Электротехнические материалы, применяемые при изготовлении синхронного компенсатора серии КСВ

Чтобы улучшить условия работы скользящего конткта, а также увеличить поверхность охлаждения колец, на их наружной контактной поверхности выполняют двухходовые спиральные канавки шириной 5 мм и глубиной 8...10 мм с шагом между канавкамц 12 мм. Для улучшения вентиляции колец в них просверливают отверстия.

У синхронных компенсаторов с бесщеточным возбуждением вместо контактных колец в камере на конце вала размещают обращенный синхронный генератор (с якорем на валу) с блоком выпрямителей.

2.7 Токоподвод. От контактных колец или от блока выпрямителей бесщеточного возбудителя через центральное отверстие вала идет токоподвод к обмотке возбуждения. Он выполняется из двух мед­ных изолированных шин. Между шинами устанавливается допол­нительная изоляционная прокладка. Поверх шин устанавливаются специальные изоляционные накладки для получения круглой формы. Шины скрепляются между собой бандажом поверх накла­док через каждые 200...250 мм, после чего их плотно вставляют в изоляционный цилиндр, который помещают в центральное отвер­стие вала диаметром 90 мм.

3 Материалы, применяемые при изготовлении синхронного компенсатора, и их характеристики

Согласно вышеизложанной информации, материалами, применяющимися при изготовлении синхронного компенсатора серии КСВ, являются различные виды и марки стали, водород, медь, бронза, алюминий и его сплавы, баббит.

3.1 Баббит – антифрикционный сплав на основе олова или свинца, предназначенный для использования в виде слоя, залитого или напыленного по корпусу вкладыша подшипника.

3.2 Сталь – деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом (и другими элементами), характеризующийся эвтектоидным превращением. Содержание углерода в стали не более 2,14 %, но не менее 0,022 %. Углерод придаёт сплавам железа прочность и твёрдость, снижая пластичность и вязкость.

                        Плотность стали - (7,7-7,9)*103 кг/м3;

                        Удельный вес стали - (7,7-7,9) г/cм3;

                        Удельная теплоемкость стали при 20 оC - 0,11 кал/град;

                        Температура плавления стали - 1300-1400C ;

                        Удельная теплоемкость плавления стали - 49 кал/град;

                        Коэффициент теплопроводности стали - 39ккал/м*час*град;

                        Коэффициент линейного расширения стали (при температуре около 20 оC)

o      сталь 3 (марка 20) - 11,9 (1/град);

o      сталь нержавеющая - 11,0 (1/град).

                        Предел прочности стали при растяжении :

o      сталь для конструкций - 38-42 (кг/ мм2);

o      сталь кремнехромомарганцовистая - 155 (кг/ мм2);

o      сталь машиноподелочная (углеродистая) - 32-80 (кг/мм2);

o      сталь рельсовая - 70-80 (кг/ мм2);

Т а б л и ц а 1 - Марка стали Ст3сп Описание

Т а б л и ц а 2 - Химический состав в % материала Ст3сп .

Т а б л и ц а 3 - Технологические свойства материала Ст3сп

Электротехническая сталь — тонколистовая сталь, используемая при изготовлении шихтованных магнитопроводов электротехнического оборудования — электромагнитов,трансформаторов, генераторов, электродвигателей, дросселей, реле, стабилизаторов и т.д.

Свойства электротехнической стали

В зависимости от требуемых свойств, электротехническая сталь содержит различное количество кремния. В зависимости от технологии производства, электротехнические стали разделяют на холоднокатаные (изотропные или анизотропные; количество кремния до 3,3% ) и горячекатаные (изотропные; количество кремния до 4,5% ). Нередко в качестве легирующей добавки в электротехнической стали может содержаться алюминий (до 0,5%). Иногда электротехнические стали условно разделяют на динамную (0,8—2,5% кремния) и трансформаторную (3—4,5% кремния).

3.3 Алюминий является вторым по значению (после меди) проводни­ковым материалом. Это важнейший представитель так называемых легких металлов (т. е. металлов с плотностью менее 5 Мг/м^3); плот­ность литого алюминия около 2,6, а прокатанного—2,7 Мг/м3 . Таким образом, алюминий приблизительно в 3,5 раза легче меди. Температурный коэффициент расширения, удельная теплоемкость и теплота плавления алюминия больше, чем меди. Вследствие высоких значений удельной теплоемкости и теплоты пла­вления для нагрева алюминия до температуры плавления и пере­вода в расплавленное состояние требуется большая затрата теплоты, чем для нагрева и расплавления такого же количества меди, хотя температура плавления алюминия ниже, чем меди.

