Электротехнические материалы. Учебно-методическое пособие по выполнению практических и самостоятельных работ для студентов специальности 35.02.08 Элек

УДК 621.3 (076)

ББК 31.2

К 43

Кирдищев, Д. В. Электротехнические материалы: учебнометодическое пособие по выполнению практических и самостоятельных работ для студентов специальности 35.02.08 Электротехнические системы в агропромышленном комплексе / Д. В. Кирдищев. - Брянск: Изд-во Брянский ГАУ, 2025. – 53 с.

Учебно-методическое пособие составлено для выполнения практических и самостоятельных работ студентов по дисциплине «Электротехнические материалы». Приведен набор задач для самостоятельной работы и порядок их выполнения.

Рецензент: Старший преподаватель кафедры автоматики,

Методическое пособие рекомендованы ЦМК общепрофессиональных дисциплин факультета среднего профессионального образования, протокол № 6 от 28.04.2025 года.

© Брянский ГАУ, 2025 © Кирдищев Д.В., 2025

2

3

Организация практических занятий

Выполнение практических работ способствует лучшему усвоению студентами теоретических положений электротехнических материалов и обеспечивает приобретение практических навыков и более глубокому освоению конструкционных материалов.

До начала практических работ студенты знакомятся с правилами техники безопасности и расписываются в соответствующем журнале.

К выполнению каждой практической работы студент должен подготовиться, то есть изучить соответствующий раздел курса по рекомендуемой литературе. До проведения работы студенты изучают описание практической работы, составляют необходимые таблицы, заготавливают формы графиков. Выполняют в случае необходимости требуемые расчёты и т.д.

Проверка подготовленности студента и выполнение очередной практической работы осуществляется преподавателем на коллоквиуме или индивидуальной беседе.

В процессе проведения практической работы полученные результаты следует обработать, отстроить не обходимые графические зависимости, сделать анализ, показать преподавателю и только после его разрешения отключить схему и все оборудование, приборы сдать лаборанту, привести рабочее место в надлежащее состояние.

По каждой практической работе студент составляет индивидуальный отчет, для чего в процессе опытов их число должно быть не менее числа членов бригады. Отчет должен быть оформлен в соответствии со схемой, изложенной в каждой работе и содержать отчеты на контрольные вопросы, необходимые таблицы графики, пояснения, анализ выводы.

Правила безопасной работы в лаборатории

Работающие в лаборатории электрооборудования и средств автоматизации подвергаются опасности поражения электрическим током, воздействия излучения источников электромагнитных полей и травмирования вращающимися частями установок с электрическими машинами.

Для снижения вероятности поражения электрическим током:

-включайте установку для проведения опыта только после разрешения преподавателя;

-не прикасайтесь к клеммам и проводам установки, находящейся под напряжением;

-перед каждым включением установки предупреждайте об этом своих товарищей по звену;

-запомните место положение рубильников и выключателей, отключающих напряжение на установке и в лаборатории;

-не загромождайте рабочее место лабораторной установки одеждой и другими посторонними предметами.

4

Для уменьшения воздействия электромагнитного излучения:

-избегайте прямого попадания излучения в глаза;

-не оставляйте включенными установки без необходимости;

-по мере возможности экранируйте источники излучения. Для исключения травмирования вращающимися деталями:

-не загромождайте рабочее место посторонними предметами;

-не работайте в одежде, допускающей возможность наматывания;

-не облокачивайтесь на оборудование и приборы лабораторной установки;

-предупреждайте коллег по звену о каждом включении установки.

Требования к результатам освоения программы подготовки специалистов среднего звена по специальности 35.02.08 Электротехниче-

ские системы в агропромышленном комплексе; Техник электрик должен обладать общими компетенциями, включаю-

щими в себя способность:

ОК 01. Выбирать способы решения задач профессиональной деятельности, применительно к различным контекстам.

ОК 02. Использовать современные средства поиска, анализа и интерпретации информации, и информационные технологии для выполнения задач профессиональной деятельности

ОК 03. Планировать и реализовывать собственное профессиональное и личностное развитие, предпринимательскую деятельность в профессиональной сфере, использовать знания по финансовой грамотности в различных жизненных ситуациях

ОК 07. Содействовать сохранению окружающей среды, ресурсосбережению, применять знания об изменении климата, принципы бережливого производства, эффективно действовать в чрезвычайных ситуациях.

ОК 09. Пользоваться профессиональной документацией на государственном и иностранном языках.

Врезультате освоения учебной дисциплины обучающийся должен

уметь:

- определять основные свойства материалов.

Врезультате освоения учебной дисциплины обучающийся должен

знать:

- общую классификацию материалов, их основные свойства и область применения.

5

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

ВЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДВИГАТЕЛЯХ

1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.1.Ознакомиться с электротехническими и конструкционными материалами электрических двигателей.

1.2.Изучить показатели свойств и характеристики электротехнических материалов, применяемых в электрических двигателях.

2.ПРОГРАММА РАБОТЫ

2.1.Записать в отчёт технические данные, приведённые на щитке электродвигателя. Записать условное обозначение типа двигателя и расшифровать его. По условному обозначению типа двигателя определить конструкционные материалы станины и подшипниковых щитов.

2.2.Изучить по плакату устройство электродвигателя.

2.3.Записать в отчёт марку электротехнической стали, применённой в электродвигателе и законспектировать показатели свойств и характеристики этой стали.

