No Image

Электротехнические материалы и изделия

0 просмотров
11 марта 2020

Во время монтажа, ремонта и эксплуатации электроустановок используется большое количество разнообразных по назначению и свойствам материалов для:

— установки и закрепления электрооборудования и отдельных его элементов и узлов;

— соединения силовых и вспомогательных цепей;

— соединения проводов и жил кабелей;

— предохранения частей оборудования от воздействия окружающей среды.

Требования к этим материалам (технические, экономические, технологические):

1. обеспечение высокого качества работ при монтаже;

2. надёжность при эксплуатации;

3. простота и безопасность в обращении;

4. обеспечение ускорения и упрощения работ по монтажу, наладке электроустановок.

Выбор материалов и изделий – важная задача, выполняемая проектировщиками, наладчиками и эксплуатационниками.

Материалы и изделия должны соответствовать условиям и режимам работы электрооборудования. Оценку соответствия проводят по количественным значениям параметров, характеристикам и свойствам.

Классифицировать материалы и изделия по назначению и свойствам можно на следующие группы:

1. Электроизоляционные (ЭИМ) – предназначены для электрического разделения токоведущих частей с разными потенциалами друг от друга, а также от корпусов электрооборудования и других заземлённых частей.

Различают твёрдые, жидкие и твердеющие материалы.

ЭИМ должны обеспечивать:

— требуемую пожарную и экологическую безопасность;

— высокую стабильность характеристик в процессе эксплуатации, хранения, изготовления;

— совместимость с другими материалами;

— требуемую механическую прочность;

— достаточный уровень сопротивления изоляции и угол электрических потерь;

— высокую стойкость к воздействию электрических и тепловых полей;

— требуемые химо-, холодо-, влагостойчивость, низкую гигроскопичность.

1) Керамические материалы – высокие изоляционные, механические и термические свойства, выдерживают поверхностные разряды, стойки к воздействию атмосферных осадков, солнечных лучей, химических веществ, длительно сохраняют свои характеристики.

Электроизоляционный фарфор, стеатит, кордиерит.

2) Слюдяные материалы – высокие нагрево- и влагостойчивость, электрическая прочность, стойкость к длительному воздействию сильных электрических полей.

Выпускаются в листах (определённых размеров) и в виде гибких лент.

Применение – электрические машины и аппараты.

Виды слюдяных материалов – коллекторные, прокладочные, формовочные, термоупорные, гибкие.

3) Пластические массы – высокий уровень электроизоляционных свойств, механическая прочность, стойкость к воздействию атмосферных осадков, перепадов температуры, химических веществ, легкая обработка.

Недостатки – токсичность при горении, нестабильность характеристик при длительном использовании.

Применение – электроизоляция в сочетании с конструктивным назначением для изготовления корпусов, крышек, футляров, шестерен, шкивов, ручек, траверс, разъёмов, каркасов.

4) Слоистые пластин – высокий уровень физико-механических свойств, лёгкость обработки.

Недостатки – различные свойства вдоль и поперёк волокон, коробление, старение, ухудшение свойств при изменении температуры и влажности.

Ограниченное применение – панели, щитки, перегородки, основания, прокладки, шайбы.

Гетинакс, стеклогетиакс, текстолит, стеклотекстолит, асботекстолит.

5) Базисные материалы – применяются при изготовлении печатных плат низковольтной аппаратуры систем управления, средств защиты и автоматизации.

Электроизоляционные материалы – гетинакс, текстолит – облицованные металлической фольгой.

6) Электроизоляционные ленты, лакоткани, починочные резины — достаточная механическая прочность при малой толщине, гибкость и эластичность, высокие электрические свойства, стойкость к действию влаги, низкая влагопоглощаемость.

Применение – для восстановления изоляции жил кабелей, проводов, шнуров при их соединении между собой и с электрооборудованием, а также для герметизации и уплотнения мест соединения.

