Меньшие значения температуры относятся к проволоке диаметром 0,2 – 0,6 мм.

УРОК № 27.

ТЕМА. МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ. ДЗ, (1), с. 131 – 133.

Металлокерамическими называют материалы, получаемые прессованием из металлических порошков с последующим спеканием их при высоких температурах (1000 – 1400 градусов).

Исходные порошкообразные массы состоят из 2-х или более порошков различных металлов, из которых один должен обладать более высокой температурой плавления. При высокотемпературной обработке – спекании изделий из порошкообразной массы – более легкоплавкие порошки плавятся и заполняют поры между частицами тугоплавкого металла. В результате получают монолитные металлокерамические изделия.

В других случаях, наоборот, нужно получить пористые металлокерамические изделия, например подшипники, фильтры и др. для этого применяют твёрдофазное спекание частиц порошков металла, обладающих приблизительно одинаковой температурой спекания. Иногда в исходную массу, состоящую из металлических порошков, вводят порошок неметалла, например графита. Такие массы применяют для изготовления металлографитных щёток для электрических машин, электрических контактов и других деталей.

Описанные способы получения изделий из спрессованных порошкообразных масс с последующим спеканием их частиц при высоких температурах относятся к порошковой металлургии. Методы порошковой металлургии применяют в тех случаях, когда нельзя получить изделия из сплавов особо тугоплавких металлов или из сплавов особо чистых металлов с неметаллами. Кроме того методы порошковой металлургии позволяют получать изделия точно заданных размеров без последующей механической обработки, что резко снижает потери в виде отходов металла.

В электротехническом производстве методы порошковой металлургии широко применяются для изготовления электроугольных изделий, некоторых видов магнитных материалов и сильноточных электрических контактов.

По сравнению с металлическими контактами из серебра, меди, вольфрама и сплавов металлов металлокерамические контакты обладают большой износостойкостью, допускают большие силы сжатия и стойки к эрозии. В электрических аппаратах низкого напряжения широко применяют контакты из металлокерамического материала на основе порошков серебра и оксида кадмия, обладающих характерными свойствами металлокерамических изделий. Кроме того, они могут надёжно работать в условиях тропического климата.

В качестве сильноточных дугоразмыкающих контактов используют металлокерамические детали, изготовляемые из порошков серебра, вольфрама (40 – 50%) и никеля (2 – 3%), обладающие пластичностью и допускающие все виды механической обработки.

Металлокерамические контакты, изготовляемые из порошков меди и графита, отличаются высокой устойчивостью к свариванию при размыкании больших токов (30000 – 100000 Ампер). Это зависит не только от состава и структуры металлокерамического материала на основе порошков меди и графита (3 – 5%), но и от наличия в нём 10 – 15% пор. При производстве металлокерамических изделий количество пор в них можно изменять в широких пределах. Пористость металлокерамических контактов на небольшие токи не превышать 2 – 5%. Это достигается повторным прессованием металлокерамических изделий с последующей тепловой обработкой – отжигом.

УРОК № 28.

ТЕМА. ЭЛЕКТРОУГОЛЬНЫЕ ИЗДЕЛИЯ.

ДЗ, (1), с. 133 – 136.

К электроугольным изделиям относятся щётки для электрических машин, контактные изделия, электроосветительные угли и др.

Электроугольные изделия изготовляют методами порошковой технологии из смеси углеродистых материалов: графита, кокса, сажи, антрацита. В исходный состав некоторых электроугольных изделий вводят также металлические порошки (медный, свинцовый, оловянный и др.). кроме того, в производстве электроугольных изделий применяют связующие вещества – каменноугольные, бакелитовые, кремнийорганические и другие смолы.

Углеродистые материалы, за исключением графита и сажи, предварительно прокаливают при 1200 – 1300 градусах для удаления летучих веществ и уменьшения объёмной усадки получаемых электроугольных изделий. Затем углеродистые материалы измельчают в дробилках до порошкообразного состояния. Взятые при определённом соотношении исходные порошкообразные материалы (углеродистые и металлические) тщательно смешивают, вводя в них связующие вещества (смолы, пески), перемешивают и при 110 – 230 градусах пропускают через специальные смесители.