2.4.Записать в отчёт указанный на щитке двигателя класс изоляции. Из таблицы нагревостойкости изоляционных материалов выписать названия основных материалов и пропитывающих или связующих составов, соответствующих классу изоляции электродвигателя. Законспектировать основные показатели свойств и характеристики электроизоляционных материалов.

2.5.Записать в отчёт основные показатели свойств проводниковых материалов обмотки статора и ротора двигателя.

3.ПОЯСНЕНИЯ К РАБОТЕ

На заводском щитке электродвигателя указаны основные данные (рис. 1), по которым можно определить и рассчитать показатели свойств двигателя.

Некоторые данные заложены в обозначении типа двигателя. Каждая буква и цифра, указанная в типе двигателя, несёт в себе определённую информацию. Структура условного обозначения типа электродвигателя приведена на рис. 2.

6

Рис. 1

Рис. 2

3.1. Конструкционные материалы

Двигатели с высотами оси вращения 50...63 мм имеют: станину и подшипниковые щиты, литые из алюминиевого сплава. Щиты армированы стальной втулкой. Корпус и крышка вводного устройства могут быть выполнены из пластмассы.

7

Двигатели с высотами оси вращения 71...100 мм изготавливают с двумя вариантами станин и подшипниковых щитов; чугунные или из алюминиевого сплава, корпус вводного устройства - из алюминиевого сплава.

Двигатели с высотами оси вращения 112...200 мм имеют чугунную станину, чугунные щиты и литые из алюминиевого сплава корпуса вводных устройств.

Болты и винты крепления, заземления, выводные концы вала двигателей имеют кадмиевое антикоррозионное покрытие. Наружная и внутренняя поверхности станины, подшипниковых щитов, наружная поверхность ротора покрывается химостойкой цветной эмалью ЭП-40- В некоторых типоразмерах двигателей вместо эмали ЭП-40 используют эмаль КО-935.

3.2.Магнитные материалы электродвигателей

Вэлектромагнитных устройствах автоматики, вычислительной и измерительной техники воздействие на магнитный элемент производится либо магнитным полем тока, проходящего по проводнику или обмотке, либо непосредственно магнитным полем (например, в феррозондах). Это магнитное поле является внешним по отношению к магнитному сердечнику — основе электромагнитных элементов.

Внешнее магнитное поле линейного проводника с током I характеризуется напряженностью магнитного поля (А / м):

H = I / (2 r),

где r — расстояние от проводника до точки, в которой определяется напряженность.

Если ток проходит по обмотке с числом витков , то он создает намагничивающую силу (Н. С.) или магнитодвижущую силу (М. Д. С.) (А):

F = I.

Если эта обмотка равномерно намотана на ферромагнитный сердечник с одинаковым сечением S по всей его длине l (например, на кольцевой сердечник), то напряженность магнитного поля в сердечнике

Н = I / l .

Под действием н. с. в сердечниках магнитных элементов создается магнитный поток Ф. Если магнитный поток Ф проходит по сердечнику с обмоткой, имеющей витков, то потокосцепление обмотки (Вб):

= Ф .

8

скую сталь кремния, что снижает потери на вихревые токи.

Изоляция листов статора - лаковая плёнка, ротора - окалина, образующаяся в процессе прокатки листов стали.

3.3. Электроизоляционные материалы двигателей

Как известно электропроводность электроизоляционных материалов в отличие от проводников определена движением ионов под действием электрического поля, а не электронов.

Электроизоляционные материалы обладают очень слабой электропроводностью. Обусловленный этой электропроводностью ток именуется током утечки.

Ток может протекать как через весь объем диэлектрика, так и через его поверхность. Отсюда и различие в нём: объемный и поверхностный токи утечки.

Подобно току утечки имеют различие и два вида электрического сопротивления диэлектриков: объемное удельное сопротивление (ρV) и поверхностное удельное сопротивление (ρS).

Причиной нагревания диэлектрика, а так же рассеивания энергии в окружающую среду являются токи утечки, что несёт за собой уменьшение энергии в диэлектрике; как правило, их называют мощностью диэлектрических потерь.

Нередко в технических расчётах вызванное поверхностным током утечки рассеяние энергии в окружающую среду пренебрегают, потому что оно не влияет как таковое на работу электрических аппаратов, машин и т.д. От чего главным определением диэлектрика является объемное удельное электрическое сопротивление. Данное сопротивление вещества равно сопротивлению, которое с ребром в единицу длины выражает куб, изготовленный из этого вещества, и току, протекающему через две противоположные грани перпендикулярно к ним.

Электроизоляционные материалы имеют значительное объемное удельное электрическое сопротивление: твердые – от 1016 до 1018 Ом-м, жидкие – от 10° до1013 Ом-м, газообразные – от 1014 до 1016 Ом-м. В силу действия большого напряжения электричества, приложенного к электроизоляционному материалу определенной толщины, в нём может установиться большой ток. Такое опасное для человека явление называется электрическим пробоем.

Электрическая прочность – это равная напряжению величина, при которой может быть пробит электроизоляционный материал толщиной в единицу длины. Определяют электрическую прочность проверенным путем.

В электродвигателях современных конструкций применяют самые разнообразные электроизоляционные материалы. Применение того или иного материала зависит от условий эксплуатации двигателя, рабочего напряжения, предельно допустимого нагрева его в процессе работы и других факторов.

10