Материалы для электроугольных изделий кратко

Обновлено: 02.07.2024

Автор: Евгений Живоглядов.
Дата публикации: 18 января 2015 .
Категория: Статьи.

Электротехнический уголь получают из сажи, каменного угля, кокса, естественного графита. Сырьевые материалы, служащие для изготовления электроугольных изделий, измельчаются, сортируются, смешиваются со связующими веществами (каменноугольная смола или жидкое стекло).

Приготовленная масса протягивается через мундштук (при изготовлении стержневых электродов) или прессуется в пресс-формах (при изготовлении угольных изделий сложной формы). Затем угольные заготовки подвергают обжигу при температуре 800 – 3000 °С. Щетки электрических машин служат для создания скользящего контакта между неподвижными и подвижными частями машин.

Щетки имеют контактную поверхность (поверхность, прилегающую к коллектору) размером от 4 × 4 мм до 35 × 35 мм. Промышленность выпускает несколько разновидностей щеток: угольнографитные (Т и УГ), графитные (Г), электрографитные (ЭГ), меднографитные (М и МГ), бронзографитные (БГ).

Источник: Кузнецов М. И., "Основы электротехники" - 9-е издание, исправленное - Москва: Высшая школа, 1964 - 560с.

К электротехническим угольным изделиям (сокращенно электро-угольные изделия) относятся щетки электрических машин, электроды для прожекторов и электролитических ванн, аноды гальванических элементов, микрофоны, содержащие угольный порошок, угольные высокоомные резисторы, разрядники для телефонных сетей.

Исходным сырьем для производства электроугольных изделий являются графит, сажа и антрацит.

Природный графит – кристаллическое вещество, одна из форм углерода слоистой структуры (углерод известен в виде трех видоизменений: алмаза, графита и аморфного углерода - угля).

Графит образует слоистую кристаллическую решетку, каждый слой которой представляет собой шестиугольную сетку с расположенными в узлах атомами углерода. Отдельные слои отстоят друг от друга на большее расстояние, чем атомы между собой внутри каждого слоя, поэтому графит легко отслаивается, что ценно для работы скользящих контактов. Это свойство используют также при изготовлении сухих смазочных материалов на основе графита. Его физические свойства в направлении слоистости и перпендикулярно к ней различны. Графит обладает следующими свойствами:

- с увеличением температуры прочность графита повышается; на воздухе горит при температуре выше 600°С; при нагревании до температуры 170°С с воздухом не взаимодействует;

- ни при каких температурах не взаимодействует с серной, соляной и плавиковой кислотами и царской водкой;

- с концентрированной азотной кислотой вступает в реакцию, а в смеси с концентрированными азотной и серной кислотами графит (1 г) растворяется и образует графитовую кислоту; с расплавлены- ми щелочами не взаимодействует.

Добывают природный графит обогащением специальных руд. Искусственные графиты получают перекристаллизацией углей при температуре 2200. 2500°С. Во многих случаях им отдают предпочтение перед природными, поскольку искусственные графиты имеют очень чистый состав, а их стоимость не превышает стоимости при-родных графитов.

Изделия из графита можно использовать только в инертной среде или в вакууме при температуре до 2000°С, а в среде кислорода и двуокиси углерода - при температуре до 500°С.

Основные характеристики природного графита приведены в таблице 2.9.

Таблица 2.9 – Основные свойства природного графита

Параметр	Монокристалл графита относительно базисных плоскостей	Поликристаллический графит
вдоль	поперек
Плотность D, кг/м 3 Удельное электрическое сопротивление ρ, мкОм·м	2000…2400
0,4
Температурный коэффициент, К -1 : ТКρ ТКl	-9·10 -4 6,6·10 -6	-4·10 -2 2,6·10 -6	-1·10 -3 7,5·10 -6

Графит выпускают в виде прутков, пластин, брусков.

Пиролитический углерод получают в процессе термического разложения без доступа кислорода (пиролиза) газообразных углеводородов в камере, где находятся стеклянные или керамические заготовки оснований для непроволочных резисторов. Пиролизу подвергают, как правило, углеводороды метанового ряда, обладающие способностью при высоких температурах разлагаться с образованием на изоляционных подложках пиролитического углерода. В технологических процессах изготовления непроволочных резисторов чаще всего используют метан, пары бензина или гептана. В отличие от монокристаллического графита структура пиролитического углерода не имеет строгой периодичности в расположении атомных слоев при сохранении их параллельности. Расстояние между атома-ми углерода у пиролитического углерода меньше, чем у графита. Пиролитический углерод состоит из отдельных поликристаллических конгломератов, осажденных на поверхность изоляционного основания (подложку). Основные свойства пленок пиролитического углерода приведены ниже.