— бумажные – К120, КМ120;

— прорезиненные – 2ПОЛ, 2ППЛ;

Лакоткани – волокнистые материалы, пропитанные лаками.

Вулканизированные резины – для ремонта изоляции гибких кабелей. Ленты толщиной 0,4 – 0,6 мм, шириной 20 – 50 мм. Обеспечивают плотную безобрывную намотку по заделываемому месту кабеля.

7) Электроизоляционные лаки – должны обеспечивать хорошие пропиточные и цементирующие свойства, быстрое высыхание, высокие электрические характеристики, малую токсичность и горючесть, влагостойкость.

Предназначены для пропитки обмоток электрических машин и аппаратов, для покрытия электроизоляционных материалов с целью повышения нагревостойкости и защиты от вредного влияния окружающей среды.

Пропиточные и покровные лаки и эмали.

— растворителей, разбавителей, сиккатива, пластификаторов.

8) Электроизоляционные компаунды и кабельные заливочные массы.

Используются для пропитки, покрытия, заливки и герметизации различных узлов электрооборудования, аппаратов, обмоток, разделок и соединения кабелей.

Цель – защитить от действия агрессивных сред, изменения температуры, ударных и вибрационных нагрузок.

В нормальном исходном состоянии – жидкие, твердеют при смешивании в результате химических реакций или понижения температуры.

Компаунды на основе эпоксидных смол с наполнителями.

9) Трансформаторные масла – характеризуются вязкостью и уровнем электрических характеристик.

Используются в качестве изолирующей и теплопроводящей среды в трансформаторах, выключателях и другом оборудовании.

Недостатки – горючесть, взрывоопасность, неоднородность, нестойкость к действию электрического поля, ухудшение характеристик со временем.

2. Проводниковые материалы.

Предназначены для создания и соединения токоведущих частей в электроустановках.

Установочные и монтажные провода, шнуры, кабели, обмоточные провода, ошиновочные материалы, контактные материалы, щётки, припои.

— высокая механическая прочность;

— стойкость к коррозии;

— хорошо свариваться, склеиваться.

Провода – медь, алюминий.

Ошиновка – алюминий, медь, сплавы.

Контакты – металлокерамика, серебро, сплавы.

Припои – мягкие (до 500 С – олово + свинец) и твёрдые (свыше 500 С – медь + цинк, медь + серебро).

3. Конструктивные материалы.

Для изготовления щитов, каркасов, корпусов, рам, опор, ограждений, соединений.

Сталь, алюминий, бронза, латунь, пластмассы, резина.

Промышленностью выпускается широкий ассортимент.

Выбор – по технико-экономическим характеристикам.

1.6 Инструменты и специальное оборудование

Во время монтажа, ремонта и технического обслуживания электрооборудования производится большое количество разнообразных видов работ. Они отличаются между собой по характеру, трудоемкости, объему и условиям их выполнения. Эти обстоятельства обуславливают необходимость применения различных механизмов, приспособлений и инструментов для их выполнения с соответствующими техническими характеристиками. Правильный и обусловленный выбор их позволяет обеспечить высокое качество работ, повысить производительность работ, повысить производительность труда, сократить сроки монтажа и ремонта электрооборудования при высоком уровне безопасности.

Большой объем работ по предварительной подготовке монтируемых изделий, сборке электрооборудования и блоков монтируемых узлов выполняется в мастерских электромонтажных заготовок (МЭЗ). Прогрессивным направлением оснащением МЭЗ является применением поточных технологических линий, состоящих из отдельных станков и механизмов.

При больших объемах работ внедряются типовые технологические линии:

— для предварительной заготовки проводов кабелей и электропроводок;

— по заготовке шин, труб, заземления.

Они характеризуются большой производительностью и высоким качеством.

Монтажные и ремонтные работы могут выполняться ручным инструментом или механизированными средствами и приспособлениями. Выполнение ручным инструментом характеризуется значительной трудоемкостью. Использованием средств механизации облегчает ручной труд и повышает производительность труда.

