Forelesning nr. 18
Historien om ETM-applikasjonen
3. Generelle ideer om dielektriske materialer
Polarisering av dielektrikum.
Klassifisering av dielektrikum etter type polarisering
Historie om bruk av elektriske materialer (ETM)
Utvikling av nye materialer og kontinuerlig forbedring av allerede kjente skjer samtidig med den generelle utviklingen av elektroteknikk og utvidelse av industrikrav til materialkvalitet.
Den første praktiske bruken av materialet for å lage en relativt kraftig kilde til elektrisk energi kan betraktes som produksjon av et stort batteri, hvis elektromotoriske kraft ble skapt på grunn av kontaktpotensialforskjellen mellom disker av forskjellige metaller. Dette batteriet ble laget i 1802 av akademiker V.V. Petrov. Den brukte 8400 kobber- og sinkskiver med avstandsstykker laget av papir impregnert med elektrolytt. Ved hjelp av dette batteriet ble det for første gang i verden produsert en lysbue.
Og i 1832, i sine eksperimenter med å lage en elektromagnetisk telegraf, brukte den russiske forskeren P. L. Schilling voksimpregnert film, uvulkanisert gummi og silkegarn som isolasjon.
I 1872 skapte oppfinneren A. N. Lodygin den første karbonglødelampen; ingeniør P. N. Yablochkov oppfant et elektrisk "stearinlys" i 1876, som markerte begynnelsen på den utbredte bruken av elektrisk belysning.
Disse oppfinnelsene brukte ledere, magnetiske materialer og elektrisk isolasjon.
Etter hvert som elektroteknikk utviklet seg, ble riktig valg av materialer stadig viktigere, og bidro til å lykkes med å løse problemer som oppsto.
Den raske veksten av industrien i alle dens mange grener er ledsaget av en kontinuerlig økning i utvalget av materialer som brukes, forbedringer i teknologien for deres produksjon og den stadig mer utbredte bruken av nye typer råvarer som ikke tidligere har vært brukt i teknologi.
Utviklingen av innenlandsk elektroteknikk har ført til en av de fremste problemene med den raske forbedringen av høykvalitets elektriske materialer som fullt ut oppfyller de nyeste tekniske kravene til materialer.
For tiden dukker det opp nye elektriske materialer som et resultat av en foreløpig dybdestudie av de fysiske, mekaniske og kjemiske egenskapene til slike stoffer som kan brukes som tekniske materialer.
Forstå de elektriske, magnetiske og mekaniske egenskapene til materialer
og deres andre funksjoner, er det nødvendig å studere strukturen og den kjemiske sammensetningen av materialer.
Klassifisering av elektriske materialer
Elektriske materialer (EMM) er delt inn i fire hovedklasser: dielektrisk, halvleder, leder og magnetisk. I henhold til deres oppførsel i et elektrisk felt er ETM-er delt inn i tre klasser: dielektrisk, halvleder og leder. Verdiene for deres resistivitet er henholdsvis i området: 10-8-10-5, 10-6-108, 107-10 17 Ohm-m, og båndgap-verdiene er henholdsvis 0-0,05; 0,05-3 og mer enn 3 eV. magnetisk felt - i to klasser: magnetisk (sterkt magnetisk) og ikke-magnetisk (svak magnetisk). Førstnevnte inkluderer ferromagnetiske ferromagneter, og sistnevnte inkluderer dia-, para- og antiferromagneter.
Dielektriske materialer har evnen til å polarisere under påvirkning av et påført elektrisk felt og er delt inn i to underklasser: passive og aktive dielektriske stoffer. Passiv dielektrikum (eller ganske enkelt dielektrikum) brukes til å lage elektrisk isolasjon av ledende deler - de forhindrer passasje av elektrisk strøm gjennom andre, uønskede baner og er elektriske isolasjonsmaterialer; 2 - i elektriske kondensatorer - brukes til å lage en viss elektrisk kapasitans; i dette tilfellet spiller deres dielektriske konstant en viktig rolle: jo høyere denne verdien er, jo mindre er dimensjonene og vekten til kondensatorene.
Aktive dielektriske stoffer, i motsetning til konvensjonelle, brukes til fremstilling av aktive elementer (deler) av elektriske kretser. Deler laget av dem brukes til å generere, forsterke, modulere og konvertere et elektrisk signal. Disse inkluderer: ferroelektriske og piezoelektriske materialer, elektreter, fosfor, flytende krystaller, elektro-optiske materialer, etc.
Halvledermaterialer når det gjelder elektrisk ledningsevne opptar en mellomposisjon mellom dielektrikum og ledere. Deres karakteristiske trekk er den betydelige avhengigheten av elektrisk ledningsevne på intensiteten av ekstern energipåvirkning: elektrisk feltstyrke, temperatur, belysning, bølgelengde av innfallende lys, trykk, etc. Denne funksjonen er grunnlaget for driften av halvlederenheter: dioder, transistorer, termistorer, fotomotstander, strekkmålere, etc.
Ledende materialer er delt inn i fire underklasser: materialer med høy ledningsevne, superledere og kryoledere, materialer med høy (forhåndsinnstilt) motstand og kontaktmaterialer.
Svært ledende materialer brukes der det er nødvendig for elektrisk strøm å passere med minimalt tap. Disse materialene inkluderer metaller: Cu, Al, Fe, Al, Au, Pi og legeringer basert på dem. Ledninger, kabler og andre ledende deler av elektriske installasjoner er laget av dem.
Superledere er materialer der motstanden mot elektrisk strøm blir null ved temperaturer under en viss kritisk Tcr.
Kryoledere er svært ledende materialer som opererer ved kryogene temperaturer (kokepunkt for flytende nitrogen -195,6 °C).
Ledende materialer med høy (spesifisert) motstand er metalllegeringer som danner faste løsninger. De brukes til å lage motstander, termoelementer og elektriske varmeelementer. Glidende og brytende kontakter er laget av kontaktmaterialer. Avhengig av kravene er disse materialene svært forskjellige i sammensetning og struktur. Disse inkluderer på den ene siden metaller med høy ledningsevne (Cu, Al, Au, P1, etc.) og legeringer basert på dem, på den andre siden ildfaste metaller (V/, Ta, Mo, etc.) og komposittmaterialer . Sistnevnte, selv om de har en relativt høy elektrisk motstand, har økt motstand mot virkningen av en elektrisk lysbue som dannes når kontaktene bryter. Magnetiske materialer som brukes i teknologi inkluderer ferromagneter og ferritter. Deres magnetiske permeabilitet har høye verdier (opptil 1,5-106) og avhenger av styrken til det eksterne magnetfeltet og temperaturen. Magnetiske materialer brukes til å konsentrere magnetfeltet i kjernene til induktorer, choker og andre strukturer, som magnetiske kjerner til lagringsenheter i datamaskiner, etc. De er i stand til å bli sterkt magnetisert selv i svake felt, og noen av dem beholder magnetisering selv etter at det eksterne magnetfeltet er fjernet. De mest brukte magnetiske materialene innen teknologi inkluderer Fe, Co, Ni og deres legeringer.
3. Generelle ideer om dielektriske materialer
Dielektriske stoffer er stoffer hvis viktigste elektriske egenskap er evnen til å bli polarisert i et elektrisk felt, og hvor eksistensen av et elektrostatisk felt er mulig, siden de elektriske ladningene til dets atomer, molekyler eller ioner er koblet sammen. Dielektriske stoffer som brukes i praksis inneholder også gratis ladninger, som beveger seg i et elektrisk felt forårsaker elektrisk ledningsevne ved konstant spenning. Imidlertid er antallet slike gratis ladninger i dielektrikumet lite, og derfor er strømmen veldig liten, dvs. dielektrikumet er preget av høy motstand mot passering av likestrøm.
I følge GOST 21515-76 regnes dielektriske materialer som en klasse elektriske materialer beregnet på å bruke deres dielektriske egenskaper, nemlig høy motstand mot passasje av elektrisk strøm og evnen til å bli polarisert. Elektriske isolasjonsmaterialer kalles "dielektriske materialer beregnet på elektrisk isolasjon", som er en integrert del av en elektrisk krets og er nødvendig for å forhindre passasje av strøm langs baner som ikke er gitt av den elektriske kretsen.
I henhold til deres aggregeringstilstand er dielektriske materialer delt inn i gassformig, flytende og fast stoff. Basert på deres opprinnelse er dielektriske materialer delt inn i naturlige, som kan brukes uten kjemisk behandling, kunstige, produsert ved kjemisk behandling av naturlige råvarer, og syntetiske, oppnådd gjennom kjemisk syntese. I henhold til deres kjemiske sammensetning er de delt inn i organiske, som er forbindelser av karbon med hydrogen, nitrogen, oksygen og andre elementer; organoelement, hvis molekyler inkluderer atomer av silisium, magnesium, aluminium, jern og andre elementer; uorganisk, uten karbon.
Av de forskjellige egenskapene til dielektriske materialer som bestemmer deres tekniske anvendelse, er de viktigste elektriske egenskaper: elektrisk ledningsevne, polarisering og dielektriske tap, elektrisk sammenbrudd og elektrisk aldring.
Den elektriske ledningsevnen til dielektriske materialer skyldes eksistensen i dem av en veldig liten mengde gratis ladninger: elektroner (hull), ioner, molioner. Molioner er iboende i flytende dielektriske stoffer og er partikler av faste dielektriske stoffer av kolloidal størrelse (10-6 m), som lades ved å adsorbere ionene som er tilstede i væsken. Ladningsbærere dannes som et resultat av termisk generering, fotogenerering, virkningen av ioniserende stråling, injeksjon av elektroner (hull) fra metallelektroder, slagionisering i sterke elektriske felt. Det er drift, hopping (bæreren er lokalisert mesteparten av tiden, bevegelser opptar en mindre del) og diffusjonsmekanismer for bevegelse av ladningsbærere. Den rettede strømmen av ladningsbærere i dielektrikum (elektrisk strøm) kan bestemmes av: elektrisk felt; temperaturgradient; kombinasjoner av elektrisk felt og temperaturgradient, elektriske og magnetiske felt, temperaturgradient og magnetfelt.
