Poznámky k prednáške. Materiály používané v elektrických strojoch Klasifikácia a účel elektrických materiálov

VŠEOBECNÉ INFORMÁCIE O ELEKTRICKÝCH VLAKOCH

Stručná charakteristika a hlavné ukazovatele prevádzky elektrických vlakov.

Elektrické vlaky sa delia na mechanické časti, elektrické zariadenia a pneumatické zariadenia.

Mechanická časť zahŕňa: skriňu vozidla, podvozky s pármi kolies a nápravovými jednotkami, pružinové odpruženie, trakčný prevod, spojovacie zariadenia a T.R.P.

Medzi elektrické zariadenia patria: zberače prúdu, štartovacie, riadiace a brzdové zariadenia, trakčné motory, pomocné stroje, ochranné a riadiace zariadenia pre elektrické vlaky.

Pneumatické zariadenia: pneumatické zariadenia a zariadenia brzdového systému, tajfóny, nádrže, kohútiky atď.

POŽIADAVKY NA ELEKTRICKÉ VLAKY.

Elektrické vlaky musia poskytovať vysoké zrýchlenie počas rozbehu (zrýchľovanie) a spomalenie počas brzdenia. Vysoké rýchlosti pri záťahoch, pohodlie cestujúcich.

Účel a klasifikácia elektromateriálov

Na výrobu elektrických strojov, prístrojov a iných zariadení sa používajú špeciálne materiály, ktoré majú určité elektrické alebo magnetické vlastnosti. V závislosti od toho sú elektrické materiály rozdelené do štyroch skupín: vodičové, polovodičové, magnetické a elektrické izolačné.

Materiály vodičov sa vyznačujú vysokou mernou vodivosťou a používajú sa v elektrických zariadeniach ako vodiče elektrického prúdu: vinutia a kontakty v elektrických strojoch, prístrojoch a prístrojoch, drôty a káble na prenos a rozvod elektrickej energie.

Vysoko vodivé materiály: meď, hliník a niektoré zliatiny (mosadz, bronz atď.)

Materiály s vysokým odporom možno rozdeliť do troch skupín:

1) pre presné meracie prístroje a štandardné odpory (zliatina meď-mangán - manganín)

2) pre rezistory a reostaty (konštantné)

3) s vysokou prevádzkovou teplotou a určené pre vykurovacie zariadenia a záťažové reostaty (zliatiny niklu, chrómu a železa - nichróm; chróm, hliník a železo - fechral)

Uhlíkovo-grafitové vodiče majú mierne nižšiu vodivosť ako kovy a ich zliatiny a používajú sa ako vodivé prvky. Materiály uhlíkových vodičov sú na báze grafitu a uhlíka. Kefy používané pre elektrické stroje sa delia do štyroch hlavných skupín: uhlíkovo-grafitové, grafitové, elektrografitové a kov-grafitové.

Polovodičové materiály zaujímajú strednú polohu vo vodivosti medzi vodičmi a dielektrikami.

Magnetické materiály sa vyznačujú schopnosťou zosilňovať magnetické pole, v ktorom sú umiestnené, t.j. majú vysokú magnetickú vodivosť. Používajú sa na výrobu magnetických jadier v elektrických strojoch a transformátoroch. Elektrické zariadenia využívajú najmä železo, nikel, kobalt a ich zliatiny.

PREDNÁŠKA 10

ELEKTRICKÉ MATERIÁLY. KLASIFIKÁCIA

Elektrické materiály (napríklad kontaktné materiály) sú materiály, ktoré sa vyznačujú určitými vlastnosťami vo vzťahu k elektrickým a magnetickým poliam a používajú sa v technológii s prihliadnutím a vďaka týmto vlastnostiam. V súčasnosti je počet položiek elektrických materiálov používaných v rádiovej, mikro- a nanoelektronike niekoľko tisíc. Okrem toho je stále naliehavejšia úloha vytvárať nové materiály so špecifikovanými vlastnosťami (optické, polovodičové, emisné atď.).

Hlavnými oblasťami použitia elektromateriálov sú elektroenergetika, elektrotechnika a rádioelektronika.

Elektroenergetika je výroba energie a jej dodávka spotrebiteľovi. Ide o elektrické vedenia, trafostanice a energetické zariadenia.

Elektrotechnika je všetko, čo súvisí s premenou elektrickej energie na iné druhy energie pri súčasnej realizácii technologických procesov:

elektrotermické, - elektrické zváranie, - elektrofyzikálne, - elektrochemické a pod.

Rádiotechnika sú riadiace systémy pre energetické a elektrické zariadenia, prenos informácií, spracovanie, skladovanie atď.

Zlepšenie elektrotechniky viedlo k vytvoreniu materiálov s novými vlastnosťami: vyššou pevnosťou, tepelnou odolnosťou, odolnosťou voči agresívnym chemickým reakciám, s vysokými elektrickými izolačnými vlastnosťami a nízkou tepelnou vodivosťou.

Klasifikácia elektrických materiálov

Materiály používané v elektronickej technike sa delia na elektrické, konštrukčné a špeciálne.

Elektrické materiály sa na základe ich správania v magnetickom poli delia na silne magnetické (magnetické) a slabo magnetické. Prvé z nich našli obzvlášť široké uplatnenie v technológii vďaka svojim magnetickým vlastnostiam.

Materiály sa na základe ich správania v elektrickom poli delia na vodičové, polovodičové a dielektrické.

Väčšinu elektrických materiálov možno klasifikovať ako slabo magnetické a prakticky nemagnetické. Medzi magnetickými materiálmi však treba rozlišovať vodivé, polovodivé a prakticky nevodivé, čo určuje frekvenčný rozsah ich použitia.

Dirigent sú materiály, ktorých hlavné elektrické vlastnosti sú vysoko výrazná elektrická vodivosť. Ich využitie v technike je spôsobené najmä touto vlastnosťou, ktorá určuje vysokú mernú elektrickú vodivosť pri normálnej teplote.

Polovodič sú materiály, ktoré sú vo vodivosti medzi materiálmi vodiča a dielektrika a ktorých charakteristickou vlastnosťou je silná závislosť mernej vodivosti od koncentrácie a typu nečistôt alebo rôznych defektov, ako aj vo väčšine prípadov od vonkajších energetických vplyvov (teplota, osvetlenie atď.). .).

Dielektrikum sú materiály, ktorých hlavnou elektrickou vlastnosťou je schopnosť polarizácie a v ktorých je možná existencia elektrostatického poľa. Reálne (technické) dielektrikum sa približuje k ideálnemu, čím je jeho merná vodivosť nižšia a tým menej výrazné sú jeho pomalé polarizačné mechanizmy spojené s rozptylom elektrickej energie a uvoľňovaním tepla.

Pri použití dielektrík - jednej z najrozsiahlejších tried elektromateriálov - bola celkom jasne definovaná potreba využitia pasívnych aj aktívnych vlastností týchto materiálov.

Aktívne(riadené) dielektriká sú feroelektriká, piezoelektriká, pyroelektriká, elektroluminofóry, materiály pre žiariče a uzávery v laserovej technike, elektrety atď.

Bežne sa materiály s elektrickým odporom ρ klasifikujú ako vodiče< 10 -5 Ом*м, а к диэлектрикам материалы, у которых ρ >108 Ohm*m. Je potrebné poznamenať, že merný odpor dobrých vodičov môže byť iba 10 -8 Ohm m a najlepšie dielektrika môžu prekročiť 10 16 Ohm m. Odpor polovodičov sa môže v závislosti od štruktúry a zloženia materiálov, ako aj od ich prevádzkových podmienok meniť v rámci
10 -5 -10 8 Ohm m Kovy sú dobrými vodičmi elektrického prúdu. Zo 105 chemických prvkov je len dvadsaťpäť nekovov a dvanásť prvkov môže vykazovať vlastnosti polovodičov. No okrem elementárnych látok existujú tisíce chemických zlúčenín, zliatin či kompozícií s vlastnosťami vodičov, polovodičov či dielektrík. Je dosť ťažké nakresliť jasnú hranicu medzi hodnotami odporu rôznych tried materiálov. Napríklad mnohé polovodiče sa pri nízkych teplotách správajú ako izolanty. Súčasne môžu dielektriká pri silnom zahrievaní vykazovať polovodičové vlastnosti. Kvalitatívny rozdiel je v tom, že pre kovy je vodivý stav uzemnený a pre polovodiče a dielektrika je excitovaný.

Elektrické materiály sú súborom vodičových, elektroizolačných, magnetických a polovodičových materiálov určených na prevádzku v elektrických a magnetických poliach. Patria sem aj základné elektrické výrobky: izolátory, kondenzátory, drôty a niektoré polovodičové prvky. Elektromateriály zaujímajú jedno z hlavných miest v modernej elektrotechnike. Každý vie, že spoľahlivosť elektrických strojov, prístrojov a elektroinštalácií závisí predovšetkým od kvality a správneho výberu vhodných elektromateriálov. Analýza havárií elektrických strojov a zariadení ukazuje, že väčšina z nich vzniká v dôsledku zlyhania elektrickej izolácie, pozostávajúcej z elektroizolačných materiálov.

Magnetické materiály sú pre elektrotechniku nemenej dôležité. Energetické straty a rozmery elektrických strojov a transformátorov sú určené vlastnosťami magnetických materiálov. Polovodičové materiály alebo polovodiče zaujímajú v elektrotechnike pomerne významné miesto. V dôsledku vývoja a štúdia tejto skupiny materiálov vznikli rôzne nové zariadenia, ktoré umožňujú úspešne riešiť niektoré problémy v elektrotechnike.

Racionálnym výberom elektroizolačných, magnetických a iných materiálov je možné vytvárať elektrické zariadenia, ktoré sú spoľahlivé v prevádzke s malými rozmermi a hmotnosťou. Ale na realizáciu týchto vlastností je potrebná znalosť vlastností všetkých skupín elektrických materiálov.

Materiály vodičov

Do tejto skupiny materiálov patria kovy a ich zliatiny. Čisté kovy majú nízky odpor. Výnimkou je ortuť, ktorá má pomerne vysoký odpor. Zliatiny majú tiež vysoký odpor. Čisté kovy sa používajú pri výrobe navíjacích a montážnych drôtov, káblov atď.. Zliatiny vodičov vo forme drôtov a pások sa používajú v reostatoch, potenciometroch, prídavných odporoch atď.

V podskupine zliatin s vysokou rezistivitou sa rozlišuje skupina tepelne odolných vodičových materiálov, ktoré sú odolné voči oxidácii pri vysokých teplotách. Tepelne odolné alebo tepelne odolné zliatiny vodičov sa používajú v elektrických vykurovacích zariadeniach a reostatoch. Okrem nízkej rezistivity majú čisté kovy dobrú ťažnosť, t.j. dajú sa ťahať na tenký drôt, do pások a zvinúť do fólie s hrúbkou menšou ako 0,01 mm. Kovové zliatiny majú menšiu ťažnosť, ale sú pružnejšie a mechanicky stabilnejšie. Charakteristickým znakom všetkých kovových vodičov je ich elektronická vodivosť. Odpor všetkých kovových vodičov sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou, ako aj v dôsledku mechanického spracovania, ktoré spôsobuje trvalú deformáciu kovu.