Толщина пленок, см, не более 10 -6

Плотность D, г/см 3 2,05

Удельное электрическое сопротивление ρ, Ом·см 1,5·10 -5

ТКρ, К -1 2·10 -4 (-4·10 -4 )

ТКl, К -1 6,6·10 -6

Структура и свойства пленок пиролитического углерода зависят:

- от температуры процесса разложения углеводородов (с увеличением температуры пиролиза происходит увеличение кристаллов углерода, содержания в нем различных примесей и уменьшения удельного электрического сопротивления ρ);

- скорости проведения реакции пиролиза;

- шероховатости рельефа поверхности подложки;

Пиролитические пленки углерода обладают следующими свойствами:

- высокая стабильность параметров;

- низкий уровень шумов;

- небольшой и неизменный температурный коэффициент сопротивления;

- малая зависимость сопротивления от приложенного напряжения;

- стойкость к импульсным перегрузкам;

- относительно низкая себестоимость.

В результате пиролиза бороорганических соединений [В(С₄Н₉)₃ или В(С₃Н₇)₃] получают бороуглеродистые пленки с малым температурным коэффициентом удельного электрического сопротивления ТКρ.

Природный графит, сажу, пиролитический углерод и бороуглеродистые пленки используют в качестве проводящих материалов для непроволочных линейных резисторов, которые должны иметь малую зависимость электрического сопротивления от напряжения и высокую стабильность при повышенной температуре и влажности. Непроволочные резисторы отличаются от проволочных меньшими размерами и высоким верхним пределом номинального сопротивления.

Угольные материалы используют для изготовления щеток. Щетки служат для образования скользящего контакта между неподвижной и вращающейся частями электрической машины. Различные марки щеток отличаются по значению удельного электрического сопротивления, допустимой плотности тока, коэффициенту трения, линейной скорости на коллекторе, составу, технологии изготовления, размеру (прилегающая к коллектору контактная поверхность щетки может иметь размеры от 4 4 до 35 35 мм, высота щетки 12. 70 мм).

Промышленность выпускает щетки различных марок: угольно-графитные (Т и УГ), графитные (Г), электрографитированные, т.е. подвергнутые графитированию (ЭГ); медно-графитные с содержанием меди, что дает снижение электрического сопротивления и незначительное контактное падение напряжения между щеткой и коллектором.

Сажи представляют собой мелкодисперсный углерод с примесью смолистых веществ. Лаки с добавками углерода обладают широким диапазоном удельного электрического сопротивления (0,01. 400 Ом·м).

Для получения стержневых электродов сажу и графит смешивают со связующим материалом, в качестве которого используют каменноугольную смолу, а иногда жидкое стекло. Полученную массу продавливают через мундштук или прессуют в соответствующих пресс-формах и подвергают термообработке. От режима обжига зависит форма, в которой углерод находится в изделии. При высоких температурах обжига (2200°С) углерод искусственно переводится в форму графита, размеры кристаллов графита увеличиваются, повышается проводимость материала и снижается его твердость. Этот процесс называют графитированием.

Антрацит представляет собой блестящий, черного цвета ископаемый уголь с наиболее высокой степенью изменения структуры в ряду каменных углей. Горит слабым пламенем, почти без дыма, не спекается. Антрацит используют в виде угольных порошков и угольных материалов.

Угольные порошки для микрофонов получают дроблением антрацита. Удельное электрическое сопротивление порошка зависит от размеров зерен, плотности засыпки порошка в форму и режимов термообработки. Мелкозернистые порошки получают после просеивания через сито с 52 отверстиями на 1 см 2 , а крупнозернистые – через сито с 45 отверстиями на 1 см 2 . В процессе обжига при температуре 600. 800°С увеличивается удельное электрическое сопротивление порошка. Удельное электрическое сопротивление мелкозернистого порошка ρ = 0,4 Ом·м.

Угольные материалы (измельченный антрацит со связкой) для угольных электродов, предназначенных для работы при высоких температурах, обжигают при температурах до 3000°С.

