1.绝缘材料

（1）绝缘材料的分类

绝缘材料主要用来隔离带电的或不同电位的导体，使电流按一定的方向流动。在不同的电工产品中，绝缘材料往往还起着某些不同的作用，如散热冷却、机械支撑、保护导体以及灭弧等。绝缘材料的品种很多，按其形态可分为气体、液体和固体绝缘材料三大类。

绝缘材料按其化学性质可分为无机绝缘材料、有机绝缘材料和混合绝缘材料。

1）无机绝缘材料主要作为电动机及电器中绕组的绝缘材料，常见的有云母、石棉、大理石、瓷器、玻璃和硫磺等。

2）有机绝缘材料主要用以制造绝缘漆、绕组和导线的被覆绝缘物等，常见的有矿物油、虫胶树脂、橡胶、棉纱、纸、麻、蚕丝和人造丝等。

3）混合绝缘材料是由无机绝缘材料和有机绝缘材料经加工后制成的各种成型绝缘材料，主要用做电器的底座、外壳等。绝缘材料按其在正常运行条件下允许的最高工作温度分级，称为耐热等级，见表2-7。

表2-7 电工绝缘材料耐热等级

（2）常用绝缘材料及制品

1）绝缘漆。常用的浸渍漆分为有溶剂漆和无溶剂漆两大类。有溶剂漆以醇酸类漆和环氧类漆应用最广泛，见表2-8。

表2-8常用有溶剂漆的型号和用途

有溶剂漆在使用时要特别注意掌握烘焙温度和时间，以及两者之间的关系。一般多采用多次浸渍、多次烘焙和逐步升温的方法。先低温干燥，温度不宜超过70～80℃，烘焙2～4h；然后高温干燥，温度在110℃左右，烘焙4～8h。这样可避免由于溶剂挥发过快使漆膜形成针孔或气泡而影响质量。

常用的无溶剂漆有环氧型、聚酯型和环氧聚酯型。其品种有环氧无溶剂漆，型号为110、9102、9101；环氧聚酯无溶剂漆（1034）；环氧聚酯酚醛无溶剂漆（5152—2）和不饱和聚酯无溶剂漆（319—2）。

2）沥青绝缘胶和电缆浇注胶。沥青绝缘胶是由沥青按一定比例掺入变压器油及松香脂等混合制成的。根据其耐冻性及抗电击强度，分为5个牌号，见表2-9。电缆浇注胶的型号有1810、1811和1812三种。1810适用于浇注10kV以上的电缆接头盒和终端盒，1811和1812适用于浇注10kV以下的电缆盒。

表2-9 沥青绝缘胶性能

3）变压器油。有10号、25号和45号三种。10号和25号油用于变压器、油开关，起绝缘和散热作用；45号油用于低温工作的油开关，起绝缘、散热和灭弧作用。

4）其他绝缘材料。这些材料包括在电动机和电器中作为结构、补强、衬垫、包扎及保护作用的辅助绝缘材料。其制品品种多、规格杂，以下介绍几个常用的品种。

①绝缘纸和绝缘板。薄型的、不掺棉纤维的，称为青壳纸，主要用于绝缘保护和补强材料；硬纸板（俗称反白板）机械强度高，适宜做电动机、电器的绝缘零件。

②电工用热固性塑料。有粉压塑料和层压塑料，主要用于压制各种绝缘零件、绝缘板和绝缘棒等。

③电工用热塑性塑料。ABS塑料是象牙色的不透明体，有良好的综合性能，表面硬度较高，但耐热性和耐寒性较差，适宜做各种结构零件，如外壳、支架。聚酞胺1010又称尼龙，为半透明体，常温下具有较高的机械强度，耐油、耐磨，电气性能较好，吸水性小，尺寸稳定，宜做绝缘套、插座、线圈骨架、接线板等绝缘零件。

④电工用橡胶。电工用橡胶分天然橡胶和合成橡胶两种。天然橡胶易燃、不耐油、容易老化，不能用于户外，但柔软、富于弹性，主要用来制电线、电缆的绝缘层和护套。电动机和电器中使用的大部分是合成橡胶。普遍使用的是氯丁橡胶和丁腈橡胶。它们都具有良好的耐油和耐溶剂性能，但电气性能不高，只能用于绝缘结构材料和保护材料，如引出线套管、绝缘衬垫等。

