Электрдик материалдар, алардын касиеттери жана колдонулушу

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-17 10:34

Электр машиналары менен установкаларынын эффективдүү жана бышык иштеши электрдик материалдар колдонулган изоляциянын абалына түздөн-түз көз каранды. Алар электромагниттик талаага коюлганда белгилүү бир касиеттердин жыйындысы менен мүнөздөлөт жана бул көрсөткүчтөрдү эске алуу менен түзүлүштөргө орнотулат.

Электрдик материалдардын классификациясы электр изоляциялоочу, жарым өткөргүч, өткөргүч жана магниттик материалдардын өзүнчө топторуна бөлүүгө мүмкүндүк берет, алар негизги буюмдар: конденсаторлор, зымдар, изоляторлор жана даяр жарым өткөргүч элементтер менен толукталат.

Материалдар белгилүү бир касиеттерге ээ болгон өзүнчө магниттик же электрдик талааларда да иштешет жана бир эле учурда бир нече нурланууга дуушар болушат. Магниттик материалдар шарттуу түрдө магниттерге жана начар магниттик заттарга бөлүнөт. Электротехникада магниттик күчтүү материалдар эң кеңири колдонулат.

Илимматериалдар

Материал – башка объекттерден айырмаланган молекулалардын жана атомдордун химиялык курамы, касиеттери жана түзүлүшү менен мүнөздөлгөн зат. Зат төрт абалдын биринде болот: газ, катуу, плазма же суюк. Электрдик жана конструкциялык материалдар орнотууда ар кандай функцияларды аткарат.

Өткөргүч материалдар электрон агымын өткөрүүнү ишке ашырат, диэлектрик компоненттери изоляцияны камсыз кылат. Резистивдүү элементтерди колдонуу электр энергиясын жылуулук энергиясына айлантат, конструкциялык материалдар буюмдун формасын, мисалы, корпусун сактап калат. Электрдик жана конструкциялык материалдар сөзсүз түрдө бир эмес, бир нече тиешелүү функцияларды аткарат, мисалы, электр монтажын иштетүүдө диэлектрик жүктөрдү башынан өткөрөт, бул аны конструкциялык материалдарга жакындатат.

Электротехникалык материал таануу – касиеттерин аныктоо, заттын электр тогунун, жылуулуктун, аяздын, магнит талаасынын ж. машиналар, түзмөктөр жана орнотуулар.

Өткөргүчтөр

Аларга электрдик материалдар кирет, алардын негизги көрсөткүчү электр тогунун ачык өткөргүчтүгү болуп саналат. Бул электрондор заттын массасында дайыма бар болгондуктан, ядро менен алсыз байланышта жана эркин заряд алып жүрүүчү болгондуктан болот. Алар бир молекуланын орбитасынан экинчисине өтүп, ток пайда кылышат. Негизги өткөргүч материалдар жез, алюминий.

Өткөргүчтөрдүн өздүк каршылыгы ρ < 10^-5 болгон элементтерди камтыйт, ал эми мыкты өткөргүч 10^{-8 индикатору бар материал болуп саналат. Омм. Бардык металлдар токту жакшы өткөрөт, таблицадагы 105 элементтин ичинен 25 гана металл эмес, бул гетерогендик топтун 12 материалы электр тогун өткөрөт жана жарым өткөргүч болуп эсептелет.}

Электрдик материалдардын физикасы аларды газ жана суюк абалда өткөргүч катары колдонууга мүмкүндүк берет. Кадимки температурадагы суюк металл катары сымап гана колдонулат, ал үчүн бул табигый абал. Калган металлдар ысытылганда гана суюк өткөргүч катары колдонулат. Өткөргүчтөр үчүн электролит сыяктуу өткөрүүчү суюктуктар да колдонулат. Өткөргүчтөрдүн маанилүү касиеттери, аларды электр өткөргүчтүк даражасы боюнча айырмалоого мүмкүндүк берүүчү жылуулук өткөргүчтүктү жана жылуулукту пайда кылуу жөндөмдүүлүгүн мүнөздөйт.

Диэлектрик материалдар

Өткөргүчтөрдөн айырмаланып, диэлектриктердин массасында аз сандагы эркин узун электрондор бар. Заттын негизги касиети – анын электр талаасынын таасири астында уюлдуулукту алуу жөндөмдүүлүгү. Бул кубулуш электр тогунун таасири астында байланышкан заряддардын аракеттеги күчтөрдү көздөй жылышы менен түшүндүрүлөт. Жылуу аралыкы чоңураак болсо, электр талаасынын күчү ошончолук жогору болот.

