Sudrabs kā elektrisks materiāls attiecas uz: Elektriskie materiāli, klasifikācija, pamatīpašības. Vispārīga informācija par elektrovilcieniem

Elektriskie materiāli ir vadītāju, elektrisko izolācijas, magnētisko un pusvadītāju materiālu kopums, kas paredzēts darbam elektriskajos un magnētiskajos laukos. Tas ietver arī pamata elektropreces: izolatorus, kondensatorus, vadus un dažus pusvadītāju elementus. Elektriskie materiāli ieņem vienu no galvenajām vietām mūsdienu elektrotehnikā. Ikviens zina, ka elektrisko mašīnu, aparātu un elektroinstalāciju uzticamība galvenokārt ir atkarīga no atbilstošu elektromateriālu kvalitātes un pareizas izvēles. Elektrisko mašīnu un ierīču avāriju analīze liecina, ka lielākā daļa no tām notiek elektroizolācijas, kas sastāv no elektroizolācijas materiāliem, atteices.

Magnētiskie materiāli elektrotehnikā ir ne mazāk svarīgi. Elektromašīnu un transformatoru enerģijas zudumus un izmērus nosaka magnētisko materiālu īpašības. Pusvadītāju materiāli jeb pusvadītāji elektrotehnikā ieņem diezgan nozīmīgu vietu. Šīs materiālu grupas izstrādes un izpētes rezultātā ir radītas dažādas jaunas ierīces, kas ļauj veiksmīgi atrisināt dažas elektrotehnikas problēmas.

Ar racionālu elektroizolācijas, magnētisko un citu materiālu izvēli ir iespējams izveidot elektroiekārtas, kas ir uzticamas ekspluatācijā ar maziem izmēriem un svaru. Bet, lai realizētu šīs īpašības, ir nepieciešamas zināšanas par visu elektrisko materiālu grupu īpašībām.

Vadītāju materiāli

Šajā materiālu grupā ietilpst metāli un to sakausējumi. Tīriem metāliem ir zema pretestība. Izņēmums ir dzīvsudrabs, kuram ir diezgan augsta pretestība. Arī sakausējumiem ir augsta pretestība. Tīri metāli tiek izmantoti tinumu un montāžas vadu, kabeļu uc ražošanā Vadītāju sakausējumi vadu un lentu veidā tiek izmantoti reostatos, potenciometros, papildu pretestībās utt.

Sakausējumu ar augstu pretestību apakšgrupā izšķir karstumizturīgu vadītāju materiālu grupu, kas ir izturīgi pret oksidēšanos augstā temperatūrā. Karstumizturīgus vai karstumizturīgus vadītāju sakausējumus izmanto elektriskās sildīšanas ierīcēs un reostatos. Papildus zemajai pretestībai tīriem metāliem ir laba elastība, t.i., tos var ievilkt plānā stieplē, lentēs un velmēt folijā, kuras biezums ir mazāks par 0,01 mm. Metālu sakausējumiem ir mazāka elastība, bet tie ir elastīgāki un mehāniski stabilāki. Visu metālisko vadītāju materiālu raksturīga iezīme ir to elektroniskā vadītspēja. Visu metāla vadītāju pretestība palielinās, palielinoties temperatūrai, kā arī mehāniskās apstrādes rezultātā, kas izraisa paliekošu deformāciju metālā.

Velmēšana vai vilkšana tiek izmantota, ja nepieciešams iegūt vadītāju materiālus ar paaugstinātu mehānisko izturību, piemēram, gaisvadu līniju vadu, ratiņu vadu u.c. ražošanā. Lai atgrieztu deformētos metāla vadus uz to iepriekšējo pretestības vērtību, tie tiek pakļauti siltumam. apstrāde - atkvēlināšana bez skābekļa pieejamības.

Elektroizolācijas materiāli

Elektriskās izolācijas materiāli jeb dielektriķi ir tie materiāli, kurus izmanto izolācijas nodrošināšanai, t.i., tie novērš elektriskās strāvas noplūdi starp jebkurām vadošām daļām, kurām ir atšķirīgs elektriskais potenciāls. Dielektriķiem ir ļoti augsta elektriskā pretestība. Pamatojoties uz to ķīmisko sastāvu, dielektriķus iedala organiskajos un neorganiskajos. Visu organisko dielektriķu molekulu galvenais elements ir ogleklis. Neorganiskajos dielektriķos nav oglekļa. Vislielākā karstumizturība ir neorganiskajiem dielektriķiem (vizlai, keramikai utt.).