Полученную исходную электроугольную массу сушат, а затем размалывают и просевают через сито, получая прессовочный порошок (пресс-порошок). Прессованием в стальных пресс-формах из этого порошка изготовляют различные электроугольные изделия или заготовки (блоки), из которых распиливанием и шлифованием получают электрощётки и другие изделия. Электроугольные изделия прессуют при комнатной температуре или при 180 – 210 градусах (в зависимости от связующего). Применяя связующее, размягчающееся или полимеризующееся при повышенных температурах, прессование производят при повышенных температурах. Прессуют электроугольные изделия при давлениях от 100 до 300 МПа (1000 – 3000 атмосфер!).

Изделия большой длины (электроосветительные угли и др.) изготовляют выдавливанием нагретой исходной пластичной массы через стальной мундштук винтового пресса. Полученные изделия или их заготовки (блоки) подвергают высокотемпературному обжигу в специальных печах в интервале температур от комнатной до 1200 – 1300 градусов. При обжиге происходит спекание – соединение частиц исходных материалов и цементация их коксом, образующимся из связующих органических веществ.

В результате обжига электроугольные изделия приобретают механическую прочность и способность к механической обработке, но уменьшается их удельное электрическое сопротивление. Электроугольные изделия, содержащие сажу, кокс и другие не графитовые компоненты, после обжига подвергают дополнительной термической обработке (при 2400 – 2800 градусах), называемой графитизацией. При этом не графитовые компоненты в изделиях превращаются в графит, а большинство примесей испаряется. В результате графитизации электрощётки (группы ЭГ) и другие изделия приобретают некоторую мягкость, уменьшается их коэффициент трения и резко снижается удельное электрическое сопротивление.

Полученные после графитизации и механической обработки (резка, шлифование) электроугольные изделия обладают значительной пористостью (до 30%), поэтому их пропитывают лаками и воскообразными веществами, а в некоторых случаях – расплавленными металлами (олово, свинец и др.). Пропитку производят при 80 – 200 градусах и выше жидким пропитывающим веществом. Пропитка устраняет пористость и уменьшает гигроскопичность электроугольных изделий, а иногда позволяет ввести в них смазочные вещества (воскообразные). Пропитка металлами резко увеличивает механическую прочность электроугольных изделий и повышает их проводимость.

Электроугольные изделия (электрощётки и др.) подвергают механической обработке для придания им окончательной формы и необходимой шероховатости поверхности. Заготовки (блоки) электрощёток и других изделий разрезают на мелкие части фрезами или тонкими карборундовыми кругами на специальных станках. Затем в изделиях сверлят отверстия под гибкие соединительные провода.

Некоторые типы электрощёток и осветительных углей после механической обработки меднят, покрывая часть их поверхности тонким слоем меди для создания надежного электрического контакта между телом электрощётки и щёткодержателем в электрической машине. Слой меди имеет толщину 10 – 15 мкм. Гибкие (многопроволочные) провода крепят в теле электрощёток развальцовкой, пайкой или запрессовкой. Затем проверяют размеры, твёрдость, механическую прочность и удельное электрическое сопротивление электрощёток, падение напряжения между щёткой и коллектором, коэффициент трения, переходное сопротивление между токопроводящим проводом и электрощёткой и др. Наибольшее применение среди электроугольных изделий имеют щётки для электрических машин и контактных деталей. Различают следующие виды щёток: графитные, угольно-графитные, металлографитные и электрографитированные.

УРОК № 29.

ТЕМА. ОБМОТОЧНЫЕ И МОНТАЖНЫЕ ПРОВОДА.

ДЗ (1), с. 137 – 142.

1.Обмоточные провода служат для изготовления обмоток электрических машин, аппаратов и приборов и выпускаются с жилами из проводниковой меди и алюминия, а также сплавов большого удельного сопротивления (манганина, константана, нихрома и др.). Жилы обмоточных проводов могут иметь эмалевую, плёночную, волокнистую и эмалево-волокнистую изоляцию.

