
- •А.Р. Киршин с. Д. Булдакова в.А. Носков
- •Рецензент
- •Организация лабораторных работ
- •Отчет по лабораторной работе
- •Правила техники безопасности при выполнении лабораторных работ
- •Порядок работы с мегаомметром Проверка мегаомметра и исправности соединительных проводов перед измерениями
- •Измерение сопротивления изоляции обмоток асинхронного электродвигателя
- •Двухобмоточных трансформаторов
- •Силовых двухобмоточных трансформаторов
- •Измерение сопротивления изоляции обмоток машин постоянного тока
- •Электроизоляционные материалы
- •2 Проводниковые материалы
- •5. Содержание отчета.
- •Определение коэффициента трансформации
- •Измерение активного сопротивления обмоток трансформатора
- •6. Содержание отчета
- •6. Опыт холостого хода.
- •I Техническая характеристика
- •II Обмоточные данные
- •IV Контроль обмоток
- •V Стендовые испытания
- •Внимание!
- •Внимание!
- •ЛитературА
- •426069, Г. Ижевск, ул. Студенческая 11
Электроизоляционные материалы
Наиболее многочисленной группой среди других материалов и чрезвычайно важной для электротехники являются электроизоляционные материалы. Они предназначены для изоляции проводников друг от друга и от заземленных частей установок.
По агрегатному состоянию их разделяют на газообразные, жидкие, твердеющие, твердые.
По химической природе их разделяют на органические и неорганические.
По строению их делят на аморфные, кристаллические, волокнистые.
По происхождению их делят на природные (естественные) и искусственные (синтетические).
Указанная классификация в определенной степени влияет на свойства электроизоляционных материалов, которые оцениваются многочисленным рядом характеристик. В практической деятельности для каждого широко используемого материала инженеру-электрику следует постоянно помнить две характеристики:
а) электрическую прочность (пробивную напряженность), так как диэлектрик теряет изоляционные свойства, если напряженность поля превысит критическое значение, кВ/мм;
б) нагревостойкость, определяемую предельно допустимой температурой для эксплуатационных материалов при их длительном использовании (в течение ряда лет) в электрических машинах, трансформаторах и аппаратах, работающих в нормальных эксплуатационных условиях.
В соответствии с ГОСТ 8865-70 все электроизоляционные материалы по нагревостойкости разделены на классы (таблица 1.1).
Таблица 1.1 - Классы нагревостойкости электроизоляционных материалов
Классы нагревостойкости |
У |
А |
Е |
В |
F |
Н |
С |
Допустимая рабочая температура, 0С |
90 |
105 |
120 |
130 |
155 |
180 |
Более 180 |
В отчете, используя литературные источники [l - 2], необходимо дать краткую характеристику каждому образцу диэлектриков, приведенному на стенде: метод получения электроизоляционного материала, электрическую прочность, класс нагревостойкости, область применения, достоинства и недостатки. Охарактеризовать такие диэлектрики:
-жидкие (трансформаторные, конденсаторные, кабельные масла);
- твердеющие (бакелитовая, эпоксидная смола, канифоль, пропиточные, покровные и клеящие лаки);
твердые (волокнистые материалы, электроизоляционные пластмассы, слоистые пластики, слюда, электрокерамика).
2 Проводниковые материалы
Проводниковые материалы могут быть твердыми, жидкими и газообразными (при определенных условиях). В практике наибольшее распространение получили металлы и их сплавы.
Твердые металлические проводниковые материалы разделяют на металлы высокой проводимости и сплавы высокого сопротивления. На электрические свойства этих материалов оказывают влияние примеси (особенно на проводимость) и способ обработки (на механические характеристики).
2.1 Металлы высокой проводимости
В ремонтной практике электрических машин и аппаратов из проводниковых материалов широко используются обмоточные провода. Они изготовляются из электролитической меди (ММ) и алюминия (AM). Из меди марки Ml с содержанием примеси не более 0,1 % можно получить провод диаметром до 0,03-0,02 мм, а из бескислородной меди марки МО с содержанием примесей не более 0,05 %, в том числе кислорода не выше 0,02 % , можно получать провод еще меньшего диаметра.
2.2 Сплавы высокого сопротивления
Эти сплавы получили широкое применение при изготовлении электроизмерительных приборов, образцовых резисторов и нагревательных элементов. В первых двух случаях применения от них требуется высокое удельное сопротивление и его высокая стабильность во времени, малый температурный коэффициент удельного сопротивления и малый коэффициент термо-ЭДС в паре данного сплава с медью. В последнем случае от сплава требуется способность длительно работать на воздухе при температуре 1000 °С и более. Кроме этого они должны быть дешевы и не должны содержать дефицитных составляющих.