Изоляциялоочу электр материалдар идеалга канчалык жакын болсо, ошончолук азөзгөчө өткөргүчтүгүнүн көрсөткүчү, ошондой эле жылуулук энергиясынын таралышын жана чыгарылышын баалоого мүмкүндүк берген поляризациянын азыраак даражасы. Диэлектриктин өткөргүчтүгү талаа багытында жылыган аз сандагы эркин диполдордун аракетине негизделген. Поляризациялангандан кийин диэлектрик ар кандай полярдуулуктагы затты түзөт, башкача айтканда, бетинде заряддын эки түрдүү белгиси пайда болот.

Диэлектриктерди колдонуу электротехникада эң кеңири колдонулат, анткени элементтин активдүү жана пассивдүү мүнөздөмөлөрү колдонулат.

Башкарылуучу касиеттери бар активдүү материалдар төмөнкүлөрдү камтыйт:

• пироэлектриктер;
• электрофосфорлор;
• пьезоэлектриктер;
• ферроэлектриктер;
• electrets;
• лазердик эмиттер үчүн материалдар.

Негизги электр материалдары - пассивдүү касиеттери бар диэлектриктер изоляциялоочу материалдар жана кадимки типтеги конденсаторлор катары колдонулат. Алар электр чынжырынын эки бөлүгүн бири-биринен ажыратып, электр заряддарынын агымын алдын ала алышат. Алардын жардамы менен ток өткөрүүчү тетиктер электр энергиясы жерге же корпуска кирбеши үчүн изоляцияланат.

Диэлектрик бөлүнүү

Диэлектриктер химиялык курамына жараша органикалык жана органикалык эмес материалдар болуп бөлүнөт. Органикалык эмес диэлектриктердин курамында көмүртек жок, ал эми органикалык формаларда негизги элемент катары көмүртек болот. керамика сыяктуу органикалык эмес заттар,слюда, жогорку жылытууга ээ.

Алынуу ыкмасы боюнча электротехникалык материалдар табигый жана жасалма диэлектриктер болуп бөлүнөт. Синтетикалык материалдарды кеңири колдонуу өндүрүш материалга керектүү касиеттерди берүүгө мүмкүндүк бергендигине негизделет.

Молекулалардын түзүлүшү жана молекулярдык торчо боюнча диэлектриктер полярдуу жана полярдуу эмес болуп бөлүнүшөт. Акыркылары нейтралдуу деп да аталат. Айырмачылык электр тогу аларга таасир эте электе атомдор менен молекулалардын электр заряды бар же жок болушунда. Нейтралдуу топко фторопласт, полиэтилен, слюда, кварц ж.б. кирет. Полярдык диэлектриктер оң же терс заряддуу молекулалардан турат, мисалы поливинилхлорид, бакелит.

Диэлектриктердин касиеттери

Диэлектриктер газ, суюк жана катуу болуп бөлүнөт. Эң көп колдонулган катуу электр материалдары. Алардын касиеттери жана колдонмолору индикаторлорду жана мүнөздөмөлөрдү колдонуу менен бааланат:

• көлөмдүн каршылыгы;
• диэлектрик туруктуу;
• беттик каршылык;
• жылуулук өткөрүмдүүлүк коэффициенти;
• диэлектрик жоготуулар бурчтун тангенси катары көрсөтүлөт;
• материалдын электр тогу таасири астында бекемдиги.

Көлөмдүн каршылыгы материалдын ал аркылуу өтүүчү туруктуу токтун агымына каршы туруу жөндөмүнө жараша болот. Каршылыктын каршылыгы көлөмдүн өзгөчөлүгү деп аталатөткөргүчтүк.

Беттин өздүк каршылыгы – материалдын бетинен өтүп жаткан туруктуу токко каршы туруу жөндөмү. Беттик өткөргүчтүк мурунку мааниге тете.

Жылуулук өткөрүмдүүлүк коэффициенти заттын температурасы жогорулагандан кийин каршылыктын өзгөрүү даражасын чагылдырат. Адатта, температура жогорулаган сайын каршылык азаят, демек, коэффициенттин мааниси терс болуп калат.

