6 група електроматеріалознавство

19.11.2024

Тема уроку: Магнітотверді матеріали

Магнітотверді матеріали.

Магнітотверді матеріали застосовують для виготовлення постійних магнітів та інших деталей.

У всякого постійного магніту протягом деякого часу зменшується магнітний потік. Це явище називається старінням.
Старіння може бути від вібрації, ударів, різкої зміни температури магніту. Такому магніту ще можливо повернути магнітні властивості наступним намагнічуванням.

Магнітотверді матеріали розподіляють на 3 групи:

1. Високовуглецеві сталі, які містять 0,9 – 1,1% вуглецю, це:

- хромисті (1,3 -3,6% хрому);

- вольфрамові (5, -6,5% вольфраму і 0,3 - -,5% хрому);

- кобальтові (5 – 17% кобальту, 1,2 – 1,7% молібдену і 6 – 10% хрому.

Постійні магніти виготовляють із стальних прутків і полос гарячою ковкою або штамповкою. Після механічної обробці їх загартовують, а потім намагнічують.

Кращім матеріалом є кобальтові сталі, але вони дорожче хромистих і вольфрамових.

Всі сталі застосовують обмежено – низький рівень магнітних характеристик.

2. Альні, альнісі, альніко і магніко.

Альні – це сплав алюмінію (Ю) (14%) з нікелем (Н) (25%), міддю (Д) (8%) і залізом ( 53%).

Альнісі – це сплав нікелю (33%) з алюмінієм (13-14%) кремнієм (1%) і решта % залізо.

Альніко –це сплав нікелю (17-18%) з алюмінієм (10%), кобальтом (12%), міддю (6%) і решта % залізо.

Магніко – це сплав нікелю (11-15%) з алюмінієм (8-10%), кобальтом (20-25%) і решта % залізо.

Постійні магніти з цих сплавів можна отримувати тільки методом лиття з наступним шліфуванням (мають велику твердість і крихкість).

Магніти з цих сплавів не піддаються старінню.

3. Металокерамічні матеріали.

З цих матеріалів виготовляють магніти малих розмірів або складної форми.

Одержують металокерамічні магніти в результаті пресування металевих порошків і спікання при температурі 1100-1300⁰С зі сплавів:

-  залізо-нікель-алюміній;

-  залізо – нікель - алюміній-кобальт.

Після спікання магніти загартовують з наступним відпуском.

 Дати відповіді на запитання:

1. Які фактори впливають на старіння постійних магнітів?

2. Які матеріали мають магнітні властивості?

3. Що розуміють під терміном магнітотверді матеріали?

4. Які магнітотверді  матеріали ви знаєте?

Законспектувати. Вивчити матеріал.

12.11.2024

Тема уроку: Шаруваті електроізоляційні пластмаси

Шаруваті електроізоляційні пластмаси

Шаруваті пластмаси – це один із різновидів пластмас, які одержують гарячим пресуванням листових волокнистих матеріалів, попередньо просочених синтетичними смолами. В’яжучими речовинами слугують синтетичні фенол формальдегідні, кремнійорганічні та епоксидні смоли, а наповнювачами – полотна тканин, папір або шпон з дерева

Із шаруватих пластмас найбільш поширені гетинакс, текстоліт, склотекстоліт та азботекстоліт

Гетинакс – шаруватий листовий матеріал, виготовлений методом гарячого пресування двох або більше шарів паперу, просоченого термореактивними бакелітовою або епоксидною смолами.

Робоча температура гетинаксу від -60 до +105⁰С, низька лугостійкість.

Після іскрового розряду на поверхні гетинаксу залишається навуглецьований шар з великою провідністю. Питомий опір Р=10¹⁰-10¹¹ Ом м. , розчиняється в кислотах і лугах, стійкий проти дії мінеральних масел і жирів.

Випускають гетинакс у вигляді листів і плит товщиною від 0,4 до 50 мм, або у вигляді трубок і циліндрів для каркасів котушок.

Текстоліт – шаруватий матеріал, виготовлений методом гарячого пресування бавовняної тканини, просоченої бакелітовою смолою. Тканина – бязь, міткаль, шифон. Робоча температура від -60 до +150⁰С, Р=10⁸-10¹⁰ Ом м. Текстоліт виготовляють у вигляді листів товщиною 0,5 – 8 мм і плит товщиною 0,5 – 50 мм.

Використовують для виготовлення виробів, які піддаються ударним навантаженням, стиранню, деталей перемикачів, панелі, каркаси, щити та інше.

Склотекстоліт – це шаруватий пластик, одержаний гарячим пресуванням склотканини, просоченої термореактивними смолами, Має підвищену вологостійкість і кращі електричні й механічні параметри порівняно з гетинаксом текстолітом. Робоча температура від -60 до 280⁰С, Р=10⁸ – 10¹² Ом м.

Випускається у вигляді листів товщиною 0,5 – 8 мм і плит товщиною 9 – 35 мм.

Азботекстоліт – це шаруватий пластик, одержаний гарячим пресуванням азбестової тканини, просоченої бакелітовою смолою. Випускається у вигляді плит товщиною 6 – 30 мм. Робоча температура від 0 – до +155⁰С, Р=10⁶ – 10⁸ Ом м.

Виготовляють деталі з підвищеною теплостійкістю, а також накладки для гальмові колодки, диски зчеплення.

 Дати відповіді на запитання:

1. Що називається шаруватими пластмасами?

2. Надати характеристику гетинаксу.

3. Надати характеристику текстоліту.

4. Надати характеристику склотекстоліту.

5. Надати характеристику азботекстоліту.

Законспектувати. Вивчити матеріал.

12.11.2024

Тема уроку: Класифікація матеріалів за магнітними властивостями. Магнітом’які матеріали

Класифікація матеріалів за магнітними властивостями.

Магнітні матеріали мають здатність при внесенні їх у магнітне поле намагнічуватись, а деякі з них зберігають намагніченість і після припинення дії магнітного поля.

З усіх металів магнітними властивостями володіють тільки залізо, нікель та кобальт і їх сплави.

Електроматеріали, які використовуються в техніці з урахуванням їх магнітних властивостей, розподіляють на магнітом’які і магнітотверді. Ці терміни не відносяться до механічних властивостей матеріалу, оскільки деякі механічні тверді матеріали є магнітом’ягкими, а механічно м’які матеріали можуть відноситись до магнітотвердих.

Магнітом’які матеріали.

До магнітом’яких матеріалів в першу чергу відносять листову (кременисту) електротехнічну сталь. Це низько вуглецева сталь (до 0,08% вуглецю), в яку вводять 0,8-4,8% кремнію з метою поліпшення її магнітних властивостей.

Листи кременистої сталі виготовляють прокаткою заготовок в нагрітому чи холодному стані.

До магнітом’яких матеріалів також належать:

1. Технічне чисте залізо, яке називається армко, одержують переплавленням стального брухту в мартенівських або електричних печах. Це пластичний матеріал.

ARMKO – назва американської фірми.

Застосовують в електромашинобудуванні.

2. Альсифери – це спалав алюмінію (5,5%) з кремнієм (9,5%) та залізом (85%).

Альсифери застосовують для виготовлення деталей, які працюють у постійних магнітних полях (екрани, деталі магнітопроводів).

3. Пермалой – це сплав нікелю (до8,3%) з марганцем (до 0,6%) та залізом (решти %).

Застосовують для виготовлення осердь вимірювальних трансформаторів, деталей реле.

Пермалой – від англійського слова: permallou , perm – проникність, allou – сплав.

4. Пермінвар – це сплав нікелю (45%) з залізом (30%) та кобальтом (25%).

Пермінвар – від англійських слів perm – проникність, invar – незмінюючий.

Такій сплав застосовують в радіоапаратурі, приладах, автоматиці та техніки зв’язку.

 Дати відповіді на запитання:

1. Як класифікуються магнітні матеріали?

2. Які матеріали мають магнітні властивості?

3. Що називається магнітом’якими матеріалами?

4. Які магнітом’які матеріали ви знаєте?

Законспектувати. Вивчити матеріал.

05.11.2024

Тема уроку: Електроізоляційна гума

Електроізоляційна гума

Гума – це продукт хімічного перетворення (вулканізації) каучуку. Для виготовлення гум застосовують каучуки:

1. Натуральний (НК).

2. Синтетичний бутадієновий (СКБ).

3. Бутадієн-стирольний (СКС).

4. Синтетичний ізопренів (СКІ).

5. Синтетичний поліуретановий (СКУ).

1. Натуральний каучук - полімер ізопрену розчиняється в бензині, бензолі, хлороформі. Отримують в’язкі розчини, які використовують як клеї. При нагріванні вище 80-100^оС стає пластичним і при 200^оС починає розкладатися. При -70^оС стає крихким. Для отримання гуми НК вулканізують сіркою.

Гуми на основі НК мають високу еластичність, міцність, водо – і газонепроникність, високі електроізоляційні властивості.

2. Синтетичний бутадієновий каучук. Має низьку межу міцності при розтягуванні, Морозостійкість -40…-45^оС. Розбухає в бензині, бензолі, хлороформі. В гуму вводять сажу, оксид цинку.

3. Бутадієн-стирольний каучук. З нього отримують гуму з високим опором старіння. Його можна використовувати при температурі -74…-77^оС.

4. Синтетичний каучук ізопренів. За будовою, хімічними і фізико-механічними властивостями СКІ близький до натурального.

Гума –це суміш різних компонентів.

До складу сирої гуми входять: на 100% маси каучуку вводять компоненти:

1. Наповнювачі (20-90%) – це сажа, каолін, вуглекислий марганець, крейда, тальк, а також корд і рукавні тканини.

2. Вулканізатори (1-3%) - сірка, тіурам.

3. Прискорювачі (1-2%) – магнезія, цинкові біліла.

4. Протизістарювачі (0,5-3,0%) – вазелін, воск, парафін.

5. Пластифікатори (2-50%) – стеаринова кислота, каніфоль, парафін, соснова смола.

6. Барвники (0,5-3,0%) – охра , ультрамарин.

Змішення всіх компонентів призводять при температурі 100-140^оС. Потім вулканізують в спеціальних котлах під тиском у водяному пару при температурі 145-150^оС.

Класифікація гуми

Гума із СКБ. Має хорошу механічну міцність, морозостійкість, теплостійкість, малу еластичність. Застосовується для виготовлення всіх видів гумових деталей, а особливо для виготовлення автомобільних шин.

Нейрітова гума. Володіє високою міцністю, теплостійкості до 110-120^оС, малою набухаємостю в бензинах і маслах. Застосовується для виготовлення масло упорних і бензо упорних і термостійких виробів: Спецодяг, транспортерні стрічки, протигазні шоломи, оболонки електричних кабелів.

Полісульфідна гума. Має невисоку міцність, морозостійкість і теплостійкість, підвищену бензо і маслостійкість. Застосовують для виготовлення шлангів, труб, рукавів, прокладок для бензину і масел.

Ізопренова гума. Володіє високою міцністю при розтягуванні, Теплостійкість 80-100^оС. З неї виготовляють паски, стрічки, манжети, шини, деталі електрообладнання.

Якщо у гуму внести до 30-35% сірки, то після вулканізації одержують тверду гуму, яку називають ебоніт. Він має хорошу хімічну стійкість і електроізоляційні властивості.

 Дати відповіді на запитання:

1. З яких матеріалів одержують гуму?

2. Назвіть гуму за класифікацією.

Законспектувати. Вивчити матеріал.

