق است که در حالت گرم قالب گیری می شود. این شامل یک یا چند لایه، معمولاً دو یا سه، از ورق های میکا است که به هم چسبیده و با یک ورق کاغذ به ضخامت 0.05 میلی متر، یا با فایبرگلاس، یا با توری فایبرگلاس. از شلاک، گلیپتال، پلی استر یا ارگانوسیلیکن به عنوان لاک چسب استفاده می شود.
نوار میکا یک ماده عایق الکتریکی نورد شده است که در دمای اتاق انعطاف پذیر است. از یک لایه ورقه میکای کنده شده تشکیل شده است که به هم چسبانده شده و از یک طرف یا هر دو طرف با کاغذ نازک میکا، فایبرگلاس یا مش فایبر گلاس پوشانده شده است. محلول های روغن- قیر، روغن-گلیفتالیک، ارگانوسیلیک و لاستیک به عنوان لاک چسب استفاده می شود.
Mikasilk یک ماده عایق الکتریکی نورد شده است که در دمای اتاق قابل انعطاف است. میکاسیلک یکی از انواع میکالنته است، اما با افزایش مقاومت کششی مکانیکی. این شامل یک لایه ورقه میکای کنده شده است که به هم چسبانده شده و از یک طرف با پارچه ای از ابریشم طبیعی و از طرف دیگر با کاغذ میکا پوشانده شده است. لاک های روغن گلیفتالیک یا روغن قیر به عنوان لاک چسب استفاده می شد و لایه های انعطاف پذیر را تشکیل می داد.
میکافات یک ماده عایق الکتریکی رول یا ورق است که در دمای اتاق انعطاف پذیر است. پارچه میکا از چند لایه میکای کنده شده تشکیل شده است که به هم چسبیده و دو طرف آن را با پارچه پنبه ای (پرکال) یا کاغذ میکا در یک طرف و پارچه روی طرف دیگر پوشانده اند.
Micalex یک پلاستیک میکا است که با پرس از مخلوط پودر میکا و شیشه ساخته می شود. پس از پرس، محصولات تحت عملیات حرارتی (خشک کردن) قرار می گیرند. Micalex به صورت صفحات و میله ها و همچنین به صورت محصولات عایق الکتریکی (پانل ها، پایه های کلید، خازن های هوا و ...) تولید می شود. هنگام فشار دادن محصولات Micalex ممکن است قطعات فلزی به آنها اضافه شود. این محصولات دارای انواع پردازش مکانیکی هستند.
مواد عایق الکتریکی میکا
هنگام توسعه میکای طبیعی و هنگام تولید مواد عایق الکتریکی بر اساس میکای کنده شده، مقدار زیادی زباله باقی می ماند. بازیافت آنها امکان به دست آوردن مواد عایق الکتریکی جدید - میکا را فراهم می کند. این نوع از مواد از کاغذ میکا ساخته شده است که از قبل با نوعی چسب (رزین، لاک) درمان شده است. مواد عایق الکتریکی میکای سخت یا منعطف از کاغذ میکا با چسباندن با لاک یا رزین های چسبنده و متعاقبا پرس گرم به دست می آیند. رزین های چسب را می توان مستقیماً به توده میکای مایع - سوسپانسیون میکا وارد کرد. از مهمترین مواد میکا باید به موارد زیر اشاره کرد.
کلکتور Sludinite یک ماده ورق جامد است که از نظر ضخامت کالیبره شده است. با فشار دادن گرم ورق های کاغذ میکا که با لاک شلاک درمان شده اند به دست می آید. میکای کالکتور در ورق هایی با ابعاد 215×400 میلی متر تا 400×600 میلی متر تولید می شود.
بالشتک میکا یک ماده ورق جامد است که با فشار دادن گرم ورق های کاغذ میکا آغشته به لاک های چسبنده به دست می آید. میکا اسپیسر در ورق هایی با ابعاد 200*400 میلی متر تولید می شود. واشرها و واشرهای جامد از آن برای ماشین‌های الکتریکی و دستگاه‌هایی با گرمای بیش از حد معمول و افزایش یافته ساخته می‌شوند.
میکای قالب گیری شیشه ای یک ماده ورق سخت در هنگام سرد و انعطاف پذیر در هنگام گرم شدن است. از چسباندن کاغذ میکا به بسترهای فایبرگلاس به دست می آید. میکای شیشه ای مقاوم در برابر حرارت قالب گیری یک ماده ورقه ای جامد است که در حالت گرم قالب گیری می شود. با چسباندن ورق های کاغذ میکا به فایبرگلاس با استفاده از لاک سیلیکون مقاوم در برابر حرارت ساخته می شود. در ورق هایی با ابعاد 250×350 میلی متر یا بیشتر تولید می شود. این ماده استحکام کششی مکانیکی را افزایش داده است.
Sludinite flexible یک ماده ورقه ای است که در دمای اتاق انعطاف پذیر است. با چسباندن ورق های کاغذ میکا و سپس پرس گرم تولید می شود. لاک پلی استر یا سیلیکون به عنوان چسب استفاده می شود. اکثر انواع میکای انعطاف پذیر از یک یا هر دو طرف با فایبرگلاس پوشانده می شوند. میکا شیشه ای انعطاف پذیر (مقاوم در برابر حرارت) یک ماده ورقه ای است که در دمای اتاق انعطاف پذیر است. با چسباندن یک یا چند ورق کاغذ میکا به مش فایبرگلاس یا فایبرگلاس با استفاده از لاک های ارگانوسیلیکن تولید می شود. پس از چسباندن، مواد به صورت گرم فشرده می شوند. برای افزایش استحکام مکانیکی از یک طرف یا هر دو طرف با فایبرگلاس پوشانده شده است.
Sludinitofolium یک ماده رول یا ورق است که هنگام گرم شدن قابل انعطاف است و از چسباندن یک یا چند ورق کاغذ میکا با کاغذ تلفن به ضخامت 0.05 میلی متر به دست می آید که به عنوان یک بستر انعطاف پذیر استفاده می شود. دامنه کاربرد این ماده مانند میکافولیا بر پایه میکای کنده شده است. Sludinitofolium در رول هایی به عرض 320-400 میلی متر تولید می شود.
