1.3 常用绝缘材料及其耐热等级（课件）-《电机与拖动》同步精品课堂（人邮版）

项目1 电机分析中常用的电磁定律及材料 1.3 常用绝缘材料及其耐热等级 《电机与拖动》人邮版（第4版） 同步精品课堂 1 学习目标 知识目标 1.能够列举出至少三种在电机中常用的绝缘材料，如云母、聚酯薄膜、电工纸板等。 2.牢记绝缘材料常见的耐热等级（如 A 级、B 级、E 级、H 级等）及其对应的极限工作温度（如 A 级 - 105°C、B 级 - 130°C、E 级 - 120°C等）。 能力目标 1.针对电机绝缘故障的案例（如短路、漏电等），能够从绝缘材料和绝缘结构的角度进行原因分析，并提出相应的解决措施。 2.能够根据观察到的材料特征，结合所学知识对材料的性能（如绝缘性能、耐热性能等）进行初步判断，为后续的应用提供依据。 情感目标 1.认识到绝缘材料在电机运行中的重要性，理解绝缘不良可能导致的电气安全隐患（如触电、火灾等）。 2.通过小组协作，能够学会与他人沟通交流、分工合作，共同解决遇到的问题，培养团队协作精神，提高团队合作能力。 项目1 电机分析中常用的电磁定律 导入情景 01 电机内部结构 新知学习 02 一、绝缘材料在电机中的应用 电机的基本概念 利用电磁感应原理工作而实现机械能与电能之间转换的机器。 发电机 左手定则 右手定则 安培定则 新知学习 02 一、绝缘材料在电机中的应用 电机基本结构 定子:铁芯+线圈 转子:旋转轴+磁极 机座外壳 水轮发电机电工作示意图 新知学习 02 一、绝缘材料在电机中的应用 电机的分类 按能量转换方式：发电机、电动机 按额定工作电压：高压电机 (Un≥6.0kv)、中低压电机 按容量(功率) ：大型、中型、小型、微型电机 按电流方向：直流电机、交流电机 按工作原理分类：励磁电机、永磁电机、三相电机、单相电机、同步电机、 异步电机、伺服电机步进电机、变频电机、调速电机等 新知学习 02 一、绝缘材料在电机中的应用 各种电机虽然结构不同，但不外乎是由导电回路(包括定子回路和转子回路)和导磁回路组成的，导电回路与导磁回路用绝缘材料分隔开，并利用各种结构零件组合在一起。 电机的制造材料的分类 新知学习 02 一、绝缘材料在电机中的应用 绝缘材料在电机正常工作中起着非常重要的作用。电机的绝缘结构包括匝间绝缘、层间绝缘、对地绝缘、外包绝缘，还有填充绝缘、衬垫绝缘、换向器绝缘。 (1)匝间绝缘是指主极线圈和换向极线圈的间绝缘、电枢绕组的间绝缘、换向片片间绝缘、同一线圈的各个线匝之间的绝缘。 (2)层间绝缘是指分层平绕的主极线圈各层间的绝缘，电枢绕组前后端节部分、槽内部分 上下层之间的绝缘，线圈上下层之间的绝缘。 新知学习 02 一、绝缘材料在电机中的应用 (3)对地绝缘是指电机各绕组对机座和其他不带电部件之间的绝缘、主极线圈和换向极线圈的对地绝缘、电枢绕组的对地绝缘、换向器的对地绝缘，其主要作用是把电机中带电部件和机座、铁芯等不带电部件隔离，以免发生对地击穿。 (4)外包绝缘是指包在对地绝缘外面的绝缘，主要是保护对地绝缘免受机械损伤并使整个线圈结实平整，也起到了对地绝缘的补强作用。 新知学习 02 一、绝缘材料在电机中的应用 (5)填充绝缘用于填充线圈的空隙，使整个线圈牢固地形成一个整体，减少振动，也使线圈规矩、平整，以利于包扎对地绝缘，也有利于散热。 (6)衬垫绝缘用于保护绝缘结构在工艺操作时免受机械损伤。 (7)换向器绝缘包含换向片片间绝缘、换向片组对地绝缘、换向片组和压圈间的 V形云母环及云母套筒、多层优质虫胶塑性云母。 新知学习 02 二、绝缘材料的耐热等级 绝缘材料的分类 无机绝缘材料 有云母、石棉、大理石、瓷器、玻璃等,主要用作电机、电器的绕组绝缘、开关的底板和绝缘子等。 