Den elektriske ledningsevnen til et dielektrikum er preget av spesifikke volum- og overflateledningsevner eller spesifikke volum- og overflatemotstander (som og rs er ikke bestemt for gassformige og flytende dielektriske stoffer). Ved normal temperatur, fuktighet og elektrisk feltstyrke er r 106 - 108 for lav kvalitet og 1014 - 1017 Ohm∙m for høykvalitets dielektrikum. Med økende temperatur synker p av flytende og faste dielektriske som regel. Nedgangen i p er preget av temperaturkoeffisienten for volumetrisk resistivitet.
Målinger pv og ps utføres ved konstant spenning i samsvar med GOST 6433.1-71.
I et elektrisk felt oppstår polarisasjoner i et dielektrikum: innen 10-16 - 10-15 s oppstår elektronelastisitet i alle dielektrikum, uavhengig av aggregeringstilstanden; innen 10-14 - 10-13 s ionisk elastikk (i ioniske krystaller); i en tid tilsvarende halvsyklusen T/2 til den påførte spenningen, dipolen (i polar dielektrikum) og migrasjon - volumladning og termisk ion (i dielektrikum som inneholder mikro- og makroinhomogeniteter); domene (i ferroelektrikk), bestemt av orienteringen til de spontane polarisasjonsvektorene.
Polarisering av dielektrikum.
Avhengig av typene tilkoblinger, er typene av polarisering oppført ovenfor forskjellige. La oss huske hovedtypene av bindinger: kovalente, ioniske, metalliske, intermolekylære på grunn av van der Waals-krefter. En brøkdel av hver forbindelse er tilstede i ekte materialer. La oss se på hver forbindelse ved å bruke enkle eksempler.
Kovalent binding av molekyler: H2, O2, CO, Cl2, H2O, etc.
Sentrene til molekylene er ikke forskjøvet - ikke-polare molekyler.
Sentrene til molekylene er forskjøvet - polare eller dipole molekyler.
Polare molekyler er preget av et diapolmoment.
Dipolmomentet µ (i debyte) er lik produktet av ladningen q med avstanden mellom polarisasjonssentrene (ladninger).
Kovalente bindinger kan eksistere i molekyler og mellom atomer som danner et gitter av krystaller: diamant, C-C, Si – Si, etc.
Ionebinding er en binding mellom ladede partikler, for eksempel i en ionisk NaCl-krystall. Disse stoffene er preget av økt mekanisk styrke og økt smeltepunkt.
Metallisk binding er en elektrostatisk interaksjon mellom en positivt ladet ionisk kjerne av en krystall og en negativ elektronsky.
Intermolekylær binding (Van der Waals interaksjon).
For eksempel i noen stoffer mellom molekyler med kovalente intramolekylære bindinger (organiske stoffer). For eksempel har parafin et lavt smeltepunkt, noe som indikerer skjørheten til krystallgitteret deres.
Den begrensede elastiske forskyvningen av bundne ladninger eller orientering av dipolmolekyler kalles polarisering. Fenomenene forårsaket av polarisering kan bedømmes av verdien av den dielektriske konstanten, så vel som den dielektriske tapsvinkelen, hvis polarisasjonen av dielektrikumet er ledsaget av energispredning, som forårsaker oppvarming av dielektrikumet. Oppvarming er også forårsaket av bevegelse av gratis ladninger - en liten gjennomstrøm.
Gjennomstrømmen forklarer den elektriske ledningsevnen til et teknisk dielektrikum; det er numerisk preget av den spesifikke volumetriske (γv) elektriske ledningsevnen og spesifikk overflate (γ s) elektrisk ledningsevne - dette er de inverse verdiene til den spesifikke volumetriske (ρ v) og overflate (ρ s) motstand.
Ethvert dielektrikum kan brukes opp til en viss spenningsverdi under visse forhold. Når U er større enn U, oppstår dielektrisk sammenbrudd - tap av dielektriske egenskaper.
Spenningen som sammenbrudd oppstår ved kalles sammenbruddsspenning.
Hovedtyper av polarisering
Øyeblikkelig polarisering– helt elastisk, uten energispredning, uten varmeavgivelse. Kan være elektronisk eller ionisk av natur.
Økende polarisering –økende og avtagende, ikke øyeblikkelig, er ledsaget av energispredning og oppvarming av dielektrikumet.
Ulike typer polarisering observeres i forskjellige dielektrikum.
Ekvivalent krets av et dielektrikum med forskjellige typer polarisering:
Typer polarisering:
Elektronisk polarisering- elastisk forskyvning og deformasjon av de elektroniske skallene til atomer og ioner. Installasjonstid 10 -15 sekunder er svært kort. Forskyvningen og deformasjonen av elektronbaner er ikke avhengig av temperatur, men polarisasjonen avtar med temperaturen, med termisk ekspansjon av dielektrikumet og en reduksjon i antall partikler per volumenhet.
Elektronisk polarisering forekommer i alle typer dielektrikum og er ikke assosiert med energitap.
Ionisk polarisering -(Сn, Qn – konsentrasjon, ladning) – er typisk for faste stoffer med en ionisk struktur og er assosiert med forskyvning av elastiske ioner.
Med økende temperatur forsterkes den som et resultat av svekkelse av elastiske krefter mellom ioner på grunn av en økning i avstanden mellom dem. Tid 10 -13 s.
Dipol-avslapning(CD, Qd, rd – konsentrasjon, ladning, motstandsfall – slapp av.) .
Dipolpolarisering er assosiert med den termiske bevegelsen til partikler. Dipolmolekyler i kaotisk bevegelse er orientert i feltet, som er polarisering.
Dipolpolarisering er mulig hvis molekylære krefter ikke forstyrrer orienteringen til dipolen. Når temperaturen øker, svekkes molekylære krefter, molekylær orientering øker, viskositeten avtar, men termisk bevegelse øker. Derfor øker dipolpolarisasjonen først og avtar deretter.
Dipolpolarisering er assosiert med energitap på grunn av overvinnende viskositet - derfor er det motstand rdr i kretsen.
I viskøse væsker er motstanden mot dipolrotasjon høy og ved høye frekvenser kan den påførte spenningen forsvinne.
Avspenningstid er tiden hvor dipolene som er bestilt av feltet vil reduseres med 2,7 ganger.
Dipolpolarisering for polare gasser og væsker i fast polart organisk materiale.
Eksempel - cellulose - polaritet av OH-grupper.
I krystaller med svake Van der Waals LED er polarisering av store partikler mulig.
Ion avslapning polarisering (C i-p, Q i-p, r i-p) – observert i uorganiske glass, ioniske krystallinske uorganiske stoffer med løs pakking av ioner. Ionene fortrenges mot feltet. Ioneavslapningspolarisasjonen etter fjerning av spenningen U demper, og med en økning i temperaturen T ° C intensiveres den.
Elektronisk avslapning polarisering (C e-r, Q e-r, r e-r) – oppstår på grunn av eksitering av overflødige (defekte) elektroner eller hull av termisk energi;
Karakteristisk for dielektrikum med stort indre felt og elektronisk ledningsevne.
TiO 2 forurenset med urenheter Nb 5+, Cu 2+, Ba 2+ /
TiO 2 med Ti 3+ og anionvakanser av metalloksider med variabel valens: Ti, Nb, W.
Den dielektriske konstanten til Ti-holdig keramikk med elektronisk relaksasjonspolarisering avtar med økende elektrisk feltfrekvens.
Migrasjon polarisering (C m, Q m, r v) er en tilleggsmekanisme for polarisering i faste stoffer med inhomogen struktur. Det vises ved lave frekvenser og er assosiert med inhomogeniteter og urenheter, ledende inneslutninger, lag med forskjellig ledningsevne.
I laminert plast er det en opphopning av ladninger i lagene og langsom bevegelse av ioner. Prosessen kan konvensjonelt avbildes i et diagram.
Spontan polarisering i ferroelektrikk
I vekslende elektriske felt frigjøres varme.
Regioner (domener) har et elektrisk moment i fravær av et felt. Når et felt brukes, observeres retningen til domenene.
Stoffer med spontan polarisering har områder (domener) som har et elektrisk moment i fravær av et felt.
Relatert informasjon.
Klassifisering av elektriske materialer.
For produksjon av elektriske installasjonselementer, deres installasjon og montering, brukes alle slags elektriske materialer. Disse materialene er delt inn i:1. i henhold til evnen til å sende elektrisk strøm:
a) ledere;
b dielektriske;
c) halvledere;
2. formål:
a) materialer for fremstilling av spenningsførende deler;
b) isolasjon, isolasjonsmaterialer;
c) magneter;
d) strukturell;
e) hjelpemiddel;
3. fysisk tilstand:
en hard;
b) væske;
d) gassformig;
4. kjemisk sammensetning:
a) rene grunnstoffer;
b) kjemiske forbindelser av grunnstoffer og blandinger.
De passerer ganske enkelt elektrisk strøm og brukes av denne grunn som strømførende deler av elektriske installasjoner. Disse materialene inkluderer metaller, først og fremst sølv, kobber, aluminium, stål, samt deres legeringer som messing, bronse osv. Ledere inkluderer også løsninger av ulike syrer, alkalier, salter og elektrisk kull.
Elektrisk isolasjon materialer (aka dielektrikum) svært vanskelig å passere elektrisk strøm og derfor brukes de til å isolere strømførende deler. Disse materialene inkluderer luft, inerte gasser, forskjellige harpikser, plast, glass, parafin, glimmer, keramikk, etc.
TIL halvleder materialer inkluderer materialer som er middels i deres evne til å overføre elektrisk strøm mellom ledere og isolatorer (dielektriske). Disse inkluderer kjemiske elementer fra gruppe 4 - germanium, silisium, kjemiske forbindelser av gallium og indium. Halvlederenheter er laget av halvledermaterialer - dioder, halvledermotstander, transistorer, tyristorer, mikrokretser, etc.
Egenskaper som magnetisering er iboende magnetisk materialer, som inkluderer jern og andre legeringer som består av jern. Disse materialene brukes som kjerner til statorer og rotorer til elektriske motorer og generatorer, transformatorer, elektromagnetiske releer, choker, etc.