05.11.2024

Тема уроку: Тверді неорганічні діелектрики

Тверді неорганічні діелектрики

До твердих неорганічних діелектриків відносять скло, кераміку, слюду та азбест.

Неорганічне скло

Скло – це тверда неорганічна аморфна речовина, атоми якої не можуть вільно переміщуватись один відносно іншого. До складу неорганічного скла входять скло утворюючі оксиди кремнію (SіО₂), бору (В₂О₃), фосфору (Р₂О₃), германію (GеО₂).

Для підвищення в’язкості, покращення оброблюваності, зниження температури варіння та інше вводять лужні оксиди Nа₂О, К₂О, лужно-земельні оксиди СаО, ВаО.

Для надання забарвлення скла в нього вводять оксид кобальту (СоО) –синього, оксид урану (UО₂) – жовтого, оксид хрому  (Сr₂О₃) – зеленого кольору.

За призначенням все скло поділяють на:

1. Технічне (оптичне, світлотехнічне, хіміко-лабораторне, приладове, трубне).

2. Будівельне (віконне, вітринне, армоване, склоблоки).

3. Побутове (склотара, посуд, побутове дзеркало).

Найширше застосовують скло на основі оксиду кремнію SіО₂ або кварцового піску.

Його склад:

1. Кварцовий пісок SіО₂ -98%.

2. Кальцинована сода Nа₂СО₃.

3. Доломіт СаСО₃×МgСО₃.

4. Крейда СаСО₃.

5. Інші компоненти.

Соду, доломіт і крейду додають для зниження температури плавлення кварцового піску, температура плавлення якого 2000^оС. Температура плавлення віконного скла 1350^оС.

Цю суміш завантажують в скловарну піч і при нагріванні до 1350-1600^оС плавлять і цієї скломаси виготовляють різні скляні вироби.

Скло одержують тільки з одного кварцового піску, але для цього потребує дорого стояче обладнання.

Якщо вироби з такого скла нагріти до червоного кольору і опустити в холодну воду воно не тріскається.

В транспортних засобах технічне скло використовують:

1. Триплекси – це 2 загартованого скла завтовшки 2-3 мм, склеєні прозорою, еластичною полімерною плівкою, тому при ударі уламки скла утримуються на плівці.

2. Термопан – це тришарове скло, що складається із двох шарів скла і повітряного проміжку між ними. Прошарок забезпечує теплоізоляцію.

3. Оптичне скло – використовують в оптичних приладах та інструментах. При додаванні оксиду свинцю скло не пропускає рентгенівські та Y-промени.

4. Кварцове скло – завдяки високій термічній і хімічній стійкості застосовують для тиглів, чаш, труб, лабораторного посуду. Термостійкість його становить 800-1000^оС.

5. Скловата – складається зі скловолокна, розташованого між двома шарами склотканини або скло сітки. Термостійкість від -60^оС до 450-600^оС.

Скловату застосовують для теплоізоляції кабін літаків, кузовів автомашин, залізничних вагонів, тепловозів, корпусів суден та у холодильній техніці.

По своєму хімічному складу силікатне скло розподіляють на 4 групи:

1. Лужне скло – з нього виготовляють скло віконне, посудне і пляшки.

2.Лужне з вмістом важких окислів – йде на виготовлення конденсаторів і ізоляторів.

3. Малолужне – з нього виготовляють ізолятори високої напруги.

4. Безлужне – з нього виготовляють скловолокно для склотканини.

Фарфор

Фарфор відноситься до керамічних матеріалів. Він складається з каоліну (високоякісна світла глина), кварцового піску і калієвого польового шпату.

Подрібнені складові частини фарфору перемішуються з водою. З цієї маси різними способами (обточуванням, пресуванням, видавлюванням через отвори) одержують вироби потрібної форми, сушать і при необхідності глазурують та обпалюють.

Глазурування – це операція, при якій на поверхні виробу наносять тонкий шар глазурі, що після обпалювання перетворюється у блискуче склоподібне покриття. За складом глазур близька до скла.

З фарфору виготовляють циліндри та прокладки для реостатів, деталі для електроустановлювальних виробів, ізолятори, деталі для електронагрівальних приладів. свічки  для автомобілів.

Слюда

Слюда – це мінерал, якій добувають з гірських порід у вигляді кристалів, які мають властивість  розшаровуватися на тонкі пластинки товщиною до 0,006 мм.

Відомо понад 30 різновидів слюди, але для електричної ізоляції використовують тільки мусковіт і флогопіт.

Мусковіт –це калієва слюда. Він прозорий, іноді зеленуватим або  рожевим відтінком. Температура плавлення 1230⁰С, робоча температура 500⁰С, гнучкий, пружний та має високу механічну міцність.

 З кращих сортів мусковіту виготовляють конденсатори постійної ємності.

Флогопіт – це калієвомагнезіальна слюда. Колір змінюється від чорного до янтарного, температура плавлення 1270⁰С, робоча температура   800⁰С.

Застосовують як ізоляцію в колекторах електричних машин.

Із-за малої площі пластини щипаної слюди її застосовують у вигляді клеєних лаком матеріалів, які називають міканітами.

Розрізняють такі міканіти:

1. Колекторний – застосовують для ізоляції колекторних пластин в електричних машинах. Марки КМ, КФ.

2. Формувальний – застосовують у вигляді манжет для ізоляції колектора від вала електричної машини. Марки: ФМ, ФФ.

3. Прокладний – з нього виготовляють шайби та прокладки в електричних машинах та трансформаторах. Марки: ПМГ, ПФГ, ПМШ, ПФШ. Г – склеєний гліфталевим лаком, Ш – лак шелак.

4. Гнучкий – застосовується для ізоляції між котушкових з’єднань у машинах високої напруги. Марки: ГМ, ГФ.

5. Термотривкий – жаростійкий, нагрівостійкий, застосовують в електронагрівальних приладах. Марка: ТФ.

Азбест

Азбест (гірський льон) залягає у кам’яних гірських породах у вигляді жил, які складаються з пучків паралельних волокон.

Азбест володіє високою нагрівостійкістю і не горюч. Температура плавлення 1450⁰С, робоча температура 450⁰С, гігроскопічний і розчиняється в кислотах. З азбесту виготовляють волокна, пряжу, стрічки, тканину, папери, картон.

З волокон і тканини виготовляють пластмаси –азботекстоліт.

Стрічки застосовують для ізоляції у котушках і секціях обмоток електричних машин.

Папір застосовують для між котушкової ізоляції обмоток збудження синхронних машин.

Майже всі азбестові матеріали застосовують у просоченому вигляді (лаками і компаундами). Внаслідок чого проходить усунення гігроскопічності і підвищується електричні характеристики.

 Дати відповіді на запитання:

1. З яких речовин складається неорганічне скло?

2. На які групи розподіляють скло?

3. Надати характеристику мусковіту.

4. Надати характеристику флогопіту.

5. Надати характеристику азбесту.

Законспектувати. Вивчити матеріал.

30.10.2024.

Тема уроку: Компаунд

Компаунди – це електроізоляційна суміш на основі смол, бітумів, восків, ефірів, целюлози та масел. Вони тверді речовини. В момент застосування компаунди рідкі, які поступово тверднуть і перетворюються в монолітний твердий діелектрик.

Компаунди розподіляються на:

1. Просочувальні – застосовують для просочування обмоток електричних машин та апаратів з метою цементації витків обмоток та захисту від вологи.

2. Заливні – для заливки муфт і воронок до 10 кВ, а також корпусів трансформаторів струму та дроселів.

3. Кабельні – цими компаундами просочують паперову ізоляцію електричних кабелів на кабельних заводах. Це сплави мінерального масла з каніфоллю, яка збільшує його в’язкість.

Компаунди бувають:

- термореактивні, які не розм’якшуються при нагріванні на основі епоксидних та поліефірних смолах;

- термопластичні - які розм’якшуються при нагріванні на основі бітумів, соскоподібних речовин і термопластичних смол.

Термореактивні компаунди типу МБК на основі епоксидних смолах.

Тверднуть з затверджувачем при температурі 20⁰С протягом 20-24 години, без затверджувача – 8-10 годин, але при нагріванні до 75⁰С.

Марки МБК-1 – тверда нееластична маса.

МБК-2, МБК-3 – тверда еластична маса, в них вводяться пластифікатори – маслоподібні рідини. Компаунди МБК застосовують при температурі від -60 до +110⁰С.

-                            густина – 1000 кг/м³;

-                            Рv=10¹¹ – 10¹²  Ом м;

-                            Епр= 10-15 МВ/м

У присутності гуми компаунди МБК не тверднуть.

Термопластичні – широке застосування отримав компаунд №225:

-                            густина – 950 кг/м³;

-                            температура розм’якшення – 98-112⁰С;

-                            морозостійкість - -25⁰С;

-                            питомий опір – Рv=10¹⁰-10¹² Ом м;

-                            електрична міцність – Епр=18-20 МВ/м.

Для просочування обмоток компаунд нагрівають до 160-170⁰С. При даній температурі переходить у рідкий стан.

Заливні бітумні компаунди – застосовують марки МБ-70, МБ-90.

Кремній органічні компаунди – застосовують для просочування обмоток електричних машин. Можуть працювати при температурах від -60 до +200⁰С, Рv=10¹²-10¹³ Ом м, Епр=50-60 МВ/м.

Дати відповіді на запитання:

1. З яких матеріалів складаються компаунди?

2. На які види поділяються компаунди?

Законспектувати. Вивчити матеріал.

28.10.2024

Тема уроку: Поліконденсаційні тверді органічні діелектрики

Поліконденсаційні тверді органічні діелектрики

Поліконденсація – це процес утворення високомолекулярних сполук з низькомолекулярних з одночасним відщепленням простих речовин (води, аміаку, хлористого водню тощо).

Продуктами поліконденсації є: фенол формальдегідні, поліефірні, епоксидні і поліамідні смоли.

Фенолформальдегідні смоли.

Виготовляються шляхом поліконденсації фенолу у водному розчині формальдегіду при температурі 70-90⁰С в присутності кислоти або лугу. Вони можуть бути термореактивними і термопластичними.

До цих смол відносяться бакелітова, резольні і новолачні смоли.

Бакелітову смолу одержують при варці кристалічного фенолу і формаліну у присутності лугу.

Вона може знаходиться у трьох станах:

1. Резол – плавиться, розм’якшується при t=80⁰С, розчиняється у спирті та ацетоні.

2. Резитол – тверда смола не розчиняється, але набухає, не плавиться.

3. Резит – тверда смола, не розчиняється і не плавиться, тобто термореактивна.

Резольні смоли – це термореактивні матеріали використовують для виготовлення гетинаксу, текстоліту, фенопластів, трубок, клеїв та інших матеріалів.

Гетинакс – шаруватий пластик, який одержують пресуванням паперу, просоченого смолою.

Текстоліт – шаруватий пластик, виготовлений пресуванням тканини, просоченої смолою.

Фенопласти – це матеріали, одержані пресуванням або литтям преспорошків, виготовлених на формальдегідної смолі.

Їх застосовують для виготовлення вимикачів, розеток, патронів освітлювальних ламп, штепсельних вилок, корпуси приладів, апаратів зв’язку.

Вироби завжди бувають чорними або темно-коричньового кольору.

Новолачні смоли

Новолаками називають смоли, які одержують з фенолу в присутності соляної кислоти.

Це термопластична смола, яка тверда, крихка і прозора. Плавиться при температурі 100-120⁰С, розчиняється в спирту, ацетоні. Використовується при виготовленні корпусів приладів, різних кнопок і ручок керування, лаків і як замінник шелаку.

