Файл: Шубинский, А. И. Электромонтер портовой механизации учеб. пособие.pdf

А. И. ШУБИНСКИЙ, Ю. Н. КАБАНОВ

ЭЛЕКТРОМОНТЕР

ПОРТОВОЙ

МЕХАНИЗАЦИИ

Издание третье, переработанное и дополненное

Утверждено Управлением

учебных заведений Министерства морского флота

в качестве учебного пособия

для подготовки электромонтеров морских портов

МОСКВА «ТРАНСПОРТ» 1974

Г л а в а 1

О С Н О В Н Ы Е СВЕД ЕН И Я О Б ЭЛ ЕКТ РО ТЕХН И ЧЕСКИ Х М А Т Е Р И А Л А Х

Электротехническими называются материалы, обладающие особыми свойствами в отношении электрического тока и магнитного поля. Все электротехнические материалы де­ лятся на три основные группы: проводники, полупроводники, ди­ электрики (изоляционные материалы).

§ 1. ПРОВОДНИКИ

Проводниками называются материалы, хорошо проводящие

.электрический ток. К ним относятся металлы и их сплавы, а так­ же графит. Наиболее широкое применение в электротехнике полу­ чили сталь, медь, алюминий, свинец.

С т а л и бывают углеродистые и легированные. В состав леги­ рованных, кроме железа и углерода, вводят легирующие элемен­ ты: хром, никель, вольфрам, кобальт и другие, улучшающие те или иные свойства сталей. В электрических машинах для устрой­ ства мйгнитопроводов широкое распространение получила листо­ вая сталь, легированная кремнием, которая называется электро­ технической.

Электротехническая сталь обладает высокой магнитной про­ ницаемостью и малыми потерями энергии в материале при рабо­ те в переменном магнитном поле. Холоднокатаная высоколегиро­ ванная тонколистовая электротехническая сталь обладает значи­ тельно меньшими потерями энергии по сравнению с обычной горя­ чекатаной.

М е д ь получила широкое распространение в электротехнике из-за ее высокой электропроводности. Она используется в наибо­ лее ответственных узлах машин, приборах и электролиниях.

Большое применение получили в электротехнике также сплавы меди — бронза и латунь.

Б р о н з а — сплав меди и олова (оловянистые бронзы марок ОЦС) или сплав меди, алюминия и железа (безоловянистые брон­ зы марок АЖ, МЦ).

3

Л а т у н ь — сплав меди с цинком. В состав латуни могут вхо­ дить в небольших количествах марганец, алюминий, сурьма.

Бронза и латунь применяются в основном как материалы для контактных соединений, работающих на трение, таких, как токо­ приемные кольца кабельных барабанов, центральных колонок, контактные кольца роторов электродвигателей.

Медь имеет хорошие электротехнические свойства, но очень до­ рога, поэтому ее по возможности заменяют алюминием.

А л ю м и н и й обладает сравнительно высокой электропровод­ ностью. В настоящее время из него изготовляют токоведущие жи­ лы и оболочки кабелей, провода, обмотки электромашин.

С в и н е ц применяется для изготовления оболочек кабелей в ответственных кабельных линиях, пластин кислотных аккумуля­ торов, и в соединительных кабельных муфтах. Вместе с оловом свинец входит в состав припоев, применяемых для пайки.

Все перечисленные выше металлы и сплавы обладают сравни­ тельно хорошей проводимостью, т. е. удельное сопротивление их невелико. В электротехнике иногда возникает потребность в проводниках, имеющих значительное удельное сопротивление. Та­ кие проводники применяются для сопротивлений и нагреватель­ ных элементов тепловых приборов. Все проводники с высоким со­ противлением должны быть тугоплавкими, так как при прохожде­ нии по ним тока выделяется большое количество тепла. Наиболее

марганца и около 58% меди. Выпускается в виде ленты и прово­ локи. Удельное сопротивление его около 0,48 Ом-мм2/м (при тем­ пературе 20° С). Рабочая температура константана — до 500° С. Применяется для изготовления пусковых реостатов и элементов электрических приборов.