Алюминий обладает пониженными по сравнению с медью свойст­вами — как механическими, так и электрическими. При одинаковых сечении и длине электрическое сопротивление алюминиевого провода больше, чем медного, в 0,028:0,0172 = 1,63 раза. Следовательно, чтобы получить алюминиевый провод такого же электрического со­противления, как и медный, нужно взять его сечение в 1,63 раза боль­шим, т. е. диаметр должен быть в 1,3 раза больше диаметра медного провода. Отсюда понятно, что если ограничены габариты, то замена меди алюминием затруднена. Если же сравнить по массе два отрезка алюминиевого и медного проводов одной длины и одного и того же сопротивления, то окажется, что алюминиевый провод хотя и толще медного, но легче его приблизительно в два раза.

Свойства алюминия

                        Плотность алюминия - 2,7*103 кг/м3;

                        Удельный вес алюминия - 2,7 г/cм3;

                        Удельная теплоемкость алюминия при 20 оC - 0,21 кал/град;

                        Температура плавления алюминия - 658,7 оC ;

                        Удельная теплоемкость плавления алюминия - 76,8 кал/град;

                        Температура кипения алюминия - 2000 оC ;

                        Относительное изменение объема при плавлении (ΔV/V) - 6,6%;

                        Коэффициент линейного расширения алюминия

                        (при температуре около 20 оC) : - 22,9 *106 (1/град);

                        Коэффициент теплопроводности алюминия - 180ккал/м*час*град;

3.4 Бронзы. Раньше бронзами называли сплавы меди (80-94%) и олова (20-6%). В настоящее время производят безоловянные бронзы, именуемые по главному вслед за медью компоненту.

Алюминиевые бронзы содержат 5-11% алюминия, обладают высокими механическими свойствами в сочетании с антикоррозийной стойкостью.

Свинцовые бронзы, содержащие 25-33% свинца, используют главным образом для изготовления подшипников, работающих при высоких давлениях и больших скоростях скольжения.

Кремниевые бронзы, содержащие 4-5% кремния, применяют как дешевые заменители оловянных бронз.

Бериллиевые бронзы, содержащие 1,8-2,3% бериллия, отличаются твердостью после закалки и высокой упругостью. Их применяют для изготовления пружин и пружинящих изделий.

Кадмиевые бронзы - сплавы меди с небольшим количества кадмия (до1%) - используют при производстве троллейных проводов, для изготовления арматуры водопроводных и газовых линий и в машиностроении.

3.5  Медь. Преимущества меди, обеспечивающие ей ши­рокое применение в качестве проводникового материала, следующие:

1)   малое удельное сопротивление (из всех материалов только серебро имеет  несколько меньшее  удельное   сопротивление,   чем  медь);

2)   достаточно высокая механическая прочность;

3)   удовлетворитель­ная в большинстве случаев стойкость по отношению к коррозии (медь окисляется на воздухе даже в условиях высокой влажности значи­тельно медленнее, чем, например, железо; интенсивное окисле­ние меди происходит только при повышенных температурах;

4)   хорошая обрабатываемость (медь прокатывается в ли­сты, ленты и протягивается в проволоку, толщина которой может быть доведена до тысячных долей миллиметра);

5)   относительная лег­кость пайки и сварки.

Свойства меди

                        Плотность меди - 8,93*103 кг/м3;

                        Удельный вес меди - 8,93 г/cм3;

                        Удельная теплоемкость меди при 20оC - 0,094 кал/град;

                        Температура плавления меди – 1083оC ;

                        Удельная теплота плавления меди - 42 кал/г;

                        Температура кипения меди – 2600оC ;

                        Коэффициент линейного расширения меди (при температуре около 20о C) - 16,7 *106 (1/град);

                        Коэффициент теплопроводности меди - 335ккал/м*час*град;

                        Удельное сопротивление меди при 20оC - 0,0167 Ом* мм2/м

Т а б л и ц а 4 – Свойства олова