Классификация машин инструментов и приспособлений:

1 группа – средства большой механизации;

2 группа – средства малой механизации;

3 группа – ручные инструменты;

4 группа – механизмы и приспособления для ПТР и такелажных работ.

Средства большой механизации.

Для монтажа и ПРР:

— самоходные монтажные краны;

Машины для строительства кабельных сооружений воздушных линий электропередач:

— экскаваторы, ямобуры, буровые.

Передвижные генераторы и компрессора для привода электрических и пневматических механизированных инструментов и приспособлений.

Технологические станции и автоэлектролаборатории для производства отдельных видов электромонтажных работ и проведения испытаний электрооборудования.

Станции по механизации монтажа подстанций, сборки шин, кабельных работ.

Специально подготовленный персонал.

Читайте также:  Недвижимость в калифорнии недорого

Средства малой механизации.

К ним относятся машины, механизмы, приспособления и инструмент, используемые рабочими, производящими монтаж, наладку, ремонт электрооборудования.

По виду энергии подразделяются:

Электрические машины – ручные, сверлильные и шлифовальные, гайковёрты, шуруповёрты, молотки, перфораторы, бороздоделы.

Пневматические – аналогичные, у них проще конструкция, меньшая масса, выше перегрузочная способность, высокие надежность и безопасность работы.

Недостаток – необходим сжатый воздух.

– строительно-монтажные пистолеты ПНЦ 52-1;

– оправки ОДП-6 – забивка стальных дюбелей;

– ударная колонна УК-6 (пробивка отверстий в железобетонных панелях).

Достоинства – высокая производительность, независимость от источника энергии, малый вес и габариты.

Набор инструмента и приспособлений для специальностей:

НЭ – набор электромонтажника.

НСП-1 – для паяния.

Инструмент для работы с проводами и кабелями:

НС – секторные ножницы (резка);

МБ-1М – снятие изоляции;

НКП-2 – кабельный нож;

ПГЭ-20 – прессы гидравлические;

РМП-ЭМ – ручные механические;

ПК-1 – пресс клещи.

Устройства для работ на высоте.

Люльки, вышки, подмостки, платформы, лестницы с площадкой.

Механизмы для ПТР.

Лебедки, домкраты, монорельсы, краны, подъемники, гаки.

Гаки – ручные, электрические.

Лебедки – ручные, электрические, унифицированные (с канатом).

Домкраты – винтовые, реечные, гидравлические.

Краны – козловые, мостовые, кран балки, башенные.

МОНТАЖ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Виды электропроводок

Подвод электроэнергии к электроустановкам осуществляется электропроводками, проложенными по территории предприятия, внутри зданий и сооружений, по наружным стенам и т.п. Они представляют собой совокупность проводов и силовых кабелей небольшого сечения (до 16 мм 2 ) , а также вводы от воздушных линий.

Электропроводки по месту расположения бывают внутренними, когда они располагаются внутри зданий и сооружений, и наружными при их расположении на наружных стенах, под навесам между зданиями на опорах.

По способам выполнения и конструктивным формам он и разделяются на открытые и скрытые. При открытой электропроводке провода и кабели прокладываются непосредственно по поверхности стен, потолков, по фермам, по опорам, машинам, оборудованию и т.п

При скрытой электропроводке их прокладывают внутри конструктивнных элементов зданий и сооружений (в стенах, полах, фундаментах, перекрытиях, а также в трубах, гибких металлических рукавах, коробах). Скрытая электропроводка обеспечивает высокую безопасность, надежность и долговечность. Соответствует более высоким эстетическим и гигиеническим требованиям. Однако ее стоимость более высокая, и кроме того затрудняются надзор за ее состоянием и замена в случае необходимости. Поэтому скрытую прокладку следует применять в тех случаях, когда открытая по техническим или экономическим соображениям нецелесообразна.