Valcovanie alebo ťahanie sa používa, keď je potrebné získať materiály vodičov so zvýšenou mechanickou pevnosťou, napríklad pri výrobe drôtov nadzemného vedenia, trolejových drôtov atď. Aby sa deformované kovové vodiče vrátili na ich predchádzajúcu hodnotu odporu, sú vystavené teplu úprava – žíhanie bez prístupu kyslíka.

Elektroizolačné materiály

Elektrické izolačné materiály alebo dielektriká sú materiály, ktoré sa používajú na zabezpečenie izolácie, t. j. zabraňujú úniku elektrického prúdu medzi akýmikoľvek vodivými časťami, ktoré majú rôzne elektrické potenciály. Dielektrika majú veľmi vysoký elektrický odpor. Na základe chemického zloženia sa dielektriká delia na organické a anorganické. Hlavným prvkom v molekulách všetkých organických dielektrík je uhlík. V anorganických dielektrikách nie je uhlík. Najväčšiu tepelnú odolnosť majú anorganické dielektriká (sľuda, keramika atď.).

Podľa spôsobu výroby sa rozlišuje prírodné (prírodné) a syntetické dielektrikum. Syntetické dielektrika môžu byť vytvorené s daným súborom elektrických a fyzikálno-chemických vlastností, a preto sú široko používané v elektrotechnike.

Na základe štruktúry ich molekúl sa dielektriká delia na nepolárne (neutrálne) a polárne. Neutrálne dielektriká pozostávajú z elektricky neutrálnych atómov a molekúl, ktoré pred vystavením elektrickému poľu nemajú elektrické vlastnosti. Neutrálne dielektriká sú: polyetylén, fluoroplast-4 atď. Medzi neutrálnymi sa rozlišujú iónové kryštalické dielektriká (sľuda, kremeň, atď.), v ktorých každý pár iónov tvorí elektricky neutrálnu časticu. Ióny sa nachádzajú v miestach kryštálovej mriežky. Každý ión je vo vibračnom tepelnom pohybe blízko stredu rovnováhy - uzla kryštálovej mriežky. Polárne alebo dipólové dielektriká pozostávajú z polárnych dipólových molekúl. Tieto majú v dôsledku asymetrie svojej štruktúry počiatočný elektrický moment ešte pred vplyvom sily elektrického poľa na ne. Medzi polárne dielektrika patrí bakelit, polyvinylchlorid atď. V porovnaní s neutrálnymi dielektrikami majú polárne dielektrika vyššie dielektrické konštanty, ako aj mierne zvýšenú vodivosť.

Podľa ich stavu agregácie sú dielektriká plynné, kvapalné a pevné. Najväčšia je skupina pevných dielektrík. Elektrické vlastnosti elektroizolačných materiálov sa posudzujú pomocou veličín nazývaných elektrické charakteristiky. Patria sem: objemový odpor, povrchový odpor, dielektrická konštanta, teplotný koeficient dielektrickej konštanty, tangens dielektrickej straty a dielektrická pevnosť materiálu.

Špecifický objemový odpor je hodnota, ktorá umožňuje odhadnúť elektrický odpor materiálu, keď ním preteká jednosmerný prúd. Prevrátená hodnota objemového odporu sa nazýva objemová vodivosť. Špecifický povrchový odpor je hodnota, ktorá umožňuje odhadnúť elektrický odpor materiálu, keď cez jeho povrch medzi elektródami preteká jednosmerný prúd. Prevrátená hodnota špecifického povrchového odporu sa nazýva špecifická povrchová vodivosť.

Teplotný koeficient elektrického odporu je hodnota, ktorá určuje zmenu rezistivity materiálu so zmenou jeho teploty. S rastúcou teplotou elektrický odpor všetkých dielektrík klesá, preto ich teplotný koeficient odporu má záporné znamienko. Dielektrická konštanta je hodnota, ktorá nám umožňuje vyhodnotiť schopnosť materiálu vytvárať elektrickú kapacitu. Relatívna dielektrická konštanta je zahrnutá v hodnote absolútnej dielektrickej konštanty. Teplotný koeficient dielektrickej konštanty je hodnota, ktorá umožňuje vyhodnotiť charakter zmeny dielektrickej konštanty, a teda izolačnej kapacity, pri zmene teploty. Tangent dielektrickej straty je hodnota, ktorá určuje straty výkonu v dielektriku pracujúcom pri striedavom napätí.

Elektrická pevnosť je hodnota, ktorá nám umožňuje vyhodnotiť schopnosť dielektrika odolávať deštrukcii elektrickým napätím. Mechanická pevnosť elektroizolačných a iných materiálov sa posudzuje pomocou nasledujúcich charakteristík: pevnosť materiálu v ťahu, predĺženie v ťahu, pevnosť materiálu v tlaku, statická pevnosť materiálu v ohybe, špecifická rázová húževnatosť, odolnosť proti štiepeniu.

Fyzikálno-chemické vlastnosti dielektrík zahŕňajú: číslo kyslosti, viskozitu, absorpciu vody. Číslo kyslosti je počet miligramov hydroxidu draselného potrebného na neutralizáciu voľných kyselín obsiahnutých v 1 g dielektrika. Číslo kyslosti sa určuje pre kvapalné dielektriká, zlúčeniny a laky. Táto hodnota nám umožňuje odhadnúť množstvo voľných kyselín v dielektriku, a teda mieru ich vplyvu na organické materiály. Prítomnosť voľných kyselín zhoršuje elektrické izolačné vlastnosti dielektrík. Viskozita alebo koeficient vnútorného trenia umožňuje vyhodnotiť tekutosť elektroizolačných kvapalín (oleje, laky a pod.). Viskozita môže byť kinematická alebo podmienená. Absorpcia vody je množstvo vody absorbované dielektrikom po tom, čo bolo 24 hodín v destilovanej vode pri teplote 20 °C a vyššej. Množstvo nasiakavosti indikuje pórovitosť materiálu a prítomnosť vo vode rozpustných látok v ňom. Keď sa tento indikátor zvyšuje, elektrické izolačné vlastnosti dielektrika sa zhoršujú.

Tepelné charakteristiky dielektrík zahŕňajú: bod topenia, bod mäknutia, bod kvapnutia, bod vzplanutia pár, tepelnú odolnosť plastov, termoelasticitu (tepelnú odolnosť) lakov, tepelnú odolnosť, mrazuvzdornosť, tropickú odolnosť.

Filmové elektroizolačné materiály vyrobené z polymérov sú široko používané v elektrotechnike. Patria sem filmy a pásky. Fólie sa vyrábajú s hrúbkou 5-250 mikrónov a pásky - 0,2-3,0 mm. Vysokopolymérne fólie a pásky sa vyznačujú veľkou flexibilitou, mechanickou pevnosťou a dobrými elektroizolačnými vlastnosťami. Polystyrénové fólie sa vyrábajú s hrúbkou 20-100 mikrónov a šírkou 8-250 mm. Hrúbka polyetylénových fólií je zvyčajne 30-200 mikrónov a šírka je 230-1500 mm. Fólie z fluoroplastu-4 sa vyrábajú s hrúbkou 5-40 mikrónov a šírkou 10-200 mm. Z tohto materiálu sa vyrábajú aj neorientované a orientované fólie. Orientované fluoroplastové fólie majú najvyššie mechanické a elektrické vlastnosti.

Polyetyléntereftalátové (lavsan) fólie sa vyrábajú s hrúbkou 25-100 mikrónov a šírkou 50-650 mm. PVC fólie sú vyrobené z vinylového plastu a mäkčeného polyvinylchloridu. Vinylové plastové fólie majú väčšiu mechanickú pevnosť, ale menšiu pružnosť. Vinylové plastové fólie majú hrúbku 100 mikrónov alebo viac a mäkčené polyvinylchloridové fólie majú hrúbku 20 až 200 mikrónov. Filmy z triacetátu (triacetátu) celulózy sa vyrábajú nemäkčené (tuhé), zafarbené na modro, mierne plastifikované (bezfarebné) a plastifikované (zafarbené na modro). Posledne menované majú výraznú flexibilitu. Triacetátové fólie sa vyrábajú v hrúbkach 25, 40 a 70 mikrónov a šírke 500 mm. Film-elektrická lepenka je flexibilný elektroizolačný materiál pozostávajúci z izolačnej lepenky pokrytej na jednej strane fóliou Mylar. Film-elektrokartón na lavsanovom filme má hrúbku 0,27 a 0,32 mm. Vyrába sa v kotúčoch šírky 500 mm. Fóliovo-azbestová lepenka je flexibilný elektroizolačný materiál pozostávajúci z Mylarovej fólie s hrúbkou 50 mikrónov, pokrytej na oboch stranách azbestovým papierom s hrúbkou 0,12 mm. Film-azbestová lepenka sa vyrába v listoch 400 x 400 mm (nie menej) s hrúbkou 0,3 mm.

Elektroizolačné laky a emaily

Laky sú roztoky filmotvorných látok: živice, bitúmen, sušiace oleje, étery celulózy alebo kompozície týchto materiálov v organických rozpúšťadlách. Počas procesu schnutia laku sa z neho odparujú rozpúšťadlá a v lakovom podklade prebiehajú fyzikálne a chemické procesy, ktoré vedú k vytvoreniu lakového filmu. Podľa účelu sa elektroizolačné laky delia na impregnačné, náterové a lepiace.

Impregnačné laky sa používajú na impregnáciu vinutí elektrických strojov a zariadení, aby sa zabezpečili ich závity, zvýšila sa tepelná vodivosť vinutí a zvýšila ich odolnosť proti vlhkosti. Náterové laky umožňujú vytvárať na povrchu vinutia alebo plastových a iných izolačných dielov ochranné nátery odolné voči vlhkosti, olejom a iným. Adhézne laky sú určené na lepenie sľudových listov medzi sebou alebo na papier a tkaniny za účelom získania sľudových elektroizolačných materiálov (micanit, mycalente a pod.).

Emaily sú laky, do ktorých sú zavedené pigmenty - anorganické plnivá (oxid zinočnatý, oxid titaničitý, červené olovo atď.). Pigmenty sa zavádzajú na zvýšenie tvrdosti, mechanickej pevnosti, odolnosti proti vlhkosti, odolnosti proti vyfukovaniu a ďalších vlastností smaltovaných filmov. Smalty sú klasifikované ako náterové materiály.

Podľa spôsobu sušenia sa laky a emaily rozlišujú na sušenie za tepla (v rúre) a na sušenie za studena (vzduch). Prvé vyžadujú na vytvrdnutie vysoké teploty – od 80 do 200 °C, zatiaľ čo druhé schnú pri izbovej teplote. Laky a emaily schnúce za tepla majú spravidla vyššie dielektrické, mechanické a iné vlastnosti. Na zlepšenie vlastností lakov a emailov schnúcich na vzduchu, ako aj na urýchlenie vytvrdzovania, sa niekedy sušia pri zvýšených teplotách - od 40 do 80 ° C.

