- •Конспект лекций
- •2014 Электромагнитное поле
- •Электрические и магнитные поля не существуют обособленно (независимо), т.К. Порождают друг друга. Электротехнические материалЫ
- •Классификация электротехнических материалов.
- •Электрические свойства и характеристики материалов (общие)
- •Электрические свойства и характеристики материалов (для диэлектриков)
- •При температурах, близких или больших критических температур материал, применять нельзя. Тепловые характеристики материалов общие.
- •Тепловые свойства и характеристики материалов
- •Тепловые характеристики твёрдых материалов.
- •Тепловые характеристики жидких материалов.
- •Физико-химические свойства и характеристики материалов
- •Физико-химические характеристики твёрдых материалов.
- •Физико-химические характеристики жидких материалов.
- •Классификация проводниковых материалов
- •Электропроводность проводниковых материалов Электропроводность твёрдых проводников.
- •Факторы, влияющие на электропроводность твёрдых проводников.
- •Проводниковые материалы высокой проводимости
- •Проводниковые материалы с большим удельным сопротивлением
- •Металлокерамические материалы и изделия
- •Получение металлокерамического материала.
- •Металлокерамические изделия.
- •Описанные способы получения материалов относятся к порошковой металлургии.
- •Получение электроугольного материала.
- •Электроугольные изделия.
- •Контакты и контактные материалы
- •Износ (разрушение) контактов.
- •Классификация электрических контактов.
- •Припои и флюсы
- •Подбор припоев и флюсов.
- •Маркировка припоев
- •Классификация полупроводниковых материалов
- •Электропроводность полупроводниковых материалов Электропроводность полупроводников.
- •Факторы, влияющие на электропроводность полупроводников.
- •Электронно-дырочный переход (p-n-переход)
- •Получение p-n-перехода.
- •Работа p-n-перехода.
- •Воль - амперная характеристика (вах) p-n-перехода.
- •Полупроводниковые материалы
- •Классификация диэлектрических материалов
- •Электропроводность и пробой газообразных диэлектриков Электропроводность газообразных диэлектриков.
- •Пробой газообразных диэлектриков.
- •Электропроводность и пробой жидких диэлектриков Электропроводность жидких диэлектриков.
- •Пробой жидких диэлектриков.
- •Пробой твёрдых диэлектриков.
- •Твёрдые полимеризационные диэлектрики
- •Твёрдые поликонденсационные диэлектрики
- •Нагревостойкие высокополимерные диэлектрики
- •Электроизоляционные резины Основные компоненты электроизоляционных резин.
- •Лаки и эмали
- •Основные компоненты лаков.
- •Компаунды
- •Бумаги и катроны
- •Лакоткани и изделия
- •Тканевые основы.
- •Изделия из лакотканей.
- •Пластмассы
- •Компоненты пластмасс.
- •Выбирая состав и количество компонентов можно поучить изделия с теми или иными механическими, тепловыми и диэлектрическими свойствами.
- •Электроизоляционная слюда и слюдяные материалы Электроизоляционная слюда.
- •Слюдяные материалы.
- •Силикатные и электрокерамические материалы Силикатные материалы.
- •Обмоточные, монтажные и установочные провода
- •Маркировка проводов
- •Конструкция силовых кабелей.
- •Маркировка силовых кабелей
- •Классификация магнитных материалов
- •Магнитные свойства и характеристики материалов
- •Магнитомягкие материалы
- •Магнитотвёрдые материалы
Факторы, влияющие на электропроводность твёрдых проводников.
При наличии примесей и дефектов кристаллической решётки сопротивление проводника увеличивается.
При деформации металла в холодном состоянии (в процессе протяжки или волочения) искажается кристаллическая решётка, и сопротивление проводника увеличивается. Устранить это явления можно с помощью отжига, в процессе которого металл сначала нагревают до высокой температуры, а затем медленно охлаждают. В результате происходит восстановление структуры.
При нагревании металла, энергия передаётся ионам в узлах кристаллической решётки, получив энергию, ионы начинают колебаться с большей амплитудой, что ведёт к увеличению количества столкновений электронов и ионов, и сопротивление проводника увеличивается.
При воздействии магнитного поля на проводник происходит искривление траектории движения электронов, и электропроводность проводника изменяется.
Проводниковые материалы высокой проводимости
Серебро (Ag). Металл белого цвета, один из наиболее дефицитных металлов (содержание в земной коре 7∙10-6 %).
Свойства:
- высока пластичность (δ=15-30 %), получение фольги и проволоки диаметром 0,01 мм;
- невысокие механические характеристики (σр=150-200 МПа);
- минимальное удельным сопротивлением (ρ=0,016 мкОм∙м);
- не окисляется на воздухе при комнатной температуре (интенсивное окисление при 200 0С);
- пониженная химическая стойкость (диффундирует в металл, на который нанесён);
- очень дорогой.
Применение: контакты, электроды конденсаторов, радиочастотные кабели.
Медь (Cu). Металл красного цвета, очень дефицитный (содержание в земной коре 4,7∙10-3 %).
Свойства:
- хорошая пластичность (δ=55 %), легко прокатывается в листы, ленты и проволоку малого диаметра;
- достаточно высокая механическая прочность (σр=200-400 МПа);
- малое удельное сопротивление (ρ=0,017 мкОм∙м);
- достаточно устойчива к коррозии в нормальных атмосферных условиях, на поверхности образуется зелёная плёнка основного оксида CuO (интенсивное окисление при 225 0С);
- хорошая способность к пайке и сварке;
- дорогой.
Применение: шины, токоведущие жилы проводов и кабелей, экранировка кабелей связи и радиочастотных кабелей, коллекторные пластины электрических машин.
Алюминий (Al). Металл серебристо-белого цвет, среди проводниковых наиболее распространённый в природе (содержание в земной коре 7,5 %).
Свойства:
- сравнительно хорошая пластичность (δ=40 %);
- не большая механическая прочность (σр=90-147 МПа);
- малое удельное сопротивление (ρ=0,028 мкОм∙м);
- высокая коррозийная стойкость, на воздухе легко окисляется, покрываясь прочной оксидной плёнкой Al2O3, которая защищает от дельнейшего окисления (интенсивное окисление при 300 0С);
- невозможность пайки из-за оксидной плёнки, которая создаёт большое переходное сопротивление, применяют специальные припои и паяльники (ультразвуковые) или горячая и холодная сварка (пластическое обжатие проводов в месте их контакта);
- гальванические пары, в месте контакта с проводниками из других металлов и повышенной влажности (электрохимическая коррозия - выражается в переносе металла с одной поверхности на другую и разрушении при этом контактной поверхности).
Применение: шины, токоведущие жилы поводов и кабелей, неизолированные провода для воздушных линий электропередач.
Железо (Fe). Металл серебристо-белого цвета, распространенный в природе, ступает только алюминию (содержание в земной коре 4,65 %).
Свойства:
- хорошая пластичность(δ=50 %);
- высокая механическая прочность (σр=300-700 МПа);
- более высокое удельное сопротивление (ρ=0,098 мкОм∙м);
- малая стойкость к коррозии при нормальной температуре, особенно в условиях повышенной влажности;
- обладает магнитными свойствами.
Применение: сталь (сплав Fe и С‹2,14%) и чугун (сплав Fe и С 2,14-6,67%) как конструкционный материал, ЛЭП небольшой мощности, сердечники биметаллических проводов, рельсы (трамвая, железной дороги, включая третий рельс метро), сердечники и магнитопроводы электрических машин и аппаратов.