نوار میکا یک ماده نورد شده مقاوم در برابر حرارت است که در دمای اتاق قابل انعطاف است و از کاغذ میکا تشکیل شده است که در یک یا هر دو طرف با مش فایبر گلاس یا فایبرگلاس پوشانده شده است. نوارهای میکا عمدتاً در غلتک هایی با عرض 15، 20، 23، 25، 30 و 35 میلی متر تولید می شوند که کمتر به صورت رول هستند.
نوار شیشه ای میکا یک ماده نورد شده و انعطاف پذیر در برابر سرد است که از کاغذ میکا، مش فایبر گلاس و کاغذ میکا تشکیل شده است که با لاک اپوکسی پلی استر چسبانده و آغشته شده است. سطح نوار با یک لایه چسبنده از ترکیب پوشیده شده است. در غلتک هایی با عرض 15، 20، 23، 30، 35 میلی متر تولید می شود.
مقوای الکتروکارد میکای شیشه ای یک ماده ورقه ای است که در دمای اتاق انعطاف پذیر است. از چسباندن کاغذ میکا، مقوای الکتریکی و فایبرگلاس با استفاده از لاک به دست می آید. در ورق هایی با ابعاد 500 در 650 میلی متر موجود است.
مواد عایق الکتریکی میکا پلاستیک
تمام مواد میکا پلاستیکی با چسباندن و فشار دادن ورق های کاغذ میکا پلاستیک تولید می شود. دومی از ضایعات میکای غیر صنعتی در نتیجه خرد کردن مکانیکی ذرات توسط یک موج الاستیک به دست می آید. در مقایسه با مواد میکا-پلاستیک، مواد میکا-پلاستیک استحکام مکانیکی بیشتری دارند، اما همگن کمتری دارند، زیرا از ذرات بزرگتری نسبت به میکا-پلاستیک ها تشکیل شده اند. مهمترین مواد عایق الکتریکی میکا پلاستیک به شرح زیر است.
پلاستیک میکا کلکتور یک ماده ورق جامد است که از نظر ضخامت کالیبره شده است. با فشار دادن گرم ورق های کاغذ میکا که از قبل با لایه ای از چسب پوشانده شده اند، به دست می آید. در ورق هایی با ابعاد 215 در 465 میلی متر موجود است.
بالشتک میکا یک ماده ورق جامد است که با فشار دادن گرم ورق های کاغذ میکا که با لایه ای از چسب پوشانده شده اند ساخته می شود. در ورق هایی با ابعاد 520 در 850 میلی متر موجود است.
میکا قالب گیری یک ماده ورقه ای فشرده است که در زمان سرد سخت است و در هنگام گرم شدن می تواند قالب گیری شود. در ورق های مختلف از 200 در 400 میلی متر تا 520 در 820 میلی متر موجود است.
میکای انعطاف پذیر یک ماده ورقه ای فشرده است که در دمای اتاق انعطاف پذیر است. در ورق های مختلف از 200 در 400 میلی متر تا 520 در 820 میلی متر موجود است. پلاستیک میکا شیشه ای انعطاف پذیر یک ماده ورق فشرده، انعطاف پذیر در دمای اتاق، متشکل از چندین لایه کاغذ میکا است که از یک طرف با پشم شیشه و از طرف دیگر با توری فایبرگلاس یا دو طرف با مش فایبر گلاس پوشانده شده است. در ورق های مختلف از 250 در 500 میلی متر تا 500 در 850 میلی متر موجود است.
میکا-پلاستیک فولیوم یک ماده نورد یا ورقه ای، انعطاف پذیر و قابل قالب گیری در حالت گرم است که از چسباندن چند ورق کاغذ پلاستیکی میکا به دست می آید و از یک طرف آن با کاغذ تلفن یا بدون آن چسبانده می شود.
نوار پلاستیکی میکا یک ماده رول قابل انعطاف در دمای اتاق است که از کاغذ پلاستیکی میکا پوشیده شده با کاغذ میکا در دو طرف تشکیل شده است. این ماده در غلتک هایی با عرض های 12، 15، 17، 24، 30 و 34 میلی متر موجود است.
نوار پلاستیکی میکای شیشه ای مقاوم در برابر حرارت، ماده ای است که در دمای اتاق قابل انعطاف است، متشکل از یک لایه کاغذ میکا، که از یک یا دو طرف با مش فایبرگلاس یا فایبرگلاس با استفاده از لاک سیلیکون پوشانده شده است. این ماده در غلتک هایی با عرض 15، 20، 25، 30 و 35 میلی متر تولید می شود.
مواد و شیشه های الکتروسرامیکی
مواد الکتروسرامیکی جامدات مصنوعی هستند که در نتیجه عملیات حرارتی (شیرکاری) توده های سرامیکی اولیه متشکل از مواد معدنی مختلف (رس، تالک و غیره) و سایر مواد گرفته شده در نسبت معینی به دست می آیند. محصولات مختلف الکتروسرامیکی از توده های سرامیکی به دست می آیند: عایق ها، خازن ها و غیره.
در حین پخت در دمای بالا این محصولات، فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی پیچیده ای بین ذرات مواد اولیه با تشکیل مواد جدید با ساختار کریستالی و شیشه ای رخ می دهد.
مواد الکتروسرامیکی به 3 گروه تقسیم می‌شوند: موادی که از آنها عایق‌ها ساخته می‌شوند (سرامیک‌های عایق)، موادی که از آنها خازن‌ها ساخته می‌شوند (سرامیک‌های خازن)، و مواد سرامیکی فروالکتریک که دارای مقادیر غیرعادی ثابت دی الکتریک و اثر پیزوالکتریک هستند. دومی در مهندسی رادیو استفاده می شود. تمام مواد الکتروسرامیکی با مقاومت حرارتی بالا، مقاومت در برابر آب و هوا، مقاومت در برابر جرقه و قوس الکتریکی مشخص می شوند و دارای خواص عایق الکتریکی خوب و استحکام مکانیکی نسبتاً بالایی هستند.
در کنار مواد الکتروسرامیکی، بسیاری از انواع عایق ها از شیشه ساخته می شوند. برای تولید عایق ها از شیشه های کم قلیایی و قلیایی استفاده می شود. بیشتر انواع عایق های فشار قوی از شیشه سکوریت ساخته می شوند. عایق های شیشه سکوریت از نظر استحکام مکانیکی نسبت به عایق های چینی برتری دارند.