Область применения различных видов электропроводок и способов прокладки определяется в соответствии с ПУЭ условиями oкружающей среды, электро- и пожарной безопасности, видами используемых проводов и кабелей, надежностью и др. Выбирая способ их следует руководствоваться следующими рекомендациями. Oдножильные незащищенные провода в помещениях всех видов и наружных установках должны прокладываться, как правило, на изоляторах. В сухих, влажных помещениях они могут прокладываться на роликах или шлицах. Непосредственно по поверхности стен, потолков и на струнах, и других несущихконструкциях должны применяться кабели, в помещениях при такой прокладке могут использоваться также и провода, а на лотках и в коробах в помещениях всех видов и наружных установках — любые провода и кабели. В закрытых каналах строительных конструкций и под штукатуркой, в неметаллических трубах, а также замоноличено могут применяться все провода, в том числе и незащищенные и кабели в неметаллической оболочке. При прокладке проводов и кабелей по пожароопасным конструкциям они должны иметь изоляцию и защитные покровы из несгораемых материалов. Если они имеют сгораемые материалы, то должны прокладываться на расстоянии не менее 10 мм от сгораемых конструкций, а при скрытой проводке их необходимо защищать сплошным слоем несгораемого материала, наложением слоя штукатурки, асбестового, цементного раствора или бетона толщиной не менее 10 мм.

Монтаж электропроводок

Работы по монтажу электропроводок выполняют в две стадии. На начальной (первой) стадии выполняют работы по установке закладных деталей в строительные конструкции, подготовке трасс электропроводок и по изготовлению и укрупнению монтажных узлов и блоков вне монтажной зоны. На второй стадии провода и кабели прокладывают к электрооборудованию и производится их монтаж. Основные работы при монтаже электропроводок предусматривают разбивку трасс с разметкой мест установки крепежных, защитных, разветвительных и других элементов на строительных конструкциях, технологическом и другом оборудовании; подготовку трассы к установке конструкций электропроводки. На этой стадии производят пробивку проемов, отверстий, ниш; установку опорных конструкций и изделий для крепления; достав­ку, изделий, монтажных узлов, блоков, элементов электропроводки; установку, прокладку,соединение крепежных, защитных, разветвитальных элементов; прокладку и закрепление проводов и кабелей в конструкциях. По сборным конструкциям, лоткам и в трубах эту операцию выполняют тяжением лебедкой или с применением кабелеукладчика.

Соединениеи присоединение проводов и кабелей выполняют в соединительных и разветвительных коробках, внутри корпусов электро­установочных изделий, аппаратов и машин, в специальных нишах строительных конструкций. Провода и кабели соединяют и присоединяют в местах, доступных для осмотра и ремонта. В местах присоединения они не должны подвергаться действию механических усилий и иметь запас, обеспечивающий возможность повторного соединения.

Для крепления проводов и кабелей на элементах зданий и сооружений применяют хомуты, накладки, скобы, полосы, а также сборные кабельные конструкции.

Тросовые струнные проводкиприменят внутри технологического комплекса и между зданиями. Несущим элементам этих проводок является стальная проволока или трос с анкерными креплениями по концам. Трос (100м-для наружной и 6м-для внутренней проводки) натягивается с помощью лебедки и натяжной муфты с провесом 1/50 его длины. Кабели и провода через 0,5- 1,0 м. крепятся к тросу пластмассовыми полосками, пряжками и лентой. Внутри помещений вместо проводки на тросе используют специальный тросовый провод АРТ, а вне помещений- АВТ.

Для присоединения ответвлений тросовых проводок применяют коробки У230, У231, позволяющие выполнить ответвление с помощью сжимов без разрушения проводов.

Электропроводки в трубахявляется более дорогим и трудоемким видом проводок, позволяющим защитить провода и кабели от механических повреждений, пыли и вредных воздействий окружающей среды.

