3—1　电碳材料（课件）- 高二《电工材料》同步教学（劳动版）

§3—1　电碳材料 §3—6　半导体材料 §3—2　电碳材料 §3—3　熔体材料 §3—4　电阻合金和电热材料 §3—5　热双金属片、热电偶和弹性合金材料 第三章 特殊功能导电材料 1 §3—1　电碳材料 1、熟悉常用电碳产品的特点及用途，并会选用。 2、学会查阅相关材料。 2 电碳材料的主要成分是碳。由于结构不同，碳有结晶碳和无定形碳两种类型。日常用的煤是一种不纯的无定形碳。 1、结晶碳 结晶碳主要有石墨，具有类金属的高导电能力和明显的各向异性。当有外力作用时，石墨的层面容易发生滑移，因此表现为自润滑特性。 2、无定形碳 无定形碳主要有焦炭、木炭、炭黑等。 3 一、电机用电刷 电刷是一种在电机的换向器或滑环上导入导出电流的滑动接触体导电部件，具有良好的导电、导热和润滑性能，有一定的强度和抑制换向性火花的性能。如下图所示为电刷应用。 电刷应用 a) 换向器 b) 集电环 4 1、电机用电刷的类型、特点及用途 按材质的不同电刷分为石墨电刷(S系列) 、电化石墨电刷(D 系列) 和金属石墨电刷(J系列) 三种类型。电机常用电刷的类别及产品的型号、特点及用途见表3-1。 5 6 2、电刷的接触特性及影响它的主要因素 (1) 电刷的接触特性 通常用瞬间接触电压降和摩擦因数两个参数来衡量电刷的接触特性。 (2) 影响电刷接触特性的主要因素 影响电刷接触特性的主要因素有换向器(或集电环) 的转速、电流密度、施加于电刷上的单位压力以及周围介质情况等。 7 3、电刷的理化特性 (1) 电阻率 在非金属中，碳是良好的导电材料，但其导电性不如金属，如电化石墨的最低电阻率约为70×10-6Ω·mm2/m，与铜相差4000倍。在运行过程中，电刷电阻引起的损耗较接触电阻和摩擦引起的损耗小。电刷的电阻率波动范围要小，通常根据其电阻率的大小确定它的适用范围，常用电刷的电阻率及其适用范围见表3-2。 8 (2) 硬度 电刷的硬度和电阻率可以综合反映电刷的质量和使用性能。当电阻率数值偏高而硬度值偏低时，易产生较高的磨损；当两者都偏高时，易导致电压降过高，产生机械性火花;当两者都偏低时，磨损率增大，易出现电气性火花；当电阻率值偏低而硬度值偏高时，会产生机械性火花。 (3) 灰分杂质 电刷中含有的少量极细微的灰分能提高电刷的耐磨性能，对换向器或集电环有磨光效能。若在灰分杂质中含有少量的硬质磨料颗粒，如碳化铁、碳化硅等金刚砂时，会严重磨损换向器或集电环，甚至在其表面拉出沟槽，对电机危害极大。 9 4、电刷的外形 电刷主要有辐射式电刷和倾斜式电刷两种外形。 5、电刷的选用 (1) 电刷应满足的要求 1) 使用寿命长，同时对换向器或集电环的机械磨损小。 2) 电功率损耗和机械损耗要小。 3) 在电刷下不出现对电机有害的火花，并且噪声小。 4) 在换向器或集电环表面要能形成适宜的由氧化亚铜、石墨和水分等组成的表面薄膜。 10 (2) 选用电刷时的注意事项 1) 换向正常、负荷均匀、电压不高的直流电机，可选用润滑性好、硬度小、价格低的石墨电刷。 2) 对于电压高、换向比较困难的电机，应选用接触电压降较高的电化石墨电刷。 3) 对于电压比较低，但电流大的电机，则选用金属石墨电刷比较合适，可以大大降低能耗，防止过热。 4) 对集电环而言，宜用接触电阻值较低的电刷。 5) 对高速电机而言，应选用摩擦因数小的电刷；低速电机宜用金属石墨电刷；对于换向困难的特殊高速电机(70m/s以上) ，则必须选用特殊的电化石墨电刷。 11 二、其他常用电碳制品 1、碳触头和石墨触头 碳触头和石墨触头具有导电性、导热性和自润滑性好，耐高温，不与金属沾黏以及化学性能稳定等特点，适用于制作电气控制设备中的导电接触件，如C31、C32、C33等型号，可用于电铲控制器、汽车和拖拉机分电器等。 2、碳棒 碳棒具有在高温下直接升华为气体、在燃烧时发出强光的特性，可用作电弧放电的电极，能产生很高的温度和发光强度。常用碳棒主要有照明碳棒、碳弧气刨碳棒、光谱碳棒以及电池碳棒等。 12 3、高纯石墨件 高纯石墨是以石油焦和沥青焦为主要原料经2500℃以上高温处理制成，所含杂质极微，适用于制作大功率电子管的阳极和栅极，真空电炉用电热、隔热和支撑元件，以及电真空器件的石墨件等。 4、碳电阻片柱 碳电阻片柱是由许多平整的碳片或碳圈叠合而成，其电阻值随压力负荷变化而在较大范围内改变，并能在除去压力负荷之后恢复到原来的阻值。碳电阻片柱具有电阻变化范围大而机械变形小的特点，适用于发电机的自动电压调整器、电动机转速调整器、连续改变电阻值的各种变阻器和压力调整器等电气设备中。 5、碳滑块和碳滑板 碳滑块和碳滑板具有导电好、自润滑性好、不与金属沾黏、接触电阻稳定以及切断接触时不易出现气体放电等特点，适用于制作电力机