مواد مغناطیسی
به مقادیری که خواص مغناطیسی مواد را ارزیابی می کنند، ویژگی های مغناطیسی می گویند. اینها عبارتند از: نفوذپذیری مطلق مغناطیسی، نفوذپذیری مغناطیسی نسبی، ضریب دمایی نفوذپذیری مغناطیسی، حداکثر انرژی میدان مغناطیسی و ... همه مواد مغناطیسی به دو گروه اصلی مغناطیسی نرم و مغناطیسی سخت تقسیم می شوند.
مواد مغناطیسی نرم با تلفات هیسترزیس کم مشخص می شوند (پسماند مغناطیسی - تاخیر در مغناطش بدن از میدان مغناطیسی خارجی). آنها دارای مقادیر نفوذپذیری مغناطیسی نسبتاً بزرگ، نیروی اجباری کم و القای اشباع نسبتاً بالایی هستند. این مواد برای ساخت هسته‌های مغناطیسی ترانسفورماتورها، ماشین‌ها و دستگاه‌های الکتریکی، صفحه‌های مغناطیسی و سایر دستگاه‌هایی که نیاز به مغناطیسی با تلفات انرژی کم است، استفاده می‌شوند.
مواد مغناطیسی سخت با تلفات هیسترزیس زیاد مشخص می شوند، یعنی دارای نیروی اجباری بالا و القای باقیمانده بالایی هستند. این مواد با مغناطیسی شدن می توانند انرژی مغناطیسی حاصل را برای مدت طولانی حفظ کنند، یعنی به منبع میدان مغناطیسی ثابت تبدیل شوند. برای ساخت آهنرباهای دائمی از مواد مغناطیسی سخت استفاده می شود.
مواد مغناطیسی بر اساس اساس آنها به فلزی، غیرفلزی و مغناطیسی تقسیم می شوند. مواد نرم مغناطیسی فلزی عبارتند از: آهن خالص (الکترولیتیک)، فولاد ورق برق، آهن-آرمکو، پرمالیاژ (آلیاژهای آهن نیکل) و غیره. اجزاء (کبالت، سیلیکون و غیره). مواد مغناطیسی غیرفلزی شامل فریت ها هستند. اینها موادی هستند که از مخلوط پودری اکسیدهای فلزات خاص و اکسید آهن به دست می آیند. فریت های فشرده (هسته ها، حلقه ها و غیره) در دمای 1300-1500 درجه سانتیگراد پخته می شوند. فریت ها یا از نظر مغناطیسی نرم هستند یا از نظر مغناطیسی سخت.
مگنتودالکتریک ها مواد کامپوزیتی هستند که از 70 تا 80 درصد مواد مغناطیسی پودری و 30 تا 20 درصد دی الکتریک با پلیمر بالا آلی تشکیل شده اند. فریت ها و مگنتودالکتریک ها با مواد مغناطیسی فلزی در داشتن مقادیر مقاومت حجمی بالاتر متفاوت هستند، که به شدت تلفات جریان گردابی را کاهش می دهد. این اجازه می دهد تا این مواد در فناوری فرکانس بالا استفاده شوند. علاوه بر این، فریت ها دارای ویژگی های مغناطیسی پایدار در محدوده فرکانس وسیع هستند.
ورق فولادی برق
فولاد الکتریکی یک ماده مغناطیسی نرم است. برای بهبود ویژگی های مغناطیسی، سیلیکون به آن اضافه می شود که مقاومت فولاد را افزایش می دهد که منجر به کاهش تلفات جریان گردابی می شود. این فولاد به صورت ورق هایی با ضخامت 0.1 تولید می شود; 0.2; 0.35; 0.5; 1.0 میلی متر، عرض از 240 تا 1000 میلی متر و طول از 720 تا 2000 میلی متر.
پرمالوی
این مواد آلیاژهای آهن نیکل با میزان نیکل 36 تا 80 درصد هستند. برای بهبود برخی خصوصیات پرمالیاژها، کروم، مولیبدن، مس و غیره به ترکیب آنها اضافه می شود.ویژگی های مشخصه همه پرمالیاژها، مغناطش آسان آنها در میدان های مغناطیسی ضعیف و افزایش مقادیر مقاومت الکتریکی است.
آلیاژهای دائمی آلیاژهای انعطاف پذیر هستند که به راحتی به صورت صفحات و نوارهایی با ضخامت تا 0.02 میلی متر یا کمتر نورد می شوند. به دلیل افزایش مقاومت و پایداری ویژگی های مغناطیسی، پرمالیاژها می توانند تا فرکانس های 200-500 کیلوهرتز مورد استفاده قرار گیرند. آلیاژهای دائمی به تغییر شکل بسیار حساس هستند که باعث بدتر شدن خصوصیات مغناطیسی اصلی آنها می شود. بازگرداندن سطح اصلی ویژگی های مغناطیسی قطعات پرمالوی تغییر شکل یافته با عملیات حرارتی آنها مطابق با یک رژیم کاملاً توسعه یافته به دست می آید.
مواد مغناطیسی سخت
مواد مغناطیسی سخت دارای مقادیر زیادی نیروی اجباری و القای باقیمانده زیاد و بنابراین مقادیر زیادی انرژی مغناطیسی هستند. مواد مغناطیسی سخت عبارتند از:
- آلیاژهای سخت شده به مارتنزیت (فولادهای آلیاژ شده با کروم، تنگستن یا کبالت)؛
- آلیاژهای غیر قابل چکش خوار آهن-نیکل-آلومینیوم برای سخت شدن پراکندگی (النی، آلنیکو و غیره)؛
- آلیاژهای چکش خوار بر پایه آهن، کبالت و وانادیوم (ویکالوی) یا بر پایه آهن، کبالت، مولیبدن (کومول)؛
- آلیاژهای با اجبار بسیار بالا بر اساس فلزات نجیب (پلاتین - آهن؛ نقره - منگنز - آلومینیوم و غیره)؛
- مواد غیر قابل چکش خوار فلز-سرامیک به دست آمده از فشار دادن اجزای پودری و سپس پختن محصولات فشرده (آهن ربا).