Шелак – це смола, що виділяється комахами, які живуть на пагінцях тропічних рослин, який використовують для приготування лаків.

Поліефірні смоли

Ці смоли, які одержують з спиртів (гліколю, гліцерину) і органічної кислоти (фталевої).

За фізичними властивостями вони близькі до природних смол (каніфоль, шелак).

Із поліефірних смол найбільш поширеними є лавсанова смола, гліфталева смола, полікарбонати.

Лавсанову смолу або лавсан одержують поліконденсацією терафталевої кислоти і етиленгліколю. Він є термопластичним діелектриком.

При повільному охолодженні утворюється непрозорий кристалічний лавсан. Його використовують для виготовлення волокон, пряжі, тканин, тонких плівок. Волокна і плівки використовують для ізоляції проводів і кабелів.

Епоксидні смоли одержують у результаті хлорування гліцеринів з двоатомними фенолами в лужному середовищі. Розчиняється в ацетоні. Це термопластичні матеріали. Після добавляння затвердників епоксидні смоли швидко тверднуть і після чого стають термореактивними. Використовують для виготовлення лаків, клеїв, заливних компаундів.

Поліаміди – це термопластичні діелектрики. Серед полімерів найбільшого поширення набули капрон і нейлон. Капрон використовується для одержання синтетичного волокна. Температура розм’якшення 215-250⁰С, а у нейлону – 300⁰С. Із поліамідів виготовляють стійкі проти корозії ізолювальні кріпильні гвинти, гайки, шайби і деталі вимикачів.

 Дати відповіді на запитання:

1. Які матеріали відносять до поліконденсаційних?

2. Де застосовуються резольні смоли?

Законспектувати. Вивчити матеріал.

23.10.2024

Тема уроку: Поліконденсаційні тверді органічні діелектрики

Поліконденсаційні тверді органічні діелектрики

Поліконденсація – це процес утворення високомолекулярних сполук з низькомолекулярних з одночасним відщепленням простих речовин (води, аміаку, хлористого водню тощо).

Продуктами поліконденсації є: фенол формальдегідні, поліефірні, епоксидні і поліамідні смоли.

Фенолформальдегідні смоли.

Виготовляються шляхом поліконденсації фенолу у водному розчині формальдегіду при температурі 70-90⁰С в присутності кислоти або лугу. Вони можуть бути термореактивними і термопластичними.

До цих смол відносяться бакелітова, резольні і новолачні смоли.

Бакелітову смолу одержують при варці кристалічного фенолу і формаліну у присутності лугу.

Вона може знаходиться у трьох станах:

1. Резол – плавиться, розм’якшується при t=80⁰С, розчиняється у спирті та ацетоні.

2. Резитол – тверда смола не розчиняється, але набухає, не плавиться.

3. Резит – тверда смола, не розчиняється і не плавиться, тобто термореактивна.

Резольні смоли – це термореактивні матеріали використовують для виготовлення гетинаксу, текстоліту, фенопластів, трубок, клеїв та інших матеріалів.

Гетинакс – шаруватий пластик, який одержують пресуванням паперу, просоченого смолою.

Текстоліт – шаруватий пластик, виготовлений пресуванням тканини, просоченої смолою.

Фенопласти – це матеріали, одержані пресуванням або литтям преспорошків, виготовлених на формальдегідної смолі.

Їх застосовують для виготовлення вимикачів, розеток, патронів освітлювальних ламп, штепсельних вилок, корпуси приладів, апаратів зв’язку.

Вироби завжди бувають чорними або темно-коричньового кольору.

Новолачні смоли

Новолаками називають смоли, які одержують з фенолу в присутності соляної кислоти.

Це термопластична смола, яка тверда, крихка і прозора. Плавиться при температурі 100-120⁰С, розчиняється в спирту, ацетоні. Використовується при виготовленні корпусів приладів, різних кнопок і ручок керування, лаків і як замінник шелаку.

Шелак – це смола, що виділяється комахами, які живуть на пагінцях тропічних рослин, який використовують для приготування лаків.

Поліефірні смоли

Ці смоли, які одержують з спиртів (гліколю, гліцерину) і органічної кислоти (фталевої).

За фізичними властивостями вони близькі до природних смол (каніфоль, шелак).

Із поліефірних смол найбільш поширеними є лавсанова смола, гліфталева смола, полікарбонати.

Лавсанову смолу або лавсан одержують поліконденсацією терафталевої кислоти і етиленгліколю. Він є термопластичним діелектриком.

При повільному охолодженні утворюється непрозорий кристалічний лавсан. Його використовують для виготовлення волокон, пряжі, тканин, тонких плівок. Волокна і плівки використовують для ізоляції проводів і кабелів.

Епоксидні смоли одержують у результаті хлорування гліцеринів з двоатомними фенолами в лужному середовищі. Розчиняється в ацетоні. Це термопластичні матеріали. Після добавляння затвердників епоксидні смоли швидко тверднуть і після чого стають термореактивними. Використовують для виготовлення лаків, клеїв, заливних компаундів.

Поліаміди – це термопластичні діелектрики. Серед полімерів найбільшого поширення набули капрон і нейлон. Капрон використовується для одержання синтетичного волокна. Температура розм’якшення 215-250⁰С, а у нейлону – 300⁰С. Із поліамідів виготовляють стійкі проти корозії ізолювальні кріпильні гвинти, гайки, шайби і деталі вимикачів.

 Дати відповіді на запитання:

1. Які матеріали відносять до поліконденсаційних?

2. Де застосовуються резольні смоли?

Законспектувати. Вивчити матеріал.

21.10.2024

Тема уроку: Полімеризаційні тверді органічні діелектрики

Полімеризаційні та поліконденсаційні тверді органічні діелектрики

Полімеризація – це процес утворення високомолекулярних сполук з низькомолекулярних.

До полімеризаційних синтетичних полімерів відносять полімерні вуглеводні, фторорганічні полімери та кремнійорганічні полімери.

Поліетилен – твердий, білий або світло-сірий матеріал без запаху, одержаний в результаті реакції полімеризації газу етилену.

Має таки властивості:

високо вологостійкість, негігроскопічний, стійкий проти дії кислот, цвілі, газонепроникний, робоча температура 100⁰С.

Використовують для виготовлення каркасів котушок, плівок для виготовлення кабелів і проводів.

Полістирол – твердий прозорий матеріал, це діелектрик з високими електроізоляційними властивостями.

Властивості:

низька гігроскопічність, водостійкий, не розчиняється в спиртах, стійкий проти дії лугів і ряду кислот, робоча температура 80⁰С.

Він використовується для виготовлення каркасів котушок, корпусів радіоприймачів і телевізорів, плат перемикачів, для ізоляції кабелів і конденсаторів, а також нитки і плівки.

Поліпропілен – це твердий матеріал, який має такі властивості:

Водостійкий, гнучкий, робоча температура 150⁰С.

Використовують як паперово-плівковий діелектрик у силових конденсаторах і в обмоткових проводах.

Полівінілхлорид – не розчиняється у воді, бензині, спирті. Розчиняється в діхлоретані. При нагріванні вище 140⁰С під дією світла розкладається з виділенням хлористого водню, який шкідливо впливає на організм людини і викликає корозію апаратури, знижується міцність, підвищується крихкість.

При гарячому пресуванні порошків одержують твердий матеріал – вініпласт, який має властивості:

Стійкий проти впливу бензину, масел, спиртів, кислот, лугів.

Плівки з вініпласту використовують для ізоляції водо занурених електродвигунів, посуд для зберігання кислот.

При введені різних добавок одержують полівінілхлорідний пластикат, з якого виготовляють плівки, монтажні телефонні проводи і шлангові матеріали.

Органічне скло (полі метилметакрилат, плексиглас) – прозорий безбарвний матеріал, який має високу хімічну стійкість, розчиняється в діхлоретані – одержують клей. Використовують для виготовлення корпусів приладів, шкал, лінз, побутових речей.

Фторопласт – білий або сіруватий матеріал, не горючий. Це порошок, з якого пресують різні вироби. Робоча температура від -250 до +250⁰С, хімічна стійкість вища ніж у золота, платини, скла, фарфору, ні в чому не розчиняється, водопоглинання 0. При нагріванні вище 400⁰С виділяє отруйний газоподібний фтор.

Із нього виготовляють конденсаторні електроізоляційні плівки, використовують для захисту від корозії міді і кераміки, а також для ізоляції проводів і кабелів.

 Дати відповіді на запитання:

1. Які матеріали відносять до полімеризаційних?

2. Надати характеристику поліетилену.

3. Надати характеристику полістиролу.

4. Надати характеристику органічному склу.

Законспектувати. Вивчити матеріал.

16.10.2024

Тема уроку: Рідкі діелектрики.

Рідкі діелектрики

Рідкі діелектрики широко використовують у сучасному електрообладнанні. Вони забезпечують надійну ізоляцію трансформаторів, масляних вимикачів, реакторів, конденсаторів, маслонаповняних кабелів, а також застосовують як просочувальний матеріал.

Рідкі діелектрики ділять на:

-                     природні (рослинні олії та нафтові масла);

-                     синтетичні.

До рослинних олій належать лляна, тунгові і рицинова.

Лляна і тунгові олії застосовують для виготовлення лаків.

Рицинову олію застосовують для просочування паперових конденсаторів.

Нафтові масла широко використовують як ізоляційні й охолодні рідини.

До синтетичних масел належать совок, сов тол, кремнійорганічні рідини.

Нафтові масла

Нафтові масла одержують методом перегонки нафти.

Нафтові масла ділять на 3 групи:

-                     для трансформаторів і високовольтних конденсаторів;

-                     для просочування паперової ізоляції конденсаторів;

-                     для високовольтних кабелів.

Електроізоляційне масло забезпечує надійну ізоляцію, поліпшує охолодження обмоток і магнітопроводу, в яких виділяється теплота внаслідок втрат енергії.

У масляних вимикачах масло охолоджує канал дуги і сприяє швидкому її гасинню.

У паперово-масляних кабелях і конденсаторах масло поліпшує ізоляцію і збільшує ємність конденсаторів.

Колір свіжого трансформаторного масла звичайно світло-жовтий. Під час експлуатації воно темніє і буває аж темно-коричневий. Швидке і сильне потемніння масла під час його експлуатації зумовлено його перегріванням.

Однією з найважливіших властивостей масла є в’язкість.

В’язкість масла для трансформаторів повинна бути якомога меншою  - краще відводить теплоту від обмоток і магнітопроводу. Вимірюють в’язкість у сантистоксах.

У масляних вимикачах масло також повинно мати малу в’язкість, щоб краще охолоджувати і гасити дугу.

При зниженні температури в’язкість масла значно збільшується.

Температура спалаху для свіжого масла повинна бути 140⁰С, а для експлуатаційного – 145⁰С.

Температура загусання – максимальна температура, при який масло загусає настільки, що при нахилу пробірки з охолодженим маслом під кутом 45⁰ його рівень залишається незмінним протягом 1 хвилини. Температура застигання масла -70⁰С.

Електрична міцність – важлива характеристика масла як ізоляційного матеріалу. На електричну міцність впливає волога, яка находиться у маслі. Наявність у маслі 0,01-0,02 % води значно зменшує електричну міцність.

Встановлено, що вологе масло старіє у п’ять разів швидше, ніж сухе.

Синтетичні рідкі діелектрики

Недоліком нафтових електроізоляційних масел є їх горючість, невисока температура спалаху і мала величина діелектричної проникності.

Ці недоліки відсутні у синтетичних рідких електроізоляційних матеріалах.

