Глава 2 Материалы, применяемые в электромашиностроении. (967517), страница 2
Текст из файла (страница 2)
В целях экономии меди контактные кольца асинхронных машин с фазным ротором выполняются из стали или чугуна. Из стали выполняются и роторы специальных асинхронных двигателей, но двигатели с массивным ротором применяются редко. В этом случае имеет место совмещение магнитных и проводниковых функций материалов.
В настоящее время обосновывается применение стальных проводов вместо медных в пусковых обмотках однофазных двигателей и измерительных цепях других электротехнических устройств.
При низких температурах, близких к абсолютному нулю, медь становится плохим проводником. В сверхпроводящих и криорезистивных проводах применяется сплав ниобия с титаном. Сверхпроводящая проволока имеет медное стабилизирующее покрытие, способствующее переходу сверхпроводника в нормальное состояние при резких изменениях магнитного потока. В последнее время выпускаются сверхпроводники, состоящие из транспортированных жил диаметром 1…10 мкм, число жил в медной матрице достигает сотен и тысяч.
Проводниковые материалы должны надежно использоваться в электрических машинах, работающих при 6000 С и выше. При температуре выше 2250 С медь начинает интенсивно окисляться, что приводит к резкому увеличению сопротивления и снижению эластичности. Чтобы защитить медную проволоку от окисления, наносится слой никеля. Биметаллическая проволока Cu—Ni для обмоточных проводов выпускается диаметром 0,1…2,5 мм.
При температуре 500…6000 С основными материалами биметаллических проводников являются серебро—никель и медь—нержавеющая сталь. Применяют также триметаллические проводники: медь—железо—никель или медь—железо—никопель [12].
2.3. ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Электроизоляционные материалы, или диэлектрики, применяются в электромашиностроении для изоляции частей электрической машины, находящихся под разными потенциалами.
Диэлектрики делятся на газообразные, жидкие и твердые. В электрических машинах применяют, в основном, твердые изоляционные материалы.
Толщина междувитковой и пазовой изоляции в большой степени определяет массогабаритные показатели машин. Нагревостойкость и теплопроводность изоляции определяют допустимые температуры частей машин и выбор электромагнитных нагрузок. Изоляция должна обладать необходимыми механическими свойствами и допускать механизацию и автоматизацию технологических процессов изготовления.
Изоляция во многом определяет надежность электрической машины. Срок службы электрической машины в нормальных условиях составляет 15…20 лет и зависит, главным образом, от срока службы изоляции.
При нагреве изоляции возникают процессы, приводящие к старению изоляции, т. е. к потере изолирующих свойств и механической прочности.
Нагревостойкость является одним из важнейших факторов, определяющих условия применения изоляции. Нагревостойкость — способность электроизоляционного материала выполнять свои функции при воздействии рабочей температуры в течение времени, сравнимого с расчетным сроком нормальной эксплуатации.
Согласно стандарту МЭК для определения нагревостойкости вводится характеристика, называемая температурным индексом (ТИ). Под температурным индексом понимается температура, при которой срок службы материала равен 20 тыс. ч.
Электроизоляционные материалы, применяемые в электромашиностроении, по нагревостойкости делятся на семь классов в соответствии с предельно допустимыми для них температурными (табл. 2.3).
Таблица 2.3. Температурный индекс,
нагревостойкость электроизоляционных материалов
| Температурный индекс | Класс нагревостойкости | Температура, 0 С | Характеристика основных групп электроизоляционных материалов, соответствующих данному классу нагревостойкости |
| 90 | Y | 90 | Непропитанные и непогруженные в жидкий электроизоляционный материал волокнистые материалы из целлюлозы, хлопка, шелка, а также соответствующие данному классу другие материалы и другие сочетания материалов |
| 105 | А | 105 | Пропитанные или погруженные в жидкий электроизоляционный материал волокнистые материалы из целлюлозы, хлопка, шелка, а также соответствующие данному классу другие материалы и другие сочетания материалов |
| 120 | Е | 120 | Некоторые синтетические органические пленки, а также соответствующие данному классу другие материалы и другие сочетания материалов |
| 130 | В | 130 | Материалы на основе слюды (в том числе на органических подложках), асбеста и стекловолокна, применяемые с органическими связующими и пропитывающими составами, а также соответствующие данному классу другие материалы и другие сочетания материалов |
| 155 | F | 155 | Материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна, применяемые в сочетании с синтетическими связующими и пропитывающими составами, а также соответствующие данному классу другие материалы и другие сочетания материалов |
| 180 | H | 180 | Материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна, применяемые в сочетании с кремнийорганическими связующими и пропитывающими составами, кремнийорганические эластомеры, а также соответствующие данному классу другие материалы и другие сочетания материалов |
| 180 и выше | С | Более 180 | Слюда, керамические материалы, стекло, кварц, применяемые без связующих составов или с неорганическими связующими составами, а также соответствующие данному классу другие материалы и другие сочетания материалов |
Указанные в табл. 2.3 температуры соответствуют самому нагретому месту изоляции при номинальном режиме. С электроизоляционными материалами данного класса допускается совместное применение материалов предшествующих классов при условии, что комплексная изоляция не будет претерпевать изменений, которые могут сделать ее непригодной для длительной работы.
