Максимальная скорость (25 – 30) м/с.

1. На базе железа     2. Другие металлы     3. Агенты охлажд.

1. Смазки  5. Герметики и   6. Пластмассы,

                                          наполнители        дерево и т.д..

Конструктивные материалы

1. ЖЕЛЕЗО И СТАЛЬ

Электрическая машина на 70 – 80 % состоит из железа. Половина этого железа – активная сталь, проводящая магнитный поток. Это могут быть отливки или поковки корпуса машин постоянного тока, якоря, индукторы или полюса машин переменного тока, и т.д. и т.п.

В настоящее время различные сорта чугуна и отливок из стали начали заменяться прокатной или кованной сталью и, особенно на сварные конструкции из листовой стали.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ:

-   удельный вес (плотность) g=7,85 г/см³

-   удельное сопротивление r= 0,1 ¸ 0,25 Ом мм²/м

А. Чугун

Используется для производства магнитопроводящих корпусов машин постоянного тока, иногда для магнитных полюсов и для подшипниковых щитов.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧУГУНА:

-   удельный вес (плотность) g=7,3 г/см³

-   удельное сопротивление r= 0,5 ¸ 1,0 Ом мм²/м

-   предельная прочность s _П= 15 ¸ 30 кГ/ мм²

Используются:

- серый чугун                                                                         СЧ;

- ковкий чугун                                                                                 КЧ;

- чугун с шарообразными вкраплениями графита                  ГЧ;

- немагнитный чугун                                                                      НЧ;

- плавкий чугун (перлитовой структуры)                            ПЧ.

Б. Отливки из стали

Использование стального литья в электротехнике ограничивается, в основном, из-за большой цены стальных отливок, по сравнению с чугунными.

Стальное литье используется в том случае, когда необходимо обеспечить значительно большую, по сравнению с чугуном, прочность заготовок.

Основные виды используемого стального литья:

-   литье, поддающееся сварке (% содержания С < 0,18%);

-   прочный, нержавеющий сплав железа ( с Со);

-   немагнитная сталь (сплав с Ni).

   После отливки стальные изделия обычно подвергаются отжигу.

Г. Листовая сталь

    Используется для производства корпусов герметичных машин (взрывобезопасных и погружных), где необходимо хорошее качество сварки. Из такой стали изготовляют всевозможные кожухи и крышки. Иногда (довольно редко) из такой стали изготавливают магнитные системы статоров и роторов машин постоянного тока (если не требуются высокие магнитные свойства магнитной цепи.

    Листовая сталь производится в виде листов с толщиной от 1 до 4 мм.

2. ДРУГИЕ МЕТАЛЛЫ

А). Медь, латунь, бронзы - используются для производства:

-        немагнитных болтов и гаек, обладающих высокой   электропроводностью (в основном под контакт);

-        проводящих колец на валах роторов (контактные кольца);

-        контактов различных форм.

Б). Алюминий – используется для производства:

- корпусов статоров;

- кожухов и крышек;

- вентиляционных решеток и др.

В. Припои

ПРИПОИ

Классификация припоев.

- Мягкие припои                               [t_{плавления} ≤ 300^оС]

·   Sn (олово)   t_{плавления} = 232^оС, g= 7,4 Г/см³

·   Ir (иридий)    t_{плавления} = 156^оС

·   Bi (висмут)   t_{плавления} = 271^оС.

Наиболее употребимый припой этого типа –

Припой оловянно-свинцовый ПОС- 61 (61% Sn) - t_{плавления} = 240^оС

- Полумягкие или полутвердые [300^оС < t_{плавления} ≤ 650^оС]

·   Cd (кадмий)  t_{плавления} = 321^оС

·   Pb (свинец)  t_{плавления} = 327^оС

·   Zn (цинк)       t_{плавления} = 419^оС

·   Sb (сурьма)  t_{плавления} = 630^оС.

Наиболее употребимый припой этого типа –

Припой оловянно-свинцовый ПОС- 40 (40% Sn) - t_{плавления} = 305^оС

- Твердые                                              [t_{плавления} > 650^оС]

·   Ag (серебро) t_{плавления} = 961^оС

·   латунь           t_{плавления} » 1000^оС

·   Ag + Cu (медь) t_{плавления} > 1000^оС.