- فریت های سخت مغناطیسی؛
- مواد غیر قابل چکش خوار فلزی-پلاستیکی به دست آمده از پودرهای فشرده سازی متشکل از ذرات مواد مغناطیسی سخت و یک چسب (رزین مصنوعی).
- مواد مغناطیسی الاستیک (magnetoelasts)، متشکل از پودری از یک ماده مغناطیسی سخت و یک چسب الاستیک (لاستیک، لاستیک).
القای باقیمانده آهنرباهای فلزی-پلاستیک و مغناطیس الاستیک در مقایسه با آهنرباهای ریخته گری ساخته شده از همان مواد مغناطیسی سخت (alni، alnico و غیره) 20-30٪ کمتر است.
فریت ها
فریت ها مواد مغناطیسی غیرفلزی هستند که از مخلوطی از اکسیدهای فلزی خاص انتخاب شده با اکسید آهن ساخته شده اند. نام فریت با نام فلز دو ظرفیتی مشخص می شود که اکسید آن بخشی از فریت است. بنابراین، اگر فریت حاوی اکسید روی باشد، فریت روی نامیده می شود. اگر اکسید منگنز به مواد اضافه شود - منگنز.
فریت های پیچیده (مخلوط) در فناوری مورد استفاده قرار می گیرند که دارای ویژگی های مغناطیسی بالاتر و مقاومت بیشتری نسبت به فریت های ساده هستند. نمونه هایی از فریت های پیچیده عبارتند از نیکل روی، منگنز روی و غیره.
همه فریت ها موادی با ساختار پلی کریستالی هستند که از اکسیدهای فلزی در نتیجه تف جوشی پودرهای اکسیدهای مختلف در دمای 1100-1300 درجه سانتی گراد به دست می آیند. فریت ها را فقط می توان با یک ابزار ساینده پردازش کرد. آنها نیمه هادی های مغناطیسی هستند. این به آنها اجازه می دهد تا در میدان های مغناطیسی با فرکانس بالا استفاده شوند، زیرا تلفات آنها در اثر جریان های گردابی ناچیز است.
مواد و محصولات نیمه هادی
نیمه هادی ها شامل تعداد زیادی مواد هستند که از نظر ساختار داخلی، ترکیب شیمیایی و خواص الکتریکی با یکدیگر متفاوت هستند. مواد نیمه هادی کریستالی بر اساس ترکیب شیمیایی خود به 4 گروه تقسیم می شوند:
- مواد متشکل از اتم های یک عنصر: ژرمانیوم، سیلیکون، سلنیوم، فسفر، بور، ایندیم، گالیم و غیره.
- مواد متشکل از اکسیدهای فلزی: اکسید مس، اکسید روی، اکسید کادمیوم، دی اکسید تیتانیوم و غیره.
- مواد مبتنی بر ترکیبات اتم های گروه سوم و پنجم سیستم عناصر مندلیف که با فرمول کلی مشخص می شوند و آنتی مونیدها نامیده می شوند. این گروه شامل ترکیبات آنتیموان با ایندیم، با گالیم و غیره، ترکیبات اتم های گروه دوم و ششم و همچنین ترکیبات اتم های گروه چهارم می باشد.
- مواد نیمه هادی با منشاء آلی، به عنوان مثال ترکیبات آروماتیک چند حلقه ای: آنتراسن، نفتالین و غیره.
با توجه به ساختار بلوری، مواد نیمه هادی به 2 گروه نیمه هادی های تک کریستالی و چند کریستالی تقسیم می شوند. گروه اول شامل موادی است که به صورت تک بلورهای بزرگ (تک کریستال) به دست می آیند. از جمله آنها ژرمانیوم و سیلیکون هستند که از آنها صفحات برای یکسو کننده ها و سایر دستگاه های نیمه هادی بریده می شود.
گروه دوم مواد نیمه هادی ها هستند که از بلورهای کوچک زیادی تشکیل شده است که به یکدیگر لحیم شده اند. نیمه هادی های پلی کریستالی عبارتند از: سلنیوم، سیلیکون کاربید و غیره.
از نظر مقاومت حجمی، نیمه هادی ها یک موقعیت متوسط بین هادی ها و دی الکتریک ها را اشغال می کنند. برخی از آنها هنگام قرار گرفتن در معرض ولتاژ بالا به شدت مقاومت الکتریکی را کاهش می دهند. این پدیده در برقگیرهای نوع شیر برای محافظت از خطوط برق کاربرد پیدا کرده است. سایر نیمه هادی ها هنگام قرار گرفتن در معرض نور به طور چشمگیری مقاومت خود را کاهش می دهند. این در فتوسل ها و مقاومت های نوری استفاده می شود. ویژگی مشترک نیمه هادی ها این است که رسانایی الکترون و حفره دارند.
محصولات الکترو کربنی (برس برای ماشین های الکتریکی)
این نوع محصول شامل برس های ماشین های الکتریکی، الکترودهای کوره های قوس الکتریکی، قطعات تماسی و ... می باشد. محصولات الکتروکربنی با پرس از توده های پودری اصلی و به دنبال آن پختن ساخته می شوند.
توده های پودری اولیه از مخلوطی از مواد کربن دار (گرافیت، دوده، کک، آنتراسیت و غیره)، چسباننده و مواد پلاستیک کننده (زغال سنگ و تارهای مصنوعی، زمین و غیره) تشکیل شده است. برخی از پودرها حاوی چسب نیستند.
برس های ماشین های الکتریکی گرافیت، کربن-گرافیت، الکتروگرافیت، فلز-گرافیت هستند. برس های گرافیتی از گرافیت طبیعی بدون کلاسور (درجات نرم) و با استفاده از کلاسور (گریدهای سخت) ساخته می شوند. برس های گرافیتی نرم هستند و در حین کار صدای کمی ایجاد می کنند. برس های کربن-گرافیت از گرافیت با افزودن مواد کربنی دیگر (کک، دوده) با معرفی کلاسورها ساخته می شوند. برس های به دست آمده پس از عملیات حرارتی با یک لایه نازک مس (در یک حمام الکترولیتی) پوشانده می شوند. برس های کربن-گرافیت استحکام مکانیکی، سختی و سایش کم در حین کار را افزایش داده اند.
