电工材料ppt课件.ppt

电工材料 内容提要 导电材料绝缘材料磁性材料其他材料 常用电工材料分类 电工材料 导电材料 如银 铜 铝 铁 锡 铅等金属 半导体材料 如硅 锗等 绝缘材料 如空气 变压器油 橡胶 塑料 陶瓷 磁性材料 如纯铁 硅钢 铁镍合金 铁氧体等 其他材料 如胶黏剂 润滑剂 清洗剂等 第一部分 导电材料 1 1导体材料概述1 导电材料 一般是指专门用于传导电流的材料 导电材料主要用于构建电网和各类电工产品中电能和电信号的传输 2 导电材料材质 主要有金属 合金和某些非金属 3 导电材料分类 电线电缆 电阻电热材料 熔体材料 电阻合金 触点材料 电刷制品等 4 导电材料的主要技术要求 电阻率小 降低输电损耗 机械强度高 牢固可靠 导热性能好 利于散热 密度较小 材料重量低 热膨胀系数小 适应不同温度环境 易加工 易焊接 便于施工 耐腐蚀 不氧化 使用寿命长 等 5 金属导电材料特点 导电性好 机械强度高 不易氧化和腐蚀 容易加工和焊接 金属中导电性能最佳的是银 其次是铜 铝 铜和铝是工业上最主要的导电金属材料 表1常用金属材料性能表 铜特性 导电性能好 机械强度高 延展性良好 便于加工 容易焊接 电阻率 1 69 10 8 m 密度 8 9g cm3广泛用于制造变压器 电机和各种电器的线圈 铝特性 导电性能较好 延展性良好 不易氧化 不容易焊接 电阻率 4 77 10 8 m 密度 2 7g cm3同样长度 电阻值一样时 铝导线的截面积约是铜导线的1 69倍 1 2铜铝材料电线电缆1 2 1电线电缆及类型电线电缆是一类用以传输电能 电信号或者实现电磁能转换的线材 电线电缆类型 裸导线 电磁线 电气设备用电线电缆 电力电缆 通讯电缆五大类 电线与电缆 一般将芯数少 直径小 结构简单的电传输线称为电线 其他的称为电缆 1 2 2裸导线 裸导线的特点 纯的导体金属 无绝缘及护套层 如钢芯铝绞线 铜铝汇流排 电力机车线等 加工工艺主要是压力加工 如熔炼 压延 拉制 绞合 紧压绞合等 产品主要用在城郊 农村 用户主线 开关柜等 按产品的形状和结构不同 裸线分为裸单线 裸绞线 软接线 型线四种 1 2 2裸导线1 裸单线可分为普通线 镀 锡 银 层线 包覆 铝包钢 线等 1 命名方法 镀 包覆 层 外形 材质 线例 圆铜线 镀锡扁铜线 铝包钢芯圆单线等 2 型号编制方法 材质 外形 圆形省略 硬度 镀层材质 G 钢 L 铝 T 铜 H 合金 X 锡 外形 B 扁形 D 带型 硬度 Y 硬 R 软例 TR 软圆铜线 TBY 硬铜扁线 TRX 镀锡软圆铜线等 规格表示 圆线用截面直径 或截面积 表示 扁形以厚b a宽表示 例 TR型线 标称直径1 03mm 标称面积3 5mm2 TBY型线 2 4mm 裸电线 2 裸绞线裸绞线由多股单线绞合而成 与单线相比 柔软 抗拉强度高 1 命名方法 材质 软硬 构造例 铝绞线 铜软绞线 钢芯铝绞线 2 型号编制方法 材质 构造 绞线材质 G 钢 L 铝 T 铜 H 合金 X 锡 构造 J 绞线 加强 例 LGJJ 加强型钢芯铝绞线 TJ 硬铜绞线 规格表示 用截面面积 mm2 表示 也可加单线根数 直径 例 TJ型线 标称截面120mm2 49 2 85mm 3 软接线软接线由质地柔软的铜绞线编制而成 