Наиболее употребимый припой этого типа –

Припой серебряный ПСр- 72 (72% Ag) - t_{плавления} = 779^оС

   - Для пайки алюминия

·   Sn + Zn (80% + 20%)    П250 А t_{плавления}= 300^оС

·   Zn + Cd (60% + 40%)    П300 А t_{плавления}= 360^оС

для пайки алюминия с медью

·   Zn + Al + Cu (80% + 12%+ 8%) П300 Б t_{плавления}= 780^оС

·   Al + Cu + Si (66% + 28%+ 6%) 34А t_{плавления}= 650^оС

Г. Металличекие покрытия

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ

Увеличение      Против                 Увеличение Антифрикционные

проводимости       коррозии         твердости        покрытия.

Металлические покрытия

·   Поверхность проводников покрывается тонким слоем серебра в случаях:

-   когда надо иметь очень хорошую проводимость;

-   в высокочастотных устройствах.

·   Для защиты от коррозии и когда проводимость не играет определяющей роли проводники покрывают тонким слоем:

-   Sn;

-   Zn;

-   Cd;

    -  MoS ₂.

· Покрытия, а точнее обработка, направленная на повышение  поверхностной твердости:

-цементация и обработка ТВЧ                (HV = 500 ¸ 600);

-азотирование                                            (HV = 800 ¸ 1200);

-бериллизация                                           (HV = 1000 ¸ 1200);

-диффузионное хромирование                       (HV = 1200 ¸ 1400);

- плазменное напыление твердыми сплавами  (HV = 1400 ¸ 1600);

- борирование                                     (HV = 1500 ¸ 1800);

- бороцианирование                                         (HV = 1800 ¸ 2000).   

·   Повышение антифрикционных свойств (повышение скользкости):

-фосфатирование (в 3 ¸ 5 раз);

-сульфидирование (в 5 ¸ 8 раз);

-графитирование (в 8 ¸ 15 раз);

-покрытие дисульфидом молибдена MoS ₂  (в15 ¸ 20 раз).

·  Долговечность:

За счет упрочняющих, антикоррозионных и антифрикционных покрытий срок службы деталей может повыситься с 1^-го до 10^-ти лет. При этом экономический эффект обычно возрастает в 19 раз. Но, к сожалению, надо учитывать и техническое устаревание устройств, что снижает экономический эффект примерно вдвое.

Д. Металлы для подшипников скольжения

Для заполнения (изготовления вкладышей) подшипников скольжения используются:

-баббиты (белый металл)     - состав - Zn (80%) + Sb (11¸ 13%) + Pb (1 ¸ 3%) + Cu (5 ¸ 7%);

    -иногда ( в менее ответственных случаях) - Sb + Pb ( в разных пропорциях).

15. Технологическая документация.

    В промышленности Российской Федерации действует единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП ГОСТ14.001-73).

    ЕСТПП устанавливает систему организации и управления производством, техники и технологичности подготовки производства, предусматривает применение типовых технологических процессов, стандартной оснастки, инструмента и т.д.

    ЕСТПП включает 5 основных групп стандартов:

· основные положения;

· определяют цели и задачи ЕСТПП, основные требования к организации на каждом уровне управления и по каждому элементу технологической подготовки производства (ТПП). Определяет порядок стандартизации новых разработок и их внедрение в производство;

· организация и управление производством. Стандарты этой группы определяют структуру служб ТПП, правила разработки информационной модели ТПП, задачи, решаемые каждой службой, сроки их выполнения и порядок взаимодействия с другими службами;

· обеспечение технологичности конструкции. Устанавливается обязанность отработки конструкции на технологичность в процессе проектирования, порядок ее проведения и методов оценки результатов работы;

· разработка и применение технологичных производств и средств технологического оснащения. В этой группе дается государственная классификация видам технологических производств, правила и порядок их разработки. Регламентируются этапы и содержание автоматизированного проектирования технологических процессов и средств оснащения производства;

· автоматизация инженерно-технических работ. Стандарты этой группы устанавливает единый порядок постановки задачи ТПП для автоматизации технологического решения, последовательность внедрения комплексных средств автоматизации ТПП, правила формирования информатизации ТПП, правила формирования информационных массивов и методы решения других информационных вопросов;

· так как средства автоматизации дорогостоящие, приводится метод расчета ее экономической эффективности и рациональных областей применения.