Strukturell elektriske materialer brukes til fremstilling av strukturelle deler av elektriske installasjoner. Denne gruppen inkluderer både ledere og elektriske isolasjonsmaterialer. For eksempel brukes støpejern og aluminiumslegeringer til å lage foringsrør til elektriske maskiner, tavler, strukturer for å feste spenningsførende deler, rammer til elektriske varmeapparater og reostater er laget av keramikk, og hus til elektriske måleinstrumenter, håndtak til automatiske brytere, brytere er laget av plast.
I prosessen med produksjon og installasjon av elektriske installasjoner brukes også lim, lakk, loddetinn, emaljer, etc.. Disse materialene refererer til hjelpemiddel elektriske materialer.
Elektriske materialer er et sett med ledere, elektrisk isolerende, magnetiske og halvledermaterialer designet for å operere i elektriske og magnetiske felt. Dette inkluderer også grunnleggende elektriske produkter: isolatorer, kondensatorer, ledninger og noen halvlederelementer. Elektriske materialer opptar en av hovedplassene i moderne elektroteknikk. Alle vet at påliteligheten til elektriske maskiner, apparater og elektriske installasjoner hovedsakelig avhenger av kvaliteten og riktig valg av passende elektriske materialer. Analyse av ulykker med elektriske maskiner og enheter viser at de fleste av dem oppstår på grunn av svikt i elektrisk isolasjon, bestående av elektriske isolasjonsmaterialer.
Magnetiske materialer er ikke mindre viktige for elektroteknikk. Energitap og dimensjoner til elektriske maskiner og transformatorer bestemmes av egenskapene til magnetiske materialer. Halvledermaterialer, eller halvledere, opptar en ganske betydelig plass i elektroteknikk. Som et resultat av utviklingen og studiet av denne gruppen av materialer, er det laget forskjellige nye enheter som gjør det mulig å lykkes med å løse noen problemer innen elektroteknikk.
Med et rasjonelt valg av elektrisk isolerende, magnetiske og andre materialer er det mulig å lage elektrisk utstyr som er driftssikkert med små dimensjoner og vekt. Men for å realisere disse egenskapene kreves kunnskap om egenskapene til alle grupper av elektriske materialer.
Ledermaterialer
Denne gruppen av materialer inkluderer metaller og deres legeringer. Rene metaller har lav resistivitet. Unntaket er kvikksølv, som har en ganske høy resistivitet. Legeringene har også høy resistivitet. Rene metaller brukes til fremstilling av viklings- og monteringsledninger, kabler etc. Lederlegeringer i form av ledninger og bånd brukes i reostater, potensiometre, tilleggsmotstander m.m.
I undergruppen av legeringer med høy resistivitet skilles en gruppe varmebestandige ledermaterialer som er motstandsdyktige mot oksidasjon ved høye temperaturer. Varmebestandige, eller varmebestandige, lederlegeringer brukes i elektriske varmeapparater og reostater. I tillegg til lav resistivitet har rene metaller god duktilitet, det vil si at de kan trekkes inn i tynn tråd, til bånd og rulles til folie mindre enn 0,01 mm tykk. Metalllegeringer har mindre duktilitet, men er mer elastiske og mekanisk stabile. Et karakteristisk trekk ved alle metalliske ledermaterialer er deres elektroniske ledningsevne. Resistiviteten til alle metallledere øker med økende temperatur, så vel som som et resultat av mekanisk bearbeiding, noe som forårsaker permanent deformasjon i metallet.
Rulling eller trekking brukes når det er nødvendig å skaffe ledermaterialer med økt mekanisk styrke, for eksempel ved fremstilling av luftledningsledninger, vognledninger osv. For å returnere deformerte metallledere til deres tidligere resistivitetsverdi, utsettes de for varme behandling - gløding uten tilgang på oksygen.
Elektriske isolasjonsmaterialer
Elektriske isolasjonsmaterialer, eller dielektriske, er de materialene som brukes til å gi isolasjon, dvs. de forhindrer lekkasje av elektrisk strøm mellom ledende deler som er under forskjellige elektriske potensialer. Dielektriske stoffer har svært høy elektrisk motstand. Basert på deres kjemiske sammensetning er dielektrikum delt inn i organiske og uorganiske. Hovedelementet i molekylene til alle organiske dielektrikum er karbon. Det er ikke karbon i uorganiske dielektriske stoffer. Uorganisk dielektrikum (glimmer, keramikk, etc.) har størst varmemotstand.
Etter produksjonsmetoden skilles det mellom naturlige (naturlige) og syntetiske dielektriske stoffer. Syntetisk dielektrikum kan lages med et gitt sett av elektriske og fysisk-kjemiske egenskaper, og det er derfor de er mye brukt i elektroteknikk.
Basert på strukturen til molekylene deres, er dielektrikum delt inn i ikke-polare (nøytrale) og polare. Nøytral dielektrikum består av elektrisk nøytrale atomer og molekyler, som ikke har elektriske egenskaper før de blir utsatt for et elektrisk felt. Nøytrale dielektriske stoffer er: polyetylen, fluoroplastisk-4 osv. Blant de nøytrale skilles det ut ioniske krystallinske dielektrika (glimmer, kvarts, etc.), der hvert par ioner utgjør en elektrisk nøytral partikkel. Ioner er lokalisert på stedene til krystallgitteret. Hvert ion er i vibrerende termisk bevegelse nær sentrum av likevekt - en node av krystallgitteret. Polare, eller dipol, dielektrikum består av polare dipolmolekyler. Sistnevnte, på grunn av asymmetrien i strukturen deres, har et innledende elektrisk øyeblikk selv før påvirkningen av den elektriske feltkraften på dem. Polare dielektriske stoffer inkluderer bakelitt, polyvinylklorid, etc. Sammenlignet med nøytrale dielektriske stoffer har polare dielektrika høyere dielektriske konstanter, samt noe økt konduktivitet.
I henhold til deres aggregeringstilstand er dielektrikum gassformig, flytende og fast. Den største er gruppen av faste dielektriske stoffer. De elektriske egenskapene til elektriske isolasjonsmaterialer vurderes ved å bruke mengder som kalles elektriske egenskaper. Disse inkluderer: volumresistivitet, overflateresistivitet, dielektrisk konstant, temperaturkoeffisient for dielektrisk konstant, dielektrisk taptangens og dielektrisk styrke til materialet.
Spesifikk volumresistivitet er en verdi som gjør det mulig å estimere den elektriske motstanden til et materiale når likestrøm flyter gjennom det. Det gjensidige av volumresistivitet kalles volumledningsevne. Spesifikk overflatemotstand er en verdi som lar en estimere den elektriske motstanden til et materiale når likestrøm flyter over overflaten mellom elektrodene. Den gjensidige av spesifikk overflatemotstand kalles spesifikk overflateledningsevne.
Temperaturkoeffisienten for elektrisk resistivitet er en verdi som bestemmer endringen i resistiviteten til et materiale med en endring i dets temperatur. Med økende temperatur synker den elektriske motstanden til alle dielektriske stoffer; derfor har deres temperaturkoeffisient for resistivitet et negativt fortegn. Dielektrisk konstant er en verdi som lar oss evaluere et materiales evne til å skape elektrisk kapasitans. Relativ dielektrisk konstant er inkludert i verdien av absolutt dielektrisk konstant. Temperaturkoeffisienten til dielektrisitetskonstanten er en verdi som gjør det mulig å evaluere arten av endringen i dielektrisitetskonstanten, og derfor isolasjonskapasitansen, med en endring i temperaturen. Dielektrisk taptangent er en verdi som bestemmer effekttap i et dielektrikum som opererer ved vekselspenning.
Elektrisk styrke er en verdi som lar oss vurdere evnen til et dielektrikum til å motstå ødeleggelse av elektrisk spenning. Den mekaniske styrken til elektriske isolasjonsmaterialer og andre materialer vurderes ved å bruke følgende egenskaper: strekkfasthet til materialet, strekkforlengelse, materialets trykkfasthet, statisk bøyestyrke til materialet, spesifikk slagstyrke, spaltemotstand.
De fysisk-kjemiske egenskapene til dielektrika inkluderer: syretall, viskositet, vannabsorpsjon. Syretallet er antall milligram kaliumhydroksid som kreves for å nøytralisere de frie syrene i 1 g dielektrisk. Syretallet bestemmes for flytende dielektriske stoffer, forbindelser og lakk. Denne verdien lar oss estimere mengden frie syrer i dielektrikumet, og dermed graden av deres effekt på organiske materialer. Tilstedeværelsen av frie syrer svekker de elektriske isolasjonsegenskapene til dielektriske stoffer. Viskositet, eller koeffisienten for indre friksjon, gjør det mulig å evaluere fluiditeten til elektriske isolerende væsker (oljer, lakk, etc.). Viskositeten kan være kinematisk eller betinget. Vannabsorpsjon er mengden vann som absorberes av et dielektrikum etter at det har vært i destillert vann i 24 timer ved en temperatur på 20°C og over. Mengden vannabsorpsjon indikerer porøsiteten til materialet og tilstedeværelsen av vannløselige stoffer i det. Når denne indikatoren øker, forringes de elektriske isolasjonsegenskapene til dielektrikum.
De termiske egenskapene til dielektrikum inkluderer: smeltepunkt, mykningspunkt, dråpepunkt, dampflammepunkt, varmebestandighet til plast, termoelastisitet (varmebestandighet) til lakker, varmebestandighet, frostbestandighet, tropisk motstand.
Elektriske isolasjonsmaterialer laget av polymerer er mye brukt i elektroteknikk. Disse inkluderer filmer og kassetter. Filmer produseres med en tykkelse på 5-250 mikron, og bånd - 0,2-3,0 mm. Høypolymerfilmer og -tape kjennetegnes av stor fleksibilitet, mekanisk styrke og gode elektriske isolerende egenskaper. Polystyrenfilmer produseres med en tykkelse på 20-100 mikron og en bredde på 8-250 mm. Tykkelsen på polyetylenfilmer er vanligvis 30-200 mikron, og bredden er 230-1500 mm. Filmer fra fluoroplastic-4 er laget med en tykkelse på 5-40 mikron og en bredde på 10-200 mm. Ikke-orienterte og orienterte filmer produseres også av dette materialet. Orienterte fluoroplastiske filmer har de høyeste mekaniske og elektriske egenskapene.
