Слюдинитовые материалы изготавливаются из листов, полученных из расщепленной слюды путем многократного прокатывания чешуек между валками. В процессе изготовления слюдопластовых листов чешуйки срастаются, образуя более крупные чешуйки слюды, чем в слюдините.

Слюдопластовые материалы выпускаются в том же ассортименте, что и слюдиниты.

Для пропитки обмоток электрических машин широко применяют пропиточные компаунды илаки, которые обеспечивают цементацию витков, увеличивают коэффициент теплопроводности и повышают влагостойкость обмоток.

Покровные лаки обеспечивают влагостойкость, маслостойкость, защиту от агрессивных веществ обмоток и других частей электрических машин. По способу сушки лаки делятся на лаки печной и лаки воздушной сушки. Первые отвердевают при температуре 80…180⁰С, а вторые высыхают при комнатной температуре.

В электромашиностроении в качестве изоляционных материалов применяются материалы на основе натурального и искусственного каучуков. В зависимости от содержания серы получают мягкую резину (1…3% серы) и твердую резину - эбонит (30…35% серы).

Хорошими электроизоляционными свойствами обладают керамические материалы. К неорганическим керамическим материалам относится фарфор, применяемый при изготовлении высоковольтных выводов электрических машин.

В качестве изоляции используются диэлектрические пленки. Наибольшее распространение получили оксидные пленки из алюминия.

В качестве изоляционных и конструктивных материалов в электрических машинах широко применяются пластмассы. Многие пластмассы имеют высокую прочность и хорошие электроизоляционные свойства. При прессовании изделий из порошка можно получить электроизоляционные изделия сложной формы при сравнительно низкой трудоемкости.

Обмоточные провода

Медные и алюминиевые обмоточные провода выпускают круглых прямоугольных сечений. Изоляция проводов определяет принадлежность проводов к тому или иному классу нагревостойкость (температурному индексу - ТИ).

Круглые медные эмалированные провода широко применяют в электромашиностроении. Они имеют небольшую толщину изоляции, в 1,5…2,5 раза меньшую, чем провода, покрытые эмалью и хлопчатобумажной или шелковой тканью. Это повышает теплопроводность и улучшает коэффициент заполнения паза.

Прямоугольные провода применяются в электрических машинах мощностью свыше 100 кВт, они дают лучшее заполнение прямоугольных пазов.

Прямоугольные провода имеют в обозначении буквы П. Ассортимент и размеры прямоугольных проводов приведены в приложении 3.

Свойства изоляции проводов определяются электроизоляционными лаками. Эмали и лаки имеют синтетическую или масляно-смоляную основу. Более 95% всех эмалированных проводов изготавливается с применением синтетических лаков, так как лаки на масляно-смоляной основе требуют при изготовлении растительные масла.

Для проводов класса нагревостойкости А (ТИ 105) применяются покрытия на основе поливинилацеталевых лаков.

Полиуретановые лаки применяются для эмалированных проводов класса нагревостойкости Е (ТИ 120).

Для производства эмалированных проводов классов нагревостойкости В, Fи Н (ТИ 130, 155 и 180) используются лаки на полиэфирной, полиэфироимидной, полиэфирциануратимидной и полиэфирамидной основах. Эта группа лаков является в настоящее время основой при производстве эмалированных проводов.

В табл. 1.3.5 приведены основные данные медных эмалированных проводов, а в табл. 1.3.6 - их ассортимент и размеры.

Таблица 1.3.5 Нагревостойкость, температурный индекс и конструктивные данные основных типов медных эмалированных проводов

Основными типами высокопрочных эмалированных проводов являются провода ПЭВ-1 и ПЭВ-2, эмалированные винифлексовой изоляцией, и провода повышенной нагревостойкости ПЭТВ.

Круглые медные провода марок ПЭТВ-1 и ПЭТВ-2 являются основными проводами класса нагревостойкости В (ТИ 130).

Медные провода прямоугольного сечения ПЭТВП выпускаются сечениями 1,4…24,3 мм².

Для механизированной намотки электродвигателей единых серий применяются провода марки ПЭТВМ, имеющие большую толщину изоляции и лучшие механические свойства. Провода ПЭТВМ выпускаются в диапазоне диаметров 0,25…1,40 мм. Несмотря на увеличение толщины изоляции в среднем на 0,01…0,02 мм по обе стороны, провода марки ПЭТВМ имеют такую же эластичность, что и провода ПЭТВ.

К проводам класса нагревостойкости F (ТИ 155) относятся провода марок ПЭТ-155, ПЭТП-155, ПЭТМ.

По своим электроизоляционным свойствам провода марки ПЭТ идентичны проводам ПЭТВ, но имеют повышенную стойкость к действию теплового удара.

Провода ПЭТП имеют диапазон сечений 1,6…11,2 мм².

Провода для механизированной намотки ПЭТМ выпускаются в диапазоне диаметров 0,8…1,32 мм.

Для эксплуатации в среде хладона применяются провода ПЭФ-155, отличающиеся от проводов ПЭТМ лишь тем, что их изоляция удовлетворяет специальным требованиям работы в двигателях холодильников.

Класс нагревостойкости С (ТИ 180 и выше) имеют медные круглые провода ПЭТ-200 и медные прямоугольные ПЭТП-200. Прямоугольные провода выпускаются в диапазоне сечений 1,6…11,2 мм². Эти провода имеют высокую механическую прочность, выдерживают тепловые удары при 280⁰С.

Для длительных рабочих температур 220-240⁰С изготавливаются медные провода ПЭТ-имид и медные никелированные марки ПИЭТ-имид в диапазоне диаметров 0,1…2,5 мм.

Прямоугольные никелированные медные провода ПИЭТП-имид выпускаются с сечениями 1,4…5,1 мм². Толщина полиимидной изоляции этих проводов несколько ниже, чем у обычных эмалированных проводов.

Для специальных применений изготавливаются провода эмалированные с двойной изоляцией, провода с гибкой керамической и стеклоэмалевой изоляцией, провода с волокнистой и эмалево-волокнистой изоляцией, провода со стекловолокнистой дельта-асбестовой и стеклянной изоляцией, а также провода с пленочной и пластмассовой изоляцией.

Эмалированные провода с двойной изоляцией ПЭВД и ПЭВДД имеют класс нагревостойкости А (ТИ 105) и выпускаются диаметром 0,06…0,45 мм. При нагревании дополнительный слой изоляции расплавляется и склеивает витки катушек без пропитывающих лаков.

Провода ПЭВТР имеют дополнительный термореактивный слой, повышающий допустимые температуры. Провод ПЭВТЛК имеет также дополнительное покрытие, повышающее механическую прочность.

Провода с гибкой керамической изоляцией ПЭЖБ допускают длительную работу при 400⁰С и в течение 2000 ч при 500⁰С.

Провода с волокнистой и эмалево-волокнистой изоляцией марок ПБД и АПБД имеет класс нагревостойкости А (ТИ 105). Изоляция - эмаль и хлопчатобумажная пряжа.

С двойной изоляцией из натурального шелка выпускаются провода ПШД, ПШДКМ, ПШДКТ. Выпускаются также провода двойной лавсановой изоляцией марки ПЛД.

Медные провода с эмалево-волокнистой изоляцией марок ПЭШО, ПЭЛО и ПЭБО имеют эмалевую изоляцию и шелковое или лавсановое полотно.

Провода со стекловолокнистой изоляцией ПСД-Л, ПСДТ, ПСДТ-Л, АПСД имеют классы нагревостойкости F и Н (ТИ 155 и 180). Круглые провода марок ПСД и ПСДК выпускаются диаметром от 0,5 до 5 мм. Диапазон сечений проводов прямоугольного сечения от 2 до 5 мм².

Для изготовления обмоток с внутренним охлаждением применяются провода ПСДП (полный проводник прямоугольного и квадратного сечений) с площадью сечения от 2 до 53 мм². Класс нагревостойкости этих проводов F (ТИ 155).

Провода марки ПОЖ предназначены для длительной работы при 300⁰С в течение ограниченного времени при 500…600⁰С. Такие провода имеют диаметры от 0,315 до 3 мм, прямоугольные - от 1,9 до 20 мм².

Для изготовления двигателей электроподвижного состава применяются круглые и прямоугольные провода марки ПЭТВСД, имеющие эмалевую и стеклянную изоляцию. Диаметр круглых проводов 0.85…2,5 мм. Сечение прямоугольных проводов 2,5…25,2 мм². Класс нагревостойкости F (ТИ 155).

Для обмоток высоковольтных машин используются прямоугольные провода с комбинированной пленочно-волокнистой изоляцией матки ППЛБО. Изоляция включает три слоя лавсановой пленки и один слой хлопчатобумажной пряжи. Диапазон сечений от 3 до 80 мм². Класс нагревостойкости А (ТИ 105). Среднее пробивное напряжение 9 кВ.