Диэлектрик туруктуулугу материалдын электр сыйымдуулугун түзүү жөндөмдүүлүгүнө ылайык электр материалдарын колдонууну аныктайт. Диэлектриктин салыштырмалуу өткөрүмдүүлүгүнүн көрсөткүчү абсолюттук өткөрүмдүүлүк түшүнүгүнө кирет. Изоляциянын сыйымдуулугунун өзгөрүшү жылуулук өткөрүмдүүлүктүн мурунку коэффициенти менен көрсөтүлөт, ал бир эле учурда температуранын өзгөрүшү менен сыйымдуулуктун көбөйүшүн же азайышын көрсөтөт.

Диэлектрдик жоготуу тангенси электрдик өзгөрмө токко дуушар болгон диэлектрик материалга салыштырмалуу чынжырдагы кубаттуулуктун жоготуу көлөмүн чагылдырат.

Электрдик материалдар стресстин таасири астында заттын бузулуу мүмкүнчүлүгүн аныктоочу электр кубаттуулугунун көрсөткүчү менен мүнөздөлөт. Механикалык бекемдикти аныктоодо кысуу, чыңалуу, ийилүү, буралбоо, сокку жана бөлүнүү боюнча эң жогорку күчтүн индикаторун аныктоо үчүн бир катар сыноолор бар.

Диэлектриктердин физикалык жана химиялык касиеттери

Диэлектриктер белгилүү бир санды камтыйткислоталарды бөлүп чыгарат. 1 г заттын курамындагы кирлерден арылуу үчүн зарыл болгон каустик калийдин миллиграммдагы өлчөмү кислотанын саны деп аталат. Кислоталар органикалык материалдарды жок кылат, изоляциялык касиетке терс таасирин тийгизет.

Электрдик материалдардын мүнөздөмөсү заттын суюктук даражасын көрсөтүүчү илешкектүүлүк же сүрүлүү коэффициенти менен толукталат. Илешкектүүлүк шарттуу жана кинематикалык болуп бөлүнөт.

Сууну сиңирүү даражасы берилген температурада сууда бир суткадан кийин сыноо өлчөмүнүн элементи сиңирген суунун массасына жараша аныкталат. Бул мүнөздөмө материалдын көзөнөктүүлүгүн көрсөтүп турат, маанини жогорулатуу изоляциялык касиеттерин начарлатат.

Магниттик материалдар

Магниттик касиеттерди баалоочу көрсөткүчтөр магниттик мүнөздөмөлөр деп аталат:

• магниттик абсолюттук өткөрүмдүүлүк;
• магниттик салыштырмалуу өткөрүмдүүлүк;
• жылуу магниттик өткөрүмдүүлүк;
• максималдуу магнит талаасынын энергиясы.

Магниттик материалдар катуу жана жумшак болуп бөлүнөт. Жумшак элементтер дененин магниттелүүсүнүн чоңдугу аракеттеги магнит талаасынан артта калганда аз жоготуулар менен мүнөздөлөт. Алар магниттик толкундарды көбүрөөк өткөрүүчү, азыраак коэрцивдик күчкө ээ жана индуктивдүү каныккандыгы жогорулайт. Алар трансформаторлорду, электромагниттик машиналарды жана механизмдерди, магниттик экрандарды жана аз энергия менен магниттештирүү талап кылынган башка түзүлүштөрдү курууда колдонулат.калтыруулар. Аларга таза электролит темири, темир-армко, пермаллой, электрдик болоттун барактары, никель-темир эритмелери кирет.

Катуу материалдар магниттелүү даражасы тышкы магнит талаасынан артта калганда олуттуу жоготуулар менен мүнөздөлөт. Магниттик импульстарды бир жолу алгандан кийин, мындай электрдик материалдар жана буюмдар магниттелишет жана топтолгон энергияны көпкө сакташат. Алар чоң мажбурлоочу күчкө жана чоң калдык индукция жөндөмдүүлүгүнө ээ. Бул мүнөздөмөлөргө ээ элементтер стационардык магниттерди өндүрүү үчүн колдонулат. Элементтер темир негизиндеги эритмелер, алюминий, никель, кобальт, кремний компоненттери менен берилген.

Магнитодиэлектриктер

Бул аралаш материалдар, курамында 75-80% магниттик порошок бар, калган масса органикалык жогорку полимерлүү диэлектрик менен толтурулган. Ферриттер жана магнитодиэлектриктер көлөмдүк каршылыктын чоң маанилерине ээ, куюлган токтун аз жоготуулары, аларды жогорку жыштыктагы технологияда колдонууга мүмкүндүк берет. Ферриттердин ар кандай жыштык талааларында туруктуу иштеши бар.