Polyetylentereftalat (lavsan) filmer produseres med en tykkelse på 25-100 mikron og en bredde på 50-650 mm. PVC-filmer er laget av vinylplast og myknet polyvinylklorid. Vinylplastfilmer har større mekanisk styrke, men mindre fleksibilitet. Vinylplastfilmer har en tykkelse på 100 mikron eller mer, og plastiserte polyvinylkloridfilmer har en tykkelse på 20-200 mikron. Cellulosetriacetat (triacetat)-filmer er laget uplastiserte (stive), blåfarget, lett plastifisert (fargeløse) og plastiserte (blåfarget). Sistnevnte har betydelig fleksibilitet. Triacetatfilmer produseres i tykkelser på 25, 40 og 70 mikron og en bredde på 500 mm. Film-elektrisk papp er et fleksibelt elektrisk isolasjonsmateriale som består av isolerende papp dekket på den ene siden med Mylar-film. Film-elektrokartong på lavsanfilm har en tykkelse på 0,27 og 0,32 mm. Den produseres i ruller med en bredde på 500 mm. Film-asbestpapp er et fleksibelt elektrisk isolasjonsmateriale som består av en Mylar-film 50 mikron tykk, dekket på begge sider med asbestpapir 0,12 mm tykt. Film-asbestpapp produseres i ark 400 x 400 mm (ikke mindre) med en tykkelse på 0,3 mm.
Elektrisk isolerende lakker og emaljer
Lakker er løsninger av filmdannende stoffer: harpiks, bitumen, tørkende oljer, celluloseetere eller sammensetninger av disse materialene i organiske løsemidler. Under tørkeprosessen av lakken fordamper løsningsmidler fra den, og fysiske og kjemiske prosesser oppstår i lakkens base, noe som fører til dannelsen av en lakkfilm. I henhold til deres formål er elektriske isolerende lakker delt inn i impregnering, belegg og lim.
Impregneringslakk brukes til å impregnere viklingene til elektriske maskiner og enheter for å sikre svingene deres, øke varmeledningsevnen til viklingene og øke fuktighetsmotstanden. Belegglakker gjør det mulig å lage beskyttende fuktbestandige, oljebestandige og andre belegg på overflaten av viklinger eller plast og andre isolerende deler. Selvklebende lakk er beregnet for liming av glimmerplater til hverandre eller på papir og tekstiler for å oppnå elektriske isolasjonsmaterialer av glimmer (micanitt, mycalente, etc.).
Emaljer er lakk med pigmenter innført i dem - uorganiske fyllstoffer (sinkoksid, titandioksid, rødt bly, etc.). Pigmenter introduseres for å øke hardheten, mekanisk styrke, fuktmotstand, slagmotstand og andre egenskaper til emaljefilmer. Emaljer er klassifisert som dekkematerialer.
I henhold til tørkemetoden skilles lakk og emaljer mellom varm (ovn) og kald (luft) tørking. Førstnevnte krever høye temperaturer for herding - fra 80 til 200 ° C, mens sistnevnte tørker ved romtemperatur. Varmtørkende lakker og emaljer har som regel høyere dielektriske, mekaniske og andre egenskaper. For å forbedre egenskapene til lufttørkende lakk og emaljer, samt for å fremskynde herding, tørkes de noen ganger ved forhøyede temperaturer - fra 40 til 80 ° C.
Hovedgruppene av lakk har følgende funksjoner. Etter tørking danner oljebaserte lakker fleksible, elastiske, gule filmer som er motstandsdyktige mot fuktighet og oppvarmet mineralolje. Når det gjelder varmebestandighet, tilhører filmene til disse lakkene klasse A. I oljelakker brukes knappe linfrø- og tungoljer, så de erstattes av lakker basert på syntetisk harpiks, som er mer motstandsdyktig mot varmealdring.
Olje-bitumenlakker danner fleksible svarte filmer som er motstandsdyktige mot fuktighet, men som lett løses opp i mineraloljer (transformator- og smøreoljer). Når det gjelder varmebestandighet, tilhører disse lakkene klasse A (105°C). Glypthal- og olje-glypthal lakk og emaljer har god klebeevne til glimmer, papir, tekstiler og plast. Filmene til disse lakkene har økt varmebestandighet (klasse B). De er motstandsdyktige mot oppvarmet mineralolje, men krever varm tørking ved temperaturer på 120-130 ° C. Rene glypthallakker basert på umodifiserte glypthalharpikser danner harde, ufleksible filmer som brukes i produksjon av solid glimmerisolasjon (harde micanitter). Etter tørking produserer olje-glyftallakk fleksible, elastiske, gule filmer.
Silikonlakker og emaljer er preget av høy varmebestandighet og kan fungere lenge ved 180-200 °C, så de brukes i kombinasjon med glassfiber- og glimmerisolasjon. I tillegg har filmene høy fuktmotstand og motstand mot elektriske gnister.
Lakker og emaljer basert på polyvinylklorid og perklorovinylharpikser er motstandsdyktige mot vann, oppvarmede oljer, sure og alkaliske kjemikalier, derfor brukes de som belegglakk og emaljer for å beskytte viklinger, samt metalldeler mot korrosjon. Du bør være oppmerksom på den svake vedheften av polyvinylklorid og perklorovinyllakker og emaljer til metaller. Sistnevnte er først belagt med et lag primer, og deretter med lakk eller emalje basert på polyvinylkloridharpikser. Tørking av disse lakkene og emaljene utføres ved 20, så vel som ved 50-60 ° C. Ulempene med denne typen belegg inkluderer deres lave driftstemperatur, som utgjør 60-70 ° C.
Lakker og emaljer basert på epoksyharpiks er preget av høy klebeevne og litt økt varmebestandighet (opptil 130 ° C). Lakker basert på alkyd- og fenolharpikser (fenolalkyd-lakker) har gode tørkeegenskaper i tykke lag og danner elastiske filmer som kan fungere lenge ved temperaturer på 120-130 ° C. Filmene til disse lakkene er fukt- og oljebestandige.
Vannemulsjonslakk er stabile emulsjoner av lakkbaser i springvann. Lakkbaser er laget av syntetisk harpiks, samt av tørkende oljer og deres blandinger. Vannemulsjonslakker er brann- og eksplosjonssikre fordi de ikke inneholder brennbare organiske løsemidler. På grunn av lav viskositet har slike lakker god impregneringsevne. De brukes til impregnering av stasjonære og bevegelige viklinger på elektriske maskiner og enheter som opererer i lang tid ved temperaturer opp til 105 ° C.
Elektriske isolasjonsforbindelser
Forbindelser er isolasjonsforbindelser som er flytende på brukstidspunktet og deretter herder. Forbindelsene inneholder ikke løsemidler. I henhold til deres formål er disse sammensetningene delt inn i impregnering og fylling. Den første av dem brukes til impregnering av viklingene til elektriske maskiner og enheter, den andre - for å fylle hulrom i kabelkoblinger, samt i elektriske maskiner og enheter med det formål å tette.
Forbindelser kan være herdeplast (ikke myknet etter herding) og termoplast (myknet ved etterfølgende oppvarming). Termoherdende forbindelser inkluderer forbindelser basert på epoksy, polyester og noen andre harpikser. Termoplast inkluderer forbindelser basert på bitumen, voksaktige dielektrikum og termoplastiske polymerer (polystyren, polyisobutylen, etc.). Impregnerings- og støpemasser basert på bitumen når det gjelder varmebestandighet tilhører klasse A (105°C), og noen til klasse Y (opptil 90°C). Epoksy og organiske silisiumforbindelser har størst varmebestandighet.
MBC-blandinger er laget på basis av metakrylsyreestere og brukes som impregnerings- og potteblandinger. Etter herding ved 70-100°C (og med spesialherdere ved 20°C) er de herdede stoffer som kan brukes i temperaturområdet fra -55 til +105°C.
Uimpregnerte fibrøse elektriske isolasjonsmaterialer
Denne gruppen inkluderer ark- og rullematerialer som består av fibre av organisk og uorganisk opprinnelse. Fibrøse materialer av organisk opprinnelse (papir, papp, fiber og stoff) er hentet fra plantefibre av tre, bomull og naturlig silke. Det normale fuktighetsinnholdet i elektrisk isolerende papp, papir og fiber varierer fra 6 til 10 %. Fibrøse organiske materialer basert på syntetiske fibre (nylon) har et fuktighetsinnhold på 3 til 5 %. Omtrent samme fuktighet observeres i materialer produsert på basis av uorganiske fibre (asbest, glassfiber). Karakteristiske trekk ved uorganiske fibrøse materialer er deres ikke-brennbarhet og høye varmebestandighet (klasse C). Disse verdifulle egenskapene reduseres i de fleste tilfeller når disse materialene er impregnert med lakk.
Elektrisk isolasjonspapir er vanligvis laget av tremasse. Glimmerpapir, brukt i produksjon av glimmertape, har størst porøsitet. Elektrisk papp er laget av trecellulose eller av en blanding av bomullsfibre og tre (sulfat) cellulosefibre, tatt i forskjellige forhold. Å øke innholdet av bomullsfibre reduserer hygroskopisiteten og krympingen av papp. Elektrisk papp designet for å fungere i luft har en tettere struktur sammenlignet med papp designet for å fungere i olje. Kartong med en tykkelse på 0,1-0,8 mm produseres i ruller, og papp med en tykkelse på 1 mm og over produseres i ark i forskjellige størrelser.
Fiber er et monolittisk materiale oppnådd ved å presse papirark, forhåndsbehandlet med en oppvarmet løsning av sinkklorid og vasket i vann. Fiber er mottagelig for alle typer mekanisk bearbeiding og støping etter å ha bløtlagt emnene i varmt vann.
Letheroid er en tynn ark- og rullefiber som brukes til fremstilling av ulike typer elektriske isolerende pakninger, skiver og formede produkter.