برس های الکتروگرافیت شده از گرافیت و سایر مواد کربنی (کک، دوده) با معرفی کلاسورها ساخته می شوند. پس از اولین شلیک، برس ها در معرض گرافیت شدن قرار می گیرند، یعنی در دمای 2500-2800 درجه سانتیگراد بازپخت می شوند. برس های الکتروگرافیتی شده استحکام مکانیکی، مقاومت در برابر تغییرات بار ضربه ای را افزایش داده و در سرعت های محیطی بالا استفاده می شوند. برس های فلز گرافیت از مخلوطی از گرافیت و پودر مس ساخته می شوند. برخی از آنها حاوی پودرهای سرب، قلع یا نقره هستند. این برس ها دارای مقادیر مقاومت پایین هستند، چگالی جریان بالا را تحمل می کنند و افت ولتاژ گذرا پایینی دارند.
در این مقاله اطلاعاتی در مورد انواع مواد مورد استفاده در ساخت موتورهای الکتریکی، ژنراتورها و ترانسفورماتورها ارائه شده است. مشخصات فنی مختصری از برخی از آنها آورده شده است.
طبقه بندی مواد الکتریکی
مواد مورد استفاده در ماشین های الکتریکی به سه دسته ساختاری، فعال و عایق تقسیم می شوند.
مصالح و مواد ساختمانی
برای ساخت این گونه قطعات و قطعات ماشین آلات استفاده می شود که هدف اصلی آنها درک و انتقال بارهای مکانیکی (شفت، قاب، سپر و رایزر یاتاقان، انواع بست و غیره) است. چدن، فلزات غیر آهنی و آلیاژهای آنها و پلاستیک به عنوان مواد ساختاری در ماشین های الکتریکی استفاده می شود. این مواد تابع الزاماتی هستند که در مهندسی مکانیک رایج است.
مواد فعال
به دو دسته رسانا و مغناطیسی تقسیم می شوند و برای ساخت قطعات فعال دستگاه (سیم پیچ ها و هسته های مغناطیسی) در نظر گرفته شده اند.
مواد عایق برای عایق الکتریکی سیم پیچ ها و سایر قطعات حامل جریان و همچنین برای عایق کاری ورق های فولادی الکتریکی از یکدیگر در هسته های مغناطیسی چند لایه استفاده می شود. یک گروه جداگانه شامل موادی است که از آنها برس های الکتریکی ساخته می شود که برای تخلیه جریان از قسمت های متحرک ماشین های الکتریکی استفاده می شود.
در زیر شرح مختصری از مواد فعال و عایق مورد استفاده در ماشین های الکتریکی آورده شده است.
مواد هادی
به دلیل رسانایی الکتریکی خوب و ارزان بودن نسبی کیفیت، مواد الکتریکی به طور گسترده ای در ماشین های الکتریکی و اخیراً در ماشین های تصفیه شده استفاده می شود. خواص مقایسه ای این مواد در جدول 1 آورده شده است. در برخی موارد سیم پیچ ماشین های الکتریکی از آلیاژهای مس و آلومینیوم ساخته می شوند که خواص آنها بسته به ترکیب آنها بسیار متفاوت است. آلیاژهای مس همچنین برای ساخت قطعات کمکی حامل جریان (صفحات کموتاتور، رینگ لغزش، پیچ و مهره و غیره) استفاده می شود. به منظور صرفه جویی در فلزات غیر آهنی یا افزایش استحکام مکانیکی، گاهی اوقات چنین قطعاتی از فولاد نیز ساخته می شوند.
میز 1
خواص فیزیکی مس و آلومینیوم
| مواد | تنوع | چگالی، گرم بر سانتی متر 3 | مقاومت در 20 درجه سانتیگراد، اهم × متر | ضریب مقاومت دمایی در ϑ °C، 1/°C | ضریب انبساط خطی، 1/°C | ظرفیت گرمایی ویژه، J/(kg×°C) | هدایت حرارتی ویژه، W/(kg×°C) |
| فلز مس | آنیل الکتریکی | 8,9 | (17.24÷17.54)×10 -9 | 1.68×10 -5 | 390 | 390 | |
| آلومینیوم | تصفیه شده | 2,6-2,7 | 28.2×10 -9 | 2.3×10 -5 | 940 | 210 |
ضریب دمایی مقاومت مس در دمای °C
وابستگی مقاومت مس به دما برای تعیین افزایش دمای سیم پیچ یک ماشین الکتریکی زمانی که در حالت گرم ϑ g بالاتر از دمای محیط ϑ o کار می کند استفاده می شود. بر اساس رابطه (2) برای محاسبه افزایش دما
Δϑ = ϑ g - ϑ o
می توانید فرمول را دریافت کنید
| (3) |
جایی که r g - مقاومت سیم پیچ در حالت گرم؛ r x- مقاومت سیم پیچ اندازه گیری شده در حالت سرد، زمانی که دمای سیم پیچ و محیط یکسان است. ϑ ایکس- دمای سیم پیچ سرد؛ ϑ o - دمای محیط در هنگام کار دستگاه، زمانی که مقاومت اندازه گیری می شود rجی.
اگر 235 با 245 جایگزین شود، روابط (1)، (2) و (3) برای سیم پیچ های آلومینیومی نیز قابل استفاده است.
مواد مغناطیسی
برای ساخت قطعات مجزا از مدارهای مغناطیسی ماشین های الکتریکی، از ورق فولادی الکتریکی، ورق فولادی سازه ای، ورق فولادی و چدن استفاده می شود. چدن به دلیل خاصیت مغناطیسی کم، به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد.
مهمترین طبقه مواد مغناطیسی از درجات مختلف ورق های فولادی الکتریکی تشکیل شده است. برای کاهش تلفات روی و به ترکیب آن، سیلیکون معرفی شده است. وجود ناخالصی های کربن، اکسیژن و نیتروژن باعث کاهش کیفیت فولاد الکتریکی می شود. کیفیت فولاد الکتریکی تا حد زیادی تحت تأثیر فناوری ساخت آن است. ورق های فولادی الکتریکی معمولی با نورد گرم تولید می شوند. در سال‌های اخیر، استفاده از فولاد نورد سرد دانه‌گرا، که خواص مغناطیسی آن در طول برگشت مغناطیسی در جهت نورد به طور قابل توجهی بالاتر از فولاد معمولی است، به سرعت در حال رشد بوده است.