Для монтажа используются стальные водопроводные , электросварные, полиэтиленованые, полипропиленованые и винопластовые трубы в зависимости от состояния безопасности помещения. На начальном этапе выполняют заготовку труб, проводов и кабелей, маркировку их жил в МЭЗ по проектным чертежам или эскизам. Монтаж трубопроводов начинают с мест, имеющих точную привязку к силовым пунктам, ответвительным щитам и т.п..При открытой проводке трубопроводы крепят к элементам зданий и сооружений на опорных поверхностях скобами, хомутами, накладками — сварка не допускается.

Расстояния между точками крепления для стальных труб должно быть не больше 2,5-3-3,5 и 6 метров при их диаметрах соответственно: 15-25-40 и 100мм. При монтаже пластмассовых следует учитывать большой коэффициент их температурного линейного расширения и обеспечить возможность их свободного перемещения.

В местах соединения и разветвления проводок устанавливают протяжные коробки или ящики, а при обходе препятствий и для подключения электродвигателей и аппаратов применяют металлорукова.

Читайте также:  Чем обработать виноградную лозу осенью

Расстояния между протяжными коробками – не более 75м.- на прямых участках, 50м.- при одном, 40м.- при двух и 20м.- при трех изгибах.

Соединения и ввод труб в помещениях с повышенной опасностью выполняются с помощью муфт с уплотнением на сурике. Затяжку проводов в очищение трубы производят с помощью стальной проволоки и механизма с ручным или электрическим приводом. При протяжке для защиты проводов от повреждения на концы труб устанавливают пластмассовые втулки.

Монтаж на лотках и в коробах.Приведенные способы прокладки кабелей применяют при небольшом их количестве. При увеличении числа кабелей проложить их по элементам зданий и в трубах становится практически невозможным. В таких случаях кабели проклады­вают на лотках и в коробах. Лотки представляют собой открытую ме­таллическую конструкцию двух типов: сварные и перфо­рированные. В отличие от лотков короба имеют закрытую полую конструкцию прямоугольного типа. Они могут быть глухими, со съемными или открывающимися крышками. Короба обес­печивают защиту кабелей и проводов от механических повреждений, пыли и других загрязнений. В комплект лотков и коробов входят эле­менты, обеспечивающие создание трассы с необходимыми поворотами и разветвлениями в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также элементы для их соединения и закрепле­ния. При соединении лотков обеспечивается непрерывная электриче­ская связь для создания цепи заземления.

Прямые секции лотков и коробов изготовля­ются длиной, равной 2 и 3 м. Рабочая ширина перфорированных лотков 50 и 100 мм, сварных — 200 и 400 мм. Короба изготовляются высотой равной 50, 100 мм, и шириной,равной 100, 150 и 200 мм.

Монтаж электропроводок в лотках или коробах сводится к их уста­новке и креплению на опорные конструкции, укладке в них заготовлен­ных мерных отрезков кабелей и проводов, закреплению их и выпол­нению необходимых соединений.