Типовим представником їх є совол. Це прозора і безбарвна рідина. Совол часто застосовують для просочування паперових конденсаторів. Він не горючий, негігроскопічний і має велику в’язкість. Температура спалаху 205-230⁰С, температура застигання +5⁰С. Він в 10 разів дорожчий за трансформаторне масло.

Для того, щоб знизити в’язкість і зберегти негорючість соволу, його розчиняють три хлорбензолом і таку суміш називають сов толом. Найбільш відомий є Совол-10 (90% соволу і 10% три хлорбензолу).

Совтол-10 застосовують у виробництві паперових конденсаторів та для спеціальних трансформаторів. Температура застигання -6⁰С.

Кремнійорганічні рідини – це продукт синтезу крем’янистих і вуглецевих сполук. Ці рідини характеризуються високою нагрівостійкістю, низькою температурою застигання (-60⁰С), малою в’язкістю, хімічною стійкістю і низькою гігроскопічністю. Не розчиняються в спиртах і ацетоні.

Використовують для просочування паперових конденсаторів.

Дати відповіді на запитання:

 

1. Для чого застосовують рідкі діелектрики?

2. Які рідини застосовують для рідких діелектриків?

3. Назвіть основні характеристики рідких діелектриків.

4. На які групи поділяються нафтові масла?

5. Розказати про синтетичні рідкі діелектрики.

Законспектувати. Вивчити матеріал.

16.10.2024

Тема уроку: Полімеризаційні тверді органічні діелектрики

Полімеризаційні та поліконденсаційні тверді органічні діелектрики

Полімеризація – це процес утворення високомолекулярних сполук з низькомолекулярних.

До полімеризаційних синтетичних полімерів відносять полімерні вуглеводні, фторорганічні полімери та кремнійорганічні полімери.

Поліетилен – твердий, білий або світло-сірий матеріал без запаху, одержаний в результаті реакції полімеризації газу етилену.

Має таки властивості:

високо вологостійкість, негігроскопічний, стійкий проти дії кислот, цвілі, газонепроникний, робоча температура 100⁰С.

Використовують для виготовлення каркасів котушок, плівок для виготовлення кабелів і проводів.

Полістирол – твердий прозорий матеріал, це діелектрик з високими електроізоляційними властивостями.

Властивості:

низька гігроскопічність, водостійкий, не розчиняється в спиртах, стійкий проти дії лугів і ряду кислот, робоча температура 80⁰С.

Він використовується для виготовлення каркасів котушок, корпусів радіоприймачів і телевізорів, плат перемикачів, для ізоляції кабелів і конденсаторів, а також нитки і плівки.

Поліпропілен – це твердий матеріал, який має такі властивості:

Водостійкий, гнучкий, робоча температура 150⁰С.

Використовують як паперово-плівковий діелектрик у силових конденсаторах і в обмоткових проводах.

Полівінілхлорид – не розчиняється у воді, бензині, спирті. Розчиняється в діхлоретані. При нагріванні вище 140⁰С під дією світла розкладається з виділенням хлористого водню, який шкідливо впливає на організм людини і викликає корозію апаратури, знижується міцність, підвищується крихкість.

При гарячому пресуванні порошків одержують твердий матеріал – вініпласт, який має властивості:

Стійкий проти впливу бензину, масел, спиртів, кислот, лугів.

Плівки з вініпласту використовують для ізоляції водо занурених електродвигунів, посуд для зберігання кислот.

При введені різних добавок одержують полівінілхлорідний пластикат, з якого виготовляють плівки, монтажні телефонні проводи і шлангові матеріали.

Органічне скло (полі метилметакрилат, плексиглас) – прозорий безбарвний матеріал, який має високу хімічну стійкість, розчиняється в діхлоретані – одержують клей. Використовують для виготовлення корпусів приладів, шкал, лінз, побутових речей.

Фторопласт – білий або сіруватий матеріал, не горючий. Це порошок, з якого пресують різні вироби. Робоча температура від -250 до +250⁰С, хімічна стійкість вища ніж у золота, платини, скла, фарфору, ні в чому не розчиняється, водопоглинання 0. При нагріванні вище 400⁰С виділяє отруйний газоподібний фтор.

Із нього виготовляють конденсаторні електроізоляційні плівки, використовують для захисту від корозії міді і кераміки, а також для ізоляції проводів і кабелів.

 Дати відповіді на запитання:

1. Які матеріали відносять до полімеризаційних?

2. Надати характеристику поліетилену.

3. Надати характеристику полістиролу.

4. Надати характеристику органічному склу.

Законспектувати. Вивчити матеріал.

14.10.2024

Тема уроку: Фізико-хімічні параметри діелектриків.

Фізико-хімічні параметри діелектриків

До основних фізико-хімічних параметрів відносять кислотне число, розчинність, хімостійкість, світлостійкість і радіаційну стійкість.

Кислотне число визначається кількістю міліграмів (мг) їдкого калію (КОН), необхідного для нейтралізації вільних кислот, що містяться в 1 г діелектрика. Воно визначається у рідких діелектриках, компаундах і лаках. Вільні кислоти погіршують електроізоляційні властивості діелектриків.

Для масел, смол вимірюють кислотне число, яке характеризує вміст у матеріалі вільних кислот (наприклад, позначення: 0,5 г КОН/кг). В трансформаторному маслі високе кислотне число є ознакою поганого очищення при виготовленні або ознакою його старіння.

Розчинність. Різні матеріали при стиканні один з одним у процесі виготовлення або експлуатації виробів можуть частково або повністю проникати один в одному. Такий перехід називають розчинністю. Ця властивість важлива для підбирання розчинників лаків або для оцінки стійкості електроізоляційних матеріалів проти дії різних рідин, з якими вони контактують.

Розчинність матеріалів значно підвищується із підвищенням температури і зменшується з підвищенням ступеня поляризації. Найлегше розчиняються речовини, які близькі до розчинника за хімічною природою і в молекулах яких є подібні угрупування атомів. Полярні речовини легше розчиняються в полярних рідинах..

Наприклад, полярні фенол формальдегідні смоли розчиняються в спирті та інших полярних розчинниках, неполярні вуглеводи (парафін, каучук)  

 Хімостійність. При стиканні з хімічно активними речовинами (газами, водою, кислотами, лугами і соляними розчинами) електроізоляційні матеріали можуть вступати з ними в хімічну взаємодію і руйнуватись. Хімостійкість – це здатність електроізоляційних матеріалів протистояти хімічно активним речовинам.

Для визначення хімостійкості зразки матеріалів розміщують у середовищі, близькому до експлуатаційного  або більш інтенсивного за концентрацією хімічно активних елементів і несприятливе за температурними умовами, і витримують відповідний час. Після цього визначають зміну маси, зовнішнього вигляду та інших показників.

Світлостійкість. Здатність матеріалів зберігати свої експлуатаційні характеристики під дією світлового опромінювання називається світлостійкістю.

Світлові і, особливо, ультрафіолетові промені можуть викликати фотопровідність, хімічні зміни в деяких органічних матеріалах, а також стимулювати процеси, які погіршують їх механічну міцність та еластичність. Під дією світлового опромінювання також прискорюється старіння електроізоляційних матеріалів.

Радіаційна стійкість. Здатність діелектрика зберігати свої експлуатаційні характеристики при взаємодії іонізуючого випромінювання називається радіаційною стійкістю.

До іонізуючого випромінювання відносять:

-          корпускулярне випромінювання (швидкі та повільні нейтрони, осколки ядер,;

-          хвильове випромінювання (жорстке і м’яке рентгенівське випромінювання).

Вплив випромінювання може призвести до низки молекулярних перетворень і хімічних реакцій, які призводять до зміни всіх властивостей матеріалу: електричних, механічних, фізико-хімічних.

Найбільш вразливі до дії випромінювання органічні діелектрики, оскільки в результаті тривалого або інтенсивного випромінювання може виникнути руйнування будь-якого полімеру. Неорганічні діелектрики, таки як кварц, слюда, оксиди берилію і цирконію менш вразливі до впливу випромінювання. 

Дати відповіді на запитання:

 1. Які параметри відносять до фізико-хімічних?

2. Що визначає кислотне число?

3. Що таке розчинність?

4. Що таке хімостійкість?

5. Що таке світлостійкість?

6. Що таке радіаційна стійкість?

 Законспектувати. Вивчити матеріал.

14.10.2024

Тема уроку: Газоподібні діелектрики.

Газоподібні діелектрики

До газоподібних діелектриків відносять гази (азот, вуглекислота, водень, елегаз) і повітря.

 Їх використовують в газонаповнених конденсаторах, повітряних вимикачах високої напруги тощо.

Найбільш важливим газоподібним діелектриком є повітря. На ділянках повітряних ліній електропередач між опорами воно створює єдину ізоляцію між провідниками. При напругах до кількох кіловольт повітря є добрим електроізолятором між голими проводами.

Збільшення прикладеної напруги призводить до створення корони або тихого розряду. Корона має вигляд голубуватого світіння і супроводжується характерним звуком (дзижчання або потріскуванням) та утворенням озону, який має своєрідний запах. Явище корони пов’язане із значними втратами енергії.

Елегаз (SF₆) – це шести фториста сірка (скорочення від слів електрика і газ). Має електричну міцність в 2,5 разів більшу ніж повітря, нетоксичний, хімічно стійкий, не розпадається при нагріванні до t=800⁰С. Використовується у різних електротехнічних конструкціях, конденсаторах, кабелях.

Азот застосовують у силових маслонаповняних трансформаторах від контакту з киснем і вологою повітря застосовують так званий азотний захист. Створюється «азотна подушка». Азот N₂ – безбарвний газ без запаху. Має однакові з повітрям електричну проникність, але менш активний, ніж повітря, яке містить кисень.

Водень використовують як охолодне середовище замість повітря в електричних машинах великої потужності. Якщо до струменя водню піднести запаленого сірника, то водень загоряється і горить несвітним полум’ям. При підпалюванні суміші, яка с4кладається з двох об’ємів водню і одного кисню, виникає практично миттєве з’єднання газів, яке супроводжується вибухом, Така суміш називається гримучим газом.

Вуглекислоту або вуглекислий газ СО₂  також застосовують як охолодне середовище в електричних машинах. Він без запаху і смаку.

Із збільшенням електричної напруги швидкість заряджених частинок, а також і струм в газі збільшується. Спочатку струм в газі зростає пропорційно прикладеної напруги, а при дальшому зростанні напруги струм не змінюється. А якщо ще збільшувати напругу, то струм різко збільшується і виникає пробій газу. Такий процес називається ударною іонізацією газу.

Процес ударної іонізації в газоподібних діелектриках супроводжується різким зменшенням величини питомого електричного опору Рv і збільшенням діелектричних втрат tgð.

Дати відповіді на запитання:

 1. Що відносять до газоподібних діелектриків?

2. Надати характеристику елегазу.

3. Надати характеристику азоту.

4. Надати характеристику водню.

5. Що таке ударна іонізація?

 

Законспектувати. Вивчити матеріал.

09.10.2024

Тема уроку: Кабелі

 

Класичне будова силового кабелю:

5 – оболонка зовнішня захисна;

4 – броньований шар;

 3 – загальна оболонка струмоведучих металевих провідників;

 2 – ізоляція безпосередньо провідників;

1 – металевий провідник

Кабелі

Кабель – це конструкція з однією або кількох струмоведучих жил, вміщених в геометричну оболонку, поверх якої можуть бути накладені захисні покриття.

Кабелі застосовують для передачі та розподілу електроенергії, контрольно-вимірювальних приладів, апаратів керування та захисту (контрольні), різних видів зв’язку.