محدوده فولاد الکتریکی و خواص فیزیکی گریدهای جداگانه این فولاد توسط GOST 21427.0-75 تعیین می شود.
ماشین‌های الکتریکی عمدتاً از گریدهای فولادی الکتریکی 1211، 1212، 1213، 1311، 1312، 1411، 1412، 1511، 1512، 3411، 3412، 3413 استفاده می‌کنند که با نام‌های قدیمی درجه‌های فولادی E، E، E، E، E، 12، E, E, E, E, E, E, E, E, E, E, E, 12, 12, 12, 1412 E31، E32، E41، E42، E310، E320، E330. رقم اول کلاس فولاد را بر اساس حالت ساختاری و نوع نورد نشان می دهد: 1 - همسانگرد نورد گرم، 2 - همسانگرد نورد سرد، 3 - ناهمسانگرد نورد سرد با بافت دنده ای. عدد دوم محتوای سیلیکون را نشان می دهد. رقم سوم گروه را با توجه به مشخصه اصلی استاندارد نشان می دهد: 0 - ضررهای خاص در ب= 1.7 T و f= 50 هرتز (p 1.7/50)، 1 - تلفات خاص در ب= 1.5 T و فرکانس f= 50 هرتز (p 1.5/50)، 2 - تلفات خاص ناشی از القای مغناطیسی ب= 1.0 T و فرکانس f= 400 هرتز (p 1.0/400)، 6 - القای مغناطیسی در میدان های ضعیف در 0.4 A/m ( ب 0.4) و 7 - القای مغناطیسی در میدان های مغناطیسی متوسط با شدت میدان مغناطیسی 10A/m ( ب 10). رقم چهارم شماره سریال است. خواص فولاد الکتریکی بسته به محتوای سیلیکون در جدول 2 آورده شده است
جدول 2
وابستگی خواص فیزیکی فولاد الکتریکی به محتوای سیلیکون
| خواص | رقم دوم درجه فولاد | |||
| 2 | 3 | 4 | 5 | |
چگالی، گرم بر سانتی متر 3 | ||||
مقاومت ویژه، اهم×m | ||||
ضریب مقاومت دمایی 1/°C | ||||
ظرفیت گرمایی ویژه، J/(kg×°C) | ||||
با افزایش محتوای سیلیکون، شکنندگی فولاد افزایش می یابد. در این راستا هر چه دستگاه کوچکتر و در نتیجه اندازه دندانه ها و شیارهایی که سیم پیچ ها در آن قرار می گیرند کوچکتر باشد، استفاده از فولادهای با درجات آلیاژی زیاد و بالا دشوارتر می شود. بنابراین، به عنوان مثال، فولاد پر آلیاژ عمدتا برای ساخت ترانسفورماتور و ژنراتورهای بسیار قوی استفاده می شود.
در ماشین های با فرکانس جریان تا 100 هرتز معمولا از ورق های فولادی برق با ضخامت 0.5 میلی متر و گاهی نیز به ویژه در ترانسفورماتورها از فولاد با ضخامت 0.35 میلی متر استفاده می شود. در فرکانس های بالاتر از فولاد نازک تری استفاده می شود. ابعاد ورق های فولادی الکتریکی استاندارد شده است، عرض ورق از 240 تا 1000 میلی متر و طول آن از 1500 تا 2000 میلی متر است. اخیراً تولید فولاد برق به صورت نوارهای پیچیده شده روی رول گسترش یافته است.
برنج. 1. منحنی های مغناطیسی مواد فرومغناطیسی
1 - فولاد برق 1121, 1311; 2 - فولاد برق 1411، 1511; 3 - فولاد ریخته گری کم کربن، فولاد نورد و آهنگری برای ماشین های الکتریکی؛ 4 - ورق فولادی 1-2 میلی متر ضخامت برای قطب. 5 - فولاد 10; 6 - فولاد 30; 7 - نورد سرد فولاد الکتریکی 3413; 8 - چدن خاکستری با محتوای: C - 3.2٪، Si 3.27٪، منگنز - 0.56٪، P - 1.05٪؛ I × A - مقیاس در امتداد محورهای I و A. II × B - مقیاس در امتداد محور II و B
شکل 1 گریدهای مختلف فولاد و چدن را نشان می دهد و جدول 3 مطابق با GOST 21427.0-75 مقادیر تلفات خاص را نشان می دهد. پدر رایج ترین گریدهای فولاد برق. شاخص حرف p نشان‌دهنده القاء B در تسلا (شمارگر) و فرکانس معکوس مغناطیسی f در هرتز (مخرج) است که در آن مقادیر تلفات ارائه شده در جدول 3 تضمین می‌شود. برای گریدهای 3411، 3412 و 3413، تلفات برای مورد مغناطیسی در امتداد جهت غلتش داده شده است.
جدول 3
تلفات خاص در فولاد الکتریکی
| درجه فولاد | ضخامت ورق، میلی متر | تلفات خاص، W/kg | درجه فولاد | ضخامت ورق، میلی متر | تلفات خاص، W/kg | |||||
| p 1.0/50 | p 1.5/50 | p 1.7/50 | 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 | |||||||
تلفات جریان گردابی به مربع القاء و تلفات هیسترزیس به القاء به توان نزدیک به دو بستگی دارد. بنابراین، مجموع تلفات در فولاد، با دقت کافی برای اهداف عملی، می‌تواند وابسته به مربع القاء در نظر گرفته شود. تلفات جریان گردابی متناسب با مجذور فرکانس و تلفات هیسترزیس متناسب با توان اول فرکانس است. در فرکانس 50 هرتز و ضخامت ورق 0.35 - 0.5 میلی متر، تلفات ناشی از هیسترزیس چندین برابر تلفات ناشی از جریان های گردابی است. بنابراین وابستگی کل تلفات فولاد به فرکانس به توان اول فرکانس نزدیکتر است. بنابراین، ضررهای خاص برای مقادیر بو fمتفاوت از آنچه در جدول 3 نشان داده شده است، با استفاده از فرمول های زیر قابل محاسبه است:
 |  | (4) |
که در آن مقدار B در تسلا (T) جایگزین می شود.