На лотках кабели, как правило, укладывают в один ряд с зазором или без зазора между ними. Однако возможна прокладка и пучками вплотную друг к другу в два-три слоя. В пучке должно быть не более 12 проводов. В коробах как кабели, так и провода могут проклады­ваться многослойно с произвольным расположением. Суммарная пло­щадь их сечения, рассчитанная по наружным диаметрам, не должна превышать 40% сечения короба в свету. Пучки кабелей и проводов скрепляют бандажами — на горизонтальных участках на расстоянии не более 4—5 м, а на вертикальных — не более 1 м. При горизонталь­ной установке лотков и коробов крепление проводов и кабелей на пря­мых участках не требуется, при вертикальной же установке — провода кабели закрепляются на расстоянии, не превышающем 1 м, а в ме­тах поворота трассы или ответвления — 0,5 м до и после поворота или ответвления.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Материалы в развитии цивилизации всегда играли очень важную роль. Известный американский ученый А. Хиппель высказал мнение, что историю цивилизации можно описать как смену используемых человечеством материалов. Их значение подчеркнул и чехословацкий ученый О. Гоудек, который утверждал, что уровень технического развития страны в большой мере зависит от материалов, которыми она располагает, причем структура и свойства материалов определяют сортамент продукции и технологию ее изготовления. Необходимым условием успешного развития любой технической отрасли является наличие хороших материалов. Электротехника здесь не является исключением. Она относится к исторически молодым отраслям, поэтому в ней трудно выделить периоды подавляющего господства отдельных материалов. В развитии материальной базы происходили определенные скачки, которые сделали возможным открытие новых электротехнических материалов. Сюда можно отнести начало нашего столетия, когда с использованием первого электроизоляционного материала макромолекулярного характера – бакелита в электротехнике началась эра пластических масс. Аналогичные скачки обусловили открытие во время второй мировой войны первых сегнетоэлектрических материалов, пригодных к широкому техническому применению, а после этого внедрение в технику ферритов и полупроводников [10.1, 10.2].

Электротехника предъявляет наиболее высокие требования к качеству используемых материалов. Термин «электротехнический материал» возник аналогично, например, термину «строительный материал» и в широком смысле означает любой материал, который используется в производстве электротехнических изделий. В этом смысле электротехническими материалами можно считать и материалы, которые используются также в других отраслях. В узком смысле это только материал, который имеет специальные свойства. Например, проводниковые материалы должны иметь как можно более высокую способность проводить электрический ток, т.е. они должны иметь как можно меньшее удельное электрическое сопротивление.

Материалы, при использовании которых основными являются другие, а не электрофизические свойства, и которые в электротехнических изделиях выполняют вспомогательные (хотя бы и очень важные) функции, называются вспомогательными или конструкционными материалами. Из конструкционных материалов изготавливается, например, защитный кожух, который защищает оборудование от неблагоприятных внешних воздействий или механического повреждения.

Электротехнические материалы можно систематизировать по различным признакам, в результате чего на практике эти признаки часто пересекаются. Наиболее часто критериями систематизации электротехнических материалов являются область их применения и химический состав. Реже в качестве критериев используются происхождение, агрегатное состояние, структура и т.п.

Различают четыре основные группы электротехнических материалов: проводниковые, полупроводниковые, диэлектрические и магнитные.

Указанная классификация очень приблизительна, поэтому в пределах названных четырех основных групп материалы систематизируются в подгруппы, причем при выборе критерия здесь нет единства.

Проводниковые свойства проявляют как твердые тела, так и жидкости, а при соответствующих условиях и газы.

В электротехнике из твердых проводников наиболее широко используются металлы и их сплавы, различные модификации проводящего углерода и композиции на их основе.

Металлические проводниковые материалы подразделяются на материалы высокой проводимости и сплавы высокого сопротивления. Металлы высокой проводимости используются в тех случаях, когда необходимо обеспечить минимальные потери передаваемой по ним электрической энергии, а сплавы высокого сопротивления, наоборот, в тех случаях, когда необходима трансформация электрической энергии в тепловую.

К жидким проводникам относятся расплавы и электролиты. Если при прохождении тока через жидкие проводники на электродах не происходит выделение продуктов электролиза, то они относятся к проводникам первого рода. Расплавы ионных кристаллов и электролиты относятся к проводникам второго рода, так как при прохождении через них тока происходит перенос вещества, а на электродах выделяются продукты электролиза.

Газы и парообразные вещества становятся проводниками лишь в определенных диапазонах значений давления, температуры и напряженности электрического поля. Близка к газам по своему агрегатному состоянию особая проводящая среда – плазма. К группе проводящих материалов относятся сверхпроводники.