主要用于振动弯曲场合 型号与命名方法见表 4 型线型线是非圆形截面的裸电线 其常用品种见表 1 2 3电磁线电磁线是专用于电 磁能互换场合的有绝缘层的导线 一般用于电机 变压器及电工仪表中的线圈绕组 常用电磁线的导电线芯有圆线和扁线两种 一般采用铜线 常用电磁线有漆包线和绕包线两类 1 漆包线漆包线的绝缘层是漆膜 Q 绝缘漆 QQ 缩醛 QZ 聚酯 QA 聚氨酯 QH 环氧 广泛应用于中小型电机及微电机 干式变压器和其他电工产品中 2 绕包线绕包线用绝缘物 B 玻璃丝 Z 绝缘纸 M 合成树脂薄膜 等紧密绕包在导电线芯上 形成绝缘层 也有在漆包线上再绕包绝缘层的 1 2 4电气设备用电线电缆 电气设备用电线电缆的特点 品种规格繁多 应用范围广泛 使用电压在1kV及以下较多 面对特殊场合不断衍生新的产品 如耐火线缆 阻燃线缆 低烟无卤 低烟低卤线缆 防白蚁 防老鼠线缆 耐油 耐寒 耐温 耐磨线缆 医用 农用 矿用线缆 薄壁电线等 线芯为铜 铝 绝缘层 内外护套一般为聚乙烯 聚氯乙烯 橡胶 户外用有铠装 信号用有屏蔽 一般为多芯 有护套的绝缘导线束 多芯电缆结构 从内到外 导体 绝缘层 内护层 衬层 铠装层 外护层 电缆结构 电气设备用电缆 1 型号与命名电线电缆产品的命名有以下原则 1 应用场合或类别 2 结构材料或型式 从内到外 导体 绝缘 内护层 外护层 铠装 3 特征 有时为强调附加特征 将特征写到首位或结构前 船用10 15kV阻燃铜芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电缆使用场合 电压特征导体内护层铠装护套材料大类型号为ZR YJV22 8 7 15 外护套 0 无 1 连锁铠装纤维外被 2 双层钢带聚氯乙烯外套 3 细园钢丝聚乙烯外套 4 粗圆钢丝 5 皱纹钢带 6 双铝带 8 铜丝编织 9 钢丝编织屏蔽层 P 铜网 P1 铜丝缠绕 P2 铜带 P3 铝塑带 结构特征 实心不标 w 物理发泡 绝缘层材料 V 聚氯乙烯 YJ 交联聚乙烯 Y 聚乙烯 X 丁苯橡胶 G 硅橡胶 YY 乙烯 乙酸乙烯橡胶 Z 油浸纸 导体材料 T 铜 省略 裸导线除外 L 铝 G 钢芯 R 铜软线 类别 裸线 电磁线 电力及通讯电缆省略 K 控制电缆 P 信号缆 S 数据 射频 ZR 阻燃 NH 耐火 WDZ 低烟无卤 B 布线 S 对绞 J 绞制 用途 H 焊机用 T 电梯用 W 户外 DJ 计算机 N 农用直埋 JK 架空 Q 轻型 Z 中型 C 重型 内护套材料 Q 铅包 L 铝包 H 橡套 V 聚氯乙烯 Y 聚乙烯 F 氯丁橡胶 使用特征 B 扁平 Z 阻燃电线 阻燃电缆ZR放在首位 2 常用电线电缆1 橡皮绝缘电线用于交流500V 直流1000V电气设备和建筑物室内布线 线芯有单芯及多芯 导体有铜 铝 绝缘用橡胶 工作温度 65 BLXF 铝芯氯丁橡皮线 BXF 铜芯氯丁橡皮线 BXR 铜芯橡皮软线 BLX 铝芯橡皮线 BX 铜芯橡皮线 2 塑料绝缘电线用于交流500V 直流1000V电气设备 电工仪表 照明线路 可用于室外 室内及埋地敷设 工作温度 15 65 导体有铜 铝 线芯有单芯及多芯 多芯有护套 BV BLV BVV BLVV