Н и х р о м — сплав, содержащий от 15 до 23% хрома и до 80% никеля. Выпускается главным образом в виде проволоки. Удель­ ное сопротивление около 1,1 Ом-мм2/м (при температуре 20° С). Рабочая температура нихрома около 800—1000° С. Применяется

дает более высоким удельным сопротивлением— 1,26 Ом-мм2/м (при 20° С) и большей жаростойкостью. Фехраль нашел широкое применение при изготовлении пусковых сопротивлений и элемен­ тов нагревательных приборов.

М е т а л л о к е р а м и ч е с к и е с п л а в ы применяются для из­ готовления контактов магнитных пускателей, контакторов, релерегуляторов и т. п. Вырабатываются они методами порошковой металлургии из различных материалов, в том числе и из таких, производство которых методом выплавки невозможно. Металло­ керамические сплавы устойчивы против износа, обгорания и при­ варивания, что особенно важно при большой частоте включений.

4

Широко используются такие металлокерамические контакты, как СВ50 (содержат 50% серебра, 50% вольфрама), СВ70 (30% се­ ребра и 70% вольфрама) и СМО60 (40% серебра и 60% молиб­ дена).

§2. ПОЛУПРОВОДНИКИ

Кполупроводникам относятся материалы, которые по своим свойствам занимают промежуточное положение между проводни­ ками и диэлектриками.

Проводимость этих материалов зависит от температуры и воз­ действия на них магнитных и электрических полей. Ценное свой­ ство полупроводников — создать запорный слой и пропускать электрический ток только в одном направлении, что используется в выпрямителях.

Способность полупроводников реагировать на изменение тем­ пературы, освещенности и магнитного поля позволила использо­ вать их в приборостроении.

К полупроводникам относятся следующие химические элемен­ ты: германий, кремний, теллур, селен и др., а такще окислы неко­ торых металлов, таких, как алюминий, медь, цинк.

§ 3. ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ (ДИЭЛЕКТРИКИ)

Диэлектриками называются материалы, практически не про­ водящие электрический ток. Они служат для изоляции проводни­ ков с током от окружающей среды или друг от друга.

В электротехнике применяются изоляционные материалы: фарфор и картон электротехнический, слюда, асбест, гетинакс, текстолит, фибра, резина, пластмассы и т. д.

Ф а р ф о р нашел широкое применение в электротехнике бла­ годаря своим высоким диэлектрическим свойствам. Из него изго­ товляют низковольтные и высоковольтные изоляторы, корпусы предохранителей. В состав фарфора входят каолин (белая глина), огнеупорная глина и полевой шпат. Для придания прочности из­ делия из фарфора покрывают глазурью. Кроме того, такое по­ крытие делает эти изделия негигроскопичными.

С л ю д а — природный минерал кристаллического строения, имеющий очень высокую электрическую прочность, термостой­ кость и влагостойкость. В электротехнике применяется слюда двух видов: мусковит и флагопит. Первый обладает более высокими изоляционными свойствами.

На основе слюды наша промышленность выпускает следующие

обладает высокой теплостойкостью, но поглощает влагу. Из-за малой прочности применяется только в приборах низкого напря­

5

жения. На основе асбеста получают асбоцемент, идущий на изго­ товление оснований щитов, панелей, дугогасительных перегородок и т. д. Для уменьшения влагопоглощаемости его пропитывают па­ рафином.

Электротехнический картон (прессшпан) выпускается двух марок — ЭВ и ЭМ.

Марка ЭВ применяется для изоляционных прокладок в элект­ рических машинах (пазовая изоляция), каркасах катушек и др. Выпускается промышленностью в виде пластин, листов толщиной от 0,1 до 1,25 мм.

Марка ЭМ применяется как изоляционный материал для ап­ паратов, работающих в масле (трансформаторы, маслонаполнен­ ные вводы и т. д.). Выпускается в виде листов толщиной от 1,5

и толщиной от 0,2 до 50 мм. Используется для изготовления осно­ ваний щитов и панелей электрических установок.