Полупроводниковые материалы чаще всего классифицируются по химическому составу как элементы (простые полупроводники) и соединения (сложные полупроводники). Химические соединения классифицируются далее по количеству составляющих на двухэлементные (бинарные), трехэлементные и многоэлементные. Отдельные составляющие часто обозначаются латинскими буквами А, В, С … с римской (иногда арабской) цифрой в надстрочном индексе, обозначающем принадлежность к группе элементов периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Арабская цифра в подстрочном индексе показывает состав, как и в химической формуле.

Такая классификация не является единственной. Полупроводники классифицируются и по типу электропроводности: те, в которых преобладает электронная электропроводность, называются полупроводниками типа «n» , а те, в которых преобладает дырочная электропроводность, – полупроводниками типа «p». Полупроводники по составу делятся на неорганические и органические, а по характеру электропроводности – на электронные и ионные. По структуре различаются кристаллические и аморфные полупроводники.

Читайте также:  Деревенские девочки свой первый в жизни

Диэлектрические материалы, к которым относятся и электроизоляционные материалы, делятся в зависимости от агрегатного состояния на газообразные, жидкие и твердые. Большинство из них относится к твердым, которые делятся на природные и синтетические, а также на органические и неорганические. По размерам молекул органические электроизоляционные материалы делятся на низкомолекулярные и высокомолекулярные. Последние можно также разделить по форме молекул и поведению при нагревании на термопластичные и термореактивные. Однако с точки зрения объяснения электрофизических свойств электроизоляционных материалов гораздо ценнее их классификация на полярные и неполярные.

Магнитные материалы по физическим свойствам делятся на ферромагнитные и ферримагнитные (ферриты), а по применению – на магнитотвердые и магнитомягкие. Последнее деление условно, и некоторые материалы в зависимости от способа обработки могут иметь характер как магнитомягких, так и магнитотвердых. Среди магнитомягких материалов выделяются группы со специальными свойствами, например с прямоугольной петлей гистерезиса, с постоянной магнитной проницаемостью и т.п. Ферримагнитные материалы различают иногда по типу кристаллической структуры.

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

10.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Материалы в развитии цивилизации всегда играли очень важную роль. Известный американский ученый А. Хиппель высказал мнение, что историю цивилизации можно описать как смену используемых человечеством материалов. Их значение подчеркнул и чехословацкий ученый О. Гоудек, который утверждал, что уровень технического развития страны в большой мере зависит от материалов, которыми она располагает, причем структура и свойства материалов определяют сортамент продукции и технологию ее изготовления. Необходимым условием успешного развития любой технической отрасли является наличие хороших материалов. Электротехника здесь не является исключением. Она относится к исторически молодым отраслям, поэтому в ней трудно выделить периоды подавляющего господства отдельных материалов. В развитии материальной базы происходили определенные скачки, которые сделали возможным открытие новых электротехнических материалов. Сюда можно отнести начало нашего столетия, когда с использованием первого электроизоляционного материала макромолекулярного характера — бакелита в электротехнике началась эра пластических масс. Аналогичные скачки обусловили открытие во время второй мировой войны первых сегнетоэлектрических материалов, пригодных к широкому техническому применению, а после этого внедрение в технику ферритов и полупроводников [10.1, 10.2].

Электротехника предъявляет наиболее высокие требования к качеству используемых материалов. Термин «электротехнический материал» возник аналогично, например, термину «строительный материал» и в широком смысле означает любой материал, который используется в производстве электротехнических изделий. В этом смысле электротехническими материалами можно считать и материалы, которые используются также в других отраслях. В узком смысле это только материал, который имеет специальные свойства. Например, проводниковые материалы должны иметь как можно более высокую способность проводить электрический ток, т.е. они должны иметь как можно меньшее удельное электрическое сопротивление.

Материалы, при использовании которых основными являются другие, а не электрофизические свойства, и которые в электротехнических изделиях выполняют вспомогательные (хотя бы и очень важные) функции, называются вспомогательными или конструкционными материалами. Из конструкционных материалов изготавливается, например, защитный кожух, который защищает оборудование от неблагоприятных внешних воздействий или механического повреждения.