Кабелі виготовляють з міді або алюмінію. Ізоляції кабелів бувають: паперові, гумові, полівінілхлорідні, поліхлорвінілові.

Захисні покриття – голі, асфальтовані та броньовані.

Переріз струмопровідних жил може мати круглу, сегментну або секторну форму.

Для передачі та розподілення електроенергії в установках з напругою до 10 кВ використовують кабелі з гумовою ізоляцією.

На напругу 1, 3, 6, 10, 20, 35 кВ і вище випускають силові кабелі з пластмасовою і з паперовою просоченою ізоляцією. Струмопровідні жили кабелів виготовляють з м’якого мідного дроту (марка ММ), а також з алюмінієвого або твердого дроту (марки АМ і АТ).

Маркування кабелів

Перша літера вказує матеріал оболонки (С – свинець, А – алюміній, Н і НР – негорюча гума, ВР – полівінілхлорід).

Друга літера – захисне покриття (А – асфальтований, Б – броньований металевими стрічками, Г – голий, тобто без захисного покриття, К – броньований круглим дротом, П – броньований плоским дротом.

Марка кабелів з алюмінієвими жилами починається з літери А, а кабелів, в яких кожна жила вміщена в окрему захисну оболонку із свинцю – з літери О.

СРГ – кабель з мідними жилами з гумовою ізоляцією в свинцевій оболонки, голий.

АСРГ – те ж, але з алюмінієвими жилами. Застосовують для прокладці у сухих приміщеннях при відсутності механічних пошкоджень .

СРБ – кабель з мідними жилами з гумовою ізоляцією у свинцевій оболонки броньований двома стальними стрічками з зовнішнім покровом з просоченої пряжі.

АСРБ – те ж, але з алюмінієвими жилами. Такі кабелі застосовують для прокладки у землі.

ВРБ – кабель з мідної жили з гумовою ізоляцією в полівінілхлорідній оболонці, броньований двома стальними стрічками з зовнішнім покриттям з просоченої пряжі.

АВРБ - все те ж, але з алюмінієвою ізоляцією. Такі кабелі застосовують для прокладці в землі та в будівлях.

 

Питання для закріплення:

1. Де застосовуються кабелі?

2. Як маркуються кабелі?

3. Розшифрувати марку кабелю СРГ.

 Законспектувати.  Вивчити матеріал.

09.10.2024

Тема уроку: Пробій діелектриків та електрична міцність.

Пробій діелектриків та електрична міцність

Електрична ізоляція не може витримувати прикладену до неї необмежено високу напругу, так як це призведе до її пробивання. Якщо поступово збільшувати прикладену напругу, то відбудеться пробій ізоляції. При цьому різко зменшиться її опір, що призведе до короткого замикання між струмопровідними частинами електрообладнання, які до пробою були розділені ізоляцією. В результаті пробою виникає електрична дуга, яка може розплавити, обвуглити або спалити ізоляцію та струмопровідні частини біля місця пробою.

Напруга, при якій відбувається пробій ізоляції, називається пробивною Uпр.

У місці пробою твердого електроізоляційного матеріалу залишається слід у вигляді отвору (проколу або прориву), ніби ізоляція була механічно пробита гострим твердим предметом.

Отже, пробій твердої ізоляції в електричній машині, апараті, кабелі, тощо є аварією, що виводить даний електричний пристрій з ладу.

Чим товщий шар електроізоляційного матеріалу, тим більша пробивна напруга.

Пробивна напруга Uпр. Є характеристикою шару ізоляції.

Висока пробивна напруга ізоляції може бути одержана двома способами: збільшенням товщини ізоляції між струмопровідними частинами, що знаходяться під напругою, або вибором якіснішого електроізоляційного матеріалу з високою електричною міцністю.

За фізичною сутністю розвитку пробою розрізняють:

1. Електричний пробій – це безпосереднє руйнування структури діелектрика силами електричного поля. Цей вид пробою розвивається практично миттєво.

2. Елетротепловий пробій – він пов’язаний із нагрівом ізоляції в електричному полі діелектричними втратами. Цей процес все підсилюється і, в кінці кінців, діелектрик розплавитися, обвуглитися тощо і виникає пробій.

3. Електромеханічний пробій – підготовлюється механічним руйнуванням матеріалу.

4. Електрохімічний пробій – це вид пробою пов’язаний з хімічними змінами матеріалу в електричному полі. Це пробій поясняється діями на діелектрик хімічно агресивних речовин.

Величина, що характеризує здатність даного електроізоляційного матеріалу протистояти пробою, називається електричною міцністю (пробивною напруженістю) Епр.

Пробивну напруженість поля визначають за формулою:

Епр=Uпр/h, кВ/мм.

Uпр. – пробивна напруга кВ, h –  товщина ізоляції, мм.

Електрична міцність Епр характеризує матеріал.

Висока пробивна напруга ізоляції може бути одержана двома способами: збільшенням товщини ізоляції між струмопровідними частинами, або вибором якіснішого електроізоляційного матеріалу з високою електричною міцністю Епр. Отже електрична міцність Епр є однією з найважливіших характеристик електроізоляційного матеріалу.

Слід мати на увазі, що робоча напруга, прикладена до ізоляції в експлуатаційних умовах, зажди повинна бути меншою за пробивну напругу, тобто ізоляція повинна мати деякий запас електричної міцності.

Дати відповіді на запитання:

 

1. Що відбувається з ізоляцією при збільшенні напруги?

2. Що називається пробивною напругою?

3. Яким чином може бути одержана висока пробивна напруга?

4. Які види є пробою ізоляції?

5. Що називається електричною міцністю?

Законспектувати. Вивчити матеріал.

07.10.2024

Тема уроку: Обмотувальні проводи. Монтажні кабелі проводи.

Обмотувальні проводи

Обмотувальні проводи застосовують для виготовлення обмоток електричних машин, електричних апаратів та приладів.

Їх виготовляють з жилами з міді, алюмінію, манганіну, константану, ніхрому. Жили цих проводів можуть мати емалеву, плівкову, волокнисту і емалево-волокнисту ізоляцію.

Емальовані проводи – найбільш перспективні серед обмотувальних проводів, оскільки мають найменшу товщину ізоляції (0,007…0,065 мм). Використовуючи такий провід, можна збільшити потужність електричної машини за рахунок великої кількості витків у обмотці. Емалева ізоляція наноситься на емалювальних верстатах у вигляді гнучкого лакового покриття.

Марки обмотувальних проводів з емалевою ізоляцією

ПЕЛ – провід мідний, ізольований емаллю на висихаючи маслах. Застосовують для котушок електричних апаратів і приладів при температурі до 150⁰С.

ПЕВ – провід мідний, ізольований високоміцною емаллю (вініфлекс). Застосовують для обмоток електричних машин і апаратів до температури 110⁰С.

ПЕВТЛ – провід мідний, ізольований високоміцною поліуретановою емаллю підвищеної теплоємності, луджений.

ПЕВА – провід алюмінієвий, ізольований високоміцною емаллю (вініфлекс). Застосовують для обмоток електричних машин до температури 110⁰С.

Обмотувальні проводи з волокнистою ізоляцією – мають велику товщину ізоляції (0,05…0,17 мм) порівняно з емальованими проводами. Волокнистою ізоляцією може слугувати пряжа: бавовняна, шовкова, з капрону, азбестових, лавсанових і скляних волокон.

Марки обмотувальних проводів з волокнистою і плівкою ізоляцією

Мідні:

ПБ – провід, ізольований декількома шарами кабельного паперу.

ПШД – провід прямокутного перерізу, ізольований двома шарами обмотки з натурального шовку.

Алюмінієві:

АПБ – провід круглого або прямокутного перерізу, ізольований декількома шарами обмотки зі стрічок кабельного паперу.

АПСД – провід круглого або прямокутного перерізу, ізольований двома шарами обмотки з скловолокна, просоченої теплостійким лаком.

Для виготовлення обмоток трансформаторів за плівкову ізоляцію для проводів слугує паперова стрічка, добре просочена мінеральним маслом. Провід з плівковою паперовою ізоляцією забезпечує високу електричну міцність обмоткам трансформаторів. Для підвищення механічної міцності ізоляції з паперової стрічки її вкривають бавовняною або паперовою пряжею.

Дати відповіді на запитання:

1. Для чого застосовують обмотувальні проводи?

2. З якого матеріалу виготовляють жили обмотувальних проводів?

 Монтажні проводи застосовують для з’єднання різних приладів і частин в електричних апаратах і машин.

Струмоведучі жили монтажних проводів виготовляють з міді.

Ізоляцію монтажних проводів виконують з електроізоляційної гуми, поліхлорвініла, а також з скляної, лавсанової та капронової пряжі.

Монтажні проводи з гумової та поліхлорвінілової ізоляцією застосовують в електричних апаратах та пристроях з напругою до 380 В в інтервалі температур від -50 до +75⁰С.

Найбільш високою нагрівостійкістю (до +220⁰С) володіють проводи з фторопластової ізоляції  МГТФ.

Проводи з скляної і лавсанової ізоляцією застосовують при температурах 60 – 220⁰С.

Найбільш гнучкістю володіють багатожильні проводи, жили яких складаються з багатого числа тонкого дроту.

Марки мідних монтажних проводів

МРП – провід мідний одножильний з гумовою ізоляцією в оплітінні з бавовняно-паперової пряжі , просоченої парафіном. Застосовують для монтажу пристроїв до 380 В при температурі від -40 до +65⁰С.

МГВ – провід багатодротовий з поліхлорвініловой ізоляцією. Застосовують для монтажу пристроїв до 380 В при t=-40-+65⁰С, а також для підводки к акумуляторним батареям.

МГВЛ – провід багатодротовий з поліхлорвініловою ізоляцією в бавовняно-паперової оплітінні вкритої лаком. Застосування те ж , що і провід МГВ.

ПМВ – провід з однією жилою з поліхлорвініловою ізоляцією. Застосовують для монтажу з підвищеною вологістю до 380 В при t=-50-+70⁰С.

МГТФ – провід гнучкий багатодротовий з фторопластовою ізоляцією. Застосовують для монтажу в приладах і апаратах до 250 В при t=-60-+220⁰С.

Дати відповіді на запитання:

1. Для чого застосовують монтажні проводи?

2. З якого матеріалу виготовляють жили монтажних проводів?

3. Який матеріал застосовують для ізоляції монтажних проводів?

Законспектувати. Вивчити матеріал.

07.10.2024

Тема уроку: Встановлювальні проводи.

Встановлювальні дроти та кабелі

Встановлювальні дроти застосовують для нерухомих прокладок в силових і освітлювальних установках. Їх також застосовують для розподілу електроенергії, для приєднання до мережі електродвигунів, світильників і інших споживачів струму.

Струмоведучі жили виготовляють з міді і алюмінію. Жили ізолюють гумою, поліхлорвінілом або поліетиленом. Поверх ізоляції виконують обплітання з бавовняно-паперової або шовкової пряжі. В окремих конструкціях проводів обплітання виготовляють з стальних оцинкованих проволок для захисту від легкого механічного впливу.

Проводи з поліхлорвінілової ізоляції виготовляють без обплітання.

Встановлювальні проводи випускають одно-, двох-, трьох-, чотирьох- та багатожильними.

Проводи виготовляють на напругу 220, 380, 660 і 3000 В.

Марки встановлювальних проводів

Мідні:

ПР – провід одножильний з гумовою ізоляцією в обплітанні з бавовняно-паперової пряжі, просоченої протигнильною речовиною. Застосовують в силових та освітлювальних мережах з напругою до 660 В.