1.1.Провода с эмалевой изоляцией. Эмалевая изоляция по сравнению с плёночной и волокнистой имеет меньшую толщину (0,003 – 0,07 мм), что позволяет в тот же объём обмотки заложить большее количество проводов и тем самым увеличить мощность электрической машины или аппарата. Эмалевая изоляция представляет собой гибкое лаковое покрытие, полученное в результате отверждения сплошного слоя эмаль-лака, нанесённого на провод на специальных эмалировочных машинах.

К основному типу обмоточных проводов нагревостойкости класса А (105 градусов) относятся ПЭВ-1, ПЭВ-2 и ПЭМ-1, ПЭМ-2 с механически прочной эмалевой изоляцией на основе поливинилацеталевых смол. Эти провода широко применяют для изготовления обмоток электрических машин общепромышленного назначения. Так как изоляция проводов ПЭМ-1 и ПЭМ-2 стойка к нефтяному маслу, то их применяют также для изготовления обмоток маслонаполненных аппаратов.

Изоляцию нагревостойкости класса Е (120 градусов) имеют обмоточные провода ПЭВТЛ-1 и ПЭВТЛ-2, эмалированные полиуретановыми термопластичными эмаль лаками. Эмаль лаки образуют механически прочное изоляционное покрытие проводов, размягчающееся при 160 градусах, что ограничивает их область применения (обмотки электрических машин и аппаратов малой мощности). Особенность этих проводов – возможность лужения и пайки без предварительной зачистки изоляции, которая при пайке размягчается и в расплавленном виде является флюсующим веществом, обеспечивающим применение оловянно-свинцовых припоев.

Более высокой нагревостойкостью (130 градусов) и хорошими электроизоляционными свойствами обладают провода ПЭТВ, эмалированные полиэфирным лаком на основе лавсана.

Повышенная механическая прочность эмаль лаковой изоляции этого типа позволяет механизировать намотку обмоток электрических машин и аппаратов, т.е. она хорошо выдерживает многократные перегибы и растяжения.

Изоляцию класса нагревостойкости Ф (155 градусов) имеют провода ПЭТ-155 с эмаль лаковой изоляцией на полиэфиримидной основе, обладающей хорошими изоляционными свойствами.

Для механизированной намотки катушек выпускаются провода марки ПЭТС с эмаль лаковой изоляцией той же нагревостойкости, обладающей повышенной механической прочностью. Эмаль лаковую изоляцию для работы при температуре 180 – 200 градусов имеют провода марки ПЭТ-200. Эта изоляция изготовляется на основе полиимидов, которые обладают высокими электрическими и механическими свойствами.

Для работы при температуре 220 градусов предназначены провода ПНЭТ-имид, имеющие медную никелированную жилу, покрытую эмаль лаковой изоляцией на полиимидной нагревостойкой основе, обладающей высокими электрическими свойствами.

Разработаны и применяются провода ПЭЖБ с неорганической изоляцией (стекло-эмаль), которые могут работать при температуре 300 градусов, а кратковременно – до 600 градусов.

1.2.Провода с бумажной изоляцией изготовляют из медных и алюминиевых жил, имеющих изоляцию в виде обмотки из кабельной бумаги толщиной 0,1 – 0,12 мм. Основной областью применения этих проводов являются обмотки трансформаторов с внутренней масляной изоляцией. Бумажная изоляция, пропитанная маслом, обладает большой электрической прочностью ( порядка 80 МВ/метр). Толщина бумажной изоляции во много раз превосходит толщину эмаль лаковой и имеет в пропитанном виде большую электрическую прочность.

1.3.Провода с волокнистой изоляцией изготовляют из медных и алюминиевых жил круглого и прямоугольного сечения. Изоляция жил представляет собой одинарную или двойную обмотку из хлопчатобумажной, шёлковой пряжи, пряжи из синтетических (лавсан, капрон) или стеклянных волокон. Наибольшей нагревостойкостью обладают провода со стекловолокнистой изоляцией.