BVR型聚氯乙烯绝缘线 RV RVB RVS RVV型聚氯乙烯绝缘软线 3 耐热电线RVR 105型聚氯乙烯绝缘软线 长期工作温度 15 105 AF AFP型氟塑料绝缘耐热电线 长期工作温度 60 250 4 屏蔽电缆有铜网 铜箔屏蔽层 用于防止电磁波干扰 用于电器 电子 仪表 通讯 计算机等 电压等级250V 500V 工作温度65 105 250 线芯有单芯及多芯 导体有铜 铝 绝缘用塑料或橡胶 BVP BVVP RVPRVVP 聚氯乙烯绝缘屏蔽线FNP AVP 氟塑料 尼龙绝缘屏蔽线 5 通用电缆Y系列移动式通用橡套软电缆 用于移动设备及场合 YQ 轻型 YZ 中型 YC 重型 电压等级300 500 750V 工作温度有65 YCW YZW YQW户外型 耐油抗老化 系列固定敷设农用电缆 用于农村配电及线路电气设备 NLV NLVV直埋铝芯聚氯乙烯绝缘 护套线 电压等级450 750V 工作温度有0 70 K系列信号控制电缆 用于控制信号和测量线路 线芯一般为铜 芯数2 96 绝缘聚乙烯 聚氯乙烯 橡胶 电压等级600 1000V 工作温度有65 1 2 5电力电缆是指用于高低压输电 配电网的带绝缘层的导线 用于在市区 厂区及不便用架空输电线的场合 1 电力电缆特点产品主要用在发 配 输 变 供电线路中的强电电能传输 通过的电流大 几十安至几千安 电压高 220V至500kV及以上 具有一定的机械强度和可弯曲性 2 电力电缆类型 1 油浸纸质绝缘电缆 2 塑料 聚氯乙烯 绝缘电力电缆 3 橡胶绝缘电力电缆 电力电缆 电力电缆 线芯一般为铜 铝 绝缘层 内外护套一般为聚乙烯 聚氯乙烯 橡胶 户外用有铠装 芯数有1 2 3 3 1 4 4 1等 1 2 6通讯电缆是指用于传输电话 广播 电视 数据等电信息用的绝缘电缆 多用于地下埋管敷设 1 通讯电缆特点 1 承受电压低 2 传输电功率小 频率高 3 芯数多 2 通讯电缆类型 1 市内通信电缆 对称电缆 传输音频 2 长途对称电缆 多芯长距 传输载波信号 几百千赫 3 干线电缆 一般为同轴电缆 4 纤维光缆 非电缆 专用电缆 同轴电缆 扁平电缆 光缆 市话电缆 网线电缆 超五类电缆 通讯电缆 主要用于特殊检测仪表电信号连接 特殊设备 如视频设备 DCS设备 现场总线设备等 信号的传递 多采用0 75mm2 1 0mm2铜芯多对屏蔽线 如KJCP屏蔽控制电缆 芯数有2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 40 48 60芯多种规格 1 3特殊导电材料1 3 1电热材料用于制造加热设备中的发热元件 可作为电阻接到电路中 把电能转变为热能 使加热设备的温度升高 1 对电热材料的基本要求 1 电阻率高 功率大 2 在高温时具有足够的机械强度和良好的抗氧化性能 3 具有足够的耐热性 以保证在高温下不变形 4 高温下的化学稳定性 不与炉内气氛发生化学反应等 5 热膨胀系数小 热胀冷缩小 2 电热材料分类 可分为金属电热材料和非金属电热材料两大类 如镍铁合金 350 500 铁铬铝合金 1000 1200 镍铬合金 1150 1250 石墨 3000 碳化硅 1450 等 3 电热管 4 电热带通过电加热方式实现伴热 