ПВ – провід з мідною жилою з поліхлорвініловою ізоляцією. Застосовують для освітлювальних і силових мереж в середині приміщення.

ПП – провід з мідною жилою у поліетиленової ізоляції. Застосовують для освітлювальних і силових мереж в середині приміщення.

ППВ – провід мідний у поліхлорвініловою ізоляцією з 2-3 жилами. Застосовують для освітлювальних і силових мереж в середині приміщення з напругою до 380 В.

Алюмінієві:

АПР – провід з алюмінієвої жили з гумовою ізоляцією в обплітанні з бавовняно-паперової пряжі, просоченої протигнильною речовиною. Застосовують в силових та освітлювальних мережах напругою до 1000 В.

АПВ – провід з алюмінієвою жилою з поліхлорвініловою ізоляцією. Застосовують те ж, що і ПВ.

АПП – провід з алюмінієвою жилою у поліетиленової ізоляції. Застосовують для освітлювальних і силових мереж в середині приміщення.

АППВ – провід з алюмінієвою жилою у поліхлорвінілової ізоляції. Застосовують для освітлювальних і силових мережах напругою до 380 В.

Інші проводи:

ТРП – провід телефонний з мідною жилою з поліетиленовою ізоляцією. Застосовують для стаціонарної проводки телефонної розподільної мережі.

АТРП – те ж, але з алюмінієвою жилою.

ЛТВ – провід мідний, телефонний з гумовою ізоляцією, двожильний, витий.

Дати відповіді на запитання:

1. Для чого призначені настановні проводи?

2. Розшифрувати марку проводу ПР.

3. Розшифрувати марку проводу АПВ.

 

Законспектувати. Вивчити матеріал.

02.10.2024

Тема уроку: Провідникові матеріали з великим питомим опором.

Провідникові матеріали з великим питомим опором

Ця група провідникових матеріалів являє собою сплави металів, які володіють великим питомим опором і малим значенням температурного коефіцієнта питомого опору.

З цих сплавів виготовляють термостабільні резистори та інші вироби, електричний опір яких практично не залежить від температури.

Сплави великого опору застосовують для електровимірювальних приладів (шунти, компенсаційні, додаткові і зразкові опори), реостатів та електронагрівальних елементів.

Найбільш поширені сплави на мідній основі манганін та константан.

Манганін. Це сплав міді (85%) з нікелем (3%) і марганцем (12%). Колір манганіна – жовтий. Густина 8400 кг/м³, температура плавлення 960⁰С, Питомий об’ємний опір Рv=0,42 – 0,48 мк Ом м, робоча температура 200⁰С.

З нього виготовляють шунти, додаткові опори приладів, дріт Ø від 0,02 до 6,0 мм, обмотувальні проводи з емалевою ізоляцією. Питомий опір мало залежить від температури.

Константан. Це сплав міді (58 -60%) з нікелем (32 – 40%) і марганцем (1 – 2%). Колір – сріблясто-жовтий, густина 8900 кг/м³, температура плавлення 1260⁰С, питомий об’ємний опір Рv=0,48-0,52 мк Ом м, робоча температура 500⁰С.

З нього виготовляють дріт Ø від 0,05 до 5,0 мм, реостати, термопари, електронагрівальні елементи.

Ніхром. Це сплав нікелю (55-61%) з залізом (19,5-28,5%), хромом (15-18%) та марганцем (1,5%). Ці хімічні елементи містить марка Х15Н60. Колір темний. Густина 8300 кг/м³. Температура плавлення 1750⁰С. Питомий об’ємний опір Рv=1,0-1,2 мк Ом м. Робоча температура 1000⁰С.

З нього виготовляють реостати, електронагрівальні елементи, дріт для паяльників і електропечей.

Хромоалюмінієві сплави фехраль та хромаль набагато дешевші ніхромів, оскільки хром та алюміній порівняно дешевші та менш дефіцитні. Але вони менш технологічні, більш тверді та крихкі, З них виготовляють дріт великого діаметру та стрічки з великим поперечним перерізом, тому їх використовують в електронагрівальних пристроях великої потужності та промислових електричних печах.

Дати відповіді на запитання: 

1. Де застосовують матеріали з великим питомим опором?

2. Надати характеристику манганіну.

3. Надати характеристику константану.

4. Надати характеристику ніхрому.

Законспектувати. Вивчити матеріал.

02.10.2024

Тема уроку: Електровугільні матеріали та вироби.

Електровугільні матеріали та вироби

До електровугільних виробів відносять щітки електричних машин, електроди для прожекторів та електричних ванн, аноди гальванічних елементів, мікрофони, що містять вугільний порошок, вугільні високоомні резистори, розрядники для телефонних мереж.

Первинною сировиною для виробництва електровугільних виробів є графіт, сажа та антрацит.

Природний графіт – кристалічна речовина, одна з форм вуглецю шаруватої структури (відомо три видозміни вуглецю: алмаз, графіт та вугілля). Графіт має такі властивості:

-         В повітрі горить при температурі 600⁰С;

-          Не взаємодіє з кислотами;

-          Не взаємодіє з лугами.

Добувають природний графіт збагаченням спеціальних руд. Графіт виготовляють у вигляді пруття, пластин, брусків.

Сажі – це дрібнодисперсний вуглець з домішками смолистих речовин. Для одержання стержньових електродів сажу і графіт змішують із в’яжучими матеріалами, для цього використовують кам’яновугільну смолу, а інколи рідке скло. При температурі 2200⁰С вуглець штучно перетворюється у графіт і підвищується провідність матеріалу.

Антрацит – блискуче, чорного кольору викопне вугілля. Горить незначним полум’ям, майже без диму, не спікається. Антрацит використовують у вигляді вугільних порошків і вугільних матеріалів.

Вугільні матеріали (подрібнений антрацит зі зв’язкою) для вугільних електродів, що призначені для роботи при високих температурах, випалюють при температурі 3000⁰С.

Електровугільні вироби

Електровугільні вироби виготовляють методами порошкової технології з суміші вуглецевих матеріалів: графіту, коксу, сажі, антрациту, як зв’язуючий матеріал застосовують бакелітову і кремнійорганічну смоли. Крім того, застосовують металеві порошки – мідний, свинцевий, олов’яний.

Технологія приготування електрощіток:

1. Кокс і антрацит обпалюють при температурах 1200-1300⁰С.

2. Потім їх подрібнюють до порошку.

3. Взяті в певному відношенні порошкоподібні матеріали вуглецеві і металеві змішують.

4. Потім вводять зв’язуючі речовини (смоли), їх змішують при температурах 110-230⁰С.

5. Потім цю масу сушать, а потім їх перетворюють у порошок.

6. Пресуванням в стальних формах отримують різні вироби або заготовки, які потім розпилюють і шліфують.

7. Потім проводять просочування лаками або воском, а в деяких випадках розплавленими оловом і свинцем при температурі 80-200⁰С з метою усунення пористості і зменшенням гігроскопічності.

8. Механічна обробка для досягнення необхідних розмірів.

9. Потім у виробах свердлять отвори під гнучкі з’єднувальні проводи.

Розподіляють види щіток:

1. Графітні (Г) – виготовляють з натурального графіту.

2. Вугільно-графітні (ВГ) – виготовляють з графіту, сажі, коксу і зв’язуючих смол.

3. Металографітні (МГ) – виготовляють з порошків графіту і міді.

4. Електрографітовані – виготовляють з графіту, коксу, сажі і зв’язуючих смол.

5. Електровугільні електроди – стійкі проти дії електродуги, не окислюються і не горять і не плавляться до температури до 3800⁰С.

Контактні деталі для електровозів, тролейбусів, трамваїв струмоз’ємних пристроїв виготовляють з електровугільних і мідно - графітних мас.

Вугільні порошки для мікрофонів одержують подрібненням антрациту.

Дати відповіді на запитання: 

 

1. Які вироби відносять до електровугільних?

2. Які матеріали застосовують для виготовлення електровугільних виробів?

3. Надати характеристику природному графіту.

4. Надати характеристику сажі.

5. Надати характеристику антрациту.

6. Яким чином одержують електровугільні вироби?

Законспектувати. Вивчити матеріал.

30.09.2024

Тема уроку: Провідниковий алюміній та його сплави

Провідниковий алюміній та його сплави

 Алюміній – це сріблясто-білий легкий і пластичний метал. Він є другим після міді провідниковим матеріалом завдяки його великій провідності і стійкості проти корозії. Алюміній в 3,5 рази легше міді, густина його 2700 кг/м³, температура плавлення 660⁰С, питомий електричний опір Р=0,027 мк Ом м.

На повітрі швидко окислюється та вкривається тонкою оксидною плівкою з великим електричним опором, яка захищає його від подальшої корозії. При з’єднанні з іншими металами обов’язково повинна бути ізоляція (наприклад, лакуванням).

З алюмінію виготовляють шини, проводи, литі роторні обмотки для електромашин, фольгу для конденсаторів.

Промисловість виготовляє провідниковий алюміній 13 марок з різною ступеню чистоти. Алюміній  марок А999 має 0,001% домішок, А995 – 0,005% домішок застосовують для виготовлення фольги для конденсаторів.

Менш чистий алюміній марок А97 та А95 використовують для виготовлення корпусів електролітичних конденсаторів.

Промисловість випускає алюмінієвий дріт таких марок: АМ – м’який, АНТ – напівтвердий, АТ – твердий. З нього виготовляють проволоку діаметром від 0,08 до 10 мм і шини прямокутного перерізу.

Алюмінієві проводи та струмоведучі деталі з’єднують гарячою та холодною зваркою, а також пайкою. Холодне зварювання проводять в спеціальних пристроях під великим тиском за рахунок дифузії кристалів.

Погано обробляється різанням.

Сплави алюмінію мають малу питому вагу, високі механічні властивості, легко обробляється різанням і штампуванням, стійкі проти корозії, високу електропровідність.

Сплав альдрей – містить 0,3-0,5% міді, 0,4-0,7% кремнію, 0,2-0,3% заліза, решта алюміній. Має підвищену механічну міцність (у 2 рази міцніше алюмінію), питомий електричний опір 0,032 мк Ом м. Сплав альдрей використовують для виготовлення проводів ліній електропередачі.

Силумін – це сплав алюмінію з кремнієм, вміст якого до 13%. Маркірують АЛ1, АЛ2 і до АЛ5. Цифра порядковий номер. Добре обробляється різанням, газовому і аргонодуговому зварюванню.

З нього виготовляють корпуси, компресори, блоки циліндрів внутрішнього згоряння, корпуси асинхронних двигунів потужністю до 4 кВт.

Дуралюмін – це сплав алюмінію з міддю (4%), магнієм (0,5%) і марганцем (0,5%). Має назву від французької dur – твердий. Позначають Д1, Д16, Д18. Цифри – це умовний номер.

Добре зварюється, гартується, для захисту від корозії листові дуралюміни піддають плакуванню, тобто покривають тонким шаром чистого алюмінію, який після окислення захищає основну конструкцію. Широко застосовують в літакобудуванні, для виготовлення кузовів вантажних автомобілів, будівельних конструкцій, труб, з Д18 заклепки.

Магналій – це сплав алюмінію з магнієм, вміст якого 0,4-1,6%. Марки АМг 1 – Амг 6. Число це порядковий номер. Добре обробляються тиском, добре зварюються, стійкі проти корозії. Ці сплави використовують для виготовлення трубопроводів, бензобаків, віконних рам, віконних конструкцій.