Asbestpapir, -papp og -tape er laget av krysotil-asbestfibre, som har størst elastisitet og evne til å vri seg til tråder. Alle asbestmaterialer er motstandsdyktige mot alkalier, men blir lett ødelagt av syrer.
Elektriske isolasjonsglassbånd og tekstiler er laget av glasstråder hentet fra alkalifrie eller lavalkaliglass. Fordelen med glassfiber fremfor plante- og asbestfibre er deres glatte overflate, som reduserer opptaket av fuktighet fra luften. Varmebestandigheten til glassstoffer og tape er høyere enn asbest.
Elektrisk isolerende lakkerte stoffer (lakkerte stoffer)
Lakkerte stoffer er fleksible materialer som består av stoff impregnert med lakk eller en slags elektrisk isolasjonsmasse. Impregneringslakken eller sammensetningen danner etter herding en fleksibel film, som gir gode elektriske isolerende egenskaper til det lakkerte stoffet. Avhengig av stoffbasen er lakkerte stoffer delt inn i bomull, silke, nylon og glass (glassfiber).
Som impregneringsblandinger for lakkerte stoffer brukes olje, olje-bitumen, eskapon og organosilisiumlakk, samt silikonemaljer, løsninger av silikongummi etc. Silke- og nylonlakkerte stoffer har størst strekkbarhet og fleksibilitet. De kan fungere ved temperaturer som ikke er høyere enn 105°C (klasse A). Alle bomullslakkerte stoffer tilhører samme varmebestandighetsklasse.
De viktigste bruksområdene for lakkerte stoffer er: elektriske maskiner, apparater og lavspenningsenheter. Lakkerte stoffer brukes til fleksibel sving- og sporisolering, samt ulike elektriske isolerende pakninger.
Plast
Plast er faste materialer som på et visst stadie av produksjonen får plastiske egenskaper og i denne tilstanden kan brukes til å produsere produkter med en gitt form. Disse materialene er komposittstoffer som består av et bindemiddel, fyllstoffer, fargestoffer, myknere og andre komponenter. Utgangsmaterialene for produksjon av plastprodukter er pressepulver og pressmaterialer. I henhold til varmebestandighet er plast klassifisert som herdeplast og termoplast.
Laminert elektrisk isolasjonsplast
Laminert plast er materialer som består av vekslende lag med arkfyllstoff (papir eller stoff) og et bindemiddel. De viktigste av de laminerte elektriske isolasjonsplastene er getinax, tekstolitt og glassfiber. De består av arkfyllstoffer ordnet i lag, og bakelitt, epoksy, organosilisiumharpikser og deres sammensetninger brukes som bindemidler.
Spesielle typer impregnert papir (i getinaks), bomullsstoffer (i tekstolitt) og alkalifrie glassstoffer (i glassfiber) brukes som fyllstoffer. De listede fyllstoffene impregneres først med bakelitt- eller silikonlakk, tørkes og kuttes i ark av en viss størrelse. Tilberedte arkfyllstoffer samles i poser med en gitt tykkelse og utsettes for varmpressing, hvor individuelle ark er fast forbundet med hverandre ved hjelp av harpiks.
Getinax og textolite er motstandsdyktige mot mineraloljer, derfor er de mye brukt i oljefylte elektriske enheter og transformatorer. Det billigste laminatmaterialet er trelaminat (delta-tre). Det er oppnådd ved varmpressing av tynne ark av bjørkefiner, forhåndsimpregnert med bakelittharpiks. Delta-tre brukes til produksjon av kraftstrukturelle og elektriske isolasjonsdeler som opererer i olje. For å arbeide utendørs trenger dette materialet forsiktig beskyttelse mot fuktighet.
Asbest tekstolitt er en lagdelt elektrisk isolerende plast oppnådd ved varmpressing av ark av asbeststoff, forhåndsimpregnert med bakelittharpiks. Den produseres i form av formede produkter, samt i form av ark og plater med en tykkelse på 6 til 60 mm. Asbogetinax er en laminert plast produsert ved varmpressing av ark med asbestpapir som inneholder 20 % kraftcellulose eller asbestpapir uten cellulose, impregnert med et epoksy-fenol-formaldehyd-bindemiddel.
Av de betraktede lagdelte elektriske isolasjonsmaterialene har glassfiberlaminater basert på organosilisium- og epoksybindemidler størst varmebestandighet, de beste elektriske og mekaniske egenskapene, økt fuktmotstand og motstand mot soppmugg.
Sår elektriske isolasjonsprodukter
Sårde elektriske isolasjonsprodukter er solide rør og sylindre laget ved å vikle alle fibrøse materialer som er forhåndsimpregnert med et bindemiddel på runde metallstenger. Spesielle typer viklings- eller impregneringspapir, samt bomullsstoffer og glassfiberstoffer brukes som fibermaterialer. Bindemidlene er bakelitt, epoksy, silikon og andre harpikser.
De viklede elektriske isolasjonsproduktene, sammen med metallstengene som de er viklet på, tørkes ved høy temperatur. For å gjøre sårproduktene hygroskopiske, er de lakkert. Hvert lag med lakk tørkes i en ovn. Solide tekstolittstaver kan også klassifiseres som sårprodukter, fordi de også produseres ved å vikle emner fra tekstilsparkel impregnert med bakelittlakk. Etter dette utsettes emnene for varmpressing i stålformer. Sårde elektriske isolasjonsprodukter brukes i transformatorer med luft- og oljeisolasjon, i luft- og oljebrytere, ulike elektriske apparater og elektriske utstyrskomponenter.
Mineralske elektriske isolasjonsmaterialer
Mineralske elektriske isolasjonsmaterialer inkluderer bergarter: glimmer, marmor, skifer, kleberstein og basalt. Denne gruppen inkluderer også materialer laget av Portland-sement og asbest (asbestsement og asbestplast). Hele denne gruppen av uorganiske dielektrika er preget av høy motstand mot elektriske lysbuer og har ganske høye mekaniske egenskaper. Mineraldielektrikum (unntatt glimmer og basalt) kan maskineres, med unntak av gjengeskjæring.
Elektriske isolasjonsprodukter fra marmor, skifer og kleberstein fås i form av tavler for paneler og elektriske isolasjonsunderlag for brytere og lavspentbrytere. Nøyaktig de samme produktene fra smeltet basalt kan kun oppnås ved å støpe i former. For at basaltprodukter skal ha de nødvendige mekaniske og elektriske egenskapene, utsettes de for varmebehandling for å danne en krystallinsk fase i materialet.
Elektriske isolasjonsprodukter laget av asbestsement og asbestplast er plater, baser, skillevegger og lysbueslukkekammer. For å lage denne typen produkter brukes en blanding bestående av portlandsement og asbestfiber. Asbestplastprodukter produseres ved kaldpressing fra en masse som er tilsatt 15 % av et plaststoff (kaolin eller formleire). Dette oppnår større fluiditet av den første pressmassen, noe som gjør det mulig å oppnå elektriske isolasjonsprodukter med kompleks profil fra asbestplast.
Den største ulempen med mange mineraldielektriske stoffer (med unntak av glimmer) er det lave nivået av deres elektriske egenskaper, forårsaket av det store antallet porer som er tilstede og tilstedeværelsen av jernoksider. Dette fenomenet tillater bruk av mineraldielektriske kun i lavspenningsenheter.
I de fleste tilfeller er alle mineraldielektriske stoffer, unntatt glimmer og basalt, før bruk impregnert med parafin, bitumen, styren, bakelittharpikser etc. Størst effekt oppnås ved impregnering av allerede mekanisk bearbeidede mineraldielektriske stoffer (paneler, skillevegger, kamre mv. .).
Marmor og produkter laget av den tåler ikke plutselige temperaturendringer og vil sprekke. Skifer, basalt, kleberstein, glimmer og asbestsement er mer motstandsdyktige mot plutselige temperaturendringer.
Glimmer elektriske isolasjonsmaterialer
Disse materialene består av glimmerplater limt sammen med en form for harpiks eller limlakk. Limte glimmermaterialer inkluderer micanitter, micafolia og mycalentes. Limte glimmermaterialer brukes hovedsakelig til isolering av viklingene til høyspente elektriske maskiner (generatorer, elektriske motorer), samt isolering av lavspentmaskiner og maskiner som opererer under tøffe forhold.
Micanitter er harde eller fleksible arkmaterialer oppnådd ved å lime ark av plukket glimmer ved bruk av skjellakk, glyftalsyre, organosilisium og andre harpikser eller lakk basert på disse harpiksene.
Hovedtypene micanitter er samler, spacer, støping og fleksibel. Samler- og avstandsmikanitter tilhører gruppen av faste micanitter, som etter liming av glimmer presses ved høye spesifikke trykk og oppvarming. Disse mikanittene har mindre tykkelseskrymping og høyere tetthet. Støping og fleksibel micanitt har en løsere struktur og lavere tetthet.
Collector micanite er et solid platemateriale laget av glimmerplater limt sammen med skjellakk eller glyptalharpiks eller lakk basert på disse harpiksene. For å sikre mekanisk styrke når du arbeider i samlere til elektriske maskiner, introduseres ikke mer enn 4% lim i disse mikanittene.
Spacer micanite er et solid platemateriale laget av ark av plukket glimmer, limt sammen med skjellakk eller glyptalharpiks eller lakk basert på dem. Etter liming presses arkene med dempende micanitt. Dette materialet inneholder 75-95% glimmer og 25-5% lim.
Støpemikanitt er et solid platemateriale laget av plater av plukket glimmer, limt sammen med skjellakk, glyftal eller organosilisiumharpiks eller lakk basert på dem. Etter liming presses arkene med støpemikanitt ved en temperatur på 140-150 ° C.
Fleksibel micanitt er et platemateriale som er fleksibelt ved romtemperatur. Den er laget av ark av plukket glimmer, limt med olje-bitumen, olje-glyftal- eller silikonlakk (uten tørketrommel), og danner fleksible filmer.
Visse typer fleksibel micanitt er dekket med glimmerpapir på begge sider for å øke den mekaniske styrken. Fleksibel glassfiber er et platemateriale som er fleksibelt ved romtemperatur. Dette er en type fleksibel micanitt, preget av økt mekanisk styrke og økt motstand mot varme. Dette materialet er laget av ark av plukket glimmer, limt sammen med silikon eller olje-glyftallakk, og danner fleksible varmebestandige filmer. Plater av fleksibelt glassfiber dekkes på begge sider eller den ene siden med alkalifri glassfiber.
Micafolium er et elektrisk isolasjonsmateriale på rulle eller ark, støpt i oppvarmet tilstand. Den består av ett eller flere, vanligvis to eller tre, lag med glimmerark limt sammen og med et papirark 0,05 mm tykt, eller med glassfiber, eller med et glassfibernett. Skjellakk, glypthal, polyester eller organisk silisium brukes som limlakk.
Glimmertape er et rullet elektrisk isolasjonsmateriale som er fleksibelt ved romtemperatur. Den består av ett lag med ark av plukket glimmer, limt sammen og dekket på en eller begge sider med tynt glimmerpapir, glassfiber eller glassfibernett. Olje-bitumen, olje-glyftalsyre, organosilisium og gummiløsninger brukes som limlakker.
Mikasilk er et rullet elektrisk isolasjonsmateriale, fleksibelt ved romtemperatur. Mikasilk er en av variantene av mycalente, men med økt mekanisk strekkfasthet. Den består av ett lag med ark av plukket glimmer, limt sammen og dekket på den ene siden med en klut laget av naturlig silke, og på den andre med glimmerpapir. Olje-glyftal- eller olje-bitumenlakk ble brukt som klebelakk, og dannet fleksible filmer.
Mikafat er et elektrisk isolasjonsmateriale på rulle eller ark som er fleksibelt ved romtemperatur. Glimmerduk består av flere lag med plukket glimmer, limt sammen og dekket på begge sider med bomullsstoff (percale) eller glimmerpapir på den ene siden og stoff på den andre.
Micalex er en glimmerplast laget ved pressing av en blanding av pulverisert glimmer og glass. Etter pressing utsettes produktene for varmebehandling (tørking). Micalex produseres i form av plater og stenger, samt i form av elektriske isolasjonsprodukter (paneler, baser for brytere, luftkondensatorer, etc.). Ved pressing av Micalex-produkter kan metalldeler legges til dem. Disse produktene er egnet for alle typer mekanisk bearbeiding.
Glimmer elektriske isolasjonsmaterialer
Ved utvikling av naturlig glimmer og ved produksjon av elektriske isolasjonsmaterialer basert på plukket glimmer, blir det mye avfall igjen. Gjenvinningen deres gjør det mulig å få tak i nye elektriske isolasjonsmaterialer - glimmer. Denne typen materiale er laget av glimmerpapir, forhåndsbehandlet med en slags lim (harpiks, lakk). Harde eller fleksible elektriske isolasjonsmaterialer av glimmer oppnås fra glimmerpapir ved liming med klebelakk eller harpiks og etterfølgende varmpressing. Selvklebende harpikser kan innføres direkte i den flytende glimmermassen - glimmersuspensjon. Blant de viktigste glimmermaterialene må følgende nevnes.
Sludinittsamler er et solid platemateriale, kalibrert i tykkelse. Det oppnås ved å varmpresse ark med glimmerpapir behandlet med skjellakk. Samlerglimmer produseres i ark som varierer i størrelse fra 215 x 400 mm til 400 x 600 mm.
Glimmerdemping er et solid arkmateriale som oppnås ved å varmpresse ark av glimmerpapir impregnert med klebende lakk. Spacer mica produseres i plater som måler 200 x 400 mm. Solide pakninger og skiver er laget av det for elektriske maskiner og enheter med normal og økt overoppheting.
Støpeglassglimmer er et hardt platemateriale når det er kaldt og fleksibelt når det varmes opp. Det oppnås ved å lime glimmerpapir til glassfiberunderlag. Støpebestandig glassglimmer er et solid platemateriale støpt i oppvarmet tilstand. Den er laget ved å lime ark med glimmerpapir til glassfiber med varmebestandig silikonlakk. Den produseres i ark som måler 250 x 350 mm eller mer. Dette materialet har økt mekanisk strekkfasthet.
Sludinite fleksibel er et platemateriale som er fleksibelt ved romtemperatur. Den produseres ved å lime ark med glimmerpapir etterfulgt av varmpressing. Polyester- eller silikonlakk brukes som bindemiddel. De fleste typer fleksibel glimmer er dekket med glassfiber på en eller begge sider. Fleksibelt glassglimmer (varmebestandig) er et platemateriale som er fleksibelt ved romtemperatur. Den produseres ved å lime ett eller flere ark med glimmerpapir til glassfiber eller glassfibernett ved bruk av organosilisiumlakker. Etter liming varmpresses materialet. Den er dekket med glassfiber på en eller begge sider for å øke mekanisk styrke.
Sludinitofolium er et rull- eller arkmateriale, fleksibelt ved oppvarming, oppnådd ved å lime ett eller flere ark med glimmerpapir med telefonpapir 0,05 mm tykt, brukt som et fleksibelt underlag. Bruksomfanget til dette materialet er det samme som for micafolia basert på plukket glimmer. Sludinitofolium produseres i ruller 320-400 mm brede.
Glimmertape er et rullet varmebestandig materiale, fleksibelt ved romtemperatur, bestående av glimmerpapir dekket på en eller begge sider med glassfibernett eller glassfiber. Glimmertape produseres hovedsakelig i ruller med en bredde på 15, 20, 23, 25, 30 og 35 mm, sjeldnere i ruller.
Glass-glimmertape er et rullet, kaldfleksibelt materiale som består av glimmerpapir, glassfibernett og glimmerpapir, limt og impregnert med epoksy-polyesterlakk. Overflaten av båndet er dekket med et klebrig lag med forbindelse. Den produseres i ruller med en bredde på 15, 20, 23, 30, 35 mm.
Elektrokartong i glassglimmer er et arkmateriale som er fleksibelt ved romtemperatur. Det oppnås ved å lime glimmerpapir, elektrisk papp og glassfiber ved hjelp av lakk. Tilgjengelig i ark som måler 500 x 650 mm.
Glimmer-plast elektriske isolasjonsmaterialer
Alle glimmerplastmaterialer produseres ved liming og pressing av ark av glimmerplastpapir. Sistnevnte er hentet fra ikke-industrielt glimmeravfall som et resultat av mekanisk knusing av partikler med en elastisk bølge. Sammenlignet med glimmerplastmaterialer har glimmerplastmaterialer større mekanisk styrke, men er mindre homogene, siden de består av større partikler enn glimmerplast. De viktigste elektriske isolasjonsmaterialene i glimmerplast er følgende.
Collector glimmerplast er et solid platemateriale kalibrert i tykkelse. Det oppnås ved å varmpresse ark med glimmerpapir, forhåndsbelagt med et lag lim. Tilgjengelig i ark som måler 215 x 465 mm.
Glimmerdemping er et solid arkmateriale laget av varmpressende ark av glimmerpapir belagt med et lag bindemiddel. Tilgjengelig i ark som måler 520 x 850 mm.
Støpeglimmer er et presset platemateriale som er hardt når det er kaldt og i stand til å støpes når det varmes opp. Tilgjengelig i ark som varierer i størrelse fra 200 x 400 mm til 520 x 820 mm.
Fleksibel glimmer er et presset arkmateriale som er fleksibelt ved romtemperatur. Tilgjengelig i ark som varierer i størrelse fra 200 x 400 mm til 520 x 820 mm. Fleksibel glassglimmerplast er et presset arkmateriale, fleksibelt ved romtemperatur, bestående av flere lag med glimmerpapir, dekket på den ene siden med glassfiber, og på den andre med glassfibernett eller på begge sider med glassfibernett. Tilgjengelig i ark som varierer i størrelse fra 250 x 500 mm til 500 x 850 mm.
Glimmerplastfolium er et rullet eller arkmateriale, fleksibelt og formbart i oppvarmet tilstand, oppnådd ved å lime flere ark med glimmerplastpapir og limt på den ene siden med telefonpapir eller uten.
Glimmerplasttape er et rullmateriale fleksibelt ved romtemperatur, bestående av glimmerplastpapir dekket med glimmerpapir på begge sider. Dette materialet er tilgjengelig i ruller med bredder på 12, 15, 17, 24, 30 og 34 mm.
Varmebestandig glassglimmerplasttape er et materiale fleksibelt ved romtemperatur, bestående av ett lag med glimmerpapir, dekket på en eller begge sider med glassfiber eller glassfibernett ved bruk av silikonlakk. Materialet produseres i ruller med bredde 15, 20, 25, 30 og 35 mm.
Elektrokeramiske materialer og glass
Elektrokeramiske materialer er kunstige faste stoffer oppnådd som et resultat av varmebehandling (brenning) av innledende keramiske masser bestående av forskjellige mineraler (leire, talkum, etc.) og andre stoffer tatt i et visst forhold. Ulike elektrokeramiske produkter oppnås fra keramiske masser: isolatorer, kondensatorer, etc.
Under høytemperaturbrenning av disse produktene oppstår komplekse fysiske og kjemiske prosesser mellom partiklene til utgangsstoffene med dannelse av nye stoffer med en krystallinsk og glassaktig struktur.
Elektrokeramiske materialer er delt inn i 3 grupper: materialer som isolatorer er laget av (isolerende keramikk), materialer som kondensatorer er laget av (kondensatorkeramikk), og ferroelektriske keramiske materialer, som har unormalt høye verdier for dielektrisk konstant og piezoelektrisk effekt. Sistnevnte brukes i radioteknikk. Alle elektrokeramiske materialer er preget av høy varmebestandighet, værbestandighet, motstand mot elektriske gnister og lysbuer, og har gode elektriske isolasjonsegenskaper og ganske høy mekanisk styrke.
Sammen med elektrokeramiske materialer er mange typer isolatorer laget av glass. Lavalkali- og alkaliglass brukes til produksjon av isolatorer. De fleste typer høyspenningsisolatorer er laget av herdet glass. Herdet glassisolatorer er overlegne i mekanisk styrke enn porselensisolatorer.
Magnetiske materialer
Mengdene som de magnetiske egenskapene til materialer vurderes med kalles magnetiske egenskaper. Disse inkluderer: absolutt magnetisk permeabilitet, relativ magnetisk permeabilitet, temperaturkoeffisient for magnetisk permeabilitet, maksimal magnetisk feltenergi, etc. Alle magnetiske materialer er delt inn i to hovedgrupper: mykmagnetisk og hardmagnetisk.
Magnetisk myke materialer er preget av lave hysterese-tap (magnetisk hysterese - et etterslep i magnetiseringen av en kropp fra det eksterne magnetiseringsfeltet). De har relativt store magnetiske permeabilitetsverdier, lav tvangskraft og relativt høy metningsinduksjon. Disse materialene brukes til fremstilling av magnetiske kjerner til transformatorer, elektriske maskiner og enheter, magnetiske skjermer og andre enheter der magnetisering med lavt energitap er nødvendig.
Harde magnetiske materialer er preget av store hysterese-tap, det vil si at de har høy tvangskraft og høy restinduksjon. Disse materialene, som blir magnetisert, kan beholde den resulterende magnetiske energien i lang tid, det vil si at de blir kilder til et konstant magnetfelt. Harde magnetiske materialer brukes til å lage permanente magneter.
I henhold til deres grunnlag er magnetiske materialer delt inn i metalliske, ikke-metalliske og magnetoelektriske. Metalliske magnetisk myke materialer inkluderer: rent (elektrolytisk) jern, elektrisk platestål, jern-Armco, permalloy (jern-nikkel-legeringer), etc. Metalliske magnetisk harde materialer inkluderer: legert stål, spesiallegeringer basert på jern og aluminium og nikkel og legeringer komponenter (kobolt, silisium, etc.). Ikke-metalliske magnetiske materialer inkluderer ferritter. Dette er materialer hentet fra en pulveraktig blanding av oksider av visse metaller og jernoksid. Pressede ferrittprodukter (kjerner, ringer osv.) brennes ved en temperatur på 1300-1500°C. Ferritter er enten magnetisk myke eller magnetisk harde.
Magnetoelektrikk er komposittmaterialer som består av 70-80 % pulverisert magnetisk materiale og 30-20 % organisk høypolymer-dielektrisk. Ferritter og magnetoelektriske stoffer skiller seg fra magnetiske metallmaterialer ved å ha høyere volumresistivitetsverdier, noe som kraftig reduserer virvelstrømstap. Dette gjør at disse materialene kan brukes i høyfrekvent teknologi. I tillegg har ferritter stabile magnetiske egenskaper over et bredt frekvensområde.
Elektrisk stålplate
Elektrisk stål er et mykt magnetisk materiale. For å forbedre de magnetiske egenskapene tilsettes silisium, noe som øker stålets resistivitet, noe som fører til en reduksjon i virvelstrømstap. Dette stålet er produsert i form av plater med en tykkelse på 0,1; 0,2; 0,35; 0,5; 1,0 mm, bredde fra 240 til 1000 mm og lengde fra 720 til 2000 mm.
Permalloy
Disse materialene er jern-nikkel-legeringer med et nikkelinnhold på 36 til 80 %. For å forbedre visse egenskaper til permalloys tilsettes krom, molybden, kobber osv. Karakteristiske trekk ved alle permalloys er deres enkle magnetisering i svake magnetiske felt og økte verdier av elektrisk resistivitet.
Permalloys er formbare legeringer, som lett rulles til plater og strimler med en tykkelse på opptil 0,02 mm eller mindre. På grunn av deres økte resistivitet og stabilitet av magnetiske egenskaper, kan permalloys brukes opp til frekvenser på 200-500 kHz. Permalloys er svært følsomme for deformasjon, noe som forårsaker en forringelse av deres opprinnelige magnetiske egenskaper. Å gjenopprette det opprinnelige nivået av magnetiske egenskaper til deformerte permalloy-deler oppnås ved å varmebehandle dem i henhold til et strengt utviklet regime.
Harde magnetiske materialer
Magnetisk harde materialer har store verdier av tvangskraft og høy gjenværende induksjon, og derfor store verdier av magnetisk energi. Harde magnetiske materialer inkluderer:
- legeringer herdet til martensitt (stål legert med krom, wolfram eller kobolt);
- jern-nikkel-aluminium ikke-smidbare legeringer av dispersjonsherding (alni, alnico, etc.);
- formbare legeringer basert på jern, kobolt og vanadium (viccaloy) eller basert på jern, kobolt, molybden (komol);
- legeringer med svært høy koercitivitet basert på edle metaller (platina - jern; sølv - mangan - aluminium, etc.);
- metall-keramiske ikke-smidbare materialer oppnådd ved å presse pulveriserte komponenter etterfulgt av brenning av pressede produkter (magneter);
- magnetisk harde ferritter;
- metall-plast ikke-formbare materialer oppnådd fra pressepulver bestående av partikler av magnetisk hardt materiale og et bindemiddel (syntetisk harpiks);
- magnetoelastiske materialer (magnetoelaster), bestående av et pulver av et magnetisk hardt materiale og et elastisk bindemiddel (gummi, gummi).
Gjenværende induksjon av metall-plast og magnetoelastiske magneter er 20-30 % mindre sammenlignet med støpte magneter laget av de samme harde magnetiske materialene (alni, alnico, etc.).
Ferritter
Ferritter er ikke-metalliske magnetiske materialer laget av en blanding av spesielt utvalgte metalloksider med jernoksid. Navnet på ferritt bestemmes av navnet på det toverdige metallet, hvis oksid er en del av ferritten. Så hvis ferritten inneholder sinkoksid, kalles ferritten sink; hvis manganoksid tilsettes materialet - mangan.
Komplekse (blandet) ferritter brukes i teknologi, med høyere magnetiske egenskaper og større resistivitet sammenlignet med enkle ferritter. Eksempler på komplekse ferritter er nikkel-sink, mangan-sink, etc.
Alle ferritter er stoffer av en polykrystallinsk struktur, oppnådd fra metalloksider som et resultat av sintringspulver av forskjellige oksider ved temperaturer på 1100-1300 ° C. Ferritter kan bare behandles med et slipeverktøy. De er magnetiske halvledere. Dette gjør at de kan brukes i høyfrekvente magnetiske felt, siden deres tap på grunn av virvelstrømmer er ubetydelige.
Halvledermaterialer og -produkter
Halvledere inkluderer et stort antall materialer som skiller seg fra hverandre i indre struktur, kjemisk sammensetning og elektriske egenskaper. I henhold til deres kjemiske sammensetning er krystallinske halvledermaterialer delt inn i 4 grupper:
- materialer som består av atomer av ett element: germanium, silisium, selen, fosfor, bor, indium, gallium, etc.;
- materialer som består av metalloksider: kobber(II)oksid, sinkoksid, kadmiumoksid, titandioksid, etc.;
- materialer basert på forbindelser av atomer av den tredje og femte gruppen av Mendeleev-systemet av elementer, betegnet med en generell formel og kalt antimonider. Denne gruppen inkluderer forbindelser av antimon med indium, med gallium, etc., forbindelser av atomer fra den andre og sjette gruppen, samt forbindelser av atomer i den fjerde gruppen;
- halvledermaterialer av organisk opprinnelse, for eksempel polysykliske aromatiske forbindelser: antracen, naftalen, etc.
I henhold til krystallstrukturen er halvledermaterialer delt inn i 2 grupper: monokrystallinske og polykrystallinske halvledere. Den første gruppen inkluderer materialer oppnådd i form av store enkeltkrystaller (enkeltkrystaller). Blant dem er germanium og silisium, hvorfra plater er kuttet for likerettere og andre halvlederenheter.
Den andre gruppen av materialer er halvledere, bestående av mange små krystaller loddet til hverandre. Polykrystallinske halvledere er: selen, silisiumkarbid, etc.
Når det gjelder volumetrisk resistivitet, inntar halvledere en mellomposisjon mellom ledere og dielektrikum. Noen av dem reduserer elektrisk motstand kraftig når de utsettes for høy spenning. Dette fenomenet har funnet anvendelse i avledere av ventiltype for å beskytte kraftledninger. Andre halvledere reduserer motstanden dramatisk når de utsettes for lys. Dette brukes i fotoceller og fotomotstander. En felles egenskap for halvledere er at de har elektron- og hullledningsevne.
Elektrokarbonprodukter (børster for elektriske maskiner)
Denne typen produkter inkluderer børster for elektriske maskiner, elektroder for lysbueovner, kontaktdeler osv. Elektrokarbonprodukter lages ved pressing av de originale pulvermassene, etterfulgt av brenning.
De opprinnelige pulvermassene består av en blanding av karbonholdige materialer (grafitt, sot, koks, antrasitt, etc.), bindemidler og mykgjørende stoffer (kull og syntetisk tjære, bek, etc.). Noen pulver inneholder ikke et bindemiddel.
Børster for elektriske maskiner er grafitt, karbon-grafitt, elektrografitt, metall-grafitt. Grafittbørster er laget av naturlig grafitt uten bindemiddel (myke kvaliteter) og med bruk av bindemiddel (harde kvaliteter). Grafittbørster er myke og gir lite støy under drift. Karbon-grafittbørster er laget av grafitt med tilsetning av andre karbonmaterialer (koks, sot), med innføring av bindemidler. Børstene oppnådd etter varmebehandling er belagt med et tynt lag kobber (i et elektrolysebad). Karbon-grafittbørster har økt mekanisk styrke, hardhet og lav slitasje under drift.
Elektrografitiserte børster er laget av grafitt og andre karbonmaterialer (koks, sot), med introduksjon av bindemidler. Etter den første avfyringen utsettes børstene for grafitisering, dvs. gløding ved en temperatur på 2500-2800 ° C. Elektrografitiserte børster har økt mekanisk styrke, motstand mot sjokkbelastningsendringer og brukes ved høye perifere hastigheter. Metall-grafittbørster er laget av en blanding av grafitt- og kobberpulver. Noen av dem inneholder pulver av bly, tinn eller sølv. Disse børstene har lave resistivitetsverdier, tolererer høye strømtettheter og har lave transiente spenningsfall.