Hlavné skupiny lakov majú nasledujúce vlastnosti. Laky na olejovej báze po zaschnutí vytvárajú pružné, elastické, žlté filmy, ktoré sú odolné voči vlhkosti a zahriatemu minerálnemu oleju. Z hľadiska tepelnej odolnosti patria filmy týchto lakov do triedy A. V olejových lakoch sa používajú nedostatkové ľanové a tungové oleje, preto sú nahradené lakmi na báze syntetických živíc, ktoré sú odolnejšie voči starnutiu teplom.

Olejovo-bitúmenové laky tvoria pružné čierne filmy, ktoré sú odolné voči vlhkosti, ale ľahko sa rozpúšťajú v minerálnych olejoch (transformátorové a mazacie oleje). Z hľadiska tepelnej odolnosti patria tieto laky do triedy A (105°C). Glyftové a olejovo-glyftové laky a emaily majú dobrú priľnavosť k sľude, papierom, látkam a plastom. Filmy týchto lakov majú zvýšenú tepelnú odolnosť (trieda B). Sú odolné voči zahriatemu minerálnemu oleju, vyžadujú však sušenie za tepla pri teplotách 120-130 °C. Čisté glyftové laky na báze nemodifikovaných glyftových živíc tvoria tvrdé, nepoddajné filmy používané pri výrobe pevných sľudových izolácií (tvrdé mikanity). Olejovo-glyftalové laky po vysušení vytvárajú pružné, elastické, žlté filmy.

Silikónové laky a emaily sa vyznačujú vysokou tepelnou odolnosťou a dokážu pôsobiť dlhodobo pri 180-200°C, preto sa používajú v kombinácii so sklolaminátovou a sľudovou izoláciou. Okrem toho majú fólie vysokú odolnosť proti vlhkosti a odolnosť voči elektrickým iskrám.

Laky a emaily na báze polyvinylchloridu a perchlorovinylových živíc sú odolné voči vode, zohriatym olejom, kyslým a zásaditým chemikáliám, preto sa používajú ako náterové laky a emaily na ochranu vinutí, ako aj kovových častí pred koróziou. Pozor by ste si mali dať na slabú priľnavosť polyvinylchloridových a perchlorovinylových lakov a emailov na kovy. Tieto sú najskôr potiahnuté vrstvou základného náteru a potom lakom alebo emailom na báze polyvinylchloridových živíc. Sušenie týchto lakov a emailov sa vykonáva pri 20, ako aj pri 50-60 ° C. Nevýhody tohto typu povlaku zahŕňajú ich nízku prevádzkovú teplotu, dosahujúcu 60-70 ° C.

Laky a emaily na báze epoxidových živíc sa vyznačujú vysokou lepivosťou a mierne zvýšenou tepelnou odolnosťou (do 130°C). Laky na báze alkydových a fenolových živíc (fenolalkydové laky) majú dobré schnúce vlastnosti v hrubých vrstvách a vytvárajú elastické filmy, ktoré dokážu pôsobiť dlhodobo pri teplotách 120-130 ° C. Filmy týchto lakov sú odolné voči vlhkosti a olejom.

Vodné emulzné laky sú stabilné emulzie lakových základov vo vode z vodovodu. Základy lakov sa vyrábajú zo syntetických živíc, ako aj zo sušiacich olejov a ich zmesí. Vodné emulzné laky sú odolné voči ohňu a výbuchu, pretože neobsahujú horľavé organické rozpúšťadlá. Vďaka nízkej viskozite majú takéto laky dobrú impregnačnú schopnosť. Používajú sa na impregnáciu pevných a pohyblivých vinutí elektrických strojov a zariadení pracujúcich dlhodobo pri teplotách do 105°C.

Elektrické izolačné zmesi

Zmesi sú izolačné zmesi, ktoré sú v čase použitia tekuté a potom vytvrdnú. Zlúčeniny neobsahujú rozpúšťadlá. Podľa účelu sa tieto kompozície delia na impregnačné a plniace. Prvý z nich sa používa na impregnáciu vinutia elektrických strojov a zariadení, druhý - na vyplnenie dutín v káblových spojkách, ako aj v elektrických strojoch a zariadeniach na účely utesnenia.

Zmesi môžu byť termosetové (po vytvrdnutí nezmäknuté) a termoplastické (zmäkčené následným zahriatím). Termosetové zlúčeniny zahŕňajú zlúčeniny na báze epoxidu, polyesteru a niektorých ďalších živíc. Termoplasty zahŕňajú zlúčeniny na báze bitúmenu, voskových dielektrík a termoplastických polymérov (polystyrén, polyizobutylén atď.). Impregnačné a zalievacie hmoty na báze bitúmenu patria z hľadiska tepelnej odolnosti do triedy A (105°C), niektoré do triedy Y (do 90°C). Najväčšiu tepelnú odolnosť majú epoxidové a organokremičité zlúčeniny.

MBC zlúčeniny sa vyrábajú na báze esterov kyseliny metakrylovej a používajú sa ako impregnačné a zalievacie hmoty. Po vytvrdnutí pri 70-100°C (a špeciálnymi tužidlami pri 20°C) ide o termosetové hmoty použiteľné v rozsahu teplôt od -55 do +105°C.

Neimpregnované vláknité elektroizolačné materiály

Do tejto skupiny patria plošné a kotúčové materiály pozostávajúce z vlákien organického a anorganického pôvodu. Vláknité materiály organického pôvodu (papier, lepenka, vlákno a tkanina) sa získavajú z rastlinných vlákien dreva, bavlny a prírodného hodvábu. Bežná vlhkosť elektroizolačnej lepenky, papiera a vlákien sa pohybuje od 6 do 10 %. Vláknité organické materiály na báze syntetických vlákien (nylon) majú vlhkosť 3 až 5 %. Približne rovnaká vlhkosť je pozorovaná v materiáloch vyrábaných na báze anorganických vlákien (azbest, sklolaminát). Charakteristickými vlastnosťami anorganických vláknitých materiálov je ich nehorľavosť a vysoká tepelná odolnosť (trieda C). Tieto cenné vlastnosti sú vo väčšine prípadov znížené, keď sú tieto materiály impregnované lakmi.

Elektroizolačný papier sa zvyčajne vyrába z drevnej buničiny. Najväčšiu pórovitosť má sľudový papier, používaný pri výrobe sľudových pások. Elektrická lepenka sa vyrába z drevnej celulózy alebo zo zmesi bavlnených vlákien a drevených (sulfátových) celulózových vlákien, odoberaných v rôznych pomeroch. Zvýšenie obsahu bavlnených vlákien znižuje hygroskopickosť a zrážavosť kartónu. Elektrická lepenka určená na prácu na vzduchu má hustejšiu štruktúru v porovnaní s lepenkou určenou na prácu v oleji. Kartón s hrúbkou 0,1-0,8 mm sa vyrába v kotúčoch a kartón s hrúbkou 1 mm a viac v hárkoch rôznych veľkostí.

Vlákno je monolitický materiál získaný lisovaním hárkov papiera, vopred upravených zahriatym roztokom chloridu zinočnatého a premytý vo vode. Vlákno je vhodné na všetky druhy mechanického spracovania a tvarovania po namočení jeho prírezov v horúcej vode.

Leteroid je tenký plát a kotúčové vlákno používané na výrobu rôznych typov elektrických izolačných tesnení, podložiek a tvarovaných výrobkov.

Azbestové papiere, lepenky a pásky sa vyrábajú z chryzotilových azbestových vlákien, ktoré majú najväčšiu elasticitu a schopnosť skrúcať sa do nití. Všetky azbestové materiály sú odolné voči zásadám, ale sú ľahko zničené kyselinami.

Elektrické izolačné sklenené pásky a tkaniny sa vyrábajú zo sklenených nití získaných z bezalkalických alebo nízkoalkalických skiel. Výhodou sklenených vlákien oproti rastlinným a azbestovým vláknam je ich hladký povrch, ktorý znižuje absorpciu vlhkosti zo vzduchu. Tepelná odolnosť sklenených tkanín a pások je vyššia ako azbest.

Elektroizolačné lakované tkaniny (lakované tkaniny)

Lakované tkaniny sú flexibilné materiály pozostávajúce z tkaniny impregnovanej lakom alebo nejakým druhom elektroizolačnej zmesi. Impregnačný lak alebo kompozícia po vytvrdnutí vytvára pružný film, ktorý zabezpečuje dobré elektroizolačné vlastnosti lakovanej textílie. V závislosti od tkaniny sa lakované tkaniny delia na bavlnu, hodváb, nylon a sklo (sklolaminát).

Olejové, olejovo-bitúmenové, escaponové a organokremičité laky, ako aj silikónové emaily, roztoky silikónových kaučukov atď. sa používajú ako impregnačné prostriedky pre lakované tkaniny. Najväčšiu rozťažnosť a pružnosť majú tkaniny lakované hodvábom a nylonom. Môžu pracovať pri teplotách nie vyšších ako 105 ° C (trieda A). Všetky bavlnené lakované tkaniny patria do rovnakej triedy tepelnej odolnosti.

Hlavné oblasti použitia lakovaných textílií sú: elektrické stroje, prístroje a nízkonapäťové zariadenia. Lakované tkaniny sa používajú na flexibilnú izoláciu závitov a drážok, ako aj rôzne elektrické izolačné tesnenia.

Plasty

Plasty sú pevné materiály, ktoré v určitom štádiu výroby získavajú plastické vlastnosti a v tomto stave z nich možno vyrábať výrobky daného tvaru. Tieto materiály sú kompozitné látky pozostávajúce zo spojiva, plnív, farbív, zmäkčovadiel a ďalších zložiek. Východiskovým materiálom pre výrobu plastových výrobkov sú lisovacie prášky a lisovacie materiály. Podľa tepelnej odolnosti sa plasty delia na termosety a termoplasty.

Vrstvené elektroizolačné plasty

Laminované plasty sú materiály pozostávajúce zo striedajúcich sa vrstiev plošného plniva (papier alebo tkanina) a spojiva. Najdôležitejšie z vrstvených elektroizolačných plastov sú getinax, textolit a sklolaminát. Pozostávajú z plošných plnív usporiadaných vo vrstvách a ako spojivá sa používajú bakelitové, epoxidové, organokremičité živice a ich kompozície.

Ako plnivá sa používajú špeciálne druhy impregnovaného papiera (v getinakoch), bavlnené tkaniny (v textolite) a sklené tkaniny bez alkálií (v sklolamináte). Uvedené plnivá sa najskôr impregnujú bakelitovými alebo silikónovými lakmi, vysušia sa a narežú na listy určitej veľkosti. Pripravené plátové plnivá sa zbierajú do vriec danej hrúbky a podrobujú sa lisovaniu za tepla, pri ktorom sú jednotlivé pláty pevne spojené pomocou živíc.