مقادیر تلفات خاص ارائه شده در جدول 3 با حالتی مطابقت دارد که ورق ها از یکدیگر جدا شده اند.
برای عایق کاری از لاک مخصوص یا به ندرت کاغذ نازک استفاده می شود و از اکسیداسیون نیز استفاده می شود.
در طول مهر زنی، سخت شدن سرد ورق های فولادی الکتریکی رخ می دهد. علاوه بر این، هنگام مونتاژ بسته‌های هسته، بسته شدن جزئی ورق‌ها در امتداد لبه‌های آنها به دلیل ظاهر شدن سوراخ‌ها یا فرزها در هنگام مهر زنی اتفاق می‌افتد. این تلفات در فولاد را 1.5 - 4.0 برابر افزایش می دهد.
به دلیل وجود عایق بین ورق های فولادی، موج دار بودن و ناهمگونی ضخامت آنها، کل حجم هسته فشرده با فولاد پر نمی شود. میانگین ضریب پر شدن کیسه با فولاد هنگام عایق کاری با لاک برابر است k c= 0.93 با ضخامت ورق 0.5 میلی متر و k c= 0.90 در 0.35 میلی متر.
مواد عایق
الزامات زیر در مورد مواد عایق الکتریکی مورد استفاده در ماشین های الکتریکی اعمال می شود: استحکام مکانیکی بالا، مقاومت در برابر حرارت و هدایت حرارتی، و همچنین رطوبت سنجی کم. مهم است که عایق تا حد امکان نازک باشد، زیرا افزایش ضخامت عایق انتقال حرارت را مختل می کند و منجر به کاهش ضریب پر شدن شیار با مواد هادی می شود که به نوبه خود باعث کاهش توان نامی می شود. از دستگاه در برخی موارد نیازهای دیگری نیز ایجاد می شود، مثلاً مقاومت در برابر میکروارگانیسم های مختلف در آب و هوای گرمسیری مرطوب و غیره که در عمل می توان تمامی این نیازها را به درجات مختلف برآورده کرد.
ویدئو 1. مواد عایق در مهندسی برق قرن 18 - 19.
مواد عایق می توانند جامد، مایع یا گاز باشند. گازها معمولاً هوا و هیدروژن هستند که نمایانگر یک محیط یا محیط خنک کننده در رابطه با ماشین هستند و در عین حال در برخی موارد نقش عایق الکتریکی را نیز ایفا می کنند. روغن های مایع عمدتاً در ساخت ترانسفورماتور به صورت نوع خاصی از روغن معدنی به نام روغن ترانسفورماتور استفاده می شوند.
مواد عایق جامد بیشترین اهمیت را در مهندسی برق دارند. آنها را می توان به گروه های زیر تقسیم کرد: 1) مواد فیبری آلی طبیعی - کاغذ پنبه، مواد مبتنی بر خمیر چوب و ابریشم. 2) مواد معدنی - میکا، فایبرگلاس، آزبست؛ 3) مواد مصنوعی مختلف به شکل رزین، فیلم، مواد ورق و غیره؛ 4) لعاب ها، لاک ها و ترکیبات مختلف بر اساس مواد طبیعی و مصنوعی.
در سال های اخیر، مواد عایق فیبر آلی به طور فزاینده ای با مواد مصنوعی جایگزین شده اند.
لعاب ها برای عایق سیم ها و به عنوان عایق بیرونی برای سیم پیچ ها استفاده می شوند. لاک ها برای چسباندن عایق های لایه ای و برای اشباع سیم پیچ ها و همچنین برای اعمال یک لایه پوشش محافظ روی عایق استفاده می شود. با دو یا سه بار آغشته کردن سیم پیچ ها به لاک، متناوب با خشک کردن، منافذ عایق پر می شود که باعث افزایش هدایت حرارتی و استحکام الکتریکی عایق، کاهش رطوبت سنجی آن و حفظ مکانیکی عناصر عایق می شود.
آغشته کردن به ترکیبات همان هدفی را انجام می دهد که آغشته سازی با لاک ها انجام می شود. تنها تفاوت این است که ترکیبات دارای حلال های فرار نیستند، بلکه توده ای بسیار ثابت هستند که با حرارت دادن، نرم می شوند، مایع می شوند و می توانند تحت فشار به منافذ عایق نفوذ کنند. به دلیل عدم وجود حلال، پر شدن منافذ در حین ترکیب، متراکم تر است.
مهمترین ویژگی مواد عایق مقاومت در برابر حرارت آنها است که به طور قطعی بر قابلیت اطمینان عملکرد و عمر مفید ماشین های الکتریکی تأثیر می گذارد. با توجه به مقاومت حرارتی مورد استفاده در ماشین‌ها و دستگاه‌های الکتریکی، طبق استاندارد GOST 8865-70 به هفت کلاس با حداکثر دمای مجاز زیر تقسیم می‌شوند:
استانداردهای سال های گذشته شامل نام های قدیمی برخی از کلاس های عایق است: به جای Y، E، F، H، به ترتیب، O، AB، BC، SV.
کلاس Y شامل مواد فیبری ساخته شده از کاغذ پنبه ای، سلولز و ابریشم است که با دی الکتریک های مایع آغشته نشده یا در آنها غوطه ور نشده اند و همچنین تعدادی از پلیمرهای مصنوعی (پلی اتیلن، پلی استایرن، پلی وینیل کلراید و غیره) می باشد. این کلاس عایق به ندرت در ماشین های الکتریکی استفاده می شود.
کلاس A شامل مواد الیافی ساخته شده از کاغذ پنبه ای، سلولز و ابریشم، آغشته یا غوطه ور در مواد عایق الکتریکی مایع، عایق سیم های لعابی بر پایه روغن و لاک های پلی آمید (نایلون)، فیلم های پلی آمید، لاستیک بوتیل و سایر مواد و همچنین چوب آغشته شده و لمینت های چوبی. مواد اشباع کننده این دسته از عایق ها عبارتند از روغن ترانسفورماتور، روغن و لاک آسفالت و سایر مواد با مقاومت حرارتی مناسب. این طبقه شامل انواع پارچه های لاک زده، نوارها، مقواهای برقی، گتیناک ها، تکستولیت و سایر محصولات عایق می باشد. عایق کلاس A به طور گسترده برای ماشین های الکتریکی دوار با قدرت تا 100 کیلو وات و بالاتر و همچنین در صنعت ترانسفورماتور استفاده می شود.