Для изготовления протяжных обмоток погружных маслозаполненных электродвигателей переменного тока с номинальным напряжением 1000…2000 В, работающих в пластовой жидкости, применяют медные провода ПЭТВПДЛ-3 и ПЭТВПДЛ-4. Изоляция состоит из слоя нагревостойкости высокопрочной эмали и 3 или 4 слоев лавсановой пленки. Провода выпускаются диаметрами 1,7…2,8 мм с толщиной изоляции 0,55…0,68 мм. Класс нагревостойкости Е (ТИ 120).

Нагревостойкие обмоточные провода для погружных двигателей ППФ, ППФИ, ППИ имеют изоляцию из ленточного фторопласта-4 и полимидно-фторопластовой пленки.

Обмоточные провода марки ПЭВВП предназначены для изготовления обмоток, укладываемых в закрытые пазы протяжной, и применяются для двигателей напряжением 380 В при рабочей температуре до +70⁰С.

Провода ПВДП-1 и ПВДП-2 имеют рабочее напряжение 380 и 660 В. Изоляция двухслойная из полиэтилена.

Обмоточные провода с дельта-асбестовой изоляцией ПДА имеют класс нагревостойкости F (ТИ 155) и выпускаются диаметрами 1,81…4,8 мм. Провода ПДА постепенно заменяются проводами со стекловолокнистой изоляцией.

Сверхпроводящие и криопроводящие обмоточные провода выпускаются в однопроволочном и многопроволочном исполнениях из легкодеформируемых сплавов ниобий-титан, ниобий-цирконий-титан, ниобий-цирконий. Проволоки заключены в медную матрицу, которая покрывается эмалево-волокнистой или пленочной изоляцией. Созданные многопроволочные провода из сплавов НТ-50 допускают ток 120 кА при индукции 6 Тл.

Для пайки проводников применяют припои. Припои делятся на мягкие и твердые. Наибольшее применение получили оловянно-свинцовые припои ПОС-90, ПОС-61, ПОС-50, ПОС-40, ПОС-30, ПОС-18. Цифры обозначают процентное содержание олова. Мягкие припои заменяются медно-фосфористыми припоями марок ПМФ-7 и ПМФ-9. Цифрами обозначается содержание фосфора.

Серебряные припои ПСр-71 (71% серебра, 28% меди и 1% фосфора) обеспечивают прочность спаев, превосходящую прочность меди. Серебряные припои применяют в специальных электрических машинах, работающих в тяжелых условиях эксплуатации.

От правильного выбора обмоточных проводов во многом зависит срок службы электрической машины. Даже если превышения температур при различных сортах провода близки друг к другу, срок службы может отличаться в несколько раз.

При изготовлении обмоток большое значение имеет выбор натяжения и радиусов изгиба провода. Пропитывающие лаки и компаунды не должны оказывать вредного воздействия на изоляцию проводов.

Наиболее распространенные пропитывающие лаки для эмалированных проводов - глифталемасляные (ГФ-95, МЛ-92), амидный (АФ-17 и ФЛ-98) и глицеридомасляный (марки КФ-95). Наиболее влагостойким пропитывающим лаком класса нагревостойкости В (ТИ 130) является лак ПЭ-933.

Для цементации обмоток наиболее применяем компаунд КП, имеющий класс нагревостойкости В (ТИ 130).

После обмотки сечение провода изменяется, поэтому сопротивление фазы может изменяться от максимального до минимального значения в зависимости от технологии изготовления и допусков на изготовление проволоки.

1.3.4 Конструкционные материалы

Для изготовления частей машины, несущих механические нагрузки и обеспечивающих соединение машины в единое целое, используют конструкционные материалы. Их делят на три группы: черные, цветные металлы и пластмассы.

К черным металлам относятся литая сталь, серый и ковкий чугун, различные сорта и профили прокатных сталей. Литую сталь в электрических машинах применяют для изготовления частей машины, выполняющих одновременно роль конструкционных частей и части магнитопровода, где замыкается постоянный поток. В машинах постоянного тока - это станина, основные и добавочные полюсы; в неявнополюсных синхронных машинах - бочка ротора, а в явно полюсных - полюсы индуктора и индуктор (обод ротора).

Литая сталь применяется также для изготовления деталей с высокими механическими напряжениями - втулок коллектора, подшипниковых щитов тяговых и взрывозащищенных машин. Изготовление деталей из литья связано с большой трудоемкостью, поэтому там, где это допустимо, литую сталь заменяют сварными деталями из листовой стали. В электромашиностроении применяют литую сталь марок 20Л, 35Л, 45Л (ГОСТ 977-88).

Серый чугун марок СЧ12-28, СЧ15-32, СЧ18-36, СЧ21-20, СЧ28-48 (ГОСТ 1412-85) применяют для изготовления станин асинхронных и синхронных машин, подшипниковых щитов.

