Глава третья
МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ПРОИЗВОДСТВЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ
§ 26. ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Для изготовления трансформаторов требуется много разных материалов. Однако основные части трансформаторов выполняют из специальных электротехнических материалов, свойства которых отличаются от свойств обычных конструкционных материалов. Электротехническими материалами называют материалы, обладающие особыми свойствами по отношению к электрическому и магнитному полю.
Электротехнические материалы, применяемые в трансформаторостроении, делят на проводниковые, электроизоляционные и магнитные.
Проводниковые материалы обладают способностью хорошо проводить электрический ток, т. е. они имеют высокую электропроводность. Эти материалы применяют для выполнения токоведущих частей трансформаторов.
Электроизоляционные материалы-диэлектрики обладают весьма малой электропроводностью? Их используют для изоляции токоведущих частей трансформаторов, находящихся под разными электрическими потенциалами.
Магнитные материалы характеризуются большой величиной магнитной проницаемости, благодаря чему в них легко создаются значительные магнитные потоки. Их применяют для изготовления магнитопроводов трансформаторов.
Таким образом, свойства электротехнических материалов очень разнообразны .
Знание свойств электротехнических материалов определяет наиболее целесообразный способ их обработки и рациональное применение, обеспечивающее надежность работы трансформаторов.
§ 27. ПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
В трансформаторостроении наибольшее применение в качестве проводниковых материалов имеют медь и алюминий, кроме того, используют латунь.
Медь — металл характерного красновато-оранжевого цвета. Температура плавления меди 1083° С, удельный вес 8,9 кг/дм3. Добывают ее из медных руд.
Медь в качестве проводникового материала имеет следующие достоинства: сравнительно высокую электропроводность, т. е. малое удельное электрическое сопротивление р (при 20° С оно равно 0,0175 ом*мм2/м), сравнительно высокую механическую прочность и высокую стойкость по отношению к атмосферной коррозии. Кроме того, медь хорошо поддается механической обработке (обточке, строжке, сверловке, штамповке), а также ковке, сварке и пайке.
В трансформаторостроении используют медь марки Ml (99,9% чистого металла) в виде шин, листов, лент, а также в виде изолированных обмоточных проводов круглого и прямоугольного сечений. В табл. 1 приведены применяемые размеры ленточной (голой) меди, в табл. 2 —медных круглых проводов (голых), в табл. 3 — медных круглых проводов- (изолированных) и в табл. 4 — медных шин. Расчетные сечения шин, указанные в табл. 4, меньше произведения сторон, так как в медных шинах, изготовляемых по ГОСТ 434—53, скруглены углы.
Обмоточные провода, применяемые для изготовления обмоток трансформаторов, различают по форме и типу изоляции. Размер провода определяют по медной жиле, не принимая во внимание толщину изоляции.
Основные типы обмоточных проводов с волокнистой и комбинированной эмалеволокнистой изоляцией по ГОСТ 6324—52:
ПЭЛБО — провод, изолированный масляной эмалью и одним слоем хлопчатобумажной пряжи;
ПЭЛШО — провод, изолированный масляной эмалью и одним слоем натурального шелка;
ПЭЛШКО — провод, изолированный масляной эмалью и одним слоем капронового шелка;
ПБ — провод круглого сечения, изолированный несколькими слоями ленты из кабельной бумаги;
ПББО — провод прямоугольного сечения, изолированный несколькими слоями ленты из кабельной бумаги и спиралью из хлопчатобумажной пряжи;
ПСД — провод нагревостойкий обмоточный с двухслойной обмоткой из стеклянной нити, пропитанной теплостойким лаком. Этот провод широко применяют для выполнения обмоток сухих специальных трансформаторов.