На основе ЕСТПП различают:

· ГОСТ – государственный стандарт;

· ОСТ – отраслевой стандарт;

· СПТ – стандарт предприятий.

В ЕСТПП входят:

· ЕСКД – единая система конструкторской документации;

· ЕСТД - единая система технологической документации;

· ЕСПД - единая система программной документации.

ЕСТПП предполагает наличие:

· унифицированные системы документации (УСД);

· системы информационного обеспечения (СИО);

· единая система классификации и кодирования технико-экономической информации (ЕСКК).

В свою очередь, ЕСКК, входя в СИО, состоит из следующих составляющих:

· классификатор ЕСКД;

· технологический классификатор;

· классификатор технологической операции;

· системы обозначения технологической документации.

УСД охватывает: ЕСКД, ЕСПД, ЕСТД. Наиболее значимыми и испытанными на практике являются: ЕСКД и ЕСТД.

ЕСКД включает:

· ТЧД – технический чертеж детали;

· СЧ – сборочный чертеж;

· СП – спецификация;

· ОВИ – общий вид изделия;

· ТУ – техническое условие;

· ДП – документация пользователя;

· РМ – ремонтная документация.

ЕСТД включает:

· МК – маршрутная карта;

· КТП – карта технологического процесса;

· ВТП – ведомость детали типовому технологическому процессу;

· ВР – ведомость расцеховки;

· ВО – ведомость оснастки;

· ВМ – ведомость материала;

· КК – комплектовочная карта;

· КЭ – карта эскизов;

· ТИ – технологическая инструкция.

МК - служит исходным документов для всех остальных и создает описание технологического процесса по всем операциям, расположения оборудованию, материалов и трудовых нормативов.

КТП – часть МК и часть описания технологического процесса по всем операциям одного вида работ, выполняемых в одном цехе, технологической последовательности и с указанием всех необходимых данных.

ВР – данные о маршруте заготовки по службам предприятия.

ВО – перечень всей необходимой оснастки в соответствии с МК.

ВМ – данные о заготовках и нормах расхода материала.

КК - список деталей и комплексных деталей, входящих в производство изделия. Этот список составляется в технологической последовательности выполнения операции.

    КЭ – эскизы, схемы, таблицы, необходимые для выполнения технологического процесса.

    ТИ – описание приемов работ, правила эксплуатации, оснастки физических и химических явлении при проведении технологического процесса.

Критерии долговечности.

Долговечность – это общее время, которое устройство может отработать в номинальном режиме в условиях нормальной эксплуатации без существенного снижения основных расчетных параметров при экономически приемлемой cуммарной стоимости ремонта.

Конспект лекций

по курсу

«Конструирование устройств электрооборудования летательных аппаратов»

Москва

                                                         -2003-

1. Конструирование как процесс инженерной деятельности.

Конструирование – это процесс поиска, нахождения и отражения в конструкторской документации формы, размеров деталей узлов, применяемых материалов комплектующих изделий, взаимного расположения частей и связей между ними, указания по технологии изготовления для обеспечения производства изделия с заданными требованиями при наименьшей трудоёмкости производства.

Поиск конструктивного решения основан на выборе устойчивых компромиссов между требованиями к изделию и возможностью их выполнения.

Цель современного конструирования - создание изделия с наименьшей полётной массой при максимальной надёжности и эффективности. Это возможно при решении трёх задач.

1). Повышение технологичности.

2). Применение необходимых материалов.

3). Охлаждение.

2. Роль конструктора в создании изделий.

Конструктору необходимо знать:

- математику для выполнения расчётов натягов и зазоров;

- физику (электрические, магнитные, оптические, газовые, тепловые явления);

- механику ньютоновских явлений;

- начертательную геометрию;

- химию (реагирование материалов на изменение температуры, влияние на материалы агрессивных сред);

- конструктор должен быть психологом и дизайнером знаний.

3. Общие технологические, технические и эксплуатационные требования к изделиям электрооборудования летательных аппаратов (ЭЛА).