Getinax a textolit sú odolné voči minerálnym olejom, preto sa široko používajú v olejom naplnených elektrických zariadeniach a transformátoroch. Najlacnejším laminátovým materiálom je drevolaminát (delta drevo). Získava sa lisovaním za tepla tenkých plátov brezovej dyhy, vopred impregnovanej bakelitovými živicami. Drevo Delta sa používa na výrobu elektrických konštrukčných a elektrických izolačných dielov pracujúcich v oleji. Ak chcete pracovať vonku, tento materiál potrebuje starostlivú ochranu pred vlhkosťou.

Azbestový textolit je vrstvený elektroizolačný plast získaný lisovaním za horúca plátov azbestovej tkaniny, vopred impregnovanej bakelitovou živicou. Vyrába sa vo forme tvarovaných výrobkov, ako aj vo forme plechov a dosiek s hrúbkou 6 až 60 mm. Asbogetinax je laminovaný plast vyrobený lisovaním za tepla listov azbestového papiera s obsahom 20% sulfátovej celulózy alebo azbestového papiera bez celulózy, impregnovaného epoxyfenolformaldehydovým spojivom.

Z uvažovaných vrstvených elektroizolačných materiálov majú lamináty zo sklenených vlákien na báze organokremičitých a epoxidových spojív najväčšiu tepelnú odolnosť, najlepšie elektrické a mechanické vlastnosti, zvýšenú odolnosť proti vlhkosti a odolnosť proti plesniam.

Vinuté elektrické izolačné výrobky

Vinuté elektrické izolačné výrobky sú pevné rúrky a valce vyrobené navinutím akýchkoľvek vláknitých materiálov vopred impregnovaných spojivom na okrúhle kovové tyče. Ako vláknité materiály sa používajú špeciálne druhy navíjacích alebo impregnačných papierov, ale aj bavlnené tkaniny a tkaniny zo sklenených vlákien. Spojivá sú bakelitové, epoxidové, silikónové a iné živice.

Navinuté elektroizolačné výrobky spolu s kovovými tyčami, na ktorých sú navinuté, sa sušia pri vysokej teplote. Aby boli rany hygroskopické, sú lakované. Každá vrstva laku sa suší v sušiarni. Pevné textolitové prúty možno zaradiť aj medzi vinuté výrobky, pretože sa vyrábajú aj navíjaním prírezov z textilného plniva impregnovaného bakelitovým lakom. Potom sa polotovary podrobia lisovaniu za tepla v oceľových formách. Vinuté elektrické izolačné výrobky sa používajú vo vzduchom a olejom izolovaných transformátoroch, vzduchových a olejových spínačoch, rôznych elektrických zariadeniach a komponentoch elektrických zariadení.

Minerálne elektroizolačné materiály

Medzi minerálne elektrické izolačné materiály patria horniny: sľuda, mramor, bridlica, mastenec a čadič. Do tejto skupiny patria aj materiály vyrobené z portlandského cementu a azbestu (azbestový cement a azbestový plast). Celá táto skupina anorganických dielektrík sa vyznačuje vysokou odolnosťou voči elektrickým oblúkom a má pomerne vysoké mechanické vlastnosti. Minerálne dielektriká (okrem sľudy a čadiča) možno opracovať s výnimkou závitovania.

Elektroizolačné výrobky z mramoru, bridlice a mastenca sa získavajú vo forme dosiek na panely a elektrických izolačných podstavcov pre spínače a spínače nízkeho napätia. Presne rovnaké výrobky z taveného čadiča je možné získať iba odlievaním do foriem. Aby mali čadičové výrobky potrebné mechanické a elektrické vlastnosti, podrobujú sa tepelnému spracovaniu, aby sa v materiáli vytvorila kryštalická fáza.

Elektroizolačné výrobky z azbestocementu a azbestového plastu sú dosky, podstavce, priečky a zhášacie komory. Na výrobu tohto druhu produktu sa používa zmes pozostávajúca z portlandského cementu a azbestového vlákna. Azbestové plastové výrobky sa vyrábajú lisovaním za studena z hmoty, do ktorej bolo pridaných 15 % plastickej hmoty (kaolín alebo formovacia hmota). Tým sa dosiahne väčšia tekutosť počiatočnej lisovacej hmoty, čo umožňuje získať elektroizolačné produkty komplexného profilu z azbestového plastu.

Hlavnou nevýhodou mnohých minerálnych dielektrík (s výnimkou sľudy) je nízka úroveň ich elektrických charakteristík, spôsobená veľkým počtom prítomných pórov a prítomnosťou oxidov železa. Tento jav umožňuje použitie minerálnych dielektrík len v nízkonapäťových zariadeniach.

Vo väčšine prípadov sa všetky minerálne dielektrika okrem sľudy a čadiča pred použitím napúšťajú parafínom, bitúmenom, styrénom, bakelitovými živicami a pod. Najväčší efekt sa dosiahne pri impregnácii už mechanicky spracovaných minerálnych dielektrík (panelov, priečok, komôr a pod.). .).

Mramor a výrobky z neho neznášajú náhle zmeny teploty a popraskajú. Bridlica, čadič, mastenec, sľuda a azbestový cement sú odolnejšie voči náhlym zmenám teploty.

Sľudové elektrické izolačné materiály

Tieto materiály pozostávajú zo sľudových listov zlepených pomocou nejakého druhu živice alebo lepiaceho laku. Medzi lepené sľudové materiály patria micanity, micafolia a mycalentes. Lepené sľudové materiály sa používajú najmä na izoláciu vinutí vysokonapäťových elektrických strojov (generátory, elektromotory), ako aj na izoláciu nízkonapäťových strojov a strojov pracujúcich v náročných podmienkach.

Mikanity sú tvrdé alebo flexibilné plošné materiály získané lepením plátov trhanej sľudy pomocou šelaku, glyftalovej, organokremičitej a iných živíc alebo lakov na báze týchto živíc.

Hlavné typy mikanitov sú kolektorové, dištančné, formovacie a flexibilné. Zberné a dištančné mikanity patria do skupiny pevných mikanitov, ktoré sa po zlepení sľudy lisujú za vysokých špecifických tlakov a tepla. Tieto mikanity majú menšie zmrštenie hrúbky a vyššiu hustotu. Tvarovaný a pružný mikanit má voľnejšiu štruktúru a nižšiu hustotu.

Kolektorový mikanit je pevný listový materiál vyrobený zo sľudových plátov zlepených pomocou šelakových alebo glyftových živíc alebo lakov na báze týchto živíc. Na zaistenie mechanickej pevnosti pri práci v kolektoroch elektrických strojov sa do týchto mikanitov nevnáša viac ako 4 % lepidla.

Dištančný mikanit je pevný listový materiál vyrobený z plátov trhanej sľudy, zlepených dohromady pomocou šelakových alebo glyftových živíc alebo lakov na ich báze. Po nalepení sa pláty tlmiaceho mikanitu lisujú. Tento materiál obsahuje 75-95% sľudy a 25-5% lepidla.

Lisovaný mikanit je pevný listový materiál vyrobený z plátov trhanej sľudy, zlepených dohromady pomocou šelakových, glyftalových alebo organokremičitých živíc alebo lakov na ich báze. Po zlepení sa dosky lisovaného mikanitu lisujú pri teplote 140-150°C.

Flexibilný mikanit je plošný materiál, ktorý je pružný pri izbovej teplote. Vyrába sa z plátov lúpanej sľudy, lepených olejovo-bitúmenovým, olejovo-glyftalovým alebo silikónovým lakom (bez sušidla), tvoriace pružné filmy.

Určité typy flexibilného mikanitu sú na oboch stranách pokryté sľudovým papierom, aby sa zvýšila mechanická pevnosť. Flexibilné sklenené vlákno je plošný materiál, ktorý je pružný pri izbovej teplote. Ide o typ pružného mikanitu, ktorý sa vyznačuje zvýšenou mechanickou pevnosťou a zvýšenou odolnosťou voči teplu. Tento materiál je vyrobený z plátov trhanej sľudy, zlepených silikónovými alebo olejovo-glyftalovými lakmi, ktoré tvoria flexibilné tepelne odolné filmy. Dosky z pružného sklolaminátu sú obojstranne alebo na jednej strane pokryté sklolaminátom bez alkálií.

Micafolia je rolovaný alebo listový elektroizolačný materiál lisovaný v zahriatom stave. Skladá sa z jednej alebo niekoľkých, zvyčajne dvoch alebo troch vrstiev sľudových listov zlepených dohromady a s listom papiera s hrúbkou 0,05 mm, alebo so sklolaminátom, alebo so sklotextilnou sieťovinou. Ako lepiace laky sa používajú šelak, glyptal, polyester alebo organokremičité laky.

Sľudová páska je rolovaný elektroizolačný materiál, ktorý je flexibilný pri izbovej teplote. Skladá sa z jednej vrstvy plátkov trhanej sľudy, zlepených k sebe a pokrytých na jednej alebo oboch stranách tenkým sľudovým papierom, sklolaminátovou alebo sklolaminátovou sieťkou. Ako lepiace laky sa používajú olejovo-bitúmenové, olejovo-glyftalové, organokremičité a kaučukové roztoky.

Mikasilk je valcovaný elektroizolačný materiál, flexibilný pri izbovej teplote. Mikasilk je jednou z odrôd mycalente, ale so zvýšenou mechanickou pevnosťou v ťahu. Skladá sa z jednej vrstvy plátkov trhanej sľudy, zlepených a potiahnutých z jednej strany látkou z prírodného hodvábu a z druhej strany sľudovým papierom. Ako adhézne laky sa používali olejovo-glyftalové alebo olejovo-bitúmenové laky tvoriace pružné filmy.

Mikafat je rolovaný alebo listový elektroizolačný materiál, ktorý je flexibilný pri izbovej teplote. Sľudové plátno sa skladá z niekoľkých vrstiev trhanej sľudy, zlepených k sebe a potiahnutých na oboch stranách bavlnenou látkou (perkálom) alebo sľudovým papierom na jednej strane a látkou na druhej strane.

Micalex je sľudový plast vyrobený lisovaním zo zmesi práškovej sľudy a skla. Po lisovaní sa výrobky podrobia tepelnému spracovaniu (sušenie). Micalex sa vyrába vo forme dosiek a tyčí, ako aj vo forme elektroizolačných výrobkov (panely, základne pre spínače, vzduchové kondenzátory atď.). Pri lisovaní výrobkov Micalex môžu byť do nich pridané kovové časti. Tieto výrobky sú vhodné pre všetky druhy mechanického spracovania.