一般由导线 电热丝节 绝缘层 防护层 保护层组成 通过专用温控器 电源盒 分线盒 终端链接 1 3 2熔体材料熔体材料 保险丝 装在熔断器内 当设备短路 过载 电流超过熔断值时 经过一定时间自动熔断 保护设备 短路电流越大 熔断时间越短 1 常用熔体材料及参数 常用低熔点材料 银Ag 铅Pb 锡Sn 铋Bi 镉Cd 或其合金 额定电流 溶体能够长期正常工作不熔断的电流 熔断电流 电流超过熔断电流时 经过一定时间自动熔断 通用铅锡合金熔断丝的熔断电流是额定电流的1 3 2倍 2 熔断材料的选用 1 阻性负载 电热器 熔丝额定电流为负荷额定电流的1 3 2倍 2 感性负载 电动机 熔丝额定电流为负荷额定电流的3倍 3 电焊机负载 熔丝额定电流为焊机功率 kW 数的4 6倍 1 3 3电阻合金电阻合金电阻的温度系数低 阻值稳定 抗氧化性好 焊接性能好 电阻合金按其主要用途可分为调节元件用 电位器用 精密元件用及传感元件用四种 1 调节元件用电阻合金主要用于电流 电压 调节与控制元件的绕组 常用的有康铜 Ni30 41 Mn1 2 新康铜 Al2 5 4 5 Mn10 12 5 Ge1 1 6 铁铬合金 Cr12 15 Al14 16 等 2 电位器用电阻合金主要用于各种电位器及滑线电阻 一般采用康铜 镍铬基合金和滑线锰铜 第二部分绝缘材料 2 1绝缘材料的主要性能 种类绝缘材料的主要作用是隔离带电的或不同电位的导体 使电流能按预定的方向流动 绝缘材料大部分是有机材料 其耐热性 机械强度和寿命比金属材料低得多 2 1 1绝缘材料的分类 1 气体绝缘材料 空气 氮气 二氧化碳 六氟化硫等 2 液体体绝缘材料 变压器油 断路器油 电缆油等 3 固体绝缘材料 绝缘漆 胶 纸 云母 塑料 陶瓷 橡胶 2 1 2绝缘材料的主要性能 1 电阻率 m 反映材料的绝缘性能 2 绝缘强度 绝缘材料在外加电压下被击穿 绝缘材料上的电流剧增 失去绝缘性能 时的电场强度 kV mm 3 耐热性能 按长期正常工作允许的最高温度 分为 Y级180 粘合的石英 云母 电瓷等无机材料 4 机械强度 抗张 抗压 抗弯 抗剪 抗撕 抗冲击等强度指标 2 1 3绝缘材料的型号 第一位数字为分类代号 第二位数字表示同一分类中的不同品种 第三位数字为耐热等级代号 第四位数字为同一种产品的顺序号 用以表示配方 成分或性能上的差别 2 2气体绝缘材料2 2 1气体绝缘材料特点 1 化学性质稳定 惰性大 无腐蚀 无毒 2 不燃不爆 不易分解 3 热稳定性高 导热性好 4 击穿电压强度高 击穿后自动迅速回复绝缘 5 容易制取 成本低 2 2 2常用绝缘气体1 空气特点 电阻率 1016 m 高 直流击穿场强 3 3kV mm 偏低 不燃不爆 物理化学性质稳定 无需制备 降低空气压力 湿度 减少电极尖锐 可提高击穿场强2 六氟化硫SF6特点 不燃不爆 无色无臭 绝缘性能高 击穿场强大 空气2 2 2 5倍 灭弧能力强 空气100倍 热稳定性 化学稳定性好 2 3液体绝缘材料2 3 1绝缘油绝缘油有矿物油 石油炼成品 合成油两类 与气体比 其击穿场强高 传热好 用来隔离绝缘电器件 导热冷却双重作用 常用于电力变压器 少油断路器 高压电缆 油浸纸电容器 常用变压器油DB 开关油DV 电容器油DD 