56 Синтетические жидкие диэлектрики

Диэлектриками являются материалы, у которых запрещенная зона настолько велика, что электронной электропроводности в обычных случаях не наблюдается.

Жидкие диэлектрики представляют собой электроизоляционные жидкости, используемые в электрических аппаратах высокого напряжения, а также в блоках электронной аппаратуры. Электроизоляционные жидкости по химической природе можно классифицировать на нефтяные электроизоляционные масла и синтетические жидкости различных типов. По специфике применения они делятся на жидкости для конденсаторов, кабелей, циркулярных систем охлаждения выпрямительных установок и турбогенераторов, масляных выключателей.

57 Потери в магнитных материалах.

Перемагничивание ферромагнетиков в переменном магнитном поле сопровождается потерями энергии, которые вызывают нагрев материала. В общем случае потери на перемагничивание состоят из потерь на гистерезис, вихревые токи и магнитную вязкость. Влиянием последних на разогрев ферромагнетика обычно можно пренебречь.

Потери на гистерезис обусловлены необратимыми процессами перемагничивания, т.е. перестройкой доменной структуры вещества. Они пропорциональны площади петли гистерезиса за один цикл перемагничивания и прямо пропорционально зависят от частоты приложенного магнитного поля:   где ς - коэффициент, который зависит от свойств материала; B_m - максимальная индукция, которая достигается за один цикл перемагничивания; n - показатель степени, который изменяется от 1,6 до 2.

В области слабых полей потери на гистерезис незначительны и возрастают с увеличением поля. Для уменьшения потерь на гистерезис необходимо использовать материалы с малой коэрцитивной силой (магнитомягкие материалы).

Вихревые токи возникают в проводящем замкнутом контуре за счет ЭДС самоиндукции, пропорциональной скорости изменения магнитного потока. При этом мощность тратится на нагрев диэлектрика. Мощность потерь на вихревые токи резко возрастает с увеличением частоты переменного поля:   где ξ - коэффициент, который зависит от удельного сопротивления материала и геометрических размеров образца.

Для снижения потерь на вихревые токи необходимо использовать материал с повышенным сопротивлением. Этого можно достичь, собирая сердечник из тонких листов, изолированных друг от друга, или применяя для изготовления сердечника материал с высоким удельным сопротивлением. Первый метод эффективен на низких частотах, в частности для электротехнической стали, а второй - на высоких частотах, когда в качестве сердечников трансформаторов используют ферриты.

Потери на магнитное последействие или магнитную вязкость обусловлены отставанием магнитной индукции от напряженности магнитного поля и существенным образом ниже потерь на гистерезис и вихревые тока.

58 Сплавы меди и алюминия.

Медь - наиболее широко применяется в качестве проводникового материала: в производстве обмоточных и монтажных проводов и кабелей (мягкая отожженная медь марки ММ) в производстве волноводов и т.д.; при изготовлении контактных проводов, шин распределительных устройств, коллекторных пластин электрических машин (медь твердая марки МТ - имеет меньшую проводимость и относительное удлинение перед разрывом, но большую механическую прочность, чем отожженная медь марки ММ). На практике помимо чистой меди используют сплавы меди. Бронзы - сплавы меди с оловом (оловянные), алюминием (алюминиевые), бериллием (бериллиевые) и др. легирующими элементами. Применяются для изготовления пружинящих контактов электрических приборов, контактов токоведущих пружин, проводов линий электрического транспорта, пластин коллекторов электрических машин. Бронзовые детали для упрочнения подвергаются термической обработке - закалке и отпуску при повышенных температурах. Латунь пластична, поддается штамповке и глубокой вытяжке, так как обладает достаточно высоким относительным удлинением перед разрывом, используется для изготовления токопроводящих деталей.

Алюминий в 3,5 раза легче меди. Алюминий мягкий имеет прочность на разрыв 80 %, твердый 160 - 170 МПасм³, удельное сопротивление составляет 0,028 мкОмм. В местах контакта алюминиевого провода с проводами из других металлов во влажной среде возникает гальваническая пара, поэтому незащищенная лаками или другими способами алюминиевая проволока разрушается коррозией. Марки алюминия: А1 содержит не более 0,5 % примесей, применяется для электротехнических целей, марка АВ00 содержит не более 0,003 % примесей, используется в основном для изготовления алюминиевой фольги, электродов, корпусов оксидных конденсаторов, алюминий наивысшей чистоты имеет не более 0,004 % примесей – АВ0000. Из алюминия прокатывается очень тонкая фольга толщиной от 6 до 7 мкм, применяется в качестве электродов бумажных и пленочных конденсаторов. Одним из сплавов алюминия является альдрей, состоящий из 0,3–0,5% Mg, 0,4–0,7% Si, 0,2–0,3% Fe (остальное - алюминий). Его свойства (в виде проволоки): плотность 2.7 Мг/м³, предел прочности при растяжении 350 МПа, относительное удлинение при разрыве 6,5%, удельное сопротивление 0,0317 мкОм•м. Альдрей, имея плотность почти как у алюминия, по механической прочности приближается к меди марки МТ.