Sľudové elektrické izolačné materiály

Pri vývoji prírodnej sľudy a pri výrobe elektroizolačných materiálov na báze trhanej sľudy zostáva veľké množstvo odpadu. Ich recykláciou je možné získať nové elektroizolačné materiály – sľudu. Tento druh materiálu je vyrobený zo sľudového papiera, vopred upraveného nejakým druhom lepidla (živice, laky). Tvrdé alebo flexibilné sľudové elektroizolačné materiály sa získavajú zo sľudového papiera lepením lepiacimi lakmi alebo živicami a následným lisovaním za tepla. Adhézne živice je možné pridávať priamo do tekutej sľudovej hmoty - sľudovej suspenzie. Medzi najdôležitejšie sľudové materiály treba spomenúť nasledovné.

Sludinitový kolektor je pevný plošný materiál, kalibrovaný na hrúbku. Získava sa lisovaním za tepla listov sľudového papiera ošetreného šelakovým lakom. Zberná sľuda sa vyrába v plátoch s rozmermi od 215 x 400 mm do 400 x 600 mm.

Sľudová výplň je pevný listový materiál získaný lisovaním za tepla listov sľudového papiera impregnovaného lepiacimi lakmi. Dištančná sľuda sa vyrába v plechoch s rozmermi 200 x 400 mm. Vyrábajú sa z neho pevné tesnenia a podložky pre elektrické stroje a zariadenia s bežným a zvýšeným prehrievaním.

Tvarovaná sklenená sľuda je za studena tvrdý plošný materiál a pri zahriatí pružný. Získava sa lepením sľudového papiera na sklolaminátové substráty. Tvarovaná tepelne odolná sklenená sľuda je pevný listový materiál lisovaný v zahriatom stave. Vyrába sa lepením listov sľudového papiera na sklolaminát pomocou žiaruvzdorného silikónového laku. Vyrába sa v plechoch s rozmermi 250 x 350 mm a viac. Tento materiál má zvýšenú mechanickú pevnosť v ťahu.

Sludinite flexibilný je plošný materiál, ktorý je pružný pri izbovej teplote. Vyrába sa lepením listov sľudového papiera s následným lisovaním za tepla. Ako spojivo sa používa polyesterový alebo silikónový lak. Väčšina typov flexibilnej sľudy je pokrytá sklenenými vláknami na jednej alebo oboch stranách. Flexibilná sklenená sľuda (žiaruvzdorná) je plošný materiál, ktorý je pružný pri izbovej teplote. Vyrába sa lepením jedného alebo viacerých listov sľudového papiera na sklolaminátovú alebo sklolaminátovú sieťku pomocou organokremičitých lakov. Po nalepení sa materiál lisuje za tepla. Na zvýšenie mechanickej pevnosti je z jednej alebo oboch strán pokrytý sklolaminátom.

Sludinitofolium je rolka alebo listový materiál, pružný pri zahriatí, získaný zlepením jedného alebo viacerých listov sľudového papiera s telefónnym papierom s hrúbkou 0,05 mm, ktorý sa používa ako pružný substrát. Rozsah použitia tohto materiálu je rovnaký ako u micafolia na báze trhanej sľudy. Sludinitofolium sa vyrába v kotúčoch so šírkou 320-400 mm.

Sľudová páska je rolovaný tepelne odolný materiál, pružný pri izbovej teplote, pozostávajúci zo sľudového papiera pokrytého na jednej alebo oboch stranách sieťovinou zo sklenených vlákien alebo sklolaminátom. Sľudové pásky sa vyrábajú prevažne v kotúčoch so šírkou 15, 20, 23, 25, 30 a 35 mm, menej často v kotúčoch.

Sklenená sľudová páska je rolovaný, za studena ohybný materiál pozostávajúci zo sľudového papiera, sklovláknitej sieťoviny a sľudového papiera, zlepený a impregnovaný epoxy-polyesterovým lakom. Povrch pásky je pokrytý lepkavou vrstvou zlúčeniny. Vyrába sa vo valcoch so šírkou 15, 20, 23, 30, 35 mm.

Sklenená sľuda-elektrokartón je listový materiál, ktorý je flexibilný pri izbovej teplote. Získava sa lepením sľudového papiera, elektrokartónu a sklolaminátu pomocou laku. Dostupné v listoch s rozmermi 500 x 650 mm.

Sľudovo-plastové elektroizolačné materiály

Všetky sľudové plastové materiály sa vyrábajú lepením a lisovaním listov sľudového plastového papiera. Ten sa získava z nepriemyselného sľudového odpadu v dôsledku mechanického drvenia častíc pružnou vlnou. V porovnaní so sľudovými plastmi majú sľudové plasty väčšiu mechanickú pevnosť, ale sú menej homogénne, pretože pozostávajú z väčších častíc ako sľudové plasty. Najdôležitejšie sľudovo-plastové elektroizolačné materiály sú nasledujúce.

Kolektorový sľudový plast je pevný listový materiál kalibrovaný na hrúbku. Získava sa lisovaním za tepla listov sľudového papiera, vopred potiahnutých vrstvou lepidla. Dostupné v listoch s rozmermi 215 x 465 mm.

Sľudová výplň je pevný listový materiál vyrobený lisovaním za tepla listov sľudového papiera potiahnutého vrstvou spojiva. Dostupné v listoch s rozmermi 520 x 850 mm.

Formovacia sľuda je lisovaný plošný materiál, ktorý je za studena tvrdý a pri zahriatí sa dá tvarovať. Dostupné v listoch s rozmermi od 200 x 400 mm do 520 x 820 mm.

Flexibilná sľuda je lisovaný listový materiál, ktorý je pružný pri izbovej teplote. Dostupné v listoch s rozmermi od 200 x 400 mm do 520 x 820 mm. Flexibilný sklenený sľudový plast je lisovaný plošný materiál, pružný pri izbovej teplote, pozostávajúci z niekoľkých vrstiev sľudového papiera, pokrytých na jednej strane skleneným vláknom a na druhej strane sklotextilnou sieťovinou alebo na oboch stranách sklolaminátovou sieťkou. Dostupné v listoch s rozmermi od 250 x 500 mm do 500 x 850 mm.

Sľudová plastová fólia je rolovaný alebo listový materiál, pružný a tvarovateľný v zahriatom stave, získaný zlepením niekoľkých listov sľudového plastového papiera a prilepený na jednej strane telefónnym papierom alebo bez neho.

Sľudová plastová páska je rolovaný materiál pružný pri izbovej teplote, ktorý pozostáva zo sľudového plastového papiera pokrytého sľudovým papierom na oboch stranách. Tento materiál je dostupný vo valcoch so šírkami 12, 15, 17, 24, 30 a 34 mm.

Tepelne odolná sklenená sľudová plastová páska je materiál pružný pri izbovej teplote, pozostávajúci z jednej vrstvy sľudového papiera, pokrytý na jednej alebo oboch stranách sklolaminátovou alebo sklotextilnou sieťovinou s použitím silikónového laku. Materiál sa vyrába vo valcoch so šírkou 15, 20, 25, 30 a 35 mm.

Elektrokeramické materiály a sklá

Elektrokeramické materiály sú umelé pevné látky získané tepelným spracovaním (vypálením) počiatočných keramických hmôt, ktoré pozostávajú z rôznych minerálov (íl, mastenec atď.) a iných látok odobratých v určitom pomere. Z keramických hmôt sa získavajú rôzne elektrokeramické výrobky: izolátory, kondenzátory atď.

Pri vysokoteplotnom výpale týchto produktov dochádza medzi časticami východiskových látok k zložitým fyzikálnym a chemickým procesom s tvorbou nových látok kryštalickej a sklovitej štruktúry.

Elektrokeramické materiály sa delia do 3 skupín: materiály, z ktorých sú vyrobené izolátory (izolačná keramika), materiály, z ktorých sú vyrobené kondenzátory (kondenzátorová keramika) a feroelektrické keramické materiály, ktoré majú abnormálne vysoké hodnoty dielektrickej konštanty a piezoelektrického efektu. Posledne menované sa používajú v rádiotechnike. Všetky elektrokeramické materiály sa vyznačujú vysokou tepelnou odolnosťou, odolnosťou voči poveternostným vplyvom, odolnosťou voči elektrickým iskrám a oblúkom a majú dobré elektrické izolačné vlastnosti a pomerne vysokú mechanickú pevnosť.

Spolu s elektrokeramickými materiálmi sa mnoho typov izolátorov vyrába zo skla. Na výrobu izolantov sa používajú nízkoalkalické a alkalické sklá. Väčšina typov vysokonapäťových izolátorov je vyrobená z tvrdeného skla. Tvrdené sklenené izolátory majú lepšiu mechanickú pevnosť ako porcelánové izolátory.

Magnetické materiály

Veličiny, ktorými sa posudzujú magnetické vlastnosti materiálov, sa nazývajú magnetické charakteristiky. Patria sem: absolútna magnetická permeabilita, relatívna magnetická permeabilita, teplotný koeficient magnetickej permeability, maximálna energia magnetického poľa atď. Všetky magnetické materiály sú rozdelené do dvoch hlavných skupín: mäkké magnetické a tvrdé magnetické.

Magneticky mäkké materiály sa vyznačujú nízkymi hysteréznymi stratami (magnetická hysterézia - oneskorenie magnetizácie telesa od vonkajšieho magnetizačného poľa). Majú relatívne veľké hodnoty magnetickej permeability, nízku koercitívnu silu a relatívne vysokú indukciu saturácie. Tieto materiály sa používajú na výrobu magnetických jadier transformátorov, elektrických strojov a zariadení, magnetických obrazoviek a iných zariadení, kde je potrebná magnetizácia s nízkymi energetickými stratami.

Tvrdé magnetické materiály sa vyznačujú veľkými hysteréznymi stratami, t.j. majú vysokú koercitívnu silu a vysokú zvyškovú indukciu. Tieto materiály, ktoré sú zmagnetizované, dokážu udržať výslednú magnetickú energiu po dlhú dobu, t.j. stávajú sa zdrojmi konštantného magnetického poľa. Na výrobu permanentných magnetov sa používajú tvrdé magnetické materiály.

Podľa ich základu sa magnetické materiály delia na kovové, nekovové a magnetodielektrické. Kovové magneticky mäkké materiály zahŕňajú: čisté (elektrolytické) železo, plechová elektrooceľ, železo-Armco, permalloy (zliatiny železa a niklu) atď. Medzi kovové magneticky tvrdé materiály patria: legované ocele, špeciálne zliatiny na báze železa a hliníka a niklu a zliatiny komponenty (kobalt, kremík atď.). Nekovové magnetické materiály zahŕňajú ferity. Sú to materiály získané z práškovej zmesi oxidov určitých kovov a oxidu železa. Lisované feritové výrobky (jadrá, krúžky atď.) sa vypaľujú pri teplote 1300-1500°C. Ferity sú buď magneticky mäkké alebo magneticky tvrdé.

Magnetodielektriká sú kompozitné materiály pozostávajúce zo 70-80% práškového magnetického materiálu a 30-20% organického vysokopolymérneho dielektrika. Ferity a magnetodielektriká sa líšia od kovových magnetických materiálov tým, že majú vyššie hodnoty objemového odporu, čo výrazne znižuje straty vírivými prúdmi. To umožňuje použitie týchto materiálov vo vysokofrekvenčnej technológii. Okrem toho majú ferity stabilné magnetické charakteristiky v širokom frekvenčnom rozsahu.