Все изделия ЭЛА делятся на три группы:

- изделия, работающие на принципе электромеханики (электрические машины, аппараты);

- силовая электронная аппаратура (выпрямители, стабилизаторы);

- электронная аппаратура управления (для двух первых групп) с применением вычислительной техники, слаботочная радиоаппаратура.

Требования к изделиям ЭЛА.

1). Форма деталей должна удовлетворять своему функциональному назначению и быть наиболее простой.

Коэффициент использования материала:

                       ,

где

   G_Д - масса детали;

G_З - масса заготовки.

2). Число обрабатываемых поверхностей сведено до минимума.

3). Масса изделия должна быть минимальна.

Для электрических машин коэффициент массы Км:

                 ,

где

G_И – масса изделия;

  Р- мощность.

Для лучших изделий Км = 1,1÷1,8 [кГ/кВт].

4). Марок и сортаментов должно быть минимальное количество.

5). Взаимозаменяемость деталей в изделиях должны быть максимальна.

6). Поля допусков на размеры должны быть оптимальны.

7). Унификация и стандартизация деталей узлов.

8). Единственность сборки.

9). Доступность и легкосъёмность изделий.

10). Необходима сигнализация состояния.

11). Технологичность изделия (свойство конструкции, которое определяет возможность изготовления изделия с минимальными затратами при заданных условиях производства).

4. Факторы внешних механических, климатических, биологических воздействий на изделия ЭЛА.

1). Синусоидальные вибрации

частота вибрации f=10÷2000 Гц

                               ,

где

    n- коэффициент перегрузки.

Вибропрочность – свойство изделия не разрушаться при критических вибрациях.

2). Акустический шум.

3). Механический удар:

- единичный    до 30 G;

- многократный до 15G.

4). Линейное ускорение.

5). Климатические воздействия.

а). Повышенная температура влияет на изоляцию, вязкость смазки,                                                размещение конструктивных элементов.

   Пониженная температура влияет на лаки.

           Быстрые смены температуры (температурные удары): например, изделие работает при 150-200 ^о С, а внешняя температура ( например в Арктике) – 60 ^о С, следовательно может пробиться изоляция.

б). Пониженное атмосферное давление.

  Увеличивается возможность электрического пробоя, увеличивается возможность разгерметизации, ухудшается коммутация электромеханических изделий.

в). Атмосферные осадки влияют на изменение влажности окружающей среды, что ведёт к изменению прочности электрической изоляции.

г). Внешнее обледенение, образование росы.

д). Морской туман (наличие в нём соли).

е). Пыль и песок при посадке на грунтовые аэродромы.

6). Биологические факторы – грибы, плесень, термиты.

5. Материалы для изделий ЭЛА.

1. Конструкционные материалы: Ст25, Ст40.

Легированные стали: 30ХГСА, 12Х2Н4А, 38ХА, 40ХНВА.

Для колец и подшипников ШХ-15.

2. Коррозионно-стойкие стали:

18ХГ, 2Х13, ВЧС-2, ВНС-15.

3. Алюминиевые сплавы:

ВАЛ-10, АЛ19, АЛ34, АЛ5, АЛ-7, АЛ-9, АЛ-22.

4. Магниевые сплавы (для крышек, корпусов, распределительных устройств):

МЛ5, МЛ8-Т6, МЛ-10Т6, Т4, Т6, М15.

5. Титановые сплавы (в гироскопии):

ВТ-5Л, ВТ-20Л, ВТ-6Л, ВТ-3, ВТ-9, ВТ-22, ОТ-4.

6. Электротехнические стали (для магнитопроводов)

Буква А – высококачественная улучшенная сталь.

Исключение немагнитные стали:

ЭИ-702 – для осей гиродвигателей;

ЭИ-643 – высокопрочная жаропрочная сталь.

Электротехнические материалы.

1. Магнитные материалы.

2. Проводники.

3. Изоляционные материалы.

4. Конструкционные материалы.

6. Магнитные материалы

Природа этих материалов позволяет существенно усилить магнитное поле в активных частях устройств. В природе существуют всего 3 элемента, которые являются ферромагнетиками: железо, кобальт, никель.

Магнитные характеристики ферромагнетиков.