2.3 Припои
К проводниковым материалам относят также припои, специальные материалы, применяемые при пайке. В зависимости от температуры плавления их делят на две группы:
- мягкие (до 400 °С) - к ним относятся олово, свинцово-оловянистый припой марки ПОС и другие; они применяются там, где требуется лишь хороший электрический контакт;
- твердые (свыше 500°С) - медно-цинковые марки ПМЦ, серебряные ПСР и другие; применяются для получения хорошего электрического контакта и механически прочного соединения.
В отчете, используя литературные источники [1…3], каждому образцу проводниковых материалов, приведенных на стенде, составить характеристику:
а) обмоточные провода - материал провода, его изоляция, допустимые температуры нагрева, области применения;
б) медь, алюминий, латунь, бронза - получение, содержание примесей, марки, основные свойства, влияние обработки, области применения;
в) константан, нихром - содержание элементов, основные параметры, области применения;
г) припой - тип по температуре плавления, характерные особенности, области применения;
д) угольные щетки - тип, основные параметры, области применения.
2.4 Магнитные материалы
В качестве магнитных материалов используются материалы с высокой магнитной проницаемостью (200) - железо, никель, кобальт и сплавы различного состава.
В зависимости от величины коэрцитивной силы (Нс) магнитные материалы делятся на следующие виды:
- магнитомягкие (с малым значением Нс) обладают высокой магнитной проницаемостью, малыми потерями на гистерезис, используются для изготовления магнитопроводов электрических машин и аппаратов. К ним относятся технически чистое железо, листовая электротехническая сталь, различные сплавы (пермаллой, альсифер);
- магнито-твердые материалы (с большим значением Нс), магнитная проницаемость их ниже, чем первых, причем чем выше Нс, тем ниже магнитная проницаемость. К ним относятся легированные стали, закаливаемые на мартенсит, литые магнито-твердые сплавы, магниты из порошков, магнито-твердые ферриты, используются для изготовления постоянных магнитов.
В электротехнике самое широкое применение получила листовая электротехническая сталь. Эта сталь легирована кремнием, который резко повышает ее удельное электрическое сопротивление, что снижает потери на вихревые токи, кроме того несколько увеличивает магнитную проницаемость и снижает потери на гистерезис. Однако кремний понижает механические свойства стали, она становится более хрупкой.
В справочной литературе до сих пор еще приводится старое обозначение электротехнической стали по ГОСТ 802-58, в котором буква Э показывает, что она легирована кремнием, первая цифра указывает среднее содержание кремния в процентах, вторая цифра определяет электрические и магнитные свойства и область применения стали. Наличие третьей (0) показывает, что сталь холоднокатанная текстурованная, если третья и четвертая цифры (00), то холоднокатанная и малотекстурованная. Наличие буквы (А) после цифры обозначает особо низкие удельные потери.
По ГОСТ 21427.0-75 обозначение марок электротехнической стали состоит из 4-х цифр. Первая из них классифицирует стали по виду прокатки и структурному состоянию: 1 - горячекатанная изотропная; 2 - холоднокатанная изотропная; 3 - холоднокатанная с ребровой структурой. Вторая цифра определяет содержание кремния: 2 - от 0,8 до 1,8%; 3 - от 1,8 до 2,8%; 4 - от 2,8 до 3,8%; 5 - от 3,8 до 4,8%. Третья цифра указывает группу по условной нормируемой характеристике: 0 - удельные потери при магнитной индукции В = 1,7 Тл и частоте f = 50 Гц (P1,7/50); 1 - то же, при В = 1,5 Тл и f =50 Гц (Р1,5/50); 2- то же, при В=1,0 Тл и f=400Гц (Р1,0/400); 6- магнитная индукция в слабых магнитных полях при линейной напряженности Н = 0,4 А/м (В0,4); 7 - магнитная индукция в средних магнитных полях при Н = 10А/м (В10). Четвертая цифра обозначает порядковый номер в группе по трем первым цифрам, характеризующий улучшение качества в пределах группы.
В электромашиностроении применяют главным образом электротехнические стали 2013, 2211, 2212, 2411, а также стали следующих марок, показанных в таблице 1.2.
Таблица 1.2- Обозначение марок стали
Новое обозначение |
I211 |
1212 |
1213 |
I311 |
1312 |
I411 |
1412 |
I511 |
1512 |
1513 |
Старое обозначение |
Э11 |
Э12 |
Э13 |
Э21 |
Э22 |
Э31 |
Э32 |
Э41 |
Э42 |
Э43 |
В трансформаторостроении используют следующие стали, показанные в таблице 1.3 .