Elektrický oceľový plech

Elektrická oceľ je mäkký magnetický materiál. Na zlepšenie magnetických charakteristík sa do nej pridáva kremík, ktorý zvyšuje merný odpor ocele, čo vedie k zníženiu strát vírivými prúdmi. Táto oceľ sa vyrába vo forme plechov s hrúbkou 0,1; 0,2; 0,35; 0,5; 1,0 mm, šírka od 240 do 1000 mm a dĺžka od 720 do 2000 mm.

Permalloy

Týmito materiálmi sú zliatiny železa a niklu s obsahom niklu 36 až 80 %. Na zlepšenie určitých vlastností permalloyov sa do ich zloženia pridáva chróm, molybdén, meď atď. Charakteristickými vlastnosťami všetkých permalloyov je ich ľahká magnetizácia v slabých magnetických poliach a zvýšené hodnoty elektrického odporu.

Permalloy sú tvárne zliatiny, ktoré sa ľahko valcujú do plechov a pásov s hrúbkou do 0,02 mm alebo menej. Vďaka zvýšenému odporu a stabilite magnetických charakteristík môžu byť permalloyy použité až do frekvencií 200-500 kHz. Permalloy sú veľmi citlivé na deformáciu, ktorá spôsobuje zhoršenie ich pôvodných magnetických charakteristík. Obnovenie pôvodnej úrovne magnetických charakteristík deformovaných permalloy častí sa dosiahne ich tepelným spracovaním podľa prísne vyvinutého režimu.

Tvrdé magnetické materiály

Magneticky tvrdé materiály majú veľké hodnoty koercitívnej sily a vysokú zvyškovú indukciu a tým aj veľké hodnoty magnetickej energie. Medzi tvrdé magnetické materiály patria:

zliatiny kalené na martenzit (ocele legované chrómom, volfrámom alebo kobaltom);
železo-nikel-hliníkové nekujné zliatiny disperzného tvrdenia (alni, alnico atď.);
kujné zliatiny na báze železa, kobaltu a vanádu (viccaloy) alebo na báze železa, kobaltu, molybdénu (komol);
zliatiny s veľmi vysokou koercitivitou na báze ušľachtilých kovov (platina - železo; striebro - mangán - hliník atď.);
kovokeramické nekujné materiály získané lisovaním práškových komponentov s následným vypaľovaním výliskov (magnety);
magneticky tvrdé ferity;
kovoplastové nekujné materiály získané lisovaním práškov pozostávajúcich z častíc magneticky tvrdého materiálu a spojiva (syntetická živica);
magnetoelastické materiály (magnetoelasty), pozostávajúce z prášku magneticky tvrdého materiálu a elastického spojiva (guma, guma).

Zvyšková indukcia kovoplastových a magnetoelastických magnetov je o 20-30% menšia v porovnaní s odlievanými magnetmi vyrobenými z rovnakých tvrdých magnetických materiálov (alni, alnico atď.).

Ferity

Ferity sú nekovové magnetické materiály vyrobené zo zmesi špeciálne vybraných oxidov kovov s oxidom železa. Názov feritu je určený názvom dvojmocného kovu, ktorého oxid je súčasťou feritu. Takže ak ferit obsahuje oxid zinočnatý, potom sa ferit nazýva zinok; ak sa do materiálu pridáva oxid mangánu - mangán.

V technológii sa používajú komplexné (zmiešané) ferity, ktoré majú v porovnaní s jednoduchými feritmi vyššie magnetické charakteristiky a väčší odpor. Príklady komplexných feritov sú nikel-zinok, mangán-zinok atď.

Všetky ferity sú látky s polykryštalickou štruktúrou, získané z oxidov kovov ako výsledok spekania práškov rôznych oxidov pri teplotách 1100-1300 °C. Ferity je možné spracovávať iba brúsnym nástrojom. Sú to magnetické polovodiče. To umožňuje ich použitie vo vysokofrekvenčných magnetických poliach, pretože ich straty spôsobené vírivými prúdmi sú zanedbateľné.

Polovodičové materiály a výrobky

Polovodiče zahŕňajú veľké množstvo materiálov, ktoré sa navzájom líšia vnútornou štruktúrou, chemickým zložením a elektrickými vlastnosťami. Podľa chemického zloženia sú kryštalické polovodičové materiály rozdelené do 4 skupín:

materiály pozostávajúce z atómov jedného prvku: germánium, kremík, selén, fosfor, bór, indium, gálium atď.;
materiály pozostávajúce z oxidov kovov: oxid meďný, oxid zinočnatý, oxid kademnatý, oxid titaničitý atď.;
materiály na báze zlúčenín atómov tretej a piatej skupiny Mendelejevovej sústavy prvkov, označované všeobecným vzorcom a nazývané antimonidy. Do tejto skupiny patria zlúčeniny antimónu s indiom, s gálium atď., zlúčeniny atómov druhej a šiestej skupiny, ako aj zlúčeniny atómov štvrtej skupiny;
polovodičové materiály organického pôvodu, napríklad polycyklické aromatické zlúčeniny: antracén, naftalén atď.

Podľa kryštálovej štruktúry sa polovodičové materiály delia na 2 skupiny: monokryštalické a polykryštalické polovodiče. Do prvej skupiny patria materiály získané vo forme veľkých monokryštálov (jednokryštálov). Medzi nimi sú germánium a kremík, z ktorých sa vyrezávajú platne pre usmerňovače a iné polovodičové zariadenia.

Druhou skupinou materiálov sú polovodiče, pozostávajúce z mnohých malých kryštálov navzájom spájkovaných. Polykryštalické polovodiče sú: selén, karbid kremíka atď.

Pokiaľ ide o objemový odpor, polovodiče zaujímajú medziľahlú polohu medzi vodičmi a dielektrikami. Niektoré z nich pri vystavení vysokému napätiu prudko znižujú elektrický odpor. Tento jav našiel uplatnenie vo ventilových zvodičoch na ochranu elektrického vedenia. Iné polovodiče dramaticky znižujú svoj odpor, keď sú vystavené svetlu. Používa sa vo fotobunkách a fotorezistoroch. Spoločnou vlastnosťou polovodičov je, že majú elektrónovú a dierovú vodivosť.

Elektrouhlíkové výrobky (kefy pre elektrické stroje)

Tento typ výrobkov zahŕňa kefy pre elektrické stroje, elektródy pre oblúkové pece, kontaktné diely a pod. Elektrouhlíkové výrobky sa vyrábajú lisovaním z pôvodných práškových hmôt s následným vypaľovaním.

Počiatočné práškové hmoty sú tvorené zmesou uhlíkatých materiálov (grafit, sadze, koks, antracit atď.), spojív a plastifikačných látok (uhoľné a syntetické dechty, smoly atď.). Niektoré prášky neobsahujú spojivo.

Kefy pre elektrické stroje sú grafitové, uhlíkovo-grafitové, elektrografitové, kov-grafitové. Grafitové kefy sú vyrobené z prírodného grafitu bez spojiva (mäkké druhy) a s použitím spojiva (tvrdé druhy). Grafitové kefy sú mäkké a počas prevádzky spôsobujú malý hluk. Uhlíkovo-grafitové kefy sú vyrobené z grafitu s prídavkom iných uhlíkových materiálov (koks, sadze), so zavedením spojív. Kefy získané po tepelnom spracovaní sú potiahnuté tenkou vrstvou medi (v elektrolytickom kúpeli). Uhlovo-grafitové kefy majú zvýšenú mechanickú pevnosť, tvrdosť a nízke opotrebovanie počas prevádzky.

Elektrografitizované kefy sa vyrábajú z grafitu a iných uhlíkových materiálov (koks, sadze) so zavedením spojív. Po prvom výpale sa kefy podrobia grafitizácii, teda žíhaniu pri teplote 2500-2800 °C. Elektrografitizované kefy majú zvýšenú mechanickú pevnosť, odolnosť proti zmenám rázového zaťaženia a používajú sa pri vysokých obvodových rýchlostiach. Kovovo-grafitové kefy sú vyrobené zo zmesi grafitových a medených práškov. Niektoré z nich obsahujú prášky olova, cínu alebo striebra. Tieto kefy majú nízke hodnoty odporu, tolerujú vysoké prúdové hustoty a majú nízke prechodné poklesy napätia.

Materiály vodičov

Elektroizolačné materiály

Elektroizolačné laky a emaily

Elektrické izolačné zmesi

Neimpregnované vláknité elektroizolačné materiály

Leteroid je tenký plát a kotúčové vlákno používané na výrobu rôznych typov elektrických izolačných tesnení, podložiek a tvarovaných výrobkov.

Elektroizolačné lakované tkaniny (lakované tkaniny)

Plasty

Vrstvené elektroizolačné plasty

Vinuté elektrické izolačné výrobky

Minerálne elektroizolačné materiály

Mramor a výrobky z neho neznášajú náhle zmeny teploty a popraskajú. Bridlica, čadič, mastenec, sľuda a azbestový cement sú odolnejšie voči náhlym zmenám teploty.

Sľudové elektrické izolačné materiály

Sľudovo-plastové elektroizolačné materiály

Sľudová výplň je pevný listový materiál vyrobený lisovaním za tepla listov sľudového papiera potiahnutého vrstvou spojiva. Dostupné v listoch s rozmermi 520 x 850 mm.

Formovacia sľuda je lisovaný plošný materiál, ktorý je za studena tvrdý a pri zahriatí sa dá tvarovať. Dostupné v listoch s rozmermi od 200 x 400 mm do 520 x 820 mm.

Elektrokeramické materiály a sklá

Magnetické materiály

Elektrický oceľový plech

Permalloy

Tvrdé magnetické materiály

Magneticky tvrdé materiály majú veľké hodnoty koercitívnej sily a vysokú zvyškovú indukciu a tým aj veľké hodnoty magnetickej energie. Medzi tvrdé magnetické materiály patria:

zliatiny kalené na martenzit (ocele legované chrómom, volfrámom alebo kobaltom);
železo-nikel-hliníkové nekujné zliatiny disperzného tvrdenia (alni, alnico atď.);
kujné zliatiny na báze železa, kobaltu a vanádu (viccaloy) alebo na báze železa, kobaltu, molybdénu (komol);
zliatiny s veľmi vysokou koercitivitou na báze ušľachtilých kovov (platina - železo; striebro - mangán - hliník atď.);
kovokeramické nekujné materiály získané lisovaním práškových komponentov s následným vypaľovaním výliskov (magnety);
magneticky tvrdé ferity;
kovoplastové nekujné materiály získané lisovaním práškov pozostávajúcich z častíc magneticky tvrdého materiálu a spojiva (syntetická živica);
magnetoelastické materiály (magnetoelasty), pozostávajúce z prášku magneticky tvrdého materiálu a elastického spojiva (guma, guma).