کلاس E شامل عایق سیم های لعابی و عایق های الکتریکی بر پایه پلی وینیل استال (وینیفلکس، متالوین)، پلی اورتان، رزین های اپوکسی، پلی استر (لاوسان) و سایر مواد مصنوعی با مقاومت حرارتی مشابه است. کلاس عایق E شامل مواد مصنوعی جدید است که استفاده از آنها در ماشین‌های با توان کم و متوسط (تا 10 کیلو وات و بالاتر) به سرعت در حال گسترش است.
کلاس B ترکیبی از مواد عایق بر اساس دی الکتریک های معدنی (میکا، آزبست، فایبر گلاس) و چسب، لاک الکل های اشباع کننده و پوشش دهنده و رزین های افزایش مقاومت حرارتی با منشاء آلی است و محتوای مواد آلی بر حسب وزن نباید از 50٪ تجاوز کند. این شامل، اول از همه، مواد مبتنی بر میکای نازک کنده شده (میکالنتا، میکافولیا، میکانیت) است که به طور گسترده در مهندسی برق استفاده می شود.
اخیراً از مواد میکا نیز استفاده می شود که بر اساس نوار میکای ممتد صفحات میکا تا اندازه چند میلی متر و ضخامت چند میکرون است.
کلاس B همچنین شامل مواد مصنوعی مختلفی است: رزین های پلی استر مبتنی بر انیدرید فتالیک، پلی کلروتری فلوئورواتیلن (فلوروپلاستیک-3)، برخی از رزین های پلی اورتان، پلاستیک با پرکننده معدنی و غیره.
عایق‌های کلاس F شامل موادی بر پایه میکا، آزبست و فایبرگلاس است، اما با استفاده از لاک‌ها و رزین‌های آلی اصلاح‌شده با ارگانوسیلیکن (ارگانوپلی سیلوکسان) و رزین‌های دیگر با مقاومت حرارتی بالا، یا با استفاده از سایر رزین‌های مصنوعی با مقاومت حرارتی متناظر (پلی استر) رزین های مبتنی بر ISO - و اسیدهای ترفتالیک و غیره). عایق های این کلاس نباید حاوی پنبه، سلولز یا ابریشم باشد.
کلاس H شامل عایق های مبتنی بر میکا، فایبر گلاس و آزبست در ترکیب با ارگانوسیلیکن (ارگانوپلی سیلوکسان)، پلی ارگانومتالوسیلکسان و سایر رزین های مقاوم در برابر حرارت است. با استفاده از این گونه رزین ها، میکانیت ها و میکاها و همچنین استکلومیکانیت ها، استکلومیکافولیوم، استکلومیکالنت ها، استکلوسلودینیت، لمینت های شیشه ای و ورقه های فایبرگلاس تولید می شوند.
کلاس H همچنین شامل عایق های مبتنی بر پلی تترا فلوئورواتیلن (PTFE-4) می شود. مواد کلاس H در ماشین های الکتریکی که در شرایط بسیار سخت کار می کنند (صنایع معدنی و متالورژی، تاسیسات حمل و نقل و غیره) استفاده می شود.
عایق های کلاس C شامل میکا، کوارتز، فایبرگلاس، شیشه، چینی و سایر مواد سرامیکی است که بدون چسب های آلی یا با چسب های معدنی استفاده می شوند.
تحت تأثیر گرما، ارتعاش و سایر عوامل فیزیکوشیمیایی، عایق پیر می شود، یعنی به تدریج استحکام مکانیکی و خواص عایق خود را از دست می دهد. به طور تجربی ثابت شده است که طول عمر عایق های کلاس A و B با افزایش دما هر 8-10 درجه بالای 100 درجه سانتیگراد به نصف کاهش می یابد. به طور مشابه، طول عمر سایر کلاس های عایق نیز با افزایش دما کاهش می یابد.
برس های برقی
به دو گروه تقسیم می شوند: 1) کربن گرافیت، گرافیت و الکتروگرافیت. 2) متالگرافیت برای ساخت برس های گروه اول از کربن سیاه، گرافیت طبیعی خرد شده و آنتراسیت با قطران زغال سنگ به عنوان چسب استفاده می شود. برس های خالی شلیک می شوند که رژیم آن شکل ساختاری گرافیت را در محصول تعیین می کند. در دمای پخت بالا، کربن موجود در دوده و آنتراسیت به شکل گرافیت تبدیل می شود که در نتیجه این فرآیند پخت، گرافیت شدن نامیده می شود. برس های گروه دوم نیز حاوی فلزات (مس، نقره) هستند. رایج ترین آنها برس های گروه اول هستند.
جدول 4 ویژگی های تعدادی از برندهای برس را نشان می دهد.
جدول 4
مشخصات فنی برس های برقی
| کلاس برس | نام تجاری | اسمی، A/cm 2 | حداکثر سرعت محیطی، m/s | فشار ویژه، N/cm 2 | آداپتور برای یک جفت برس، V | ضریب اصطکاک | ویژگی هایی که استفاده از برس برای آنها توصیه می شود |
کربن-گرافیت | UG4 | 7 | 12 | 2-2,5 | 1,6-2,6 | 0,25 | تا حدودی سخته |
گرافیت | G8 | 11 | 25 | 2-3 | 1,5-2,3 | 0,25 | طبیعی |
| الکتروگرافیته شده | EG4 | 12 | 40 | 1,5-2 | 1,6-2,4 | 0,20 | طبیعی |
| EG8 | 10 | 40 | 2-4 | 1,9-2,9 | 0,25 | سخت ترین | |
| EG12 | 10-11 | 40 | 2-3 | 2,5-3,5 | 0,25 | دشوار | |
| EG84 | 9 | 45 | 2-3 | 2,5-3,5 | 0,25 | سخت ترین | |
مس گرافیت | MG2 | 20 | 20 | 1,8-2,3 | 0,3-0,7 | 0,20 | ساده ترین |