uadepe.ru

Електротехнічні матеріали класифікація

Матеріал - це об`єкт, який володіє певним складом, структурою і властивостями, створений для виконання певних функцій. Матеріали можуть мати різне агрегатний стан: жорстке, рідке, газоподібне або полум`яне.

Функції, які роблять матеріали, різноманітні: забезпечення протікання струму (в провідникових матеріалах), збереження певної форми при механічних навантаженнях (в конструкційних матеріалах), забезпечення ізоляції (в діелектричних матеріалах), перевтілення електричної енергії в теплову (в резистивних матеріалах). Зазвичай матеріал робить кілька функцій. Наприклад, діелектрик неодмінно відчуває якісь механічні навантаження, іншими словами є конструкційним матеріалом.

Матеріалознавство - наука, що займається дослідженням складу, структури, параметрів матеріалів, поведінкою матеріалів при різних впливах: термічних, електронних, магнітних і т.д., також при поєднанні цих впливів.

Електротехнічне матеріалознавство - це розділ матеріалознавства, який займається матеріалами для електротехніки та енергетики, тобто матеріалами, які володіють специфічними якостями, необхідними для конструювання, виробництва та експлуатації електротехнічного обладнання.

Матеріали відіграють визначальну роль в енергетиці. Наприклад, ізолятори високовольтних ліній. Історично першими вигадали ізолятори з фарфору. Розробка їх виробництва досить складна, примхлива. Ізолятори виходять досить масивними і важкими. Навчилися працювати зі склом - з`явилися скляні ізолятори. Вони легше, дешевше, їх діагностика дещо простіше. І, врешті-решт, останні винаходи - це ізолятори з кремнийорганической гуми.

Матеріали відіграють визначальну роль в енергетиці

Матеріали відіграють визначальну роль в енергетиці

1-і ізолятори з гуми були не дуже вдалі. На їх поверхні з часом створювалися мікротріщини, в яких набивалися бруд, створювалися проводять треки, потім ізолятори пробивалися. Докладне дослідження поведінки ізоляторів в електронному поле проводів високовольтних ліній (ПЛ) в умовах зовнішніх атмосферних впливів дозволило підібрати ряд добавок, які поліпшили атмосферостойкость, стійкість по відношенню до забруднень і дії електричних розрядів. У підсумку на даний момент створений цілий клас легких, міцних ізоляторів на різні рівні впливає напруги.



Для зіставлення, вага навісних ізоляторів для ВЛ 1150 кВ порівняємо з вагою проводів в просвіті між опорами і становить кілька тонн. Це змушує ставити додаткові паралельні гірлянди ізоляторів, що збільшує навантаження на опору. Потрібно використовувати більш міцні, а значить більш потужні опори. Це збільшує матеріалоємність, велику вагу опор суттєво піднімає витрати на встановлення. Для довідки, ціна монтажу становить до 70% вартості будівництва лінії електропередач. На прикладі видно, як один елемент конструкції впливає на конструкцію в цілому.

Таким чином, електротехнічні матеріали (ЕТМ) є одним з визначальних причин техніко-економічних характеристик будь-якої
системи електропостачання.

Головні матеріали, які вживаються в енергетиці, можна поділити на кілька класів - це провідникові матеріали, магнітні матеріали і діелектричні матеріали. Загальним для їх буде те, що вони експлуатуються в умовах дії напруги, а значить і електронного поля.

провідникові матеріали

Провідниковими називають матеріали, головним електронним властивістю яких є дуже виражена в порівнянні з іншими електротехнічними матеріалами електропровідність. Їх застосування в техніці обгрунтовано в головному цією властивістю, що визначає високу питому електронну провідність при звичайній температурі.

В якості провідників електричного струму можуть бути застосовані як тверді тіла, так і води, а при відповідних умовах і гази. Важливими фактично використовуваними в електротехніці жорсткими провідниковими матеріалами є метали і їх сплави.

До рідким провідникам відносяться розплавлені метали і різні електроліти. Але для більшості металів температура плавлення висока, і тільки ртуть, має температуру плавлення близько мінус 39 ° С, може бути застосована в якості рідкого залізного провідника при звичайній температурі. Інші метали є водянистими провідниками при підвищених температурах.

Гази і пари, в тому числі і пари металів, при низьких напряженностях електронного поля не є провідниками. Але, якщо напруженість поля затьмарить якесь критичне значення, що забезпечує початок ударної і фотоіонізації, то газ може стати провідником з електричної і іонної електропровідністю. Дуже іонізований газ за однакової кількості числа електронів числу позитивних іонів в одиниці об`єму є особливу провідне середовище, що носить назву плазми.

Важливими для електротехніки якостями провідникових матеріалів є їх електро- та теплопровідність, також здатність генерації термоЕРС.

Електропровідність характеризує здатність речовини проводити електричний струм. Механізм проходження струму в металах обгрунтований рухом вільних електронів під впливом електричного поля.

напівпровідникові матеріали

Напівпровідниковими називають матеріали, які є за своєю питомої провідності проміжними між провідниковими і діелектричними матеріалами і відмітним властивістю яких є тільки сильна залежність питомої провідності від концентрації і виду домішок або інших вад, також майже завжди від зовнішніх енергетичних впливів (температури, освітленості і т. П .).

До напівпровідників належить велика група речовин з електричної електропровідністю, питомий опір яких при звичайній температурі більше, ніж у провідників, але менше, ніж у діелектриків, і знаходиться в діапазоні від 10-4 до 1010 Ом • см.
В енергетиці напівпровідники прямо не досить вживаються, але електричні складові на базі напівпровідників вживаються досить широко. Це будь-яка електроніка на станціях, підстанціях, диспетчерських управліннях, службах і т.п. Випрямлячі, підсилювачі, генератори, перетворювачі. Також з напівпровідників на базі карбіду кремнію виготовляють
нелінійні обмежувачі перенапруг в лініях електропередачі (ОПН).

діелектричні матеріали

Діелектричними називають матеріали, головним електронним властивістю яких є здатність до поляризації і в яких можливе існування електростатичного поля. Реальний (технічний) діелектрик тим паче наближається до ідеального, чим менше його питома провідність і чим слабкіший у нього виражені уповільнені механізми поляризації, пов`язані з розсіюванням електричної енергії та виділенням тепла.

Поляризацією діелектрика називають появу в ньому при внесенні під зовнішнє електричне поле макроскопічного власного електронного поля, обумовленого зсувом заряджених частинок, що входять до складу молекул діелектрика. Діелектрик, в якому з`явилося таке поле, іменується
поляризованим.

магнітні матеріали

Магнітними називають матеріали, створені для роботи в магнітному полі при конкретному сприяння з цим полем.
Магнітні матеріали ділять на слабомагнітні і сильномагнітних. До слабомагнітних відносять Діамагнетик і парамагнетики. До сильномагнітних - ферромагнетики, які, в свою чергу, можуть бути магнитомягкими і магнітотверді.

композиційні матеріали

Композиційні матеріали - це матеріали, що складаються з декількох компонент, що виконують різні функції, при цьому між компонентами є кордону розділу.

Поділися в соціальних мережах:


Схожі