Гетинакс в соответствии с ГОСТ 2718—66 разделяется на мар­ ки: I; II; III; IV; V—I; V—II. Гетинакс марки 1 предназначен для

Кроме гетинакса, применяемого в установках нормальной час­ тоты, существует специальный гетинакс, предназначенный для вы­ сокочастотных установок.

Т е к с т о л и т — слоистый материал, изготовляемый путем прессования хлопчатобумажной ткани, пропитанной резольной смолой. Он обладает большой механической прочностью и высо­ кими изоляционными свойствами, но в пять раз дороже гетинак­ са. Промышленность изготовляет текстолит в виде листов раз­ мером 450X600 мм и толщиной от 0,5 до 50 мм. В зависимости от назначения различают несколько марок текстолита: А, Б, В4 и В5. Марка А применяется для работы в трансформаторном мас­

ной раствором хлористого цинка. В электротехнике фибра при­ меняется для изготовления каркасов катушек и других мелких деталей. Выпускается в виде листов толщиной от 0,5 до 25 мм.

Р е з и н а — материал, получаемый из каучука. Вулканизиро­ ванная резина применяется для изоляции проводов, кабелей и из­ готовления средств защиты от поражения электрическим током. Недостаток ее в том, что при температуре выше 70° С резина на­ чинает трескаться и разрушаться. Изоляционная резица марок РТИ-0, РТИ-1, РТИ-2, РТИ-3 применяется для изоляции жил про­ водов и кабелей и марок РШ, РШМ — для изготовления защит­ ных шлангов кабелей.

Если к каучуку добавить до 50% серы, то получится твердая резина, называемая э б о н и т о м . Электрическая прочность эбо-

6

пита сравнительно невелика, он применяется только в установках слабого тока. Эбонит выпускается в виде листов размерами от

порошков (при определенных температурах и давлении из них изготовляют разнообразные детали), листов, лент и трубок, ко­ торые обладают высокой электрической и механической прочно­ стью и находят применение как материалы для изоляции прово­ дов и кабелей.

Пластмассы, изготовляемые на основе эпоксидных полиурета­ новых и других смол с добавлением к ним определенных отвердителей, применяются для изоляции обмоток электрических машин, заливки кабельных концевых воронок и соединительных муфт.

прочное место в электротехнике. Им заливают баки трансформа­ торов, высоковольтных выключателей и других электрических ап­ паратов. При пользовании трансформаторное масло хорошо погло­ щает влагу, поэтому перед заливкой в высоковольтные аппараты его необходимо подвергать сушке.

§ 4. ПРОВОДА, КАБЕЛИ, ИХ КОНСТРУКЦИЯ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Электрический ток от его источника к потребителям передает­ ся по проводам, которые в зависимости от способа их прокладки и от величины передаваемой нагрузки могут иметь различную кон­ струкцию.

П р о в о д состоит из одной неизолированной или из одной и более изолированных жил, которые имеют, в зависимости от усло­ вий прокладки и эксплуатации, неметаллическую оболочку и ме­ таллические или неметаллические защитные покровы.

Голые провода применяются для наружных электрических ли­ ний и изготовляются, как правило, из алюминия. В последнее время начинают применяться провода сталеалюминиевые.

Сталеалюминиевые провода' имеют два слоя: внутренний (стальной) и наружный (алюминиевый). Этим достигается дос­ таточная прочность провода и хорошая проводимость, так как электрический ток проходит по наружным слоям проводов. Про­ вода марок ПР — с медной и АПР — с алюминиевой токопрово­ дящей жилой имеют резиновую изоляцию и хлопчатобумажную, пропитанную противогнилостным составом, оплетку. Они предназ­ начаются для неподвижной прокладки на роликах и изоляторах внутри и вне зданий, в трубах или закрытых каналах. Изготовля­ ют их сечением от 0,75 до 400 мм2 на напряжение до 500 В.

7