有机绝缘材料 有虫胶、树胶、橡胶、棉纱、纸、麻、蚕丝、人造丝等，大多用于制造绝缘漆、绕组导线的被覆绝缘物等。 混合绝缘材料 指由以上两种绝缘材料经加工后制成的各种成型绝缘材料，主要用作电器的底座、外壳等。 新知学习 02 二、绝缘材料的耐热等级 绝缘材料的耐热等级 绝缘材料在使用过程中，由于各种因素长期作用会产生老化，使电气性能和力学性能降低。导致老化的因素很多，其中主要是温度的影响。为了保证绝缘材料的安全使用寿命，规定了它们在使用中的极限温度，即耐热等级。 新知学习 02 二、绝缘材料的耐热等级 绝缘材料在电机中的主要作用就是把导电部分(如铜线)与不导电部分(如铁)隔开或把不同电位的导体隔开(如相间绝缘、匝间绝缘)。 在热的作用下，绝缘材料会逐渐老化，即逐渐丧失其机械强度和绝缘性能。为了保证电机能在一定的年限内可靠运行，对绝缘材料都规定了允许工作温度。过去将绝缘材料分为Y、A、E、B、F、HC共7级,根据GB/T 20113-2006《电气绝缘结构(EIS)热分级》的规定，原用于 180˚C以上所有温度的C级，已被新的耐热等级代替并不再有效。各级绝缘的耐热等级(耐热等级用允许工作温度表示，且不加˚C符号)和主要材料见表1-1。 新知学习 02 二、绝缘材料的耐热等级 新知学习 02 二、绝缘材料的耐热等级 一般电机多用E级或B级绝缘，如国产Y系列异步电机为 B 级绝缘。一些有特殊耐热要求的电机(如起重及冶金用电动机)，常采用F级或H级绝缘。 起重及冶金用电动机 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 1： 下列绝缘材料中，在小型电机中常用于槽绝缘的是（ ） A. 环氧玻璃布板 B. 黄蜡绸 C. 硅橡胶 D. 石棉 答案：B 解析：黄蜡绸具有一定的绝缘性能和柔韧性，在小型电机中常用于槽绝缘。环氧玻璃布板常用于大型电机或对机械强度要求较高的绝缘部位；硅橡胶更多用于特殊环境下的绝缘密封等；石棉由于其健康危害，现在使用较少。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 2： 电机绝缘结构设计时，需要考虑的因素不包括（ ） A. 电机的工作电压 B. 电机的工作温度 C. 电机的颜色外观 D. 电机的运行环境 答案：C 解析：电机的工作电压决定了绝缘材料需要承受的电场强度，工作温度影响绝缘材料的性能和选择，运行环境（如潮湿、腐蚀性等）也对绝缘结构有要求，而电机的颜色外观与绝缘结构的功能性设计无关。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 3： 对于工作在 180°C 环境下的电机，应选用（ ）耐热等级的绝缘材料。 A. F 级 B. H 级 C. C 级 D. 以上都可以 答案：B 解析：F 级绝缘材料的极限工作温度为 155°C，H 级绝缘材料的极限工作温度为 180°C，C 级更高但通常成本等因素限制，对于 180°C 环境下，H 级绝缘材料比较合适。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 4： 识别一种电工材料，它是黑色、坚硬、可加工成板状，常用于电机的绝缘结构支撑，它是（ ） A. 环氧玻璃布板 B. 石棉板 C. 陶瓷板 D. 聚碳酸酯板 答案：A 解析：环氧玻璃布板通常为黑色或深色，质地坚硬，可加工成板状，常用于电机绝缘结构的支撑。石棉板由于健康危害现在较少使用；陶瓷板较脆；聚碳酸酯板一般为透明或半透明，特性与描述不符。