    Кривая намагничивания на постоянном токе характеризует процесс изменения магнитного состояния материала.

m - магнитная проницаемость.

     ,[Гн/м].

Она меняется от разных параметров.

µ₀- магнитная проницаемость вакуума.

µ₀ = 4p10^-7  [Гн/м].

                      t _Кюри (сталь) = 768 ºC

t _Кюри (никель) = 358 ºC

t _Кюри (кобальт) =1631 ºC

µ зависит от внутреннего напряжения наклёпа (Δ).

    При увеличении внутренних напряжений µ резко падает, а коэрцитивная сила возрастает.

Чтобы восстановить начальные магнитные свойства материала его необходимо подвергнуть отжигу.

Все ферромагнитные материалы характеризуются остаточным магнетизмом, проявляющимся при намагничивании в виде петли гистерезиса.

                                                                      Н _с – коэрцитивная сила

Магнитные материалы делятся на:

o магнитомягкие (узкая петля гистерезиса, низкая Нс , высокая µ);

o магнитотвёрдые (широкая петля гистерезиса, высокая Нс , низкая µ).

При намагничивании ферромагнетиков в магнитном поле наблюдаются потери энергии, проявляющиеся в виде тепла:

o динамические потери (от токов Фуко);

o потери на гистерезис.

Динамические потери зависят от активного сопротивления ферромагнетика, при увеличении сопротивления они (потери) уменьшаются.

Потери при перемагничивании (на гистерезис) пропорциональны площади, ограниченной петлёй.

Для уменьшения динамических потерь сердечники шихтуют из тонких листов стали, изолированных друг от друга.

Уменьшить потери на гистерезис можно, применив сталь с узкой петлёй гистерезиса.

Отношение динамических потерь к потерям на гистерезис составляет 60% к 40 %.

Магнитомягкие материалы.

Магнитомягкие материалы наиболее широко используются, т.к. имеют низкое значение магнитных потерь. Используется тонкая листовая электротехническая сталь, технически чистое железо, железо-никелевые сплавы, ферриты, асиферы.

Тонкая листовая электротехническая сталь.

Тонкая листовая электротехническая сталь - сплав железа с небольшим количеством кремния (до 4,8 %), выплавляется в мартеновских печах со специальным режимом.

Листы получают прокаткой в горячем (горячекатаная сталь) и относительно холодном состоянии (холоднокатаная сталь), существует аморфная сталь с уменьшенными потерями.

Холоднокатаная сталь получается прокаткой с большим усилием на вальцах в атмосфере водорода, что освобождает сталь от кислорода и углерода, которые снижают магнитные свойства вещества. Кристаллы в решетке увеличиваются и располагаются так, что их рёбра ориентируются в направлении прокатки – такие стали называются текстурованные или анизотропные. Их магнитные свойства вдоль прокатки много больше, чем в других направлениях, также больше магнитных свойств горячекатаных сталей.

    Электротехническая сталь выпускается в виде тонких листов: длина 720 мм ÷ 2 м или «бесконечная» рулонная, ширина 240 мм ÷ 1 м, толщина: 0,1 ; 0,2 ; 0,28 ; 0,35 ; 0,5 и 1 мм, более распространенная толщина листов – 0,35 и 0,5 мм.

Магнитотвёрдые материалы.

              Магнитотвёрдые материалы используются для изготовления:

o постоянных магнитов;

o роторов синхронных машин;

o статоров машин постоянного тока.

Магнитотвёрдые материалы характеризуются высокой Н_с , остаточной В₀ , широкой (прямоугольной) петлёй гистерезиса.

Самый лучший магнит - самарий-кобальт.

                   7. Проводники

В качестве проводников используются в основном чистые металлы, иногда сплавы с высокой проводимостью. Обычно проводники обладают проводимостью электронного типа.

Все вещества в природе делятся на три группы.

1. проводники (g = 10⁶ ,1/Ом м);

_2. полупроводники (g = 1, 1/Ом м);

_3. диэлектрики (g = 10^-6 ,1/Ом м).