Электротехнические материалы можно систематизировать по различным признакам, в результате чего на практике эти признаки часто пересекаются. Наиболее часто критериями систематизации электротехнических материалов являются область их применения и химический состав. Реже в качестве критериев используются происхождение, агрегатное состояние, структура и т.п.

Различают четыре основные группы электротехнических материалов: проводниковые, полупроводниковые, диэлектрические и магнитные.

Указанная классификация очень приблизительна, поэтому в пределах названных четырех основных групп материалы систематизируются в подгруппы, причем при выборе критерия здесь нет единства.

Проводниковые свойства проявляют как твердые тела, так и жидкости, а при соответствующих условиях и газы.

В электротехнике из твердых проводников наиболее широко используются металлы и их сплавы, различные модификации проводящего углерода и композиции на их основе.

Металлические проводниковые материалы подразделяются на материалы высокой проводимости и сплавы высокого сопротивления. Металлы высокой проводимости используются в тех случаях, когда необходимо обеспечить минимальные потери передаваемой по ним электрической энергии, а сплавы высокого сопротивления, наоборот, в тех случаях, когда необходима трансформация электрической энергии в тепловую.

К жидким проводникам относятся расплавы и электролиты. Если при прохождении тока через жидкие проводники на электродах не происходит выделение продуктов электролиза, то они относятся к проводникам первого рода. Расплавы ионных кристаллов и электролиты относятся к проводникам второго рода, так как при прохождении через них тока происходит перенос вещества, а на электродах выделяются продукты электролиза.

Газы и парообразные вещества становятся проводниками лишь в определенных диапазонах значений давления, температуры и напряженности электрического поля. Близка к газам по своему агрегатному состоянию особая проводящая среда — плазма. К группе проводящих материалов относятся сверхпроводники.

Полупроводниковые материалы чаще всего классифицируются по химическому составу как элементы (простые полупроводники) и соединения (сложные полупроводники). Химические соединения классифицируются далее по количеству составляющих на двухэлементные (бинарные), трехэлементные и многоэлементные. Отдельные составляющие часто обозначаются латинскими буквами А, В, С … с римской (иногда арабской) цифрой в надстрочном индексе, обозначающем принадлежность к группе элементов периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Арабская цифра в подстрочном индексе показывает состав, как и в химической формуле.

Такая классификация не является единственной. Полупроводники классифицируются и по типу электропроводности: те, в которых преобладает электронная электропроводность, называются полупроводниками типа «n», а те, в которых преобладает дырочная электропроводность, — полупроводниками типа «p». Полупроводники по составу делятся на неорганические и органические, а по характеру электропроводности — на электронные и ионные. По структуре различаются кристаллические и аморфные полупроводники.

Диэлектрические материалы, к которым относятся и электроизоляционные материалы, делятся в зависимости от агрегатного состояния на газообразные, жидкие и твердые. Большинство из них относится к твердым, которые делятся на природные и синтетические, а также на органические и неорганические. По размерам молекул органические электроизоляционные материалы делятся на низкомолекулярные и высокомолекулярные. Последние можно также разделить по форме молекул и поведению при нагревании на термопластичные и термореактивные. Однако с точки зрения объяснения электрофизических свойств электроизоляционных материалов гораздо ценнее их классификация на полярные и неполярные.

Магнитные материалы по физическим свойствам делятся на ферромагнитные и ферримагнитные (ферриты), а по применению — на магнитотвердые и магнитомягкие. Последнее деление условно, и некоторые материалы в зависимости от способа обработки могут иметь характер как магнитомягких, так и магнитотвердых. Среди магнитомягких материалов выделяются группы со специальными свойствами, например с прямоугольной петлей гистерезиса, с постоянной магнитной проницаемостью и т.п. Ферримагнитные материалы различают иногда по типу кристаллической структуры.

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
Adblock detector