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 5： 以下哪种材料在识别时可通过其独特的气味来区分？（ ） A. 橡胶 B. 云母 C. 聚酯薄膜 D. 电工纸板 答案：A 解析：橡胶具有独特的气味，而云母、聚酯薄膜和电工纸板基本没有特殊气味可以用于区分。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 6： 观察到一种电工材料表面有光泽，质地较薄且透明，可能是（ ） A. 聚酯薄膜 B. 绝缘纸 C. 黄蜡绸 D. 硅橡胶 答案：A 解析：聚酯薄膜表面有光泽，质地薄且透明。绝缘纸一般不透明；黄蜡绸不是透明的；硅橡胶为不透明且质地不同。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 7： 一种电工材料，触摸时有毛茸茸的感觉，可能是（ ） A. 玻璃纤维 B. 聚氯乙烯 C. 云母 D. 橡胶 答案：A 解析：玻璃纤维触摸时会有毛茸茸的感觉，聚氯乙烯、云母和橡胶都没有这种触感。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 8： 在识别电工材料时，发现一种材料在高温下不易变形且绝缘性能稳定，可能是（ ） A. 云母 B. 黄蜡绸 C. 聚氯乙烯 D. 橡胶 答案：A 解析：云母具有良好的耐热性，在高温下不易变形且绝缘性能稳定。黄蜡绸在高温下性能不如云母稳定；聚氯乙烯和橡胶的耐热性相对较差。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 9： 说明电机绝缘结构中对地绝缘和相间绝缘的区别与联系。 答案： 区别：对地绝缘是指电机绕组与电机铁芯（地）之间的绝缘，防止绕组与铁芯短路；而相间绝缘是防止电机不同相绕组之间短路的绝缘。 对地绝缘主要承受绕组与铁芯之间可能出现的电压差，相间绝缘承受不同相之间的电压差。 联系：两者都是电机绝缘结构的重要组成部分，共同保障电机的电气安全。如果其中一个绝缘出现问题，都可能导致电机故障，例如短路、漏电等。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 10： 在识别常用电工材料的任务训练中，简述如何识别云母和聚酯薄膜这两种绝缘材料？ 答案： 外观方面：云母通常呈片状，有明显的分层结构，表面可能带有一定的光泽但不透明；而聚酯薄膜质地较薄，通常为透明或半透明状，表面光滑且有光泽。 触感方面：云母片相对较硬，有一定的脆性；聚酯薄膜质地柔软，具有一定的柔韧性。 耐热性方面：云母的耐热性较高，可承受较高温度而不变形或损坏；聚酯薄膜在高温下可能会出现软化等现象，其耐热性低于云母。 1.定子绕组：主绝缘：我们了解到定子绕组的主绝缘通常采用云母带。云母带具有良好的电气性能、耐热性和机械性能，它能有效防止定子绕组与铁芯之间以及不同相绕组之间的短路，确保电机正常的电气运行。 辅助绝缘：聚酯薄膜等材料常作为辅助绝缘，增强绕组间的绝缘隔离效果，进一步提高定子绕组的绝缘性能。 2.对地绝缘：是指电机绕组与铁芯（地）之间的绝缘。它的主要作用是防止绕组与铁芯短路，保障电机的电气安全。 3.耐热等级的重要性 绝缘材料的耐热等级对于电机的正常运行至关重要。选择合适耐热等级的绝缘材料，需要根据电机的工作环境温度、工作要求等因素来确定。 课堂小结 04 作业布置 05 画出电机绝缘结构的简单示意图，清晰标注出对地绝缘和相间绝缘的位置，并简要解释它们的作用。 分别写出 A 级、B 级、E 级绝缘材料的极限工作温度，并各列举一种属于该耐热等级的绝缘材料。 感谢观看 $$