Свойства проводников характеризуются следующими параметрами:

_- удельное сопротивление

         r=1/g     (Ом м);

_- активное сопротивление

R=r*l/s (Ом м),

  где r=f (t, % состав чистоты материала) – удельное сопротивление

          r(t)=r₀(1+a(T-T₀)),

          где a - температурный коэффициент

          a=(r-r₀)/r₀(T-T₀).

         8.  Сверхпроводимость

Некоторые проводники, находясь под действием очень низких температур, полностью теряют активное сопротивление. Это явление называется сверхпроводимостью.

          R, Ом  

                                        T,

K

Сверхпроводники делятся на две группы.

    1. Низкотемпературные сверхпроводники (НТСП).

          2. Высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП).

НТСП имеют сверхпроводимость при температуре жидкого гелия, ВТСП имеют сверхпроводимость при температуре жидкого азота.

Алюминий (Al) переходит в сверхпроводимое состояние при Т=1,2^о К.

Олово (Sn) – при Т=3,7 ^оК.

Свинец (Pb) – при Т=7,2 ^оК.

Сплав ниобия с оловом (Nb₃Sn) – при Т=18 ^оК.

К низкотемпературным сверхпроводникам (НТСП) относятся следующие сплавы: NbTi, Nb₃Sn, V₃Ga, Nb₃Al-Ge, PbMo₆S₆ :

I=10 А / мм² ,

В=10…15 Тл.

К высокотемпературным сверхпроводникам (ВТСП) относятся: керамики на основе Y-Ba-Cu-O (+Bi и Tl):

I=до 100 А /мм² ,

В=5 Тл.

Криорезистивные провода.

Криорезистивные провода делают на основе сверхпроводящих в определённых условиях материалов. Например, сопротивление чистого алюминия снижается более, чем в 1000 раз при температуре жидкого водорода и неона.    

9. Медь

По своим характеристикам медь занимает ведущее место среди проводников. Она обладает очень хорошей проводимостью (g=57 1/Ом м), занимая 2-ое место после серебра. Обладает высокой пластичностью, стойкостью к атмосферной коррозии. Протяжкой из меди получают проволоку, диаметром D = (0,02 – 0,015) мм. В нормальной атмосфере легко противостоит коррозии, т.е. является стабильной. Медные провода на воздухе медленно окисляются и покрываются тонким слоем окисла CuO, который препятствует дальнейшему проникновению коррозии в глубь проводника.

Так как медь является очень дорогой, то желательно по возможности заменять ее алюминием, сталью.

10. Алюминий

Алюминий относится к группе легких металлов (r=2.6 г/см³, что в 3.3 раза легче меди).

Алюминий широко используется в электротехнике из-за легкого получения электролизом и достаточно высокой проводимости. Характеризуется стойкостью к атмосферной коррозии и лёгкостью механической обработки. На воздухе покрывается тонким слоем окисла Al₂O₃ , который предохраняет Al от проникновения коррозии.

Удельное сопротивление алюминия в 1.6 раза больше чем у меди.

Если сравнить массу алюминиевых и медных проводов, имеющих равные длины и сопротивления, за счёт увеличения диаметра алюминиевого провода, то 2m_Al = m_Cu.

В качестве проводников используется также бронза, латуни, железо, серебро, вольфрам, золото в агрессивных средах, платина при повышенных температурах, а так же платина-иридий, платина-радий.

11. Обмоточные провода

Основные требования:

1. Низкое активное сопротивление, что позволяет снизить нагрев и падение напряжения;

2. Высокая механическая прочность на разрыв и повторяющиеся перегибы.

Обмотка (изоляция) для медных и алюминиевых проводов изготавливается из лака, эмали, а также с бумажной или фибровой изоляцией. Более дорогие провода изготавливаются со стеклянной или асбестовой изоляцией. Для высотных и сильно нагретых проводов применяется фторопластовая изоляция. Диаметры выпускаемых «голых» проводов находятся в пределах от 0,02м до 0,44мм. При большем сечении провода возрастает риск механических повреждений (трескается лак). 60% аварий происходит из-за пробоя изоляции провода. Изоляция из органической эмали намного тоньше бумажной или фибровой, следовательно повышается коэффициент заполнения пазов голой медью. Однако, к сожалению, тонкий слой изоляции является причиной механических повреждений. 60% аварий происходит из-за пробоя изоляции провода.