Ферромагнетиктерди колдонуу чөйрөсү

Алар трансформатордук катушкалардын өзөктөрүн түзүү үчүн эң натыйжалуу колдонулат. Материалды колдонуу токтун көрсөткүчтөрүн өзгөртпөстөн, трансформатордун магнит талаасын абдан көбөйтүүгө мүмкүндүк берет. Ферриттерден жасалган мындай койгучтар аппараттын иштешинде электр энергиясын үнөмдөөгө мүмкүндүк берет. Электр материалдары жана жабдуулары өчүрүлгөндөн кийин тышкы магниттик эффект сакталып калатмагниттик индикаторлор жана чектеш мейкиндикте талааны кармап турат.

Элементардык токтар магнит өчүрүлгөндөн кийин өтпөйт, ошентип наушниктерде, телефондордо, өлчөөчү приборлордо, компастарда, үн жазгычтарда эффективдүү иштеген стандарттуу туруктуу магнит түзүлөт. Электр тогун өткөрбөгөн туруктуу магниттер колдонууда абдан популярдуу. Алар темир оксиддерин башка ар кандай оксиддер менен бириктирүүдөн алынат. Магниттик темир рудасы феррит.

Жарым өткөргүч материалдар

Бул өткөргүчтөр жана диэлектриктер үчүн бул көрсөткүчтүн диапазонундагы өткөргүчтүк мааниси бар элементтер. Бул материалдардын өткөргүчтүгү түздөн-түз массадагы аралашмалардын көрүнүшүнө, таасирдин тышкы багыттарына жана ички кемчиликтерине көз каранды.

Жарым өткөргүчтөр тобундагы электр материалдарынын мүнөздөмөлөрү элементтердин бири-биринен структуралык торлору, курамы, касиеттери боюнча олуттуу айырмачылыктарын көрсөтөт. Көрсөтүлгөн параметрлерге жараша материалдар 4 түргө бөлүнөт:

1. Бир типтеги атомдорду камтыган элементтер: кремний, фосфор, бор, селен, индий, германий, галлий ж.б.
2. Металл оксиддерин камтыган материалдар - жез, кадмий оксиди, цинк оксиди ж.б.
3. Материалдар антимониддер тобуна бириктирилген.
4. Органикалык материалдар - нафталин, антрацен ж.б.

Кристалл торуна жараша жарым өткөргүчтөр поликристаллдык жана монокристаллдык болуп бөлүнөт.элементтер. Электрдик материалдардын мүнөздөмөсү аларды магниттик эмес жана начар магниттик деп бөлүүгө мүмкүндүк берет. Магниттик компоненттердин ичинен жарым өткөргүчтөр, өткөргүчтөр жана өткөргүч эмес элементтер айырмаланат. Так бөлүштүрүү кыйын, анткени көптөгөн материалдар өзгөрүп жаткан шарттарда ар кандай жүрүшөт. Мисалы, кээ бир жарым өткөргүчтөрдүн төмөнкү температурада иштешин изоляторлордун иштөөсүнө салыштырууга болот. Ошол эле диэлектриктер ысытылганда жарым өткөргүчтөр сыяктуу иштешет.

Композиттик материалдар

Функциясы боюнча эмес, курамы боюнча бөлүнүүчү материалдар композиттик материалдар деп аталат, булар да электрдик материалдар. Алардын касиеттери жана колдонулушу өндүрүштө колдонулган материалдардын айкалышы менен шартталган. Мисал катары барак айнек буласынын компоненттери, айнек буласы, электр өткөргүч жана отко чыдамдуу металлдардын аралашмасы кирет. Эквиваленттүү аралашмаларды колдонуу материалдын күчтүү жактарын аныктоого жана аларды максаттуу колдонууга мүмкүндүк берет. Кээде композиттердин айкалышы башка касиеттерге ээ таптакыр жаңы элементке алып келет.

Тасма материалдары

Тасмалар жана ленталар электрдик материалдар катары электротехникада кеңири колдонулуп келет. Алардын касиеттери башка диэлектриктерден ийкемдүүлүгү, жетиштүү механикалык бекемдиги жана эң сонун изоляциялык мүнөздөмөлөрү менен айырмаланат. Продукциялардын калыңдыгы материалга жараша өзгөрөт:

• пленка 6-255 микрон калыңдыкта, лента 0,2-3,1 мм даярдалат;
• полистирол буюмдары лента жана пленка түрүндө 20-110 микрон калыңдыгы менен чыгарылат;
• полиэтилен ленталарынын калыңдыгы 35-200 микрон, туурасы 250дөн 1500 ммге чейин жасалат;
• фторопласттык пленкалар калыңдыгы 5-40 микрон, туурасы 10-210 мм.

Пленкадагы электрдик материалдардын классификациясы эки түрдү ажыратууга мүмкүндүк берет: багытталган жана багытталган эмес пленкалар. Биринчи материал көбүнчө колдонулат.

Электр изоляциясы үчүн лактар жана эмальдар

Катуу учурунда пленка түзүүчү заттардын эритмелери азыркы электрдик материалдар. Бул топко битум, кургаткыч майлар, чайырлар, целлюлоза эфирлери же кошулмалар жана бул компоненттердин комбинациялары кирет. Илешкектүү компоненттин изоляторго айланышы колдонулган эриткичтин массасынан бууланып, тыгыз пленка пайда болгондон кийин болот. Колдонуу ыкмасы боюнча пленкалар жабышчаак, импрегнациялоочу жана каптоочу болуп бөлүнөт.

Импрегнациялоочу лактар жылуулук өткөрүмдүүлүк коэффициентин жана нымдуулукка туруктуулукту жогорулатуу максатында электр орнотмолорунун оромдору үчүн колдонулат. Каптоочу лактар нымдуулуктан, үшүктөн, майга каршы үстүнкү коргоочу жабынды түзөт, орамдардын бетине, пластмассага, изоляцияга. Чаптама компоненттери слюда плиталарын башка материалдар менен бириктирүүгө жөндөмдүү.

Электр изоляциясы үчүн кошулмалар

Бул материалдар колдонуу учурунда суюк эритме түрүндө берилет, андан кийин катуулануу жана катуулануу. Заттар курамында эриткичтер жок экендиги менен мүнөздөлөт.«Электротехникалык материалдар» тобуна кошулмалар да кирет. Алардын түрлөрү - толтуруу жана импрегнациялоо. Биринчи түрү кабелдик гильзалардагы көңдөйлөрдү толтуруу үчүн колдонулат, ал эми экинчи топ мотор орогучтарын сиңирүү үчүн колдонулат.

Кошулмалар термопластикадан чыгарылат, алар температура жогорулагандан кийин жумшарышат, ал эми термосет, катуулануу формасын бекем сактайт.

Булалуу импрегнирленбеген электр изоляциялоочу материалдар

Мындай материалдарды өндүрүү үчүн органикалык булалар жана жасалма жол менен түзүлгөн компоненттер колдонулат. Табигый жибектин, зыгыр буласынын, жыгачтын табигый өсүмдүк булалары органикалык келип чыккан материалдарга (була, кездеме, картон) айланат. Мындай изоляторлордун нымдуулугу 6-10% арасында.

Органикалык синтетикалык материалдар (капрон) 3% дан 5%ке чейин гана нымдуулукту, нымдуулукка жана органикалык эмес булаларга (айнек була) бирдей каныккандыкты камтыйт. Органикалык эмес материалдар олуттуу ысытылганда тутанбай калуусу менен мүнөздөлөт. Эгерде материалдар эмальдар же лактар менен сиңирилген болсо, анда күйүүчүлүгү жогорулайт. Электр материалдарын берүү электр машиналарын жана приборлорун чыгаруучу ишканага жүргүзүлөт.

Летероид

Жука була барак түрүндө чыгарылып, ташуу үчүн түрмөккө толот. Ал изоляциялык прокладкаларды, формалуу диэлектриктерди, шайбаларды жасоо үчүн материал катары колдонулат. Асбест менен сиңирилген кагаз жана асбест картон хризолиттик асбесттен жасалат, аны жипчелерге бөлөт. Асбест щелочтуу чөйрөгө туруктуу, бирок кислоталуу чөйрөдө жок кылынат.

Жыйынтыктап айтканда, электр приборлорун изоляциялоо үчүн заманбап материалдарды колдонуу менен алардын иштөө мөөнөтү бир топ көбөйгөнүн белгилей кетүү керек. Орнотуулардын корпустары үчүн тандалган мүнөздөмөлөргө ээ материалдар колдонулат, бул жакшыртылган өндүрүмдүүлүгү менен жаңы функционалдык жабдууларды чыгарууга мүмкүндүк берет.