⑤绝缘包扎带。主要用来包缠电线和电缆的接头。其品种很多，如黑胶布带、黄蜡带、黑蜡带、橡胶带、聚氯乙烯带、聚四氟乙烯带等。常用的有黑胶布带和聚氯乙烯带。黑胶布带又称黑包布，用于低压电线和电缆接头的绝缘包扎。聚氯乙烯带的特点是绝缘性能较好，耐潮性和耐蚀性好，由于制成黄、绿、红、黑四种颜色，所以通常又称为相色带。

图2-34 低压架空线路用绝缘子

a）低压针式绝缘子 b）低压蝴蝶形绝缘子

⑥电瓷件。用各种陶瓷材料制成的输配电用的绝缘子、绝缘套管、灯座、开关和插座等零件都是电瓷件。低压架空线路用的绝缘子有针式绝缘子和蝴蝶形绝缘子，在电压为500V以下的交流和直流架空线路中作固定导线用，见图2-34。低压室内线路用的电瓷件有鼓形绝缘子、瓷夹板和瓷管。在电压为500V以下的交流和直流户内线路上作固定导线用，见图2-35。

图2-35 低压室内线路用电瓷件

a）鼓形绝缘子 b）瓷夹板 c）直瓷管 d）弯头瓷管 e）包头瓷管

2.导电材料

（1）常用导电材料及其特征

导电材料—般都是金属，但并不是所有的金属都可用来做导电材料。用于导电材料的金属必须同时具备以下5个特征：

1）导电性能好（即电阻系数要小）。

2）有一定的机械强度。

3）不易氧化和腐蚀。

4）容易加工和焊接。

5）资源丰富，价格便宜。

铜和铝是最常用的导电材料。另外，在某些特殊场合，也需要其他的金属或合金作为导电材料，例如，架空线需具有较高的机械强度，常选用铝镁硅合金；电热材料需具有较大的电阻系数，常选用镍铬合金或铁铬铝合金；熔丝需具有易熔的特点，故选用铅锡合金；电光源的灯丝要求熔点高，故选用钨丝作为导电材料等。

铜导线的导电性能、焊接性能及机械强度都比铝导线好。因此，对要求较高的动力线、电气设备的控制线和电动机、电器的线圈等，大部分采用铜导线。但由于铜的蕴藏量较小，而且价格较高，所以在一般情况下应尽量以铝代铜。铝导线的电阻系数比铜导线大，但密度小，而且铝的资源丰富，价格便宜。采用铝导线可以降低成本，减轻所受重力。目前架空线路、照明线路、汇流排等很多领域均采用铝导线和铝排。变压器和中小型电动机的线圈也有采用铝导线绕制的。由于铝导线的连接工艺较为复杂，因此还没有广泛使用。

（2）电线、电缆

电线、电缆的品种很多，应用较广泛的有裸线、电磁线、绝缘电线和电缆等。电工所用导线一般可以分为两大类：一类为电磁线；另一类为电力线。

1）裸导线和裸导体制品。这类产品只有导体部分，没有绝缘和护层结构。分软接线、圆单线、型线和裸绞线四种，安装电工常用的是后面三种。

①圆单线。主要用来制作各种电线、电缆的导电线芯，也可以直接作为产品用于架空的通信广播线等。常用的有TY型硬圆铜线、TR型软圆铜线、LY型硬圆铝线及LR型软圆铝线。

②型线。非圆形截面的裸导线称为型线。它主要用于安装配电设备及制作其他电工制品，如输配电的汇流排等。常用的为矩形截面的TMY型铜排和LMY型铝排。

③裸绞线。它是将多根圆单线绞合在一起的绞合导线。这种线较软并有足够的机械强度，所以架空电力线路都用裸绞线架设。常用的有U型硬铝绞线，LGJ型钢芯铝绞线和TJ型硬铜绞线等。

2）绝缘导线及电缆。电气装备内部的安装连接，电气装备与电源间的连接，以及电力的输配等，都要使用各类绝缘导线及电缆。绝缘电线和电缆一般由导电线芯、绝缘层和保护层构成。