Pēc ražošanas metodes izšķir dabiskos (dabiskos) un sintētiskos dielektriķus. Sintētiskos dielektriķus var izveidot ar noteiktu elektrisko un fizikāli ķīmisko īpašību kopumu, tāpēc tos plaši izmanto elektrotehnikā.

Pamatojoties uz to molekulu struktūru, dielektriķus iedala nepolārajos (neitrālos) un polārajos. Neitrālie dielektriķi sastāv no elektriski neitrāliem atomiem un molekulām, kuriem nepiemīt elektriskas īpašības, pirms tie tiek pakļauti elektriskā lauka iedarbībai. Neitrālie dielektriķi ir: polietilēns, fluoroplasts-4 uc No neitrālajiem izšķir jonu kristāliskos dielektriķus (vizlu, kvarcu u.c.), kuros katrs jonu pāris veido elektriski neitrālu daļiņu. Joni atrodas kristāla režģa vietās. Katrs jons atrodas vibrācijas termiskā kustībā netālu no līdzsvara centra – kristāla režģa mezgla. Polārie jeb dipola dielektriķi sastāv no polāro dipolu molekulām. Pēdējiem to struktūras asimetrijas dēļ ir sākotnējais elektriskais moments pat pirms elektriskā lauka spēka ietekmes uz tiem. Pie polārajiem dielektriķiem pieder bakelīts, polivinilhlorīds uc Salīdzinot ar neitrālajiem dielektriķiem, polārajiem dielektriķiem ir augstākas dielektriskās konstantes, kā arī nedaudz paaugstināta vadītspēja.

Saskaņā ar to agregācijas stāvokli dielektriķi ir gāzveida, šķidri un cieti. Lielākā ir cieto dielektriķu grupa. Elektrisko izolācijas materiālu elektriskās īpašības tiek novērtētas, izmantojot lielumus, ko sauc par elektriskajiem raksturlielumiem. Tajos ietilpst: tilpuma pretestība, virsmas pretestība, dielektriskā konstante, dielektriskās konstantes temperatūras koeficients, dielektrisko zudumu tangenss un materiāla dielektriskā izturība.

Īpatnējā tilpuma pretestība ir vērtība, kas ļauj novērtēt materiāla elektrisko pretestību, kad caur to plūst līdzstrāva. Tilpuma pretestības apgriezto vērtību sauc par tilpuma vadītspēju. Īpatnējā virsmas pretestība ir vērtība, kas ļauj novērtēt materiāla elektrisko pretestību, kad tiešā strāva plūst pa tā virsmu starp elektrodiem. Īpatnējās virsmas pretestības apgriezto vērtību sauc par īpatnējo virsmas vadītspēju.

Elektriskās pretestības temperatūras koeficients ir vērtība, kas nosaka materiāla pretestības izmaiņas, mainoties tā temperatūrai. Paaugstinoties temperatūrai, visu dielektriķu elektriskā pretestība samazinās, tāpēc to pretestības temperatūras koeficientam ir negatīva zīme. Dielektriskā konstante ir vērtība, kas ļauj novērtēt materiāla spēju radīt elektrisko kapacitāti. Relatīvā dielektriskā konstante ir iekļauta absolūtās dielektriskās konstantes vērtībā. Dielektriskās konstantes temperatūras koeficients ir vērtība, kas ļauj novērtēt dielektriskās konstantes un līdz ar to izolācijas kapacitātes izmaiņu raksturu, mainoties temperatūrai. Dielektrisko zudumu tangenss ir vērtība, kas nosaka jaudas zudumus dielektrikā, kas darbojas ar mainīgu spriegumu.

Elektriskā izturība ir vērtība, kas ļauj novērtēt dielektriķa spēju pretoties iznīcināšanai elektriskā sprieguma ietekmē. Elektroizolācijas un citu materiālu mehānisko izturību novērtē, izmantojot šādus raksturlielumus: materiāla stiepes izturība, stiepes pagarinājums, materiāla spiedes izturība, materiāla statiskā lieces izturība, īpatnējā triecienizturība, šķelšanās pretestība.

Dielektriķu fizikāli ķīmiskās īpašības ietver: skābes skaitu, viskozitāti, ūdens absorbciju. Skābes skaitlis ir kālija hidroksīda miligramu skaits, kas nepieciešams, lai neitralizētu brīvās skābes, kas atrodas 1 g dielektriķa. Skābes skaitli nosaka šķidriem dielektriķiem, savienojumiem un lakām. Šī vērtība ļauj novērtēt brīvo skābju daudzumu dielektrikā un līdz ar to arī to ietekmes pakāpi uz organiskajiem materiāliem. Brīvo skābju klātbūtne pasliktina dielektriķu elektriskās izