Elektrotekniske materialer, egenskaber og anvendelser

Effektivitet og holdbarhed af elektriske maskiner og anlæg afhænger af tilstanden af den isolering, elektriske apparater, for hvilke der anvendes materialerne. De er karakteriseret ved et sæt af specifikke egenskaber, når den anbringes i et elektromagnetisk felt betingelser, og er installeret i enheder baseret på disse indikatorer.

Klassifikation elektriske materialer tillader opdelt i separate grupper af isolerende, halvledende, ledende og magnetiske materialer, som supplerer de vigtigste produkter: kondensatorer, ledere, isolatorer og halvlederelementer klar.

Materialer, der skal fungere som individuelle magnetiske eller elektriske felter med specifikke egenskaber, og er udsat for flere stråling samtidigt. Magnetiske materialer, som konventionelt opdelt i svagt magnetiske stoffer og magnetiske stoffer. I den elektriske teknik mest almindeligt anvendte stærke magnetiske materialer.

Materialer videnskab

Materialet siges stof, kendetegnet ved adskiller sig fra andre formål med den kemiske sammensætning, egenskaber og struktur molekyler og atomer. Stoffet er i en af fire tilstande: gasformigt, fast, flydende eller plasma. Elektriske og strukturelle materialer udfører for at installere en række forskellige funktioner.

Ledende materialer overfører elektroner flow komponenter giver dielektrisk isolation. Anvendelse af modstandselementer omdanner elektrisk energi til varme, konstruktionsmaterialerne produkter bevarer deres form, fx huset. Elektriske og byggematerialer kræves for at udføre ikke én men adskillige relaterede funktioner, såsom en isolator i de elektriske belastningsforsøg, hvilket bringer det til konstruktionsmaterialer.

Elektriske materialevidenskab - videnskaben beskæftiger sig med definitionen af ejendommene, studiet af adfærd af stof under indflydelse af el, varme, kulde, magnetfelter og andre videnskabelige undersøgelser af de særlige karakteristika, der kræves for at opbygge elektriske maskiner, apparater og installationer ..

Guides

Disse omfatter elektrisk udstyr, som er den vigtigste indikator udtrykt ledningsevne for elektrisk strøm. Dette skyldes i massen af et stof altid tilstedeværende elektroner svagt bundet til kernen og er fri ladningsbærere. De bevæger sig med kredsløb om et molekyle til et andet og skabe en strøm. De vigtigste ledende materialer anses kobber, aluminium.

Til lederne er elementer, der har en elektrisk resistivitet ρ <10 ^-5, hvor materialet er en fremragende leder med en indikator 10 ^-8 Ohm * m. Alle metaller med en god aktuelle tabel af 105 elementer 25 er ikke kun metaller, og fra dette en forskelligartet gruppe af materialer 12 adfærd elektrisk strøm og betragtes som halvledere.

Fysikken af elektriske materialer tillader deres anvendelse som midler i de gasformige og flydende tilstande. Som det flydende metal ved normal temperatur kun anvendes kviksølv, for hvilken det naturlige tilstand. De andre metaller anvendes som leder kun væske i en opvarmet tilstand. For ledere, som anvendes og ledende væske, f.eks elektrolyt. Vigtige egenskaber af lederne, hvilket tillader at skelne dem efter graden af elektrisk ledningsevne, er varmeledningsevne egenskaber overvejes og evne til termisk produktion.

dielektriske materialer

Modsætning ledere, dielektrika masse indeholder et lille antal frie elektroner aflang form. Den vigtigste egenskab ved stoffet er dets evne til at modtage polariteten af det elektriske felt. Dette fænomen forklares ved, at under indflydelse af elektriske forhold ladninger bevæges i retning af handler kræfter. Forskydningen afstanden er større, jo højere den elektriske feltstyrke.

Elektriske isoleringsmaterialer er tættere på idealet end den mindre indeks ledningsevne og mindre udtalt end graden af polarisering, som giver en indikation af en dispersion og tildeling termisk energi. Ledningsevnen af den dielektriske er baseret på virkningen af en lille mængde af gratis dipoler skift til virkningen af marken. Efter polarisation, de dielektriske stof former med forskellig polaritet, dvs. to ladninger af forskellige tegn dannes på overfladen.

Ansøgning dielektrika mest udbredt i elektrisk, eftersom anvendelse af aktive og passive element egenskaber.

Til det aktive materiale, med egenskaber, som kan underkastes forvaltning, omfatter:

• pyroelectrics;
• electroluminophors;
• piezoelectrics;
• ferroelektrika;
• electretter;
• materialer til emittere i laseren.

Grundlæggende elektriske materialer - dielektriske passive egenskaber, anvendes som isoleringsmaterialer og kondensatorer af konventionel type. De er i stand til at adskille de to dele af elektriske kredsløb fra hinanden og forhindre overløb af elektriske ladninger. Eftersom deres isolering foregår via de strømførende dele til elektrisk energi er tilbage i jorden eller på huset.

adskilt af en isolator

I organiske og uorganiske dielektriske materialer er opdelt, afhængigt af den kemiske sammensætning. Uorganiske dielektrika ikke indeholder kulstof i sin sammensætning, mens de organiske former er primær carbon element. Uorganiske stoffer såsom keramik, glimmer, en høj grad af varme.

Elektrisk materiale på en fremgangsmåde til fremstilling opdelt i naturlige og kunstige dielektrika. Den omfattende brug af syntetiske materialer er baseret på det faktum, at fremstillingen tillader for at give materialet de ønskede egenskaber.

I henhold til strukturen af molekyler og molekylære lattice dielektrika opdelt i polære og ikke-polære. Det sidste kaldes også neutral. Forskellen er, at atomer og molekyler forud for deres virkning på den elektriske strøm eller har ingen elektrisk ladning. K en neutral gruppe omfatter Teflon, polyethylen, glimmer, kvarts, og andre. De polære dielektrika består af molekyler med en positiv eller negativ ladning, et eksempel er polyvinylchlorid, bakelit.

dielektriske egenskaber

Som dielektrika opdelt i gasformig, flydende og fast. De mest almindeligt anvendte faste elektriske materialer. Deres egenskaber og anvendelse vurderet ved anvendelse parametre og karakteristika:

• en volumenresistivitet;
• dielektrisk permittivitet;
• en overflademodstand;
• den termiske permeabilitet;
• dielektriske tab tangens af vinklen udtrykkes;
• styrken af materialet under indflydelse af elektricitet.

Volumen modstand afhænger af evnen af et materiale til at modstå lækage derpå konstant værdi strøm. Indikator omvendt modstand kaldet bulk-ledningsevne.

Overfladeresistivitet bestemmes ved evnen af materialet til at modstå den konstante strømstyrke på sin overflade. Surface ledningsevne er det reciprokke af den foregående figur.

Den termiske permeabilitet afspejler graden af ændringen i resistivitet efter at hæve temperaturen af stoffet. Typisk modstand falder med stigende temperatur, derfor, koefficienten er negativ.

Dielektricitetskonstanten bestemmer elektriske anvendelse af materialer i overensstemmelse med materialets evne til at skabe elektrisk kapacitans. Mål for den relative permitivitet af den dielektriske omfattet af begrebet absolut permeabilitet. Skiftende indikator isoleringsevne viste tidligere termisk permeabilitetskoefficienten, som samtidig viser en stigning eller et fald i kapacitans med en ændring i temperatur.

Tangens af dielektriske tab vinkel afspejler graden af kæden effekttab i forhold til det dielektriske materiale udsættes for en elektrisk vekselstrøm.

Karakteriserede Elektrotekniske materialer, dielektrisk styrke indikator, som bestemmer muligheden for at ødelægge stoffet under stress. Identificere den mekaniske styrke af et antal forsøg for at fastslå indeks grænse trykstyrke, trækstyrke, bøjning, torsions-, virkning og brud.

Fysiske og kemiske egenskaber af dielektrika

I dielektrika indeholder et vist antal frigivne syrer. Mængden af kaliumhydroxid i milligram, der kræves for at slippe af urenheder i 1 g af stof hedder syretal. Syrer ødelægge organiske materialer har en negativ virkning på de isolerende egenskaber.

Karakteristiske elektriske materialer suppleret viskositetskoefficienten eller friktion, der viser graden af strømmen af stof. Viskositet er opdelt i betinget og kinematisk.

Grad af vandabsorption bestemmes afhængigt af massen af vand, der absorberes af testelementet størrelse dage efter neddykning i vand ved en forudbestemt temperatur. Denne karakterisering indikerer materialets porøsitet, øge indekset forringer de isolerende egenskaber.

magnetiske materialer

Evaluering af de magnetiske egenskaber kaldes de magnetiske egenskaber:

• Magnetisk absolutte permeabilitet;
• magnetisk relativ permeabilitet;
• termisk magnetisk permeabilitet;
• maksimal energi magnetfelt.

Magnetiske materialer er opdelt i hårde og bløde. De bløde elementer er kendetegnet ved små tab tilbagestående størrelsen af magnetisering af kroppen virkende magnetfelt. De er mere gennemtrængeligt for de magnetiske bølger har en lille koercitivkraft og en højere mætningsinduktion. Deres anvendelse i enheden transformere elektromagnetiske maskiner og mekanismer, magnetiske afskærmninger eller andre apparater, hvor det er nødvendigt magnetisering med lavenergi udeladelser. Disse omfatter rene elektrolytiske jern, jern - Armco, permalloylag, elektriske stål plader, nikkel-jern-legeringer.

Faste materialer er karakteriseret ved et betydeligt tab tilbagestående grad af magnetisering på det ydre magnetfelt. Som fik én magnetiske impulser, sådanne elektriske materialer og produkter er magnetiseret, og i lang tid at holde den oplagrede energi. De har en høj koercivkraft og høj residual induktion kapacitet. Elementer med disse karakteristika anvendes til fremstilling af stationære magneter. Repræsentanter for elementer er legeringer baseret på jern, aluminium, nikkel, cobalt, silicium komponenter.

magnetodielectrics

Denne blandede materiale, 75-80% i sammensætningen indeholdende det magnetiske pulver, er massen af organiske høj polymerrest fyldt med dielektrisk. Y ferritter og ferritter øget værdier af volumenresistivitet, små hvirvelstrømstab, der tillader deres anvendelse i højfrekvensteknik. Ferritter er stabile indikatorer i forskellige frekvensfelter.

FIELD anvendelse ferromagneter

De bruges mest effektivt til at skabe en kerne af transformatorspoler. Anvendelse af materialet gør det muligt at øge meget magnetfeltet af transformeren, uden at ændre den nuværende læsning af kraft. En sådan indsættelse af ferrit sparer strømforbruget under drift af enheden. Elektriske materialer og udstyr efter det eksterne magnetiske indflydelse bibeholde magnetiske egenskaber, og opretholder et felt i tilstødende rum.

Elementære strømme ikke kan passere efter slukning magneten, således at der skabes en standard permanent magnet, der virker effektivt på hovedtelefoner, telefoner, måleapparater, kompasser, lydoptagelse enheder. Meget populær i brugen af permanente magneter, ikke elektrisk ledende. Opnåede forbindelse med jernoxider med forskellige andre oxider. Lodestone refererer til ferrit.

halvledermaterialer

Disse er elementer, som har en ledningsevneværdi, der er i intervallet dette indeks for ledere og dielektrika. Ledningsevnen af disse materialer afhænger af tilstedeværelsen af urenheder i vægt, eksterne virkninger og retninger af indre fejl.

Karakteristik af elektroteknisk materials halvledere gruppe viser signifikante forskelle fra hinanden elementer på gitter struktur, sammensætning og egenskaber. Afhængigt af disse parametre, er materialer klassificeret i 4 typer:

1. Elements atomer indeholdende en enkelt art: silicium, phosphor, bor, selen, indium, germanium, gallium, og andre.
2. Materialer, der indeholder metaloxider bestående af - kobberoxid, cadmium, zink og andre.
3. Materialerne i den kombinerede gruppe antimonide.
4. Organiske materialer - naphthalen, anthracen og andre.

Afhængig af gitter opdelt i polykrystallinsk halvleder materialer og monokrystallinske elementer. Karakteristik af elektriske materialer giver dem mulighed for at få del i den ikke-magnetiske og svagt. Blandt komponenterne i magnetisk skelne halvledere, ledere og ikke-ledende elementer. Klar fordeling er vanskelig at udføre, da mange materialer opfører sig anderledes i et skiftende miljø. For eksempel kan driften af nogle halvledere ved lave temperaturer sammenlignes med virkningen af isolatorer. Disse dielektrikum ved at opvarme arbejde som halvledere.

kompositmaterialer

Materialer, der ikke opdelt på funktion og sammensætning, kaldet kompositmaterialer, er det også elektriske materialer. Deres egenskaber og anvendelser på grund af en kombination af anvendes ved fremstillingen materialer. Eksempler er glasfibre pladekomponenterne, glasfiber, blandinger af ledende og ildfaste metaller. Anvendelse af blandinger tilsvarende styrker afslører materiale og anvende dem til deres bestemmelsessted. Undertiden en kombination af sammensatte komponenter fører til skabelsen af en helt nyt element til de andre egenskaber.

filmmateriale

Større muligheder for elektriske folier og klæbebånd har fået som elektriske materialer. Deres egenskaber er forskellige fra andre dielektrika fleksibilitet, tilstrækkelig mekanisk styrke og fremragende isolerende egenskaber. Tykkelsen af produktet varierer afhængigt af materialet:

• filmtykkelse på 6-255 mikron gør, release tape 0,2-3,1 mm;
• polystyren produkter i form af bånd og film produceret 20-110 mikron tyk;
• tyk polyethylen tape fremstillet 35-200 m, en bredde på fra 250 til 1500 mm;
• fluorplast filmtykkelse er lavet 5 til 40 mikron, en bredde på 10-210 mm der fremsættes.

Klassificering af elektriske materialer fra filmen gør det muligt at skelne mellem to typer: og ikke-orienterede film. Det første materiale anvendes oftest.

Malinger og overtræk til elektrisk isolering

Opløsninger af stoffer, der danner under størkning film er moderne elektrisk udstyr. Denne gruppe omfatter asfalter, tørrende olier, harpikser, celluloseestere eller forbindelser og kombinationer af disse komponenter. Omdannelse af en viskos komponent i isolator forekommer efter afdampning af opløsningsmidlet udstøbt og danner en tæt film. Som påfører filmen er opdelt i klæbemiddel, coating og imprægnering.

Imprægnering lakker, der anvendes til elektriske viklinger for at øge den termiske ledningsevne og modstandsdygtighed over for fugt. Coating lak øvre skabe et beskyttelseslag mod fugt, kulde, olie, overflade vikling, plastisolation. Klæbemiddelbestanddele er i stand lim glimmer plade med andre materialer.

Forbindelser til elektrisk isolering

Disse materialer har præsenteret en flydende opløsning ved anvendelsestidspunktet, efterfulgt af hærdning og hærdning. Stoffer kendetegnet ved, at sammensætningen ikke indeholder opløsningsmidler. Forbindelserne også hører til gruppen "elektrisk udstyr". Formularer er deres støbning og imprægnering. Den første type anvendes til fyldning af hulrum i kabel koblinger, og den anden gruppe anvendes til imprægnering af motorviklingerne.

Forbindelser producere en termoplastisk, de blødgøre efter stigningen i temperatur, og termohærdende, standhaftigt bevare form af størkning.

Imprægnerede fibrøse isolerende materialer

Til fremstilling af sådanne materialer under anvendelse af organiske fibre og syntetiske komponenter. Naturlige vegetabilske fibre af silke, hør, træ genskabe i materialerne af organisk oprindelse (fiber, stof, karton). Fugtighed af sådanne isolatorer varierer fra 6-10%.

Organiske materialer af syntetisk (nylon) indeholder fugt kun 3 til 5%, såsom mætning af fugt og uorganiske fibre (glasfiber). Uorganiske materialer er kendetegnet ved en manglende evne til at fyre i betydelig opvarmning. Hvis materialerne til proppen emaljer eller lakker, brandfarekriterierne stiger. Forsyning af elektriske materialer er produceret i fremstillingen af elektriske maskiner og apparater.

Leteroid

En tynd fiber fremstilles i ark og rullet til en rulle til transport. Det anvendes som materiale til fremstilling af isoleringsmaterialer pakninger, formede dielektrika skiver. Papir imprægneret med asbest og asbest plade fremstillet af chrysotilasbest, opdele det til fibre. Asbest har modstandsdygtighed over for alkaliske betingelser, men nedbrydes i surt.

Afslutningsvis skal det bemærkes, at med brugen af moderne materialer til isolering af elektrisk udstyr levetid er væsentligt forøget. For anlæg bygninger anvender materialer med udvalgte egenskaber, der giver mulighed for produktion af nye funktionelle udstyr med forbedret ydeevne.