电缆油DL等 其击穿场强分别达到16 23kV mm 使用注意 在贮存 运输和运行过程中 防止绝缘油污染和老化 主要措施 用氮气隔离 防止接触空气氧化 使用干燥剂防止吸收潮气 防止日光照射 加装散热管防止设备过热使油裂解 变压器在检修时要对绝缘油进行过滤净化 2 3 2绝缘漆1 浸渍漆用来浸渍电机 电器的线圈和绝缘零部件 以填充其间隙 干固后可显著提高其电气及机械强度 常用 醇酸浸渍漆 三氯氰胺醇酸浸渍漆 油改性聚酯浸渍漆 有机硅浸渍漆 2 漆包线漆用于漆包线的涂覆绝缘 主要有聚酯漆包线漆和聚氨酯漆包线漆 3 覆盖漆用于涂覆经浸渍处理后的线圈和绝缘零件 在其表面形成连续而均匀的漆膜 作为绝缘保护层 以防止机械损伤和化学侵蚀 常用 醇酸漆 醇酸瓷漆 环氧酯漆 环氧酯瓷漆 有机硅瓷漆等 4 硅钢片漆用以降低硅钢片铁心的涡流损耗 增强防锈及腐蚀 耐油 防潮性 特点 附着力强 漆膜薄 坚硬 光滑 厚度均匀 2 4固体绝缘材料2 4 1绝缘胶绝缘胶与无溶剂漆相似 但粘度大 并加有填料 用于浇注电缆接头 套管 20kV以下电力互感器等 绝缘胶主要有电器浇注胶 电缆浇注胶两类 由树脂加固化剂制成 2 4 2绝缘纤维制品1 绝缘纸主要有 电话纸 用于电信电缆 电机绝缘 电缆纸DL GDL 用于35 110kV电缆绝缘 电容器纸B BD 工业电容器用 材料 木 棉 聚酯 聚酰胺纤维抄纸 可以浸油或树脂 特点 绝缘性能优良 厚度薄而均匀 面积易控制 2 绝缘纤维布主要有 玻璃纤维 锦纶 涤纶纤维织成的布带 主要用于包线 线圈绑扎 电缆保护内衬等 特点 强度高 弹性好 易捆扎 耐热性好 2 4 3电工层压制品以多层绝缘纤维纸 布浸涂胶粘剂 经热压而成的板 管 棒状绝缘材料 特点 成型简单 耐热 耐油 耐电弧 绝缘强度 机械高 常用基材 木纤维纸 玻璃丝布 胶黏剂 环氧 酚醛 有机硅树脂 2 4 4电工用橡胶绝缘性 弹性 柔软性好 主要用于电缆绝缘层和外护套及电工工具 1 天然橡胶特点 抗张强度 抗撕性 回弹性好 不耐热 不耐油 易燃易老化 主要用于柔软 弯折和弹性高的电缆护套 耐压6kV 使用温度 65 2 合成橡胶丁苯橡胶 耐热性 抗弯曲开裂 耐磨性好 弹性 抗拉性 耐寒性差 一般与天然橡胶混合使用 主要用于电缆内层绝缘 氯丁橡胶 阻燃 耐老化 耐油 电气性能差 氯磺化聚乙烯 电气性能 阻燃性好 耐油 耐磨 耐酸碱 耐老化 2 4 5电工用塑料电工塑料是用合成树脂 高分子材料及填料 热压制成的绝缘零件 特点 电气性能优良 机械强度高 易于模具加工 1 酚醛塑料俗称电木 是一种硬而脆的热固性塑料 机械强度高 坚韧耐磨 尺寸稳定 耐腐蚀 电绝缘性能优异 适于制作电器 仪表的绝缘件 2 ABS塑料 由苯乙烯 丁二烯 丙烯晴共聚而成 电气性能优良 尺寸稳定 硬度高 易于加工 耐温性差 可注射 挤出 模具成型 一般用于制作仪表 电器 电工工具及电机零件或外壳 3 聚酰胺 尼龙 电气性能 机械性能好 耐磨 耐油 耐冲击 韧性好 自润滑 可注射 挤出 浇注成型或喷涂 一般用于插座 线圈骨架 电缆护层 4 有机玻璃 电气性能 机械性能好 易加工 耐磨 耐热性差 性脆 可溶于丙酮 氯仿等有机溶剂 用于制作一般电器零件 5 电线电缆用热塑性塑料聚乙烯 PE 电气性能优异 