Толщина волокнистой изоляции намного превосходит толщину эмаль лаковой, но электрическая прочность такой чистой изоляции, пропитанной лаками или компаундами, значительно больше. Обмотки, изготовленные из проводов с волокнистой изоляцией, требуют тщательной сушки и пропитки изоляционными лаками или компаундами.

1.4.Провода с эмалево-волокнистой изоляцией имеют эмалированную медную жилу круглого сечения поверх слоя эмали, который состоит из хлопчатобумажной, шёлковой, лавсановой или стеклянной пряжи. Такая двойная изоляция обеспечивает повышенную механическую и электрическую прочность проводов.

Провода с эмалево-волокнистой изоляцией широко применяют для изготовления обмоток электрических машин и аппаратов, в которых могут быть повышенные механические нагрузки на обмоточные провода, как в процессе изготовления обмоток, так и в процессе эксплуатации.

Наибольшей механической прочностью и сопротивлением истиранию обладает изоляция из лавсановых и капроновых волокон, а наиболее высокой нагревостойкостью – изоляция из стеклянной пряжи, наложенной на слой кремнийорганической эмали.

2.Монтажные провода и кабели предназначены для выполнения различных соединений в электрических аппаратах, приборах и других электротехнических устройствах. Токопроводящие жилы монтажных проводов и кабелей изготовляют лужёными из проводниковой меди. Жилы могут быть одно проволочными и многопроволочными соответственно для фиксированного и нефиксированного монтажа. Сечения жил монтажных проводов от 0,05 до 2,5 квадратных мм, а кабелей от 0,35 до 2,5 квадратных мм. Количество жил кабелей от 1 до 52.

В монтажных проводах высокой нагревостойкости (200 – 250 градусов) применяют никелированные медные жилы. Изоляция этих проводов выполняется из фторопласта или фторопластовых лент в комбинации с оплёткой из стекловолокна. Наибольшее число марок монтажных проводов и кабелей предназначено для работы в интервале температур от минус 50-ти до плюс 70-ти градусов. Жилы этих проводов имеют гибкую влагостойкую пластмассовую изоляцию из полиэтилена или поливинилхлоридного пластиката.

В некоторых конструкциях монтажных проводов и кабелей поверх основной изоляции наносится капроновая защитная оболочка. Эти провода и кабели применяются при напряжениях от 50 до 1000 Вольт переменного или 150 – 400 Вольт постоянного тока (соответственно). Монтажные провода изготовляют также с волокнистой изоляцией из капроновых или стеклянных нитей. Эти провода могут работать при температуре от минус 60 градусов до плюс 105 градусов, но в атмосфере нормальной влажности. Рабочие напряжения их от 24 Вольт (МГШ) до 220 Вольт (МШДЛ).

Монтажные провода с двойной изоляцией из волокнистой и пластмассовой изоляции (полиэтилен или пластикат поливинилхлоридный), могут работать при температурах от минус 50 градусов (изоляция из пластиката) и минус 60 градусов (изоляция из полиэтилена) до плюс 70 градусов при влажности до 98% (при температуре не выше 40 градусов). Рабочие напряжения проводов в зависимости от их марки от 380 до 1000 Вольт переменного тока или соответственно до 500 и 1500 Вольт постоянного тока.

Выпускаются также монтажные провода на напряжения до 4000 Вольт с изоляцией из фторопласта-4.

 

 

УРОК № 30.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 14.

ТЕМА. ИЗУЧЕНИЕ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ.

Смотри урок № 27. ДЗ (1), с. 131 – 133.

УРОК № 31.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 15.

ТЕМА. ИЗУЧЕНИЕ МАРОК, СОСТАВОВ И ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЩЁТОК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ.

Смотри урок № 28. ДЗ (1), с. 133 – 136.

1.Графитные щётки, изготовляемые из натурального графита, отличаются мягкостью, не вызывают шума при работе и применяются при окружных скоростях от 20 до 35 м/с. Их удельное электрическое сопротивление 70 – 170 мкОм . метр.