Авіалі –це сплави на основі системи алюміній-магній-кремній, які маркуються літерами АВ, АД і цифрами – умовними номерами сплавів, наприклад, АД31, АД33, АД35, АВ. Ці сплави мають вищу пластичність у гарячому й холодному станах, ніж дуралюміни, але поступаються за показниками міцності. Гартуються при температурі 520-530⁰С з охолодженням у воді.

Застосовують авіалі для виготовлення деталей і елементів конструкцій у літако- й вертолітобудуванні, а також кованих деталей двигунів, барабанів коліс, рам, дверей тощо.

Дати відповіді на запитання: 

  1. Надати характеристику алюмінію.

2. Що виготовляють з чистого алюмінію?

3. Надати характеристику сплаву альдрей.

4. Надати характеристику сплаву силумін.

5. Надати характеристику сплаву дуралюмін.

Законспектувати. Вивчити матеріал.

30.09.2024

Тема уроку: Надпровідникові матеріали

Надпровідникові матеріали

При зниженні температури питомий електричний опір металів зменшується і за дуже низьких (кріогенних) температур електропровідність металів наближається до абсолютного нуля.

У 1911 році при охолодженні кільця із замороженої ртуті до температурі -268,8⁰С голландський вченій Г. Камерлінг – Оннес виявив, що електричний опір кільця раптово падає до нуля і його практично неможливо виміряти. Це явище називають надпровідністю, а матеріали – надпровідниками.

Температура, при який відбувається перехід матеріалу в надпровідниковий стан, називається критичною температурою Т_кр над провідникового переходу.

Особливість надпровідників полягає у тому, що одного разу наведений у надпровідному контурі електричний струм буде тривалий час (роками) циркулювати по цьому контурі без помітного зменшення своєї сили. Подібно постійному магніту такий контур утворює у навколишньому середовищі магнітне поле.

Зараз відомо 27 надпровідників у вигляді чистих металів: як алюміній – Т_кр= -272⁰С,

свинець – Ткр= -265,8⁰С, ртуть – Т_кр= - 268,8⁰С, цинк –Т_кр= -272,1⁰С, олово – Ткр=-269,3⁰С та інші та понад тисячу сплавів.

Провідники електричного струму, як срібло, мідь, золото не мають властивостей надпровідності.

Не мають надпровідності і феромагнітні матеріали: залізо, кобальт, нікель та їх сплави.

Надпровідники використовують при створенні: електричних машин і трансформаторів малих розмірів, кабельних ліній для передачі енергії великої потужності на великі відстані, хвильоводів, накопичувачів енергії та пристроїв пам’яті, магнітних лінз електронних мікроскопів, котушок індуктивності.

Дати відповіді на запитання: 

 1. Що спостерігається  у металах при їх охолодженні?

2. Що таке надпровідність?

3. Які метали володіють надпровідністю?

4. Які провідникові метали не володіють надпровідністю

Законспектувати. Вивчити матеріал.

23.09.2024

Тема уроку: Електричні якості матеріалів

Електричні якості матеріалів

Із металевих провідникових матеріалів виготовляють обмотувальні і монтажні проводи і кабелі. Тому такі матеріали повинні володіти великою провідністю, щоб не допускати великих втрат електричної енергії. В деяких пристроях провідникові матеріали виконують роль обігрівачів. В такому випадку такі матеріали повинні володіти малою провідністю, тобто більш великим електричним опором. От же зрозуміло, що електропровідність металів, призначених для провідників, є основною властивістю. Значна електропровідність металевих провідників обумовлює наявністю в них великої кількості вільних електронів.

До впливу на провідник електронапруги вільні електрони знаходяться в безпорядком тепловому руху. Вони переміщуються в різних напрямках, розподіляючись рівномірно по всьому об’єму метала. Самі же атоми, втративши електрони, перетворюються в позитивні іони, які розташовані у вузлах кристалічної гратки. Таким чином, металевий провідник складається із позитивних іонів, коливаючихся навколо своїх вузлів, та їх хаотично рушуючихся вільних електронів.

Якщо до кінців металевого провідника приложити електричну напругу, то електрони будуть рухатися від кінця провідника, підключеного до плюса джерела струму. Це спрямований рух електронів і є електричний струм в металах. Так як кількість вільних електронів в металевому  провіднику дуже велика , то електричний струм в ньому буде збільшуватися у стільки разів, в скільки підвищиться напруга, прикладена до провідника. Це означає, що величина провідності або величина електричного опору металів при зміні напруги залишається постійною, що і є характерною властивістю всіх металевих провідників. Ця властивість видображається лінійною залежністю струму від напруги (законом Ома).

I=U/R;  A 

На величину електричного опору любого металевого провідника здійснює вплив температура. З підвищенням температури провідника опір провідника збільшується, а зі зниженням температури  зменшується. Якщо довести температуру до абсолютного нуля, то провідник маже перейти в надпровідник, для якого характерним є дуже малий опір, а у деяких надпровідників, це свинець, алюміній, цинк та інші, воно становиться рівним нулю.

Нагрів провідника підвищує енергію іонів, які складають його кристалічну гратку, в наслідок цього їх коливання у вузлах кристалічної гратки підвищуються. Таке підвищення коливань іонів в металі ускладнює рух електронів, які частіше стикаються з іонами і в малої кількості приймають участь в створенні електричного струму. Тому при підвищенні температури провідника струм у ньому зменшується, хоча напруга залишається незмінною. Це свідчить про збільшення опору провідника.

Величина, за допомогою якої кількісно оцінювається електричний опір матеріалу, називається питомим електричним опором. Воно позначається грецькою літерою  Р (ро).

Питомий електричний опір визначається за формулою:

 

 P=RS/L; Oм*м

Питомий електричний опір Р є основна електрична характеристика , так як вона дозволяє оцінити опір, яке надає матеріал при протіканні через нього електричного струму. Чим менше Р, тим краще провідниковий матеріал.

На величину питомого електричного опору металів здійснює великий вплив домішки. Марганець і алюміній сильно зменшують провідність чистої міді навіть при малому їх вмісту (4-6%). Золото і цинк знижують провідність міді в менший ступені, чим марганець і алюміній.

На величину провідності здійснює також вплив наклеп, це пластична деформація метала внаслідок його механічної обробки (прокатка, волочіння). Наклепана мідна проволока має більш великий питомий електричний опір у порівнянні з не наклепаної мідної проволоки.

Усунути цей дефект можна відпалом при певної температурі. Електричний опір метала при цьому поновлюється до попередньої величини. Відпал для провідникової міді проводять при температурі 450-500⁰С , а для алюмінію – при температурі 300-350⁰С.

Однак в тих випадках, коли необхідно підвищити механічну міцність на розрив або твердість металевих провідникових виробів, наприклад проводів для повітряних ліній, контактних проводів і інших, використовують холодну прокатку або холодне волочіння цих металів. Такі проводи називають твердо тягнутими. 

Дати відповіді на запитання: 

1. Від чого залежать втрати електричної енергії?

2.  Як змінюється питомий електричний опір при нагріванні провідника?

3. Як змінюється опір провідника при його охолодженні?

4. Що впливає на величину електричного  опору?

5. Яким чином підвищують механічну міцність та твердість  для проводів повітряних ліній?

 Законспектувати. Вивчити матеріал.

23.09.2024

Тема уроку: Провідникова мідь та її сплави

Провідникова мідь та її сплави                 
За обсягами виробництва мідь посідає третє місце після заліза та алюмінію. Запаси її у земній корі дорівнюють 0,01 %. Мідь одержують із сульфідних руд, які мають від 0,5 до 5% міді.     Чиста мідь – це в’язкий пластичний важкий рожево-червоний метал, густина якого становить D=8920 кг/м3, температура плавлення – 1083оС, твердість – НВ 450, відносне видовження – 50%. На повітрі мідь окислюється повільно, покриваючись тонкою плівкою, яка захищає її від подальшого окислення. По теплопровідності мідь займає перше місце серед металів. Висока провідність і стійкість проти корозії в поєднанні з високою пластичністю роблять мідь основним матеріалом для проводів. Мідь у чистому вигляді для виготовлення деталей машин не застосовують – погано обробляється різанням.
Мідь – один із найкращих провідників струму після срібла. Питомий електричний опір її становить Р=0,017 мкОм м. Технічну чисту мідь маркують М0, М1, М2, М3, М4 залежно від вмісту домішок у відсотках чистої міді – від 99,95 до 99,0% відповідно. М0 – 99,95% чистої міді, 0,05% домішки, в т. ч. 0,02% кисню.
Із чистої міді виготовляють проводи Ø до 0,005 мм і стрічки товщиною до 0,1 мм.
При холодному протягуванні одержують тверду мідь марки МТ, яка має високу міцність, твердість і пружність при згинанні. З неї виготовляють контактні проводи і колекторні пластини.
Якщо мідь відпалити, тобто нагріти до температури 300-500оС без доступу повітря, то одержують м’яку,( відпалену) мідь марки ММ.
З м’якої міді виготовляють обмотувальні проводи і кабелі.
Бронзи – це сплави міді з оловом, алюмінієм, марганцем, кремнієм, берилієм, свинцем.
Маркують бронзи літерами Бр, далі літерами позначають елементи, що входять до складу бронзи: О – олово, Ц – цинк, А – алюміній, С – свинець, Ж – залізо, Мц – марганець, Б – берилій. Після цього цифрами вказують середній вміст елементів у відсотках (вміст міді цифрами не вказують). Наприклад, марка БрОЦ4-3 означає, що бронза містить олова 4% і цинку 3%, решта – мідь; БрОЦС5-5-5 – бронза містить олова, цинку і свинцю по 5%, решта – мідь.
Олов’янисті бронзи  (БрО3, БрО6, БрО10 та інші)  застосовують для виготовлення фольги, сітки, дріт, прутки, стрічки, для антифрикційних деталей тощо.
Алюмінієві бронзи (БрА5, БрА7, БрАЖ9-4 та інші)  застосовують для виготовлення шестерень, втулок, сідел клапанів та інших навантажених деталей, які працюють в умовах тертя.
Марганцеві бронзи (БрМц5, БрМцС20-5) мають високу пластичність, корозійну стійкість , жароміцність. З них виготовляють деталі для теплоелектростанцій, котли, вентилі, арматуру тощо.
Свинцевисті бронзи (БрС30, БрОС5-25) широко використовуються у машинобудуванні як антифрикційний матеріал.
Кремнієві бронзи (БрКН1-3, БрКМц3-1) застосовують для виготовлення прутків, смуг, виливки, заготовки для виробів, які працюють за температур до 500оС.
Берилієві бронзи (БрБ2) використовують для важливих пружин і пружних контактів. Ця бронза працює в температурному інтервалі від -250 до +250оС і не дає іскру. З неї виготовляють пружні контакти, пружини, без іскровий інструмент для ведення вибухонебезпечних гірничих робіт.
З бронзи також виготовляють стрічки, проволоку, струмоведучі пружини, а також виготовляють проводи для ліній електричного транспорту.
Латуні – це сплав міді з цинком, вміст якого до 45% та іншими легуючими елементами до 9%. Латуні бувають простими та складними. Позначають літерою Л і цифрами, що показують вміст міді у відсотках (наприклад, сплав Л62 містить 62% міді і 38% цинку). Латунь марки ЛС59-1Л  (59% міді, 1% свинець, 40% цинку, Л - ливарна). З неї виготовляють арматуру, фасонне лиття, втулки. З простих латуней виготовляють прутки, стрічки, гільзи патронів, радіаторні трубки, дріт, фольгу. Латунь Л80 має колір золота. Використовують її при виготовленні ювелірних і декоративних виробів, а також для відповідальних деталей.
 Складні латуні позначають літерою Л і після літери інших елементів (О – олово, С – свинець, Ж – залізо, Ф – фосфор). Латунь ЛАЖМц66-6-3-2 – містить міді 66%, алюмінію – 6%, заліза – 3%, марганцю – 2%, решта 23% цинку. З неї виготовляють черв’ячні гвинти для важких умов праці.
З латуні виготовляють проволоку, прутки, стрічки, полоси, листи, труби.