①导电线芯。按使用要求可分为硬型、软型，以及用于移动式电线和电缆线芯的特软型几种结构；按导线的线芯数分单芯、双芯、三芯和四芯等。

②绝缘层。主要作用是防止漏电和放电。一般由包裹在导电线芯外的一层橡皮、塑料或油纸等绝缘物构成。

③保护层。主要起机械保护作用，保护绝缘层。它分为金属的和非金属的保护层两种。绝缘导线通常用纤维编织物、塑料等作为保护层。固定敷设的电缆多采用金属保护层，有铅套、铝套和金属编织套等。在金属保护层外面还有外被层，用以防止金属保护层受外界机械和腐蚀等的损伤。移动电缆多采用非金属保护层，有橡皮、塑料等。

绝缘导线根据外包不同绝缘材料分为塑料线、塑料护套线、橡皮线。绝缘导线的品种很多，常用的绝缘导线的型号见表2-10。

表2-10 常用绝缘导线的型号

3）导线截面积的选择。通常按导线的载流量，线路允许的电压损失，导线的机械强度等来选择导线的截面积。在不需要考虑允许的电压损失和导线机械强度的情况下，可只按导线的连续允许通过电流（安全电流或称安全载流量）来选择导线的截面积。导线具有电阻，在通过持续负载电流时会使导线发热，使导线的温度升高。一般导线的最高允许工作温度为65℃。若超过这个温度，导线的绝缘层将加速老化，甚至变质损坏，引起火灾。按工作环境的温度，使导线通过的电流在安全值之内，就可避免导线在工作时出现温度超过最高允许值的情况，保证导线的安全运行。导线因敷设方式和使用环境的不同，其散热条件也不同。所以同样的导线，明敷和暗敷时其安全载流量就不相同；同样的敷设方式，也会因导线数量不同，其安全载流量也不同，如导线穿管埋敷时，情况就是这样。导线使用场所的环境温度越高，其安全载流量就越小，因此要准确确定导线的安全载流量，就要全面考虑以上各种因素的影响。(www.daowen.com)

导线的允许温升，是指导线的最高允许工作温度与环境温度之差。如当环境温度为25℃时，导线的允许温升为65℃-25℃=40℃。

常用的500V铝芯绝缘导线长期连续负载允许载流量见表2-11。500V铜芯绝缘线长期连续负载允许载流量见表2-12。表中的25℃，30℃表示使用环境温度为25℃和30℃。500V塑料绝缘护套线在空气中敷设的长期连续负载允许载流量见表2-13。

表2-11 500V铝芯绝缘导线长期连续负载允许载流量表

注：导电线芯最高允许工作温度65℃。

表2-12 500V铜芯绝缘导线长期连续负载允许载流量表

表2-13 500V塑料绝缘护套线（BVV，BLVV）在空气中敷设的长期连续负载允许载流量/A

注：线芯最高工作温度65℃，周围环境温度为25℃。

另外，利用口诀和一些简单心算方法，也可直接求得导线截面积的估算值，而且并不影响使用。铝芯绝缘导线载流量与截面积倍数的关系口诀如下：

10下五，100上二；

25，35，四三界；

70，95，两倍半；

穿管，温度，八九折；

裸线加一半，铜线升级算。

此口诀以铝芯绝缘导线明敷，环境温度为25℃的条件为准。口诀对各种截面积导线的载流量（A），用截面积（mm²）乘以一定的倍数来表示。为此，要熟悉导线线芯截面积排列，常用导线标称截面积（mm²）排列如下：

1、1.5、2.5、4、6、10、25、35、50、70、95、120、150、185、……

把口诀的“截面积与倍数关系”排列起来，可表示为：

此外，口诀中的“穿管，温度，八九折”是指导线不明敷，温度超过25℃较多时才予以考虑。若两种条件都已改变，则载流量应打8折后再打9折，或简单的一次以7折计算（即0.8×0.9=0.72）。口诀中的“裸线加一半”是指按一般计算得出的载流量再加一半（即乘1.5）。口诀中的“铜线升级算”是指将铜线的截面积按截面排列顺序提升一级，然后再按相应的铝线条件计算。

（3）电热材料

电热材料是用来制造各种电阻加热设备中的发热元件的，作为电阻接在电路中，把电能转变为热能，使加热设备的温度升高。电热材料所具有的特点是电阻系数高，加工性能好。尤其是能够长期工作在高温状态下。因此，要求高温时具有足够的机械强度和良好的抗氧化性能。常用电热合金的抗氧化能力是由于表面形成一层致密的氧化膜，以阻止金属基体的深入氧化。如镍铬合金生成的氧化膜为氧化铬，铁铬铝合金生成的氧化膜为氧化铝，硅钼合金生成的氧化膜为氧化硅。前两种合金中还含有微量的稀土金属，大大增强氧化膜对基本金属的附着力，从而提高工作温度和使用寿命。