Особенностью угольных изделий является то, что они имеют отрицательный температурный коэффициент удельного электрического сопротивления ТКρ.

Электроугольные изделия , полученные из кокса камерной смолы, по всем показателям не уступают электродам из нефтяного кокса. Пек камерной смолы не пригоден в качестве связующего при полутении изделий, подлежащих графитизации. [2]

Электроугольные изделия ( табл. 3) изготовляют из чистых углеродистых материалов, графита или в композиции ( смеси) с различными металлическими порошками или другими компонентами. [3]

Электроугольные изделия - щетки для электрических машин, электроды для дуговых печей, контактные детали и другие изготовляют методом прессования из исходных порошкообразных масс с последующей высокотемпературной обработкой - обжигом изделий. [5]

Электроугольные изделия ( осветительные, элементные, сварочные и др. угли) имеют небольшие размеры по сечению и длине. В связи с этим конструкция их значительно проще, чем у электродных прессов, потому что многие вспомогательные операции не требуют специальных гидравлических приводов. [6]

Электроугольные изделия хранят в упакованном виде на стеллажах с гнездами но маркам, размерам и сортам при относительной влажности возуха до 80 %, при температуре от 5 до 30 С. Угольные щетки, снятые с хранящихся электромашин, укладывают отдельно. [7]

Электроугольными изделиями являются щетки для электрических машин, электроды для дуговых печей, контактные детали и другие изделия. [9]

Основными электроугольными изделиями , применяемыми в автотракторном электрооборудовании, являются щетки для генераторов, стартеров и электродвигателей. Они выпускаются размерами от ( толщинаХширйнаХвысота) 1 6X2X8 до 40x50x100 мм. [10]

Для электроугольных изделий характерно использование в качестве основного сырья сажи и металлических порошков. В производстве электродных изделий и конструкционных графитов эти, виды сырья не используются. [11]

Пропитка электроугольных изделий производится в автоклавах, которые являются сосудами, работающими под давлением. [12]

К электроугольным изделиям , применяемым в электротехнике и технике связи, относятся: электрические щетки для коллекторов электромашин, Электроугли, применяемые в лампах и электропечах, электроды - в гальванических элементах, угольные мембраны, микрофонные порошки, аноды для радиоламп. [13]

Сырьем для электроугольных изделий служат сажа, графит или антрацит. В качестве связующего материала применяется каменноугольная смола, При высоких температурах обжига электроугольных изделий протекает процесс перехода углерода в форму графита, называемый графитированием. [15]

К электроугольным изделиям относятся щетки электрических машин, электроды для прожекторов и электролитических ванн, аноды гальванических элементов, микрофоны, содержащие угольный порошок, угольные высокоомные резисторы, разрядники для телефонных сетей.

Исходным сырьем для производства электроугольных изделий являются графит, сажа и антрацит.

Природный графит - кристаллическое вещество, одна из форм углерода слоистой структуры (углерод известен в виде трех видоизменений: алмаза, графита и аморфного углерода - угля).

Добывают природный графит обогащением специальных руд( ρ=0,4 мкОм·м вдоль плоскости, ρ=100 мкОм·м поперёк базовой плоскости). У пиролитического графита ρ= 8 мкОм·м.

Искусственные графиты получают перекристаллизацией углей при температуре 2200. 2500°С. Во многих случаях им отдают предпочтение перед природными, поскольку искусственные графиты имеют очень чистый состав, а их стоимость не превышает стоимости природных графитов. Графит выпускают в виде прутков, пластин, брусков.

В результате пиролиза бороорганических соединений получают бороуглеродистые пленки с малым температурным коэффициентом удельного электрического сопротивления ТКρ.

Щетки служат для образования скользящего контакта между неподвижной и вращающейся частями электрической машины. Различные марки щеток отличаются по значению удельного электрического сопротивления, допустимой плотности тока, коэффициенту трения, линейной скорости на коллекторе, составу, технологии изготовления, размеру (прилегающая к коллектору контактная поверхность щетки может иметь размеры от 4x4 до 35x35 мм, высота щетки 12. 70 мм).

Для получения стержневых электродов сажу и графит смешивают со связующим материалом, в качестве которого используют каменноугольную смолу, а иногда жидкое стекло. Этот процесс называют графитированием.

Читайте также: