БізнесПрамысловасць

Электратэхнічныя матэрыялы, іх ўласцівасці і прымяненне

Эфектыўная і даўгавечная праца электрычных машын і установак наўпрост залежыць ад стану ізаляцыі, для прылады якой ўжываюць электратэхнічныя матэрыялы. Яны характарызуюцца наборам пэўных уласцівасцяў пры памяшканні ва ўмовы электрамагнітнага поля, і ўсталёўваюцца ў прыборах з улікам гэтых паказчыкаў.

Класіфікацыя электратэхнічных матэрыялаў дазваляе падзяліць на асобныя групы электраізаляцыйныя, паўправадніковых, правадніковыя і магнітных матэрыялаў, якія дапаўняюцца асноўнымі вырабамі: кандэнсатарамі, правадамі, ізалятарамі і гатовымі паўправадніковымі элементамі.

Матэрыялы працуюць як у асобных магнітных або электрычных палях з пэўнымі ўласцівасцямі, так і падвяргаюцца дзеянню некалькіх выпраменьванняў адначасова. Магнітныя матэрыялы ўмоўна падзяляюцца на магнетики і слабомагнитные рэчывы. У электрычнай тэхніцы найбольш шырока ўжываюць сильномагнитные матэрыялы.

Навука аб матэрыялах

Матэрыялам называецца субстанцыя, якая характарызуецца выдатным ад іншых аб'ектаў хімічным складам, ўласцівасцямі і структурай малекул і атамаў. Рэчыва знаходзіцца ў адным з чатырох станаў: газападобным, цвёрдым, плазменным або вадкім. Электратэхнічныя і канструкцыйныя матэрыялы выконваюць ва ўсталёўцы разнастайныя функцыі.

Правадніковыя матэрыялы ажыццяўляюць перадачу патоку электронаў, дыэлектрычныя кампаненты забяспечваюць ізаляцыю. Прымяненне рэзістыўных элементаў ператварае электрычную энергію ў цеплавую, канструкцыйныя матэрыялы захоўваюць форму вырабы, напрыклад, корпуса. Электратэхнічныя і канструкцыйныя матэрыялы абавязкова выконваюць не адну, а некалькі спадарожных функцый, напрыклад, дыэлектрык у працы электраўстаноўкі адчувае нагрузкі, што набліжае яго да канструкцыйных матэрыялаў.

Электрычнае матэрыялазнаўства - гэта навука, якая займаецца вызначэннем уласцівасцяў, вывучэннем паводзін рэчывы пры ўздзеянні электрычнасці, цяпла, марозу, магнітнага поля і інш. Навука вывучае спецыфічныя характарыстыкі, неабходныя для стварэння электрычных машын, прыбораў і установак.

праваднікі

Да іх адносяць электратэхнічныя матэрыялы, асноўным паказчыкам якіх з'яўляецца выяўленая праводнасць электрычнага току. Гэта адбываецца таму, што ў масе рэчывы пастаянна прысутнічаюць электроны, слаба звязаныя з ядром і якія з'яўляюцца свабоднымі носьбітамі зараду. Яны перамяшчаюцца з арбіты адной малекулы на іншую і ствараюць ток. Асноўнымі правадніковыя матэрыяламі лічаць медзь, алюміній.

Да праваднікам ставяцца элементы, якія маюць ўдзельны электрычны супраціў ρ <10 -5, пры гэтым выдатным правадніком з'яўляецца матэрыял з паказчыкам 10 -8 Ом * м. Усе металы добра праводзяць ток, з 105 элементаў табліцы толькі 25 не зьяўляюцца металамі, прычым з гэтай разнастайнай групы 12 матэрыялаў праводзяць электрычны ток і лічацца паўправаднікамі.

Фізіка электратэхнічных матэрыялаў дазваляе выкарыстанне іх у якасці правадыроў у газападобным і вадкім стане. У якасці вадкага металу з нармальнай тэмпературай ўжываецца толькі ртуць, для якой гэта натуральны стан. Астатнія металы выкарыстоўваюцца як вадкія праваднікі толькі ў разагрэтым стане. Для правадыроў ўжываюць і токаправодныя вадкасці, напрыклад электраліт. Важнымі ўласцівасцямі правадыроў, якія дазваляюць адрозніваць іх па ступені электраправоднасці, лічацца характарыстыкі цеплаправоднасці і здольнасці да тэрмальнай генерацыі.

дыэлектрычныя матэрыялы

У адрозненне ад правадыроў, у масе дыэлектрыкаў змяшчаецца невялікі лік свабодных электронаў даўгаватай формы. Асноўнай уласцівасцю рэчывы з'яўляецца яго здольнасць атрымліваць палярнасць пад дзеяннем электрычнага поля. Гэта з'ява тлумачыцца тым, што пад дзеяннем электрычнасці звязаныя зарады перамяшчаюцца ў бок дзеючых сіл. Адлегласць зрушэння тым больш, чым вышэй напружанасць электрычнага поля.

Ізаляцыйныя электратэхнічныя матэрыялы тым бліжэй стаяць да ідэалу, чым менш паказчык удзельнай праводнасці, і чым менш выказана ступень палярызацыі, якая дазваляе меркаваць аб расьсейваньні і выдзяленні цеплавой энергіі. Праводнасць дыэлектрыка заснавана на дзеянні нязначнай колькасці свабодных дыполяў, якія перамяшчаюцца ў бок дзеянні поля. Пасля палярызацыі дыэлектрык ўтварае субстанцыю з рознай палярнасць, гэта значыць на паверхні ўтворацца два розныя знака зарадаў.

Прымяненне дыэлектрыкаў найбольш шырока ў электратэхніцы, так як выкарыстоўваюцца актыўныя і пасіўныя характарыстыкі элемента.

Да актыўных матэрыялах, з паддаюцца кіраванні ўласцівасцямі, адносяць:

  • пироэлектрики;
  • электролюминофоры;
  • пьезоэлектрики;
  • сегнетоэлектрики;
  • электреты;
  • матэрыялы для выпраменьвальнікаў ў лазеры.

Асноўныя электратэхнічныя матэрыялы - дыэлектрыкі з пасіўнымі ўласцівасцямі, выкарыстоўваюць у якасці ізаляцыйных матэрыялаў і кандэнсатараў звычайнага тыпу. Яны здольныя аддзяліць два ўчасткі электрычнай ланцугу адзін ад іншага і не дапусціць перацякання электрычных зарадаў. З іх дапамогай ажыццяўляецца ізаляцыя токаводных частак, каб электрычная энергія не сыходзіла ў зямлю або на корпус.

падзел дыэлектрыкаў

На арганічныя і неарганічныя матэрыялы дзеляць дыэлектрыкі, у залежнасці ад хімічнага складу. Неарганічныя дыэлектрыкі не ўтрымліваюць у сваім складзе вугляроду, тады як арганічныя формы маюць асноўным элементам вуглярод. Неарганічныя рэчывы, такія як кераміка, лушчак, маюць высокую ступень награвання.

Электратэхнічныя матэрыялы па спосабе атрымання дзеляць на натуральныя і штучныя дыэлектрыкі. Шырокае прымяненне сінтэтычных матэрыялаў заснавана на тым, што выраб дазваляе надаць матэрыялу зададзеныя ўласцівасці.

Па будынку малекул і малекулярнай рашоткі дыэлектрыкі падпадзяляюцца на палярныя і непалярныя. Апошнія называюць яшчэ нейтральнымі. Адрозненне складаецца ў тым, што атамы і малекулы да пачатку дзеяння на іх электрычнага току валодаюць ці не электрычным зарадам. Да нейтральнай групы ставяцца фтарапласт, поліэтылен, лушчак, кварц і інш. Палярныя дыэлектрыкі складаюцца з малекул з станоўчым або адмоўным зарадам, прыкладам служыць полівінілхларыду, бакелит.

ўласцівасці дыэлектрыкаў

Па стане дыэлектрыкі дзеляць на газападобныя, вадкія і цвёрдыя. Найбольш часта ўжываюцца цвёрдыя электратэхнічныя матэрыялы. Іх ўласцівасці і прымяненне ацэньваюцца з дапамогай паказчыкаў і характарыстык:

  • аб'ёмнае ўдзельнае супраціў;
  • дыэлектрычная пранікальнасць;
  • павярхоўнае ўдзельнае супраціў;
  • каэфіцыент тэрмічнай пранікальнасці;
  • дыэлектрычныя страты, выяўленыя тангенсам кута;
  • трываласць матэрыялу пад дзеяннем электрычнасці.

Аб'ёмнае ўдзельнае супраціў залежыць ад здольнасці матэрыялу супраціўляцца праходжанню па ім току сталага значэння. Паказчык, зваротны ўдзельнай супраціву, называецца аб'ёмнай удзельнай праводнасцю.

Павярхоўнае ўдзельнае супраціў вызначаецца магчымасцю матэрыялу супраціўляцца сталым току, якая працякае па яго паверхні. Павярхоўная ўдзельная праводнасць з'яўляецца зваротнай велічынёй да папярэдняга паказчыку.

Каэфіцыент тэрмічнай пранікальнасці адлюстроўвае ступень змены ўдзельнай супраціву пасля павышэння тэмпературы рэчывы. Звычайна пры павелічэнні тэмпературы памяншаецца супраціў, такім чынам, значэнне каэфіцыента становіцца адмоўным.

Дыэлектрычная пранікальнасць вызначае прымяненне электратэхнічных матэрыялаў у адпаведнасці са здольнасцю матэрыялу ствараць электраёмістасць. Паказчык адноснай пранікальнасці дыэлектрыка ўваходзіць у паняцце абсалютнай пранікальнасці. Змена ёмістасці ізаляцыі паказваецца папярэднім паказчыкам каэфіцыента тэрмічнай пранікальнасці, які адначасова паказвае павелічэнне або памяншэнне ёмістасці са змяненнем тэмпературнага рэжыму.

Тангенс кута страт дыэлектрыка адлюстроўвае ступень страты магутнасці ланцуга адносна матэрыялу дыэлектрыка, схільнага дзеяння электрычнага пераменнага току.

Электратэхнічныя матэрыялы характарызуюцца паказчыкам электрычнай трываласці, які вызначае магчымасць разбурэння рэчывы пад дзеяннем напружання. Пры выяўленні механічнай трываласці існуе шэраг выпрабаванняў для ўстанаўлення паказчыка мяжы трываласці на сціск, расцяжэнне, выгіб, скрут, пры ўдары і расколванні.

Фізічныя і хімічныя паказчыкі дыэлектрыкаў

У дыэлектрыках змяшчаецца вызначаны лік вызваленых кіслот. Колькасць з'едлівага калія ў міліграмах, неабходнае для збавення ад прымешак у 1 г рэчывы, носіць назву кіслотнага колькасці. Кіслаты руйнуюць арганічныя матэрыялы, аказваюць адмоўнае дзеянне на ізаляцыйныя ўласцівасці.

Характарыстыка электратэхнічных матэрыялаў дапаўняецца каэфіцыентам глейкасці ці трэння, які паказвае ступень цякучасці рэчывы. Глейкасць дзеляць на ўмоўную і кінематычную.

Ступень водапаглынання вызначаецца ў залежнасці ад масы вады, ўвабралі элементам выпрабавальнага памеру пасля сутак знаходжання ў вадзе пры зададзенай тэмпературы. Гэтая характарыстыка паказвае на сітаватасць матэрыялу, павышэнне паказчыка пагаршае ізаляцыйныя ўласцівасці.

магнітныя матэрыялы

Паказчыкі ацэнкі магнітных уласцівасцяў носяць назву магнітных характарыстык:

  • магнітная абсалютная пранікальнасць;
  • магнітная адносная пранікальнасць;
  • тэрмічны магнітны каэфіцыент пранікальнасці;
  • энергія максімальнага магнітнага поля.

Магнітныя матэрыялы падпадзяляюцца на цвёрдыя і мяккія. Мяккія элементы характарызуюцца невялікімі стратамі пры адставанні велічыні намагнічанасці цела ад дзеючага магнітнага поля. Яны больш пранікальныя для магнітных хваляў, маюць невялікую коэрцитивную сілу і павышаную індукцыйную насыщаемость. Выкарыстоўваюць іх пры прыладзе трансфарматараў, электрамагнітных машын і механізмаў, магнітных экранаў і іншых прыбораў, дзе трэба намагнічваемасць з малымі энергетычнымі недаглядам. Да іх адносяць чыстае электролітного жалеза, жалеза - армко, пермаллой, электратэхнічную сталь ў лістах, нікелевых-жалезныя сплавы.

Цвёрдыя матэрыялы характарызуюцца значнымі стратамі пры адставанні ступені намагнічанасці ад знешняга магнітнага поля. Атрымаўшы адзін раз магнітныя імпульсы, такія электратэхнічныя матэрыялы і вырабы намагнічваюцца, і доўгі час захоўваюць назапашаную энергію. Яны валодаюць вялікай коэрцитивной сілай і вялікай ёмістасцю рэшткавым індукцыі. Элементы з такімі характарыстыкамі ўжываюць для вырабу стацыянарных магнітаў. Прадстаўнікамі элементаў служаць сплавы на жалезнай аснове, алюмініевыя, нікелевыя, кобальтовые, крамянёвыя кампаненты.

Магнитодиэлектрики

Гэта змешаныя матэрыялы, на 75-80% змяшчаюць у складзе магнітны парашок, рэшту масы запаўняецца арганічным высокополимерным дыэлектрыкам. У ферытаў і магнитодиэлектриков павышаныя значэння аб'ёмнага удзельнага супраціву, маленькія віхравыя страты току, што дазваляе ўжываць іх у высокачашчыннай тэхніцы. Ферыты валодаюць стабільнасцю паказчыкаў пры розных частотных палях.

Вобласць выкарыстання ферромагнетиков

Іх выкарыстоўваюць найбольш эфектыўна для стварэння сардэчнікаў трансфарматарных шпулек. Прымяненне матэрыялу дазваляе нашмат павялічыць магнітнае поле трансфарматара, пры гэтым, не змяняючы паказанні сілы току. Такія ўстаўкі з ферытаў дазваляюць эканоміць расход электрычнасці пры працы прыбора. Электратэхнічныя матэрыялы і абсталяванне пасля выключэння вонкавага магнітнага ўздзеяння захоўваюць магнітныя паказчыкі, і падтрымлівае поле ў суседнім прасторы.

Элементарныя токі не праходзяць пасля выключэння магніта, такім чынам, ствараецца стандартны пастаянны магніт, які эфектыўна працуе ў слухаўках, тэлефонах, вымяральных прыборах, компас, гуказапісвальных прыладах. Вельмі папулярныя ва ўжыванні пастаянныя магніты, ня якія праводзяць электрычнасць. Атрымліваюць іх злучэннем жалезных вокіслаў з іншымі рознымі аксідамі. Магнітны жалязняк ставіцца да ферыты.

паўправадніковыя матэрыялы

Гэта элементы, якія маюць значэнне ўдзельнай праводнасці, якое знаходзіцца ў прамежку гэтага паказчыка для правадыроў і дыэлектрыкаў. Праводнасць гэтых матэрыялаў напрамую залежыць ад праявы прымешак ў масе, знешніх напрамкаў ўздзеяння і ўнутраных дэфектаў.

Характарыстыка электратэхнічных матэрыялаў групы паўправаднікоў кажа аб істотным адрозненні элементаў адзін ад аднаго па структурнай рашотцы, складу, уласцівасцях. У залежнасці ад названых параметраў, матэрыялы падпадзяляюць на 4 віды:

  1. Элементы, якія змяшчаюць у сабе атамы аднаго выгляду: крэмній, фосфар, бор, селен, індый, германій, галій і інш.
  2. Матэрыялы, якія змяшчаюць у складзе металічныя вокіслы - медзь, вокіс кадмію, цынку і інш.
  3. Матэрыялы, аб'яднаныя ў групу антимонид.
  4. Матэрыялы арганікі - нафталін, антрацыт і інш.

У залежнасці ад крышталічнай рашоткі, паўправаднікі падпадзяляюць на полікрышталічнага матэрыялы і монакрышталічнага элементы. Характарыстыка электратэхнічных матэрыялаў дазваляе падзяляць іх на немагнітных і слабомагнитные. Сярод магнетычных кампанентаў адрозніваюць паўправаднікі, праваднікі і які не праводзіць элементы. Дакладнае размеркаванне выканаць цяжка, бо многія матэрыялы па-рознаму паводзяць сябе ва ўмовах зьменаў. Напрыклад, працу некаторых паўправаднікоў пры паніжаных тэмпературах можна параўнаць з дзеяннем ізалятараў. Тыя ж дыэлектрыкі пры награванні працуюць, як паўправаднікі.

кампазіцыйныя матэрыялы

Матэрыялы, якія падзяляюцца ня па функцыянаванні, а па складзе, называюцца кампазіцыйнымі матэрыяламі, гэта таксама электратэхнічныя матэрыялы. Іх ўласцівасці і прымяненне абумоўлены спалучэннем ўжываюцца пры вырабе матэрыялаў. Прыкладам служаць ліставыя стекловолокнистые кампаненты, шклапластыка, сумесі Электраправоднасць і тугаплаўкага металаў. Прымяненне раўнацэнных сумесяў дазваляе выявіць моцныя бакі матэрыялу і прымяняць іх па прызначэнні. Часам спалучэнне кампазітных складнікаў прыводзіць да стварэння абсалютна новага элемента з іншымі ўласцівасцямі.

плёнкавыя матэрыялы

Вялікую вобласць прымянення ў электратэхніцы заваявалі плёнкі і стужкі, як электратэхнічныя матэрыялы. Ўласцівасці іх адрозніваюцца ад іншых дыэлектрыкаў гнуткасцю, дастатковай механічнай трываласцю і выдатнымі ізаляцыйнымі характарыстыкамі. Таўшчыня вырабаў вар'іруецца ў залежнасці ад матэрыялу:

  • плёнкі робяць таўшчынёй 6-255 мкм, стужкі выпускаюць 0,2-3,1 мм;
  • полистирольные вырабы ў выглядзе стужак і плёнак вырабляюць таўшчынёй 20-110 мкм;
  • поліэтыленавыя стужкі робяць таўшчынёй 35-200 мкм, шырынёй ад 250 да 1500 мм;
  • фторопластовые плёнкі вырабляюць таўшчынёй ад 5 да 40 мкм, шырыню прадугледжваюць 10-210 мм.

Класіфікацыя электратэхнічных матэрыялаў з плёнкі дазваляе вылучыць два выгляду: арыентаваныя і неориентированные плёнкі. Першы матэрыял ўжываецца найбольш часта.

Лакі і эмалі для электрычнай ізаляцыі

Растворы рэчываў, якія ўтвараюць пры застыванні плёнку, ўяўляюць сабой сучасныя электратэхнічныя матэрыялы. Да гэтай групы адносяць бітумы, высыхаюць алею, смалы, цэлюлозныя эфіры або злучэння і спалучэння гэтых кампанентаў. Ператварэнне глейкага кампанента ў ізалятар адбываецца пасля выпарэння з масы нанесенай растваральніка, і адукацыі шчыльнай плёнкі. Па спосабе нанясення плёнкі падпадзяляюць на клеючыя, пропиточные і якія пакрываюць.

Пропиточные лакі выкарыстоўваюць для абмотак электраўстановак з мэтай павысіць каэфіцыент цеплаправоднасці і супраціў вільгаці. Якія пакрываюць лакі ствараюць верхняе ахоўнае пакрыццё ад вільгаці, марозу, масла для паверхні абмотак, пластмасы, ізаляцыі. Клеючыя кампаненты здольныя склейваць пласцінкі лушчака з іншымі матэрыяламі.

Компаунды для электрычнай ізаляцыі

Гэтыя матэрыялы прадстаўляюцца вадкім растворам ў момант выкарыстання з наступным застывання і зацвярдзення. Рэчывы характэрныя тым, што ў складзе не ўтрымліваюць растваральнікаў. Компаунды таксама ставяцца да групы "электратэхнічныя матэрыялы". Віды іх бываюць залівальную і пропиточные. Першы выгляд ўжываюць для запаўнення паражнін ў муфтах кабеляў, а другая група выкарыстоўваецца для насычэння абмотак рухавіка.

Компаунды вырабляюць термопластичными, яны размягчаются пасля павышэння тэмператур, і термореактивными, устойліва захоўваюць форму зацвярдзення.

Кудзелістыя непропитанные электраізаляцыйныя матэрыялы

Для вытворчасці такіх матэрыялаў выкарыстоўваюць валакна арганікі і штучна створаныя складнікі. Прыродныя раслінныя валакна натуральнага шоўку, лёну, дрэва перарабляюць у матэрыялы арганічнага паходжання (фібра, тканіна, кардон). Вільготнасць такіх ізалятараў вагаецца ў межах 6-10%.

Арганічныя матэрыялы з сінтэтыкі (капрон) ўтрымліваюць вільгаці толькі ад 3 да 5%, такое ж насычэнне вільгаццю і ў неарганічных валокнаў (шкловалакно). Неарганічныя матэрыялы адрозніваюцца няздольнасцю да ўзгарання пры значным награванні. Калі матэрыялы прахарчаваць эмалямі або лакамі, то гаручасць павышаецца. Пастаўка электратэхнічных матэрыялаў вырабляецца на прадпрыемства па вырабе электрычных машын і прыбораў.

Летероид

Тонкая фібра выпускаецца ў лістах і скочваецца ў рулон для транспарціроўкі. Ўжываецца як матэрыял для вырабу пракладак ізаляцыі, фасонных дыэлектрыкаў, шайб. Паперу з азбеставай насычэннем і азбеставы кардон робяць з хризолитового азбесту, расшчапляючы яго на валакна. Азбест валодае супрацівам да шчолачны асяроддзі, але руйнуецца ў кіслотнай.

У заключэнне варта адзначыць, што з ужываннем сучасных матэрыялаў для ізаляцыі электрычных прыбораў значна павялічыўся тэрмін іх службы. Для карпусоў установак ўжываюць матэрыялы з абранымі характарыстыкамі, што дае магчымасці для выпуску новай функцыянальнай тэхнікі з палепшанымі паказчыкамі.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 be.birmiss.com. Theme powered by WordPress.