Таблица 1.3- Марки стали для трансформаторов
Новое обозначение |
3411 |
3412 |
3413 |
Старое обозначение |
ЭЗ10 |
Э320 |
ЭЗЗО |
Для снижения потерь на вихревые токи магнитопроводы электрических машин и аппаратов набираются из отдельных листов электротехнической стали, изолированных друг от друга.
Для электрических машин частотой до 50 Гц применяют электротехническую сталь толщиной 0,5 и 0,35 мм. Для сердечников главных полюсов применяют сталь толщиной 1 ... 2 мм, для добавочных полюсов, станин, сердечников полюсов малых машин - конструкционную сталь марок Ст.10 и Ст.30.
В отчете, используя литературные источники [1…3], каждому образцу магнитных материалов, приведенных на стенде, составить характеристику:
- группа по величине Нc;
- основные свойства и область применения.
3. Определение электрической прочности сухих и увлажненных электроизоляционных материалов и воздуха в однородном и неоднородном поле.
Под электрической прочностью Епр, кВ/мм понимается отношение пробивного напряжения к толщине диэлектрика.
(1.1)
где Uпр- величина пробивного напряжения, при которой произошел пробой, кВ;
h- толщина диэлектрика в месте пробоя, мм.
Однородным называется поле между двумя плоскими электродами. Напряженность поля в каждой точке такого поля одинакова.
Неоднородным называется поле между плоским электродом и иглой. Здесь наибольшая напряженность поля у иглы и наименьшая - плоского электрода.
В лабораторной работе проба диэлектрических материалов и воздуха осуществляется на аппарате АИМ-80.
ВНИМАНИЕ!
1. Перед испытанием диэлектрика проверить заземление аппарата АИМ-80.
2. Запрещается включать высокое напряжение при не установленном в аппарат испытательном сосуде.
3. Установку и выемку испытательного сосуда следует производить после отключения питающего напряжения.
4. Испытание необходимо проводить в диэлектрических перчатках, стоя на резиновом коврике.
При испытании используются следующие электроды:
- при однородном поле - плоскость-плоскость;
- при неоднородном поле - плоскость-игла (конус).
При испытании образец изоляции зажимается между электродами, которые необходимо установить в фарфоровом испытательном сосуде. Сосуд устанавливается в аппарат АИМ-80 на штыри и закрывается крышкой. Включается вилка в розетку на стенде, поворачивается ключ по часовой стрелке, при этом загорается зеленая сигнальная лампа на панели аппарата. Если стрелка прибора находится в положении «0», то загорается сигнальная лампа «желтого» цвета, сигнализирующая о готовности прибора к пробою. Если сигнальная лампа желтого цвета не горит, то необходимо нажать на кнопку «0←» и установить mА (кV) в нулевое положение. Нажимается кнопка, обозначающая пробой, при этом на панели АИМ-80 загорается красная сигнальная лампа. Напряжение между электродами автоматически увеличивается от нуля до пробоя. В момент электрического пробоя диэлектрика срабатывает реле и останавливает увеличение напряжения. Стрелка прибора будет показывать пробивное напряжение, кВ. Данные измерения заносятся в таблицу 1.4. Кнопкой возврата вернуть стрелку прибора в нулевое положение и отключить аппарат АИМ-80. Достается пробитый образец и закладывается новый. Испытания образцов следует проводить с промежутком времени между пробоями пять минут.
Таблица 1.4 - Электрическая прочность электроизоляционных материалов
Наименование испытуемого материала |
Однородное поле |
Неоднородное поле |
||||||||||
Сухой |
Увлаж. |
Сухой |
Увлаж. |
|||||||||
h |
Uпр |
Епр |
h |
Uпр |
Епр |
h |
Uпр |
Епр |
h |
Uпр |
Епр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определение электрической прочности изоляционных материалов следует проводить для нескольких образцов различной толщины (h, 2h, 3 h.) в сухом и несколько увлажненном состоянии.
Увлажнение изоляционных материалов проводится тампоном из тряпочки, ваты или поролона, смоченными водой.
4. Значение электрической прочности воздуха зависит от межэлектродного расстояния и степени однородности электрического поля. Расстояние между электродами устанавливается с помощью щупа. Результаты измерений заносят в таблицу 1.5.
Таблица 1.5 - Электрическая прочность воздуха
h, мм |
Однородное поле |
Неоднородное поле |
||
Uпр, кВ |
Епр, кВ/мм |
Uпр, кВ |
Епр, кВ/мм |
|
I |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|