Ferity

Polovodičové materiály a výrobky

materiály pozostávajúce z atómov jedného prvku: germánium, kremík, selén, fosfor, bór, indium, gálium atď.;
materiály pozostávajúce z oxidov kovov: oxid meďný, oxid zinočnatý, oxid kademnatý, oxid titaničitý atď.;
materiály na báze zlúčenín atómov tretej a piatej skupiny Mendelejevovej sústavy prvkov, označované všeobecným vzorcom a nazývané antimonidy. Do tejto skupiny patria zlúčeniny antimónu s indiom, s gálium atď., zlúčeniny atómov druhej a šiestej skupiny, ako aj zlúčeniny atómov štvrtej skupiny;
polovodičové materiály organického pôvodu, napríklad polycyklické aromatické zlúčeniny: antracén, naftalén atď.

Druhou skupinou materiálov sú polovodiče, pozostávajúce z mnohých malých kryštálov navzájom spájkovaných. Polykryštalické polovodiče sú: selén, karbid kremíka atď.

Elektrouhlíkové výrobky (kefy pre elektrické stroje)

Článok poskytuje informácie o typoch materiálov používaných pri výrobe elektromotorov, generátorov a transformátorov. Uvádzajú sa stručné technické charakteristiky niektorých z nich.

Klasifikácia elektrických materiálov

Materiály používané v elektrických strojoch sú rozdelené do troch kategórií: konštrukčné, aktívne a izolačné.

Konštrukčné materiály

sa používajú na výrobu takých dielov a častí strojov, ktorých hlavným účelom je vnímanie a prenos mechanického zaťaženia (hriadele, rámy, ložiskové štíty a stúpačky, rôzne upevňovacie prvky atď.). Liatina, neželezné kovy a ich zliatiny a plasty sa používajú ako konštrukčné materiály v elektrických strojoch. Na tieto materiály sa vzťahujú požiadavky, ktoré sú bežné v strojárstve.

Aktívne materiály

sa delia na vodivé a magnetické a sú určené na výrobu aktívnych častí stroja (vinutia a magnetické jadrá).
Izolačné materiály sa používajú na elektrickú izoláciu vinutí a iných častí vedúcich prúd, ako aj na vzájomnú izoláciu plechov z elektroocele vo vrstvených magnetických jadrách. Samostatnú skupinu tvoria materiály, z ktorých sa vyrábajú elektrické kefy, slúžiace na odvod prúdu z pohyblivých častí elektrických strojov.

Nižšie je uvedený stručný popis aktívnych a izolačných materiálov používaných v elektrických strojoch.

Materiály vodičov

Elektromateriály sú vďaka svojej dobrej elektrickej vodivosti a relatívnej lacnosti v kvalite široko používané v elektrických strojoch av poslednej dobe aj v rafinovaných strojoch. Porovnávacie vlastnosti týchto materiálov sú uvedené v tabuľke 1. V niektorých prípadoch sú vinutia elektrických strojov vyrobené z medi a zliatin hliníka, ktorých vlastnosti sa značne líšia v závislosti od ich zloženia. Zliatiny medi sa tiež používajú na výrobu pomocných súčiastok pod prúdom (dosky komutátora, zberacie krúžky, skrutky atď.). Aby sa ušetrili neželezné kovy alebo zvýšila mechanická pevnosť, takéto diely sa niekedy vyrábajú aj z ocele.

stôl 1

Fyzikálne vlastnosti medi a hliníka

Materiál	Rozmanitosť	Hustota, g/cm3	Odpor pri 20 °C, Ohm x m	Teplotný koeficient odporu pri ϑ °C, 1/°C	Koeficient lineárnej rozťažnosti, 1/°C	Špecifická tepelná kapacita, J/(kg × °C)	Špecifická tepelná vodivosť, W/(kg×°C)
Meď	Elektricky žíhané	8,9	(17,24÷17,54)×10 -9		1,68 x 10-5	390	390
hliník	Rafinovaný	2,6-2,7	28,2 x 10-9		2,3 x 10-5	940	210

Teplotný koeficient odporu medi pri teplote ϑ °C

Závislosť odporu medi od teploty sa používa na určenie zvýšenia teploty vinutia elektrického stroja, keď pracuje v horúcom stave ϑ g nad teplotou okolia ϑ o. Na základe vzťahu (2) vypočítajte nárast teploty

Δϑ = ϑ g - ϑ o

môžete získať vzorec

(3)

Kde r g - odpor vinutia v horúcom stave; r x- odpor vinutia meraný v studenom stave, keď sú teploty vinutia a prostredia rovnaké; ϑ X- studená teplota vinutia; ϑ o - teplota okolia, keď je stroj v prevádzke, keď sa meria odpor r G.

Vzťahy (1), (2) a (3) platia aj pre hliníkové vinutia, ak sa 235 nahradí 245.

Magnetické materiály

Na výrobu jednotlivých častí magnetických obvodov elektrických strojov sa používa elektrooceľový plech, konštrukčný oceľový plech, oceľový plech a liatina. Vzhľadom na nízke magnetické vlastnosti sa liatina používa pomerne zriedkavo.

Najdôležitejšiu triedu magnetických materiálov tvoria plechy z elektrotechnickej ocele rôznych tried. Na zníženie strát na a do jeho zloženia sa zavádza kremík. Prítomnosť nečistôt uhlíka, kyslíka a dusíka znižuje kvalitu elektroocele. Kvalitu elektroocele do značnej miery ovplyvňuje jej výrobná technológia. Bežné plechy z elektrooceľovej ocele sa vyrábajú valcovaním za tepla. V posledných rokoch rýchlo rastie používanie ocele s orientovaným zrnom valcovanej za studena, ktorej magnetické vlastnosti pri obrátení magnetizácie v smere valcovania sú výrazne vyššie ako u konvenčnej ocele.

Sortiment elektroocele a fyzikálne vlastnosti jednotlivých tried tejto ocele určuje GOST 21427.0-75.

Elektrické stroje používajú hlavne elektrotechnickú oceľ akostí 1211, 1212, 1213, 1311, 1312, 1411, 1412, 1511, 1512, 3411, 3412, 3413, ktoré zodpovedajú starým označeniam ocelí tried E22, E11, E1 E31, E32, E41, E42, E310, E320, E330. Prvá číslica označuje triedu ocele podľa konštrukčného stavu a typu valcovania: 1 - izotropné valcované za tepla, 2 - izotropné valcované za studena, 3 - anizotropné valcované za studena s rebrovou textúrou. Druhé číslo ukazuje obsah kremíka. Tretia číslica označuje skupinu podľa hlavnej normalizovanej charakteristiky: 0 - špecifické straty pri B= 1,7 T a f= 50 Hz (p 1,7/50), 1 - špecifické straty pri B= 1,5 T a frekvencia f= 50 Hz (p 1,5/50), 2 - špecifické straty v dôsledku magnetickej indukcie B= 1,0 T a frekvencia f= 400 Hz (p 1,0/400), 6 - magnetická indukcia v slabých poliach pri 0,4 A/m ( B 0,4) a 7 - magnetická indukcia v priemerných magnetických poliach pri intenzite magnetického poľa 10A/m ( B 10). Štvrtá číslica je sériové číslo. Vlastnosti elektroocele v závislosti od obsahu kremíka sú uvedené v tabuľke 2

tabuľka 2

Závislosť fyzikálnych vlastností elektroocele od obsahu kremíka

Vlastnosti	Druhá číslica triedy ocele
Vlastnosti	2	3	4	5

Hustota, g/cm3
Špecifický odpor, Ohm × m
Teplotný koeficient odporu, 1/°C
Špecifická tepelná kapacita, J/(kg × °C)

So zvyšujúcim sa obsahom kremíka sa zvyšuje krehkosť ocele. V tomto ohľade platí, že čím je stroj menší a teda čím je menšia veľkosť zubov a drážok, do ktorých sú vinutia umiestnené, tým je ťažšie použiť ocele so zvýšeným a vysokým stupňom legovania. Preto sa napríklad vysokolegovaná oceľ používa najmä na výrobu transformátorov a veľmi výkonných generátorov.

V strojoch s frekvenciami prúdu do 100 Hz sa zvyčajne používajú plechy z elektrotechnickej ocele s hrúbkou 0,5 mm a niekedy aj, najmä v transformátoroch, oceľ s hrúbkou 0,35 mm. Pri vyšších frekvenciách sa používa tenšia oceľ. Rozmery plechu z elektrotechnickej ocele sú štandardizované, so šírkami plechu od 240 do 1000 mm a dĺžkami od 1500 do 2000 mm. V poslednej dobe sa rozširuje výroba elektroocele vo forme pásov navinutých na kotúčoch.

Ryža. 1. Magnetizačné krivky feromagnetických materiálov

1 - elektrotechnická oceľ 1121, 1311; 2 - elektrotechnická oceľ 1411, 1511; 3 - nízkouhlíková liatina, valcovaná oceľ a výkovky pre elektrické stroje; 4 - oceľový plech s hrúbkou 1-2 mm pre stĺpy; 5 - oceľ 10; 6 - oceľ 30; 7 - elektrooceľ valcovaná za studena 3413; 8 - sivá liatina s obsahom: C - 3,2 %, Si 3,27 %, Mn - 0,56 %, P - 1,05 %; I × A - mierka pozdĺž osí I a A; II × B - mierka pozdĺž osí II a B

Obrázok 1 zobrazuje rôzne druhy ocele a liatiny a tabuľka 3 podľa GOST 21427.0-75 ukazuje hodnoty špecifických strát p v najbežnejších triedach elektroocele. Index písmena p označuje indukciu B v Tesle (čitateľ) a reverznú frekvenciu magnetizácie f v Hertzoch (menovateľ), pri ktorých sú zaručené hodnoty strát uvedené v tabuľke 3. Pre akosti 3411, 3412 a 3413 sú uvedené straty pre prípad magnetizácie v smere valcovania.

Tabuľka 3

Špecifické straty v elektroocele

triedy ocele	Hrúbka plechu, mm	Špecifické straty, W/kg			triedy ocele	Hrúbka plechu, mm	Špecifické straty, W/kg
triedy ocele	Hrúbka plechu, mm	p 1,0/50	p 1,5/50	p 1,7/50	triedy ocele	Hrúbka plechu, mm	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

Straty vírivými prúdmi závisia od druhej mocniny indukcie a straty hysterézy závisia od indukcie na výkon blízko dvom. Preto celkové straty v oceli s dostatočnou presnosťou na praktické účely možno považovať za závislé od druhej mocniny indukcie. Straty vírivými prúdmi sú úmerné druhej mocnine frekvencie a hysterézne straty sú úmerné prvej mocnine frekvencie. Pri frekvencii 50 Hz a hrúbke plechu 0,35 - 0,5 mm straty v dôsledku hysterézie niekoľkonásobne prevyšujú straty v dôsledku vírivých prúdov. Závislosť celkových strát v oceli od frekvencie je teda bližšie k prvej mocnine frekvencie. Preto konkrétne straty na hodnotách B A f, odlišné od tých, ktoré sú uvedené v tabuľke 3, možno vypočítať pomocou vzorcov:

(4)

kde hodnota B je nahradená v tesla (T).