当工作温度升高到一定限度时，氧化作用显著增大，氧化膜逐渐失去保护作用，使寿命大为缩短，同时材料强度也显著降低。特别是铁铬铝合金更为突出，甚至难以保持其原有性能。根据这两方面的因素，必须规定合金材料的最高工作温度。此外，还要考虑电热元件所受各种挥发气体的影响。

在常用电热材料中，合金材料用途最广。高熔点纯金属材料的工作温度比合金高，但只能在一定条件下应用。硅碳及硅钼电热材料常常制成元件供实际使用，但其工作温度较高，质硬而脆，使用上不如金属材料方便，此外还有在金属套管内埋附合金电热线的管状加热元件。

3.磁性材料

磁性材料被广泛用于电气工程及电子技术中。它像高电导率的铜、铝在电气设备中形成电路一样，高磁导率的磁性材料在电气设备中构成磁路，是电气设备中不可缺少的重要组成部分。

（1）磁性材料的分类

磁性材料按磁导率的大小可分为三类：

1）反磁物质。它们的相对磁导率小于1，如铜、银等。

2）顺磁物质。它们的相对磁导率稍大于1，如空气、锡、铝等。

3）铁磁物质。它们的相对磁导率远远大于1，如铁、镍、钴及其合金等。

由于反磁物质和顺磁物质磁性较弱，相对磁导率都近似等于1，故不能作为磁性材料使用。只有铁磁物质在工程中才有实用价值。因此，工程中所说的磁性材料都是指铁磁物质。

磁性材料按其特性与应用情况分为软磁材料、硬磁材料和特殊性能的磁性材料三大类。

（2）磁性材料的特点

1）软磁材料。磁滞回线很窄的铁磁材料称为软磁材料。其特点是磁导率很大，剩磁和矫顽力都很小，容易磁化和去磁，因而磁滞损耗小。在工程上主要用于减小磁路磁阻，增大磁通量。属于这类材料的有：电工纯铁、硅钢片、铁镍合金等。

2）硬磁材料。磁滞回线较宽的潜性材料称硬磁材料。其特点是必须用较强的外磁场才能使它们磁化，一经磁化，取消外磁场后磁性就不易消失，能长期保持磁性基本不变，而且矫顽力很大。主要用途是制造各种形状的永久磁铁和恒磁。属于这类材料的有：合金碳钢、铝镍钴、硬磁铁氧体等。

3）特殊性能的磁性材料。随着科技发展与进步，工程上需要很多特殊性能的磁性材料。属于这类材料的有：矩磁材料、恒导磁合金、磁温度补偿合金等。

4.线管

电线敷设可以用穿管的方法来实现。穿管的目的是为了避免导线受到外来机械损伤并保证电气线路绝缘及安全。常用的线管敷设有水煤气管（钢管）、电线管、硬塑料管等。

（1）钢管

导线穿管用的钢管又称水煤气管，用公称口径的规格表示，一般称公称通径。公称通径又叫名义直径和名义小径。

钢管表面镀有锌层，管壁较厚，一般在潮湿或有腐蚀性气体的场所内明敷或埋地。常用钢管的技术参数见表2-14。

表2-14 钢输送管（YB 34—63）

（2）电线管

电线管又称电线套管。管壁内外均涂有一层绝缘漆，管壁较薄，一般用于干燥场所内明敷或暗敷。电线管的规格以大径公称口径的近似值表示，其规格有10～76mm10种。常用电线管的数据见表2-15。

表2-15 电线管

（3）硬塑料管

硬塑料管又称硬聚氯乙烯管，其特点是耐酸碱性强，适用于腐蚀性较强的场所。但机械强度不如钢管和电线管。采用这种线管配线时，施工方便、周期短、价格便宜，目前多用于民用照明。

硬塑料是以大径的公称尺寸乘以壁厚表示其规格。如塑料管25×1.5表示大径25mm，壁厚1.5mm，管子小径=大径-2×壁厚，其规格尺寸见表2-16。

表2-16 常用塑料管材规格及尺寸公差