Дати відповіді на запитання: 

1. Надати характеристику міді.

2. Що виготовляють з чистої міді?

3. Що називають бронзою?

4.Що називають латунню?

       Законспектувати. Вивчити матеріал.

30.08.2024

 Тема уроку: Будова металевих провідникових матеріалів

Будова металевих провідникових матеріалів
Тверді тіла розподіляють на кристалічні та аморфні. Кристалічні тіла при нагріванні залишаються  твердими до певної температури (температурі плавлення), при якій вони переходять до рідкого стану.
Аморфні тіла при нагріванні розм’якшуються у великому температурному інтервалі; спочатку вони стають в’язкими і лише потім переходять у рідкій стан.
Всі метали та їх сплави –кристалічні тіла.
Металами називають хімічні елементи, характерними ознаками яких є непрозорість, блиск, висока електро- і теплопровідність, пластичність, а для багатьох металів властивість зварюватись.
Для металів характерно є те, що вступаючи в хімічні реакції з елементами, які є неметалами, вони віддають останні свої зовнішні валентні електрони.
Метали мають на зовнішніх оболонках 1-2 електрона, а неметали – 5-8 електронів.
Чисті хімічні елементи металів (наприклад, залізо, мідь, алюміній та інші) можуть створювати більш складні речовини, у склад яких входять декілька елементів – металів. Такі речовини називають металевими сплавами.
Для визначення кристалічної структури металів застосовують поняття кристалічна гратка.
Кристалічна гратка – це уявна просторова сітка, у вузлах якої розташовуються атоми (іони), які створюють метал.
У металів атоми розташовані у визначеному геометричному порядку, а у аморфних (скло, пластмаси) атоми розташовуються безпорядно, хаотично.
Поняття кристалізація. Це перехід металу з рідкого стану у твердий. Процес кристалізації залежіть від температури і протікає протягом деякого часу.
Типи кристалічних граток у різних металів різні. Найбільш часто зустрічаються гратки:
 Об’ємно-центро кубічна (ОЦК) – має 9 атомів. Таку гратку мають метали: залізо при температурах до 911⁰С, та з 1392 до 1539⁰С, хром, ванадій, молібден, вольфрам.
Граноцентріро кубічна (ГЦК) – має 14 атомів. Таку гратку мають метали – залізо при температурах від 911 до 1392⁰С, мідь, алюміній, нікель, свинець, срібло, платина.
Гексогональна щільно пакована (ГЩП) – має 17 атомів. Таку гратку мають метали магній, цинк, берилій, кадмій.
Є поняття алотропія.
Алотропія – це здатність металу у твердому стані мати різні кристалічні гратки. Алотропію мають залізо та олово. Залізо ми вже побачили, а у олова – при кристалізації зменшується об’єм.

Дати відповіді на запитання: 

1. Які тіла називають кристалічними?
2.      2. Які тіла називають аморфними?
3.      3.  Надати характеристику об’ємно-центрірованої кубічної гратки.
4.      4. Надати характеристику гранєцентрірованої кубічної гратки. 

 Законспектувати. Вивчити матеріал.

22.08.2024

Тема уроку: Теплові параметри матеріалів

При підвищенні температури що спостерігається у діелектриків?

Питомий електричний опір – зменшується.

Діелектричні втрати – збільшуються.

Пробивна напруга і електрична міцність – зменшується.

При підвищенні температури електроізоляційних матеріалів опір ізоляції, пробивна напруга і електрична міцність зменшуються, а кут діелектричних втрат tgð збільшується.

Основними тепловими параметрами матеріалів є:

Температура плавлення – визначають у матеріалах кристалічної структури, а це метали, які можуть переходити з твердого стану в рідкий при певній температурі:

Мідь – 1083^оС;       Срібло – 961^о                                  Магній – 651^оС;

Алюміній – 660^оС;             Золото – 1063^о               Титан – 1670^оС;

Свинець – 327^оС;               Платина – 1770^о         Ртуть - -38,86^оС.

Олово – 231,9^оС;                Залізо – 1539^оС;

Цинк – 419,5^оС;      Вольфрам – 3400^оС;

Температура розм’якшення – це характерно для аморфних матеріалів (смоли, бітуми, скло та інші). У цих матеріалів перехід з твердого стану в рідкий відбувається не при певній температурі, а у деякому інтервалі температур. При нагріванні матеріал спочатку розм’якшується, а потім переходить в в’язко текучий стан.

Теплостійкість – це стійкість матеріалу проти короткочасного нагрівання. Строк служби ізоляції 15-20 років. При підвищенні температури строк їх служби різко зменшується.

 

 Нагрівостійкість – це здатність електроізоляційного матеріалу тривалий час витримувати окрему температуру без ознак руйнування.

Для електроізоляційних матеріалів встановлено 7 класів нагрівостійкості:

Клас V -90⁰С (полістирол, поліетилен, картон, папір, шовк та інші);

Клас А – 105⁰С (просочені лаками тканини, пластмаси – гетинакс, текстоліт);

Клас Е – 120⁰С (клеєні слюдяні матеріали (міканіти), матеріали на основі скловолокна);

Клас В -130⁰С (лавсанові плівки, склотекстоліт);

Клас F – 155⁰С (матеріали на основі слюди, азбесту і скловолокна просочені епоксидним лаком);

Клас Н – 180⁰С (кремнійорганічні лаки, а також матеріали із слюди та скляних волокон);

Клас С – 220⁰С (електрокераміка, скло, слюда, фторопласт).

Морозостійкість – властивість електроізоляційного матеріалу працювати без погіршення при низьких температурах.

Наприклад, гума при температурі – 60⁰С розкришується як скло.

Проводи з полі хлорвініловою ізоляцією не рекомендується розмотувати з барабана при температурі -10⁰С.

Температура спалаху у рідких діелектриків – це температура при який пари і гази, які утворилися при нагріванні рідкого діелектрика, спалахують при зіткненні їх з відкритим полум’ям.

Дати відповіді на запитання: 

1. Які теплові параметри встановлені для матеріалів?

2. Чому при температурі -10⁰С і нижче не можна розмотувати проводи з поліхлорвініловою ізоляцією?

 Законспектувати. Вивчити матеріал.

19.08.2024

Тема уроку: Класифікація електротехнічних матеріалів

Класифікація електротехнічних матеріалів

Матеріали за електропровідністю розподіляють на:

1. Провідникові – мідь, алюміній, ртуть – ці метали найбільше застосовують як провідники струму, але високу електропровідність мають метали як срібло і золото. Їх не застосовують в провідниках обмежене із-за того, що в природі їх мало і вартість їх висока.

Є провідникові матеріали з великим опором, це:

1. Манганін – це сплав міді (85%) з марганцем (12%) і нікелем (3%). Робоча температура 200^оС.

2. Константан – це сплав міді (58,5%) з нікелем (40%) і марганцем (1,5%). Робоча температура 500^оС.

3. Ніхром – сплав нікелю з хромом і залізом. Робоча температура 1000^оС.

Ці матеріали застосовують в електронагрівальних елементах.

2. Електроізоляційні матеріали (діелектрики), це:

- газоподібні діелектрики – повітря і гази (азот, водень, вуглекислота і елегаз;

- рідкі діелектрики – мінеральні масла і синтетичні рідини.

- тверді органічні діелектрики – поліетилен, полістирол, поліпропілен, органічне скло;

- тверді неорганічні діелектрики – слюда, скло, фарфор, азбест, кераміка, гума.

3. Напівпровідникові матеріали

За питомим електричним  опором вони займають проміжне положення між провідниками і діелектриками.

До них відносяться:

Германій – з нього виготовляють напівпровідникові випрямлячі, діоди, тріоди, транзистори, підсилювачі.

Кремній – йде на виготовлення напівпровідникових приладів, випрямлячів, діодів, транзисторів, підсилювачів.

Селен – з нього виготовляють випрямлячі, фотоелементи, фоторезистори.

Карбід кремнію – з нього виготовляють випрямлячі, вентильні розрядники (на електролініях).

4. Магнітні матеріали – поділяються на магнітом’які і магнітотверді.

Магнітом’які – це електротехнічна сталь, альсифер, пермалой, пермінвар – застосовують для виготовлення магнітопроводів трансформаторів, електричних машин, магнітопроводи вимірювальних приладів.

Магнітотверді – застосовують для виготовлення постійних магнітів, а також в приладах для запису і зберіганні інформації (звукової, цифрової, відеоінформації).

Питання для закріплення

1.Які матеріали застосовують як провідники струму?

2. На які види поділяються діелектрики?

3. Які матеріали відносяться до напівпровідників?

Законспектувати. Вивчити матеріал.

19.08.2024

Тема уроку: Механічні властивості матеріалів

Механічні параметри матеріалів

Для порівняння якісних характеристик матеріали випробують на міцність, пружність, пластичність, твердість, ударну в’язкість тощо.

Міцність – це здатність матеріалів чинити опір дії сил при розтягуванні, витримувати їх, не руйнуючись.

Пружність – це здатність матеріалів відновлювати форму і об’єм після зняття навантаження.

Пластичність – це здатність матеріалів необоротно змінювати форму і об’єм під дією зовнішніх сил, не руйнуючись.

Твердість – здатність матеріалу протидіяти проникненню в нього більш твердішого матеріалу.

Матеріали на твердість випробують методами:

1. Брінелля – число твердості позначають літерами НВ і поруч вказують число в кг/мм².

У випробуваний зразок матеріалу  на спеціальному пресі вдавлюють стальну загартовану кульку Ø10, 5 і 2,5 мм в залежності від товщини матеріалу. Якщо товщина зразка більше 6 мм – 10мм, від 6 до 3мм – 5мм, менше 3мм – 2,5мм Ø кульки.

За допомогою спеціального мікроскопа вимірюється діаметр відбитка в мм.

2. Роквелла – випробують більш тверді матеріали. В зразок вдавлюють алмазний або твердосплавний конус з кутом при вершині 120^о – для дуже твердих та середніх та твердих, або стальну загартовану кульку Ø1,59 мм – в м’які та середні матеріали.

Випробування здійснюють на твердомірі, якій має три шкали А, В, С. Значення твердості визначається в умовних одиницях Роквелла.

Для дуже твердих матеріалів застосовують шкалу А і позначають НRА 70.

Для середніх і твердих – шкалу С і позначають НRС (від 20 до 70).

Для м’яких та середніх – шкалу В і позначають НRВ до 100.

3. Віккерса – в зразок вдавлюють алмазну чотиригранну піраміду з кутом при вершині 136^о. Твердість позначають НV 500. Методом Віккерса можна визначити твердість будь-яких матеріалів – від найм’якших і до алмаза  (практично до 9000 МПа).

Ударна в’язкість характеризує міцність металу під час дії на нього ударного навантаження.

На ударну в’язкість метали випробують на маятниковому копрі.

Дати відповіді на запитання: 

1. На які механічні параметри випробують матеріали?

2. Що називається твердістю?

3. Якими методами випробують матеріали на твердість?

 Законспектувати. Вивчити матеріал.