第二節(jié)　電工材料

電工常用材料可分為導(dǎo)電材料、絕緣材料及磁性材料三種類型。

一、常見導(dǎo)電材料

1.導(dǎo)電材料的性能

導(dǎo)電材料包括固體、液體，在某些情況下也有氣體。在常溫時(shí)，金屬材料（除汞外都是固體）是主要的導(dǎo)電材料。導(dǎo)電金屬主要特性和用途見表1-8。

最常用的導(dǎo)電金屬為銅和鋁，但在某些特殊場(chǎng)合，也需要用銅或鋁的合金或其他金屬合金；電熱材料需具有較大的電阻系數(shù)，常選用鎳鉻合金或鐵鉻鋁合金；電光源的燈絲熔點(diǎn)高，則選用鎢絲等作為導(dǎo)電材料。

2.常用導(dǎo)電材料

導(dǎo)電材料分為一般導(dǎo)電材料（電線電纜）和特種導(dǎo)電材料。按照性能、結(jié)構(gòu)、制造工藝及使用特點(diǎn)不同，電線電纜一般分為裸導(dǎo)線和裸導(dǎo)體制品、電磁線、電氣裝備用電線電纜、電力電纜和通信電線電纜。產(chǎn)品型號(hào)中用“T”代表銅，用“L”代表鋁，用“R”代表軟，用“Y”代表硬。

（1）電線與電纜

制造電線與電纜的主要導(dǎo)電材料是銅和鋁。銅的導(dǎo)電性能、機(jī)械強(qiáng)度均優(yōu)于鋁；但鋁的密度小、重量輕、價(jià)格便宜。所以在架空、照明線等領(lǐng)域，鋁為銅的最好代用品。由于鋁焊接困難，質(zhì)硬塑性差，因而在維修電工中廣泛應(yīng)用的仍是銅導(dǎo)線。一般用途銅鋁導(dǎo)體性能比較如下：

①電導(dǎo)率，鋁約為銅的61%；密度，鋁約為銅的30%；機(jī)械強(qiáng)度，鋁約為銅的50%；比強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度/密度），鋁約為銅的130%。

②在單位長(zhǎng)度電阻相同的情況下，其重量鋁約為銅的50%。

③電阻隨溫度的變化，鋁的電阻溫度系數(shù)略大于銅，約為銅的107%。不同溫度下銅、鋁導(dǎo)體的電阻率和電導(dǎo)率見表1-9。

④可焊接性。鋁比銅差。

⑤價(jià)格。鋁資源豐富，其價(jià)格比銅低。

（2）電磁線

電磁線又稱為繞組線，它是以繞組形式在磁場(chǎng)中切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或者通以電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，是專門用于實(shí)現(xiàn)電能和磁能相互轉(zhuǎn)換并有絕緣層的導(dǎo)線。電磁線用于制造電機(jī)、變壓器、各種電器的線圈。按照絕緣層特點(diǎn)和用途可分為漆包線、繞包線、無機(jī)絕緣線和特種電磁線。

①漆包線。漆包線由導(dǎo)電線芯和絕緣層組成。漆包線的絕緣層是將絕緣漆均勻涂覆在導(dǎo)電線芯上，經(jīng)過烘干而形成的漆膜。常用漆包線的類別、型號(hào)、主要用途及優(yōu)缺點(diǎn)見表1-10。

②繞包線。繞包線是指導(dǎo)電線芯或漆包線上利用天然絲、玻璃絲、絕緣紙或合成樹脂等進(jìn)行緊密繞包，形成絕緣層，部分繞包線在繞包好后再經(jīng)過浸漬（或膠）的處理，構(gòu)成組合絕緣的電磁線。繞包線的主要品種、特點(diǎn)和主要用途見表1-11。

（3）熱雙金屬元件

熱雙金屬元件是由兩種熱膨脹系數(shù)相差懸殊的金屬?gòu)?fù)合而成的。這兩種金屬分別稱之為主動(dòng)層和被動(dòng)層。主動(dòng)層的線脹系數(shù)約為（17～27）×10-6℃-1，被動(dòng)層金屬的線脹系數(shù)約為（2.6～9.7）×10-6℃-1。當(dāng)電流流過熱雙金屬元件或?qū)犭p金屬元件放置在電器的某一部位，溫度升高后，雙金屬元件因熱脹系數(shù)不同而彎曲變形，從而產(chǎn)生一個(gè)推力，使與之相連的觸點(diǎn)改變通斷狀態(tài)。

熱雙金屬元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠，廣泛應(yīng)用于電氣控制和電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。熱雙金屬元件的分類及用途見表1-12。

（4）熔體材料

熔體是熔斷器的主要部件。不同的熔體，對(duì)相同的熔化電流，其熔化時(shí)間相差也很大。

①純金屬熔體材料。最常用的為銀、銅、鋁、錫、鉛和鋅等。在特殊場(chǎng)合也可采用其他金屬作熔體。

②低熔點(diǎn)合金熔體材料。通常由不同成分的鉍、鎘、錫、鉛、銻、銦等組成，熔點(diǎn)一般為60～200℃，見表1-13。它們具有對(duì)溫度反應(yīng)敏感的特性，故可用來制成溫度熔斷器的熔體，廣泛用于保護(hù)電爐、電熱器等電熱設(shè)備的過熱。

熔體的熔斷特性除與選用材料直接有關(guān)外，還與熔體的外形、尺寸、安裝方式及其他影響其散熱的因素有密切關(guān)系。熔體元件的形狀、結(jié)構(gòu)和使用壽命的關(guān)系見表1-14。