Ниже приводится ориентировочное распределение электроизоляционных материалов по классам нагревостойкости (температурному индексу).
К классу нагревостойкости изоляции Y (ТИ 90) относятся текстильные материалы на основе хлопка, натурального шелка, регенерированной целлюлозы, ацетилцеллюлозы и полиамидов. К этому классу относятся также целлюлозные электроизоляционные бумаги, картона и фибра, древесина, пластические массы с органическими накопителями.
Класс нагревостойкости изоляции А (ТИ 105) включает материалы класса нагревостойкости Y, если они пропитаны изоляционным составом или погружены в жидкие диэлектрики; ацетобутилатцеллюлозные, ацетилцеллюлозные и диацетатные пленки, пленкоэлектрокартон на основе ацетилцеллюлозной пленки; лакоткани, лакобумаги и лакочулки; изоляцию эмалированных проводов, слоистые пластики на основе целлюлозных бумаг и тканей, полиамидные литьевые смолы, асбестоцемент, пропитанный органическим составом, не вытекающим при 1100 С, древесно-слоистые пластики, термореактивные компаунды на основе акриловых и метакриловых эфиров.
При производстве машин материалы класса нагревостойкости А могут пропитываться или покрываться лаками на основе натуральных смол, эфирцеллюлозными лаками и термопластичными компаундами.
В класс нагревостойкости изоляции Е (ТИ 120) входят пленки и волокна из полиэтилентерефталата, материалы на основе электроизоляционного картона и полиэтилентерефталатной пленки, стеклолакоткани и лакоткани на основе полиэтилентерефталатных волокон, термореактивные синтетические смолы и компаунды (эпоксидные, полиэфирные, полиуретановые).
К классу нагревостойкости изоляции В (ТИ 130) относятся материалы на основе щипанной слюды, слюдопластов и слюдинитов, включая с бумажной или органической подложкой, стеклоткани и стеклолакочулки, асбестовые волокнистые материалы, изоляции эмалированных проводов, пластмассы с неорганическим накопителем, слоистые пластики на основе стекловолокнистых и асбестовых материалов, термореактивные синтетические компаунды, асбоцемент.
В качестве пропитывающих и покровных составов при производстве для изоляции класса В применяют битумно-масляно-смоляные лаки и лаки на основе природных и синтетических смол.
Класс нагревостойкости изоляции F (ТИ 155) включает материалы на основе щипаной слюды, слюдинитов и слюдопластов без подложки или с неорганической подложкой, стекловолокнистую и асбестовую изоляцию проводов, стеклоткани и стеклолакочулки, слоистые пластики на основе стекловолокнистых и асбестовых материалов. При пропитке применяются соответствующие данному классу нагревостойкости лаки и смолы.
К классу нагревостойкости изоляции Н (ТИ 180) относятся материалы на основе слюды без подложки или с неорганической подложкой, стекловолокнистая изоляция проводов, стеклолакоткани и стеклолакочулки, слоистые пластики на основе стекловолокнистых и асбестовых материалов, пластические массы с неорганическим наполнителем, асбестоцемент, кремнийорганические эластомеры без подложек с неорганическими подложками, асбестовые пряжа, бумага и ткани.
При производстве материалов класса нагревостойкости Н для пропитки применяются кремнийорганические лаки и смолы.