Из ковкого чугуна (ГОСТ 1215-79) путем отливки изготавливают станины, втулки, подшипниковые щиты, нажимные шайбы, маховики, шкивы и полумуфты. Преимущество ковкого чугуна по сравнению с серым заключается в пластичности и высокой износостойкости.

В электромашиностроении применяют круглую, листовую, шестигранную и квадратную прокатную сталь.

Сталь круглую (ГОСТ 2590-88 и ГОСТ 7417-75) используют для изготовления валов, втулок, шестерен и других деталей.

Сталь шестигранную (ГОСТ 8560-78) применяют для изготовления деталей, имеющих шестигранную часть: болтов, гаек и других деталей. Крупные болты изготовляют из круглой стали с высадкой шестигранной головки.

Сталь квадратная (ГОСТ 2591-88 и ГОСТ 8559-75) идет на изготовление стержней, пальцев щеткодержателей и других деталей.

Сталь листовую применяют для изготовления листов полюсов машин постоянного тока и переменного тока, фундаментных плит, стояков подшипников и многих других деталей (диффузоров, распорок и т.д.).

Жесть белую холоднокатаную горячего лужения и ленточную толщиной 0,18…0,5 мм, покрытую с обеих сторон слоем олова, применяют при изготовлении бандажей, скрепок, табличек. Она хорошо штампуется и устойчива против коррозии.

Углеродистую стальную холоднокатаную проволоку используют при изготовлении пружин щеткодержателей, запоров крышек и других деталей.

Проволоку стальную луженную бандажную выпускают немагнитной и магнитной и применяют для изготовления бандажей обмоток асинхронных двигателей постоянного тока. Диаметр проволоки 0,5; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,5; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0 мм.

Детали из алюминиевого литья легче чугунных и стальных, но ненадежность резьбы вызывает необходимость армирования втулками.

Алюминиевые литые сплавы применяются для изготовления корпусов, подшипниковых щитов, вентиляторов и других деталей электрических машин. Ал2 - алюминиево-кремнистый сплав, используется для изготовления деталей сложной формы и требующих высокой герметичности; Ал11 - алюминиево-кремнисто-цинковый сплав, применяется для изготовления крупных деталей сложной формы, несущих большие статические нагрузки. Детали из этих сплавов отливаются в кокиль, под давлением и в земляные формы.

Литые сплавы с содержанием меди - латуни - используются для отливки щеткодержателей и других токоведущих деталей. ЛС59-1 - латунь свинцовая. ЛС80-3Л - латунь кремнистая. Детали из этих сплавов отливаются центробежным способом и по выплавляемым моделям.

В электромашиностроении находит большое применение сортовой прокат цветных металлов. Это латунь Л63 и латунь свинцовистая ЛС59-1. Поставляются они в виде проволоки, лент, листов и прутков круглого, квадратного и шестигранного сечения, используются для изготовления деталей ковкой, штамповкой и механической обработкой.

Бронзу БрОЦС - оловянисто-цинково-свинцовую - применяют для деталей, работающих на трение (втулки, вкладыши, червячные колеса).

Баббиты БКА, БК2, Б-89, Б-83, Б-16, Б-6, БН и БТ используются для заливки втулок, сегментов и вкладышей подшипников скольжения.

В качестве конструкционных материалов в электрических машинах достаточно широко применяются пластмассы. При нагреве пластмассы под влиянием давления приобретаются очертания пресс-формы. Пресс-порошки в определенных соотношениях составляют основные составляющие пластмассы. В большинстве случаев пластмассы состоят из двух компонентов: связующего и наполнителя. В качестве связующего используется органический полимер, обладающий способностью деформироваться, в качестве наполнителя - опилки, асбестовое и стеклянное волокно, бумага, ткани, кварцевый песок и др. Наполнители существенно снижают стоимость пластмассы.

Технология изготовления пластмасс определяется связующим веществом. Большинство пластмасс требует при изготовлении горячей прессовки. Эти пластмассы делятся на термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты). К термопластам относятся пластмассы на основе поливиниловых и полиамидных смол, эфиров целлюлозы и др., к реактопластам - пластмассы на основе фенолформальдегидных, карбомидных и других термореактивных смол.

Из термореактивных пластмасс изготавливают колодки зажимов, изоляционные втулки и другие детали. Широко применяются спрессованные детали - щеточные пальцы, траверсы и другие детали. В двигателях серии АИ из пластмассы на малых высотах оси вращения изготавливаются вентиляторы.

1.4 Требования к современным асинхронным двигателям на основании евронорм