Et materiale er en gjenstand med en viss sammensetning, struktur og egenskaper, designet for å utføre visse funksjoner. Materialer kan ha forskjellige aggregeringstilstander: fast, flytende, gass eller plasma.
Funksjonene som materialene utfører er varierte: å sikre flyten av strøm (i ledende materialer), opprettholde en viss form under mekaniske belastninger (i strukturelle materialer), gi isolasjon (i dielektriske materialer), konvertere elektrisk energi til varme (i resistive materialer) . Vanligvis utfører materialet flere funksjoner. For eksempel opplever et dielektrikum nødvendigvis noen mekaniske belastninger, det vil si at det er et strukturelt materiale.
Materialvitenskap- en vitenskap som studerer sammensetningen, strukturen, egenskapene til materialer, oppførselen til materialer under ulike påvirkninger: termisk, elektrisk, magnetisk, etc., samt en kombinasjon av disse påvirkningene.
Elektrisk materialvitenskap er en gren av materialvitenskap som omhandler materialer for elektroteknikk og energi, d.v.s. materialer med spesifikke egenskaper som er nødvendige for design, produksjon og drift av elektrisk utstyr.
Materialer spiller en avgjørende rolle i energisektoren. For eksempel isolatorer av høyspentlinjer. Historisk sett var porselensisolatorer de første som ble oppfunnet. Teknologien for deres produksjon er ganske kompleks og lunefull. Isolatorene er ganske klumpete og tunge. Vi lærte å jobbe med glass - glassisolatorer dukket opp. De er lettere, billigere, og diagnosen deres er noe enklere. Og til slutt, de siste oppfinnelsene er isolatorer laget av silikongummi.
De første gummiisolatorene var ikke særlig vellykkede. Over tid dannet det seg mikrosprekker på overflaten, der smuss samlet seg, ledende spor ble dannet, og deretter brøt isolatorene gjennom. En detaljert studie av oppførselen til isolatorer i det elektriske feltet til høyspenningsledninger (OHV) under ytre atmosfæriske påvirkninger gjorde det mulig å velge en rekke tilsetningsstoffer som forbedret værbestandighet, motstand mot forurensning og virkningen av elektriske utladninger. Som et resultat er det nå laget en hel klasse lette, slitesterke isolatorer for ulike nivåer av påført spenning.
Til sammenligning er vekten av opphengte isolatorer for en 1150 kV luftledning sammenlignbar med vekten av ledninger i spennet mellom støtter og utgjør flere tonn. Dette tvinger installasjonen av ytterligere parallelle strenger av isolatorer, noe som øker belastningen på støtten. Det er nødvendig å bruke sterkere, og derfor mer massive, støtter. Dette øker materialforbruket, den store vekten av støttene øker installasjonskostnadene betydelig. Som referanse er installasjonskostnadene opptil 70 % av kostnadene ved å bygge en kraftledning. Eksemplet viser hvordan ett strukturelt element påvirker strukturen som helhet.
Dermed er (ETM) en av de avgjørende faktorene i de tekniske og økonomiske indikatorene for ethvert strømforsyningssystem.
De viktigste materialene som brukes i energisektoren kan deles inn i flere klasser: ledende materialer, magnetiske materialer og dielektriske materialer. Felles for dem er at de drives under spenningsforhold, og derfor et elektrisk felt.
Ledende materialer er materialer hvis viktigste elektriske egenskap er svært uttalt elektrisk ledningsevne sammenlignet med andre elektriske materialer. Deres bruk i teknologi er hovedsakelig på grunn av denne egenskapen, som bestemmer høy spesifikk elektrisk ledningsevne ved normal temperatur.
Både faste stoffer og væsker, og under passende forhold kan gasser brukes som ledere av elektrisk strøm. De viktigste solide ledermaterialene som praktisk talt brukes i elektroteknikk er metaller og deres legeringer.
Væskeledere inkluderer smeltede metaller og forskjellige elektrolytter. Men for de fleste metaller er smeltepunktet høyt, og bare kvikksølv, som har et smeltepunkt på ca. minus 39 °C, kan brukes som flytende metallleder ved normale temperaturer. Andre metaller er væskeledere ved høye temperaturer.
Gasser og damper, inkludert metalldamper, er ikke ledere med lave elektriske feltstyrker. Men hvis feltstyrken overstiger en viss kritisk verdi som sikrer utbruddet av støt og fotoionisering, kan gassen bli en leder med elektronisk og ionisk ledningsevne. En høyt ionisert gass med like mange elektroner som antall positive ioner per volumenhet representerer et spesielt ledende medium kalt plasma.
De viktigste egenskapene til ledermaterialer for elektroteknikk er deres elektriske og termiske ledningsevne, samt evnen til å generere termoEMF.
Elektrisk Strømføringsevne karakteriserer et stoffs evne til å lede elektrisk strøm (se -). Mekanismen for passering av strøm i metaller skyldes bevegelsen av frie elektroner under påvirkning av et elektrisk felt.
Halvledermaterialer er materialer som er mellomliggende i sin ledningsevne mellom ledere og dielektriske materialer og hvis særegne egenskap er den ekstremt sterke avhengigheten av ledningsevnen av konsentrasjonen og typen av urenheter eller andre defekter, samt i de fleste tilfeller av ytre energipåvirkninger (temperatur , belysning osv.) . P.).
Halvledere inkluderer en stor gruppe stoffer med elektronisk elektrisk ledningsevne, hvis resistivitet ved normal temperatur er større enn for ledere, men mindre enn dielektrikum, og ligger i området fra 10-4 til 1010 Ohm cm. Halvledere er ikke direkte brukt i energisektoren, men elektroniske komponenter basert på halvledere er mye brukt. Dette er all elektronikk på stasjoner, understasjoner, kontrollrom, tjenester m.m. Likerettere, forsterkere, generatorer, omformere. Ikke-lineære overspenningsdempere i kraftoverføringslinjer (OSL) er også laget av halvledere basert på silisiumkarbid.
Dielektriske materialer
Dielektriske materialer er de hvis viktigste elektriske egenskap er evnen til å polarisere og hvor et elektrostatisk felt kan eksistere. Et ekte (teknisk) dielektrikum er nærmere den ideelle, jo lavere dens spesifikke ledningsevne og jo mindre uttalt er dens langsomme polarisasjonsmekanismer assosiert med spredning av elektrisk energi og varmeavgivelse.
Dielektrisk polarisering kalt utseendet i det når et makroskopisk eget elektrisk felt introduseres i det ytre miljøet, forårsaket av forskyvning av ladede partikler som er en del av de dielektriske molekylene. Dielektrikumet som et slikt felt har oppstått i kalles polarisert.
Magnetiske materialer er materialer designet for å fungere i et magnetfelt med direkte interaksjon med dette feltet. Magnetiske materialer er delt inn i svakt magnetiske og høymagnetiske. Svak magnetiske materialer inkluderer diamagnetiske og paramagnetiske materialer. Svært magnetiske materialer inkluderer ferromagneter, som igjen kan være myke magnetiske og hardmagnetiske.
Komposittmaterialer
Komposittmaterialer er materialer som består av flere komponenter som utfører ulike funksjoner, og det er grensesnitt mellom komponentene.
GENERELL INFORMASJON OM ELEKTRISKE TOG
Korte egenskaper og hovedindikatorer for drift av elektriske tog.
Elektriske tog er delt inn i mekaniske deler, elektrisk utstyr og pneumatisk utstyr.
Den mekaniske delen inkluderer: karosseri, boggier med hjulpar og akselenheter, fjæroppheng, trekktransmisjon, koblingsanordninger og T.R.P.
Elektrisk utstyr omfatter: strømavtagere, start-, kontroll- og bremseutstyr, trekkmotorer, hjelpemaskiner, beskyttelses- og kontrollutstyr for elektriske tog.
Pneumatisk utstyr: pneumatiske enheter og bremsesystemenheter, tyfoner, tanker, kraner, etc.
KRAV TIL ELEKTRISKE TOG.
Elektriske tog skal gi høy akselerasjon under oppstart (akselerasjon) og retardasjon under bremsing. Høye hastigheter på trekk, passasjerkomfort.
Formål og klassifisering av elektriske materialer
For produksjon av elektriske maskiner, apparater og annet utstyr brukes spesielle materialer som har visse elektriske eller magnetiske egenskaper. Avhengig av dette er elektriske materialer delt inn i fire grupper: leder, halvleder, magnetisk og elektrisk isolerende.
Ledermaterialer er preget av høy spesifikk ledningsevne og brukes i elektriske enheter som ledere av elektrisk strøm: viklinger og kontakter i elektriske maskiner, apparater og instrumenter, ledninger og kabler for overføring og distribusjon av elektrisk energi.
Svært ledende materialer: kobber, aluminium og noen legeringer (messing, bronse, etc.)
Materialer med høy resistivitet kan deles inn i tre grupper:
1) for presisjonsmåleinstrumenter og standardmotstander (kobber-manganlegering - manganin)
2) for motstander og reostater (konstantan)
3) som har høy driftstemperatur og beregnet for oppvarming av enheter og belastningsreostater (legeringer av nikkel, krom og jern - nikrom; krom, aluminium og jern - fechral)
Karbon-grafittledere er litt dårligere i ledningsevne enn metaller og deres legeringer og brukes som ledende elementer. Karbonledermaterialer er basert på grafitt og karbon. Børster som brukes til elektriske maskiner er delt inn i fire hovedgrupper: karbon-grafitt, grafitt, elektrografitt og metall-grafitt.
Halvledermaterialer inntar en mellomposisjon i konduktivitet mellom ledere og dielektrikum.
Magnetiske materialer utmerker seg ved deres evne til å forsterke magnetfeltet de er plassert i, dvs. har høy magnetisk ledningsevne. De brukes til fremstilling av magnetiske kjerner i elektriske maskiner og transformatorer. Elektriske enheter bruker hovedsakelig jern, nikkel, kobolt og deres legeringer.
Laster inn...