К классу нагревостойкости изоляции С относятся слюда, стекло бесщелочное и стекловолокнистые материалы, электротехническая керамика, кварц, асбоцемент, шифер электротехнический, материалы из щипанной слюды без подложки или со стекловолокнистой подложкой, микалекс, политетрафторэтилен, полиимиды.
Приведенная выше классификация электроизоляционных материалов является ориентировочной и уточняется по мере накопления опытных данных.
Влагостойкие, тропические, химостойкие, холодностойкие и коррозионно-стойкие исполнения электрических машин предъявляют дополнительные требования к изоляции.
Выбор изоляции определяется заданием на проектирование и технологией, принятой заводом-изготовителем электрической машины.
Электротехнические бумаги и картоны получают из химически обработанных волокон древесины и хлопка, предназначены они для работы на воздухе и в масле. Электроизоляционные бумагу выпускают в рулонах, а картоны — в рулонах (до толщины 0,8 мм) и в листах (при толщине свыше 1 мм). Фибра — прессованная бумага, обработанная раствором хлористого цинка, поддается всем видам механической обработки и штамповки.
К слоистым электроизоляционным материалам относятся гетинаксы, текстолиты и стеклотекстолиты. В качестве связующих применяют бакелитовые и кремнийорганические смолы. В гетинаксах наполнителями являются специальные сорта бумаги, а хлопчатобумажные ткани используются в качестве наполнителей в текстолитах. Наполнителем в стеклотекстолитах являются бесщелочные стеклянные ткани. Наибольшей нагревостойкостью и хорошими электрическими характеристиками обладают стеклотекстолиты на кремнийорганических связующих.
Гетинакс и текстолит всех марок работают длительно при температурах в диапазоне -60…+1050 С, стеклотекстолит — от – 60 до +1300 С, а стеклотекстолит марки СТК — от -60 до +1800 С.
Лакоткани имеют тканевую основу, пропитанную лаком или другим жидким электроизоляционным составом. Лакоткани делятся на хлопчатобумажные, шелковые, капроновые и стеклянные (стеклолакоткани). Наибольшую гибкость и толщину имеют шелковые и капроновые лакоткани. Наименьшей гибкостью обладают стеклолакоткани. Жесткие лакоткани применяют для пазовой и межслоевой изоляции. Фторопластовые стеклолакоткани негорючи, химостойки и могут работать при 2500 С. Липкие лакоткани обеспечивают монолитность многослойной изоляции обмоток. Лакоткани выпускают в рулонах шириной 500…1000 мм, липкие стеклоленты — в роликах диаметром 150…175 мм и шириной 10, 15, 20, 25 и 30 мм.
Перспективными электроизоляционными материалами являются пленочные материалы толщиной от 10 до 200 мкм. Они обеспечивают лучший коэффициент заполнения паза, что приводит к снижению массы на единицу мощности в электрических машинах. Данные пленочных электроизоляционных материалов приведены в табл. 2.4.
Таблица 2.4. Пленочные электроизоляционные материалы
| Материал пленки | Плотность, кг/м3 | Нагревостойкость, 0 С | Относительное удлинение, % | Дополнительные данные |
| Полистирольные (стиропленки) | 1050…1060 | 75…80 | 3,1…5,0 | Растворяются в бензоле при комнатной температуре |
| Полиэтиленовые | 920…930 | 65…75 | 250…500 | Повышенная механическая прочность |
| Фторопласт-4 | 2100…2300 | 250 | 30…100 | Не растворяется и не горит |
| Лавсан | 1300…1400 | 120…130 | 70…100 | Обладает большим сопротивлением надрыву |
| Фторопласт-3 | 2100…2400 | 100…120 | 40…80 | Не горит. Растворяется в неполярных растворителях (бензин, четыреххлористый углерод и т. п.) при 1000 С |
| Поливинилхлоридные | 1400 | 65…75 | 10…120 | Гибкие, стойкие к маслам, растворителям, озону |
| Триацетатцеллюлозные | 1250 | 120 | 12…15 | Повышенное влагопоглощение |
| Полиамидные (капрон) | 1150 | 105 | 350…500 | Большое сопротивление надрыву |
| Полиамидные | 1420 | 220 | 70…80 | Стойкость к ионизирующим излучениям |
Клееные электроизоляционные материалы на основе слюды применяют в высоковольтных машинах, а также в низковольтных машинах с классом нагревостойкости изоляции Н. К таким материалам относятся миканиты, микафолий и микаленты.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