Špecifické hodnoty strát uvedené v tabuľke 3 zodpovedajú prípadu, keď sú plechy od seba izolované.

Na izoláciu sa používa špeciálny lak alebo veľmi zriedkavo tenký papier a používa sa aj oxidácia.

Pri lisovaní dochádza k vytvrdzovaniu plechov z elektrooceľovej ocele za studena. Okrem toho pri zostavovaní balíkov jadier dochádza k čiastočnému uzavretiu listov pozdĺž ich okrajov v dôsledku výskytu otrepov alebo otrepov počas razenia. To zvyšuje straty v oceli 1,5 - 4,0 krát.

V dôsledku prítomnosti izolácie medzi oceľovými plechmi, ich vlnitosti a heterogenite hrúbky nie je celý objem stlačeného jadra vyplnený oceľou. Priemerný faktor plnenia vrecka s oceľou pri izolácii lakom je k c= 0,93 s hrúbkou plechu 0,5 mm a k c= 0,90 pri 0,35 mm.

Izolačné materiály

Na elektrické izolačné materiály používané v elektrických strojoch sa kladú tieto požiadavky: vysoká mechanická pevnosť, tepelná odolnosť a tepelná vodivosť, ako aj nízka hygroskopickosť. Je dôležité, aby izolácia bola čo najtenšia, pretože zväčšenie hrúbky izolácie zhoršuje prenos tepla a vedie k zníženiu koeficientu vyplnenia drážky materiálom vodiča, čo následne spôsobuje zníženie menovitého výkonu. stroja. V niektorých prípadoch vznikajú aj iné požiadavky, napríklad odolnosť voči rôznym mikroorganizmom vo vlhkom tropickom podnebí a pod. V praxi je možné v rôznej miere splniť všetky tieto požiadavky.

Video 1. Izolačné materiály v elektrotechnike 18. - 19. storočia.

Izolačné materiály môžu byť pevné, kvapalné alebo plynné. Plynmi sú zvyčajne vzduch a vodík, ktoré predstavujú okolité alebo chladiace médium vo vzťahu k stroju a zároveň v niektorých prípadoch zohrávajú úlohu elektrickej izolácie. Kvapalné oleje sa používajú najmä pri výrobe transformátorov vo forme špeciálneho typu minerálneho oleja nazývaného transformátorový olej.

Pevné izolačné materiály majú najväčší význam v elektrotechnike. Možno ich rozdeliť do nasledujúcich skupín: 1) prírodné organické vláknité materiály - bavlnený papier, materiály na báze drevnej buničiny a hodváb; 2) anorganické materiály - sľuda, sklolaminát, azbest; 3) rôzne syntetické materiály vo forme živíc, fólií, listového materiálu atď.; 4) rôzne emaily, laky a zmesi na báze prírodných a syntetických materiálov.
V posledných rokoch sa izolačné materiály z organických vlákien čoraz viac nahrádzajú syntetickými materiálmi.

Smalty sa používajú na izoláciu drôtov a ako vonkajšia izolácia vinutí. Laky sa používajú na lepenie vrstvenej izolácie a na impregnáciu vinutí, ako aj na nanášanie ochrannej náterovej vrstvy na izoláciu. Dvoj- až trojnásobnou impregnáciou vinutí lakmi, striedajúc sa so sušením, sa vyplnia póry v izolácii, čím sa zvýši tepelná vodivosť a elektrická pevnosť izolácie, zníži sa jej hygroskopickosť a izolačné prvky mechanicky držia pohromade.

Impregnácia zlúčeninami slúži na rovnaký účel ako impregnácia lakmi. Jediný rozdiel je v tom, že zlúčeniny neobsahujú prchavé rozpúšťadlá, ale sú veľmi konzistentnou hmotou, ktorá po zahriatí zmäkne, skvapalní a pod tlakom je schopná preniknúť do pórov izolácie. V dôsledku neprítomnosti rozpúšťadiel je vyplnenie pórov počas miešania hustejšie.
Najdôležitejšou vlastnosťou izolačných materiálov je ich tepelná odolnosť, ktorá rozhodujúcim spôsobom ovplyvňuje spoľahlivosť prevádzky a životnosť elektrických strojov. Podľa tepelnej odolnosti, ktoré sa používajú v elektrických strojoch a zariadeniach, sú rozdelené podľa GOST 8865-70 do siedmich tried s nasledujúcimi maximálnymi prípustnými teplotami ϑ max:

Normy predchádzajúcich rokov obsahujú staré označenia niektorých tried izolácie: namiesto Y, E, F, H, respektíve O, AB, BC, SV.

Trieda Y zahŕňa vláknité materiály vyrobené z bavlneného papiera, celulózy a hodvábu, ktoré nie sú impregnované tekutými dielektrikami alebo do nich ponorené, ako aj množstvo syntetických polymérov (polyetylén, polystyrén, polyvinylchlorid atď.). Táto trieda izolácie sa v elektrických strojoch používa zriedka.

Trieda A zahŕňa vláknité materiály vyrobené z bavlneného papiera, celulózy a hodvábu, impregnované alebo ponorené do tekutých elektroizolačných materiálov, izolácie smaltovaných drôtov na báze oleja a polyamidových rezolových lakov (nylon), polyamidových fólií, butylkaučuku a iných materiálov, ako aj impregnované drevo a drevené lamináty. Impregnačnými látkami pre túto triedu izolácie sú transformátorový olej, olejové a asfaltové laky a iné látky s príslušnou tepelnou odolnosťou. Táto trieda zahŕňa rôzne lakované tkaniny, pásky, elektrokartóny, getinaky, textolit a iné izolačné výrobky. Izolácia triedy A je široko používaná pre točivé elektrické stroje s výkonom do 100 kW a viac, ako aj v priemysle transformátorov.

Trieda E zahŕňa izoláciu smaltovaných vodičov a elektrickú izoláciu na báze polyvinylacetálu (viniflex, metalvin), polyuretánu, epoxidu, polyesterových (lavsanových) živíc a iných syntetických materiálov s podobnou tepelnou odolnosťou. Trieda izolácie E zahŕňa nové syntetické materiály, ktorých použitie sa rýchlo rozširuje v strojoch s nízkym a stredným výkonom (do 10 kW a viac).

Trieda B kombinuje izolačné materiály na báze anorganických dielektrík (sľuda, azbest, sklolaminát) a adhezívne, impregnačné a náterové laky a živice so zvýšenou tepelnou odolnosťou organického pôvodu, pričom obsah organických látok v hmotnosti by nemal presiahnuť 50 %. Patria sem predovšetkým materiály na báze tenkej lúpanej sľudy (micalenta, micafolia, micanit), široko používané v elektrotechnike.

V poslednej dobe sa používajú aj sľudové materiály, ktorých základom je súvislý sľudový pásik sľudových plátov s veľkosťou až niekoľko milimetrov a hrúbkou niekoľkých mikrónov.

Do triedy B patria aj rôzne syntetické materiály: polyesterové živice na báze anhydridu kyseliny ftalovej, polychlórtrifluóretylén (fluoroplast-3), niektoré polyuretánové živice, plasty s anorganickým plnivom atď.

Izolácia triedy F zahŕňa materiály na báze sľudy, azbestu a sklolaminátu, avšak s použitím organických lakov a živíc modifikovaných organokremičitým (organopolysiloxán) a inými živicami s vysokou tepelnou odolnosťou, prípadne s použitím iných syntetických živíc zodpovedajúcej tepelnej odolnosti (polyester živice na báze ISO - a tereftalových kyselín atď.). Izolácia tejto triedy nesmie obsahovať bavlnu, celulózu alebo hodváb.

Trieda H zahŕňa izolácie na báze sľudy, sklených vlákien a azbestu v kombinácii s organokremičitým (organopolysiloxán), polyorganometallosilxánom a inými žiaruvzdornými živicami. Pomocou takýchto živíc sa vyrábajú mikanity a sľudy, ako aj steklomikanity, steklomikafolium, steklomikalenty, steklosludinit, sklolamináty a lamináty zo sklenených vlákien.

Do triedy H patrí aj izolácia na báze polytetrafluóretylénu (PTFE-4). Materiály triedy H sa používajú v elektrických strojoch pracujúcich vo veľmi ťažkých podmienkach (banícky a hutnícky priemysel, dopravné zariadenia a pod.).

Izolácia triedy C zahŕňa sľudu, kremeň, sklolaminát, sklo, porcelán a iné keramické materiály používané bez organických spojív alebo s anorganickými spojivami.

Vplyvom tepla, vibrácií a iných fyzikálno-chemických faktorov izolácia starne, t.j. postupne stráca svoju mechanickú pevnosť a izolačné vlastnosti. Experimentálne sa zistilo, že životnosť izolácie triedy A a B sa znižuje na polovicu so zvýšením teploty o každých 8-10° nad 100°C. Podobne životnosť ostatných tried izolácie tiež klesá so zvyšujúcou sa teplotou.

Elektrické kefy

sa delia na dve skupiny: 1) uhlík-grafit, grafit a elektrografit; 2) metalgrafit. Na výrobu štetcov prvej skupiny sa používajú sadze, drvený prírodný grafit a antracit s uhoľným dechtom ako spojivom. Vypaľujú sa kefové polotovary, ktorých režim určuje štruktúrnu formu grafitu vo výrobku. Pri vysokých teplotách výpalu sa uhlík obsiahnutý v sadzi a antracit premieňa na formu grafitu, v dôsledku čoho sa tento proces výpalu nazýva grafitizácia. Štetce druhej skupiny obsahujú aj kovy (meď, striebro). Najbežnejšie sú kefy prvej skupiny.

V tabuľke 4 sú uvedené charakteristiky niekoľkých značiek kief.

Tabuľka 4

Technické vlastnosti elektrických kefiek

Trieda štetca	Značka	Nominálna, A/cm2	Maximálna obvodová rýchlosť, m/s	Špecifický tlak, N/cm2	Adaptér pre pár kefiek, V	Koeficient trenia	Vlastnosti, pre ktoré sa odporúča použitie štetcov
Uhlík-grafit	UG4	7	12	2-2,5	1,6-2,6	0,25	Trochu ťažké
Grafit	G8	11	25	2-3	1,5-2,3	0,25	Normálne
Elektrografitizované	EG4	12	40	1,5-2	1,6-2,4	0,20	Normálne
	EG8	10	40	2-4	1,9-2,9	0,25	Najťažšie
	EG12	10-11	40	2-3	2,5-3,5	0,25	Ťažké
	EG84	9	45	2-3	2,5-3,5	0,25	Najťažšie
Meď-grafit	MG2	20	20	1,8-2,3	0,3-0,7	0,20	Najľahší