Основными свойствами изоляции должны быть:

1. Эластичность;

2. Теплостойкость;

3. Диэлектрическая прочность.

12.Щетки.

К проводникам относятся также изделия из угля и графита (щётки). В настоящее время используются 4 вида щеток:

1. Графитные. (Серия Г, Г3 – достаточно мягкие и бесшумные)

Допустимая максимальная скорость – (12 – 40) м/с.

Если щётки изготовлены из натурального графита, то скорость возрастает до 70 м/с.

Удельное сопротивление (15 – 40) Ом мм/м².

Для высокоскоростных машин допустимая плотность тока (10 – 12) А/мм².

Основное использование щеток:

В машинах постоянного тока низкой и средней мощности, асинхронных двигателях с фазным ротором.

В высокоскоростных синхронных машинах со стальными вставными контактными кольцами.

Щетки с высоким сопротивлением применяются в машинах с высоким напряжением питания (больше 6000В).

Щетки изготавливаются либо из синтетического, либо из натурального графита со связующими смолами или без них.

Если нет связующих смол, то щетки производят прессованием графита. При добавлении связующих смол требуется сушка и запекание.

Сушка – для удаления растекания (200 °С).

Запекание – для схватывания смолы (1000 °С– 1100 °С).

2. Карбоново-графитные щетки (Серия 6И).

Состав: Графит + Сажа (Кокс) + Смола (Битум).

Эти щетки еще мягче и бесшумнее.

Максимальная скорость (25 – 30) м/с.

Удельное сопротивление 20 (Ом*мм² / м).

Допустимая плотность тока до 15 А/мм² .

Основное использование: в двигателях и генераторах малой и средней мощности.

Изготовление: прессование + сушка + запечка.

3. Металло-графитные (Серия М).

Состоят: Графит + Cu + Смола.

В зависимости от серии добавляется порошок свинца, олова, цинка или серебра.

Допустимая максимальная скорость до 70 м/с.

Удельное сопротивление меньше 10 (Ом*мм² / м).

Допустимая плотность тока меньше 20 (А/мм²).

Используются в низковольтных авиационных и автомобильных генераторах. 

4. Электрографитированные (Серия ЭГ).

Состав: графит + сажа + смола.

Самые дешевые, очень хорошо выдерживают резкие изменения нагрузки.

Допустимая скорость 40 – 70 м/с.

Удельное сопротивление 10 – 12 (Ом*мм² / м ).

Допустимая плотность тока 10 – 15 (А/мм² ).

Получение: прессование + сушка + запечка.

13. Изоляционные материалы (диэлектрики).

Изоляционные материалы - это материалы с очень высоким сопротивлением ρ (r=10¹⁵¸10¹⁸ Ом*см=10¹⁹¸10²² Ом*мм²/м)

Назначение изоляции:

1) защита людей;

2) защита машин;

3) исключение вредных потерь энергии.

Функции изоляции:

1) осуществление разделения проводников, находящихся под разными электрическими потенциалами;

2) направление электрического тока в нужные проводники;

3) изоляцией осуществляют крепление проводников, передачу тепла и защиту устройств от влияния окружающей среды.

Самым идеальным диэлектриком является вакуум.

Диэлектрические материалы:

1) твердые;

2) жидкие;

3) газообразные.

Твердые диэлектрики.

К твердым диэлектрикам относятся: эмаль, лаки, смолы, пластмассы, пленки, слоистые материалы и дерево, бумага, картон, фибровые материалы, слюда, фарфор, керамика, стекло, резина, каучук и др.

Влияние температуры.

Влияние температуры неодинаково, но всегда вредно, особенно сильно разрушаются органические диэлектрики. Повышение температуры может привести к 1 или нескольким явлениям:

1) снижение сопротивления изоляции;

2) окисление диэлектриков и появление кислот;

3) изоляция может стать хрупкой и ломкой, и наоборот – может произойти размягчение;

4) деполимеризация изоляции (распад);

5) испарение;

6) появление газовых пузырьков;

7) снижение электрической прочности.

Итог: снижение срока службы изоляции.

Повышение температуры на 10 градусов сверх допустимого приводит к повышению скорости старения изоляции в 2 раза.