Медь ленточная (голая) МГМ (ГОСТ 434-53)
Размер, мм | Сечение, мм2 | Вес одного метра, кг | Размер, мм | Сечение, мм2 | Вес одного метра, кг |
0,1X30 | 3 | 0,027 | 0,3X50 | 15 | 0,134 |
о,зх10 | 3 | 0,027 | 0,3X60 | 18 | 0,16 |
0,3X20 | 6 | 0,053 | 0,3X80 | 24 | 0,214 |
0,3X30 | 9 | 0,08 | 0,5X12,5 | 6,25 | 0,056 |
0,3X40 | 12 | 0,107 |
Таблица 2
Медные круглые провода (голые)
Диаметр, мм | Сечение, мм2 | Вес одного метра, кг | Диаметр, мм | Сечение, мм? | Вес одного метра, кг |
2,44 | 4,68 | 0,042 | 7,4 | 43 | 0,383 |
3,05 | 7,3 | 0,065 | 50,3 | 0.446 | |
4,1 | 13,2 | 0,118 | 8,6 | 58,1 | 0,514 |
4,8 | 17,3 | 0,161 | 9 | 63,6 | 0,565 |
5,5 | 23,8 | 0,212 | 10 | 78,5 | 0,698 |
6,5 | 32,2 | 0,287 | 12 | 113,1 | 1,01 |
Таблица 3
Медные круглые провода (изолированные) ПБ (ГОСТ 6324—52)
Провод | Толщина бумажной изоляции на диаметр, мм | Допускаемые | Вес одного метра провода, кг | |
диаметр, мм | сечение, мм2 | отклонения толщины изоляции, мм | ||
2,44 3,05 4,1 | 4,68 7,3 13,2 | 4,25 4,25 4,25 | ±0,3 | 0,064 0,099 0,158 |
4,8 4,8 «5,2 | 13,2 17,3 17,3 21,2 21,2 | 5,8 | ±0,4 ±0,3 ±0,4 ±0,3 ±0,4 | 0,179 0,206 0,229 0,236 0,26 |
Медные шины (голые) МГТ
Размер, мм | Сечение, мм2 | Вес одного метра, кг | Размер, мм | Сечение, мм2 | Вес одного метра, кг |
2,83X30 | 83,2 | 0,756 | 5X30 | 399,1 | 3,56 |
4,4X25 | 109,1 | 0,98 | 6X30 | 479,1 | 4,27 |
4,4X30 | 131,1 | 1,18 | 5ХЮ0 | 499,1 | 4,45 |
4,5X40 | 179,1 | 1,57 | 7X50 | 559,1 | 4,98 |
5X40 | 199,1 | 1,78 | 8x30 | 639,1 | 5,7 |
5X50 | 249,1 | 2,22 | 8X100 | 799,1 | 7,12 |
4,5X60 | 269,1 | 2,35 | 10X100 | 999,1 | 8,9 |
5X60 | 299,1 | 2,67 | 12,5X100 | 1249,1 | 11,12 |
6X60 | 359,1 | 3,2 |
Алюминий — металл серебристо-белого цвета. Температура плавления 657° С. Удельный вес 2,7 кг\дм3: Добывают алюминий из бокситовых руд, но для получения его в чистом виде требуются сложные электрохимические процессы. По электропроводности алюминий несколько уступает меди. Удельное электрическое сопротивление р алюминия при температуре 20° С равно 0,0292 ом • мм2/м (в 1,65 раза больше меди).
Алюминий хорошо поддается обработке прокаткой, протяжкой и ковкой. При опиловке алюминия рекомендуется употреблять напильники с острой насечкой, а резцы и фрезы следует затачивать острее, чем при обработке других металлов.
Алюминий устойчив к атмосферной коррозии. На воздухе поверхность алюминиевых изделий всегда покрыта тонкой пленкой окиси алюминия (оксидной пленкой), которая предохраняет лежащий под ней металл от дальнейшего окисления. Пайка и сварка алюминия сложнее, чем пайка меди. В трансформаторостроении алюминий применяют в виде шин, круглого провода для отводов и изолированного провода круглого и прямоугольного сечения для обмоток. В табл. 5 приведены применяемые размеры алюминиевого круглого провода, в табл. 6 — алюминиевых шин.
Таблица 5
Алюминиевые круглые (голые) провода Ai (ГОСТ 7871—56)
Диаметр, мм | Сечение, мм2 | Вес одного метра, кг | Диаметр, мм | Сечение, мм2 | Вес одного метра, кг |
5 | 19,6 | 0,053 | 8 | 50,3 | 0,136 |
6 | 28,3 | 0,077 | 10 | 78,5 | 0,213 |
7 | 38,5 | 0,104 | 12 | 113,1 | 0,306 |
Алюминиевые шины (голые) Ai (ГОСТ 5414—50)
Размер, мм | Сечение, мм2 | Вес одного метра, кг | Размер, мм | Сечение, мм2 | Вес одного метра, кг |
4X30 | 120 | 0,325 | 6X80 | 480 | 1,301 |
4X40 | 160 | 0,434 | 8X80 | 640 | 1,734 |
5X30 | 150 | 0,407 | 10X60 | 600 | 1,626 |
5X40 | 200 | 0,542 | 10X100 | 1000 | 2,71 |
5X60 | 300 | 0,813 | 12ХЮ0 | 1200 | 3,252 |
Алюминиевые провода изготовляют тех же стандартных размеров, что и медные (вес и электрическое сопротивление их отличаются от медных проводов). Марки алюминиевых проводов, применяемых для обмоток, содержат в обозначении букву А (например, АПББО; АПБ и др.).
Латунь — сплав меди с цинком. В обозначение марок латуней входит буква Л, за которой следуют буквы и цифры, указывающие содержание меди и других компонентов.
Латуни Л62 (содержат 35—40% цинка) и ЛС59 (содержат 38—42% цинка и 0,8—2% свинца) нашли широкое применение в трансформаторостроении. Температура плавления указанных марок латуней примерно 920° С, удельный вес приблизительно 8,5 кг\дм3 . Латунь лучше обрабатывается и значительно дешевле меди, поэтому, если не нужна высокая электропроводность, а необходима значительная твердость, целесообразно применять латунь (для изготовления контактов в переключающих устройствах трансформаторов, крепежных деталей и др.).