结构稳定 耐潮 耐寒性优良 软化温度低 工作温度 70 聚氯乙烯 PVC 电气 机械性能优异 结构稳定 不延燃 成本低 加工方便 6 绝缘胶带由柔软的塑料 橡胶 纤维布涂胶制成的卷带 特点 电气性能好 厚度薄 0 05 0 5mm 柔软 耐潮 防水 有自粘性 常用于电缆 电线连接绝缘恢复 电机 线圈绕包绝缘 聚乙烯胶带 电气性能 机械性能好 粘结力强 耐热性低于90 聚酰亚胺胶带 电气性能 机械性能好 耐热性好180 织物粘带 黑胶布 用棉布 玻璃丝布涂胶 耐热性 耐寒性好 无底材橡胶粘带 电气性能好 粘结力强 耐潮 防水 抗震性好 抗拉强度低 2 4 6玻璃 陶瓷与云母1 电工用玻璃 普通玻璃含有钾或钠氧化物属于碱玻璃 性能比纯石英玻璃差 常温下玻璃的绝缘性能很高 但玻璃含有气泡或温度升高时明显下降 玻璃不易传热 温度急剧变化分布不均时易碎裂 抗压不抗拉和弯 玻璃一般用来做绝缘子 2 电工用陶瓷装置陶瓷 用于高低压线路绝缘子 瓷瓶 瓷柱 电容陶瓷 介质损耗小 介电常数大 多孔陶瓷 击穿强度低 耐热性能高 用于制造电阻器骨架 电热元件支架等 3 绝缘子绝缘子主要用来支持和固定导线 低压架空线路用绝缘子有针式绝缘子和蝴蝶型绝缘子两种 用于在电压500V以下的交 直流架空线路中固定导线 3 云母 云母是一种铝代硅酸盐类天然矿物 无色透明 具有玻璃 金属光泽 呈很薄 0 01 0 03 的多层叠层形状 可以剥离成薄片 绝缘性能优良 化学稳定性高 抗电火花冲蚀 耐高温 白云母550 金云母1000 不吸潮 吸油易分解 氧化铁斑点杂质及皱纹会使绝缘性能降低 第三部分磁性材料 3 1概述3 1 1磁性及磁性材料分类磁性是物质的基本属性 是吸引铁物质的能力 导磁率 表征物质导磁能力高低的参数 磁性材料分类 抗磁性物质 比真空导磁率稍大 弱磁性 如空气 铝 铂 锡 顺磁性物质 比真空导磁率稍小 弱磁性 如氢 铜 银 金 铁磁性物质 真空导磁率的千百倍 强磁性 如铁 镍 钴 3 1 2磁化特性磁化 原本无磁性的铁磁性物质放入磁场中时 铁磁性物质能够呈现磁性的现象 磁化特性 铁磁物质在磁场中磁化时 物质的磁感应强度B随磁场强度H的变化是非线性的 铁磁物质反复磁化 退磁时 磁化曲线不重合 铁磁材料的磁感强度B滞后于磁场强度H变化 剩磁Br 矫顽力Hr 导磁性物质按照特性和应用分为两类 软磁材料和硬磁材料 3 1 3软磁材料软磁材料主要特点是导磁率高 剩磁弱 矫顽力低 极易磁化也易消磁 磁滞损耗小 1 电工纯铁电工用纯铁指含碳量在0 04 以下的铁 电工纯铁的电阻率很低 它的纯度愈高 磁性能愈好 2 硅钢片硅钢片是在铁中加入0 8 4 5 的硅形成的铁硅固溶体合金 硅钢片的主要特性是电阻率高 磁导率较高 矫顽力和铁损较小 同时硬度和脆性高 导热系数小 硅钢片适用于各种交变磁场 广泛应用于变压器 交流异步电动机与电器产品中 硅钢片分为热轧和冷轧两种 3 铁镍合金铁镍合金又称玻莫合金 在铁中加入36 81 的镍而成的高级软磁材料 主要特点是在弱磁场下有很高的磁导率和低的矫顽力 电阻率不高 频率较高时铁损增大 用来制造家用电器中的小电机 小变压器 扼流圈 电器的电磁机构和计算机的记忆元件等 4 铁铝合金铁中加入6 15 的铝形成的合金 主要特点是电阻率