2.Угольно-графитные щётки, изготовляемые из графита, сажи, кокса и связующих смол, обладают повышенной твёрдостью, механической прочностью, а также абразивностью и поэтому могут очищать оксидные плёнки на коллекторах и кольцах электрических машин. Эти щётки применяют при окружных скоростях от 10 до 30 м/с. Их удельное электрическое сопротивление 100 – 300 мкОм . метр.

3.Металлографические щётки, изготовляемые из порошков графита и меди (в некоторые вводят также порошки олова и серебра), обладают малым удельным электрическим сопротивлением 0,04 – 0,3 мкОм . метр, щётки с пониженным содержанием меди имеют удельное электрическое сопротивление 5 – 28 мкОм . метр. Эти щётки применяются при окружных скоростях 30 – 40 м/с.

4.Электрографитированные щётки изготовляют из графита, кокса, сажи и связующих смол. После прессования и обжига в печах щётки поступают в электрические печи для графитизации при 2500 градусах. Состав щёток при этом обогащается графитом, что обеспечивает их повышенную механическую прочность и возможность использования при повышенных окружных скоростях (40 – 90 м/с). Удельное электрическое сопротивление щёток 12 – 75 мкОм . метр. Такие щётки применяют в электрических машинах с тяжёлыми условиями коммутации.

5.Электроугольные электроды, отличающиеся стойкостью к электрической дуге, очень медленно окисляются, не горят, не плавятся до температуры 3800 градусов и широко применяются в электрических аппаратах большой мощности.

6.Контактные детали, применяемые в электровозах, троллейбусах и других токосъёмных устройствах, изготовляют из электроугольных и медно-графитных масс. Эти изделия имеют очень малое удельное электрическое сопротивление – 0,02 – 0,05 мкОм . метр.

УРОК № 32.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 16.

ТЕМА. ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВНОГО СОРТАМЕНТА ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ.

Смотри урок № 29. ДЗ (1), с. 137 – 142.

Таблица 16, (1), стр. 138.Основной сортамент обмоточных проводов с эмалевой изоляцией.

Марка провода.	Диаметр жилы без изоляции, мм.	Наружный диаметр провода, мм.	Общая характеристика.
ПЭВ-1	0,02 – 2,5	0,035 – 2,6	Провод медный, изолированный лаком ВЛ-931.
ПЭВ-2	0,05 – 2,5	0,08 – 2,63	То же, но слой эмаль лаковой изоляции большей толщины.
ПЭВА	0,08 – 2,44	0,105 - - 2,55	То же, но с алюминиевой жилой.
ПЭМ-1	0,05 – 2,12	0,07 – 2,22	Провод медный, изолированный лаком ВЛ-941.
ПЭМ-2	0,05 – 2,12	0,08 – 2,25	То же, но слой эмаль лаковой изоляции большей толщины.
ПЭВТЛ-1	0,02 – 1,6	0,027 - - 1,64	Провод медный, изолированный полиуретановым лаком, лудящийся.
ПЭВТЛ -2	0,02 – 1,6	0,03 – 1,67	То же, но слой эмаль лаковой изоляции большей толщины.
ПЭТВ	0,06 – 2,5	0,07 – 2,57	Провод медный, изолированный полиэфирным лаком ПЭ-943.
ПЭТВА	0,08 - 24	0,14 – 2,55	То же, но с алюминиевой жилой.
ПЭТ-155	0,06 – 2,5	0,08 – 2,63	Провод медный, изолированный теплостойким лаком на полиэфиримидной основе.
ПЭТ-200	0,05 – 2,5	0,057- - 2,63	Провод медный, изолированный теплостойким полиимидным лаком.
ПНЭТ - - имид	0,03 – 2,5	0,035 – 2,6	Провод медный, никелированный, изолированный нагревостойким полиимидным лаком.

Таблица 17, (1), стр.140.Основной сортамент обмоточных проводов с волокнистой изоляцией.