二、常用絕緣材料

電工絕緣材料種類繁多，應(yīng)用廣泛，在本章中只介紹電氣安裝、維修工作中常用的幾種絕緣材料。

1.絕緣膠

絕緣膠是廣泛應(yīng)用于電纜及電器套管的澆注絕緣材料。

（1）環(huán)氧樹脂膠

環(huán)氧樹脂膠主要由環(huán)氧樹脂（主體）、固化劑、填充劑、增塑劑等組成。

①環(huán)氧樹脂。常用環(huán)氧樹脂的種類及特性見表1-15。

②固化劑。環(huán)氧樹脂必須加入固化劑后才能固化。常用固化劑有酸酐類固化劑和胺類固化劑。胺類固化劑由于毒性大，已不常用。常用酸酐類固化劑的種類及特性見表1-16。

③填充劑。為了減少固化物的收縮率，提高導(dǎo)熱性、形狀穩(wěn)定性、耐腐蝕性和機(jī)械強(qiáng)度，以及降低成本，通常應(yīng)加入適量的填充劑。常用填充劑有石英粉、石棉粉等。

④增塑劑。在環(huán)氧樹脂中加入適量增塑劑，可提高固化物的抗沖擊性。常用的增塑劑是聚酯樹脂，一般用量為15%～20%。

（2）電纜澆注膠

電纜澆注膠的組成、性能和用途見表1-17。

（3）瀝青電纜膠

常用瀝青電纜膠主要技術(shù)數(shù)據(jù)及用途見表1-18。

2.絕緣管

絕緣管主要用于電器引線、電氣安裝導(dǎo)線穿管，起絕緣和保護(hù)作用。常用絕緣管的種類及規(guī)格見表1-19。

3.電工用塑料

電工用塑料一般是由合成樹脂、填料和各種少量的添加劑等配制而成的粉狀、粒狀或纖維狀高分子材料，在一定的溫度和壓力下加工成各種規(guī)格、形狀的電工設(shè)備絕緣零部件以及作為電線、電纜絕緣和護(hù)層材料。電工塑料質(zhì)輕，電氣性能優(yōu)良，有足夠的硬度和機(jī)械強(qiáng)度，易用模具加工成型，因此在電氣設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。

電線、電纜用熱塑性塑料，多由聚乙烯和聚氯乙烯制成。

聚乙烯（PE）：具有優(yōu)異的電氣性能，其相對(duì)介電系數(shù)和介質(zhì)損耗幾乎與頻率無關(guān)，且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，耐潮耐寒，但長(zhǎng)期工作溫度應(yīng)低于70℃。

聚氯乙烯（PVC）：分絕緣級(jí)與護(hù)層級(jí)兩種，其中絕緣級(jí)按耐溫條件分別為65℃、80℃、90℃和105℃四種，護(hù)層級(jí)耐溫65℃。聚氯乙烯力學(xué)性能優(yōu)異、電氣性能良好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有耐潮、耐電暈、不延燃、成本低、加工方便等優(yōu)點(diǎn)，且其絕緣耐壓等級(jí)為10kV/mm。

4.絕緣材料的耐熱等級(jí)

絕緣材料的耐熱等級(jí)見表1-20。

5.絕緣材料的特性

絕緣材料的基本電氣性能就是其絕緣性。反映絕緣性的主要特性參數(shù)是泄漏電流、絕緣電阻、電阻率、擊穿強(qiáng)度、介質(zhì)損耗角等，其說明見表1-21。

三、常用磁性材料

1.硬磁材料

（1）鐵氧體硬磁材料

鐵氧體硬磁材料是一類氧化物硬磁材料，其特點(diǎn)是矯頑力很高，剩磁較小，最大磁能積不大，但最大回復(fù)磁能積卻較大。鐵氧體硬磁材料主要用于永磁點(diǎn)火電機(jī)、永磁電機(jī)、永磁選礦機(jī)、永磁吊頭、磁推軸承、磁分離器、揚(yáng)聲器、微波器件、磁醫(yī)療片等。

（2）稀土鈷硬磁材料

稀土鈷硬磁材料是由部分稀土金屬和鈷形成的。目前常見的稀土鈷硬磁材料有釤鈷、鐠鈷、混合稀土鈷等品種。稀土鈷硬磁材料主要用于低速轉(zhuǎn)矩電機(jī)、啟動(dòng)電機(jī)、力矩電機(jī)、傳感器、磁推軸承、助聽器、電子聚焦裝置等。

（3）鋁鎳鈷合金

鋁鎳鈷合金按制造工藝的不同分為鑄造鋁鎳鈷合金（亦稱鑄造磁鋼）和粉末燒結(jié)鋁鎳鈷合金（亦稱燒結(jié)磁鋼）。鋁鎳鈷合金材料的名稱、代號(hào)及用途見表1-22。

2.軟磁材料

軟磁材料的種類很多，性能特點(diǎn)各異，應(yīng)用范圍也有別，如表1-23所示。

四、常用電工材料的電阻率

常用電工材料的電阻率見表1-24。

五、常用絕緣導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)、應(yīng)用與安全載流量

1.常用絕緣導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用

見表1-25。

電氣裝備用電線的名稱通常是由型號(hào)的各項(xiàng)含義組合而成的，例如：BV-70，BV表示固定敷設(shè)（B）、銅芯（T省略）、聚氯乙烯絕緣（V）電線，70表示線芯最高的工作溫度，塑料絕緣線為70℃（橡膠絕緣線為60℃）。

2.常用絕緣導(dǎo)線安全載流量

室內(nèi)線路常用絕緣導(dǎo)線有塑料絕緣線、橡膠絕緣線、塑料護(hù)套線和軟導(dǎo)線，塑料絕緣線安全載流量見表1-26，橡膠絕緣線安全載流量見表1-27，塑料護(hù)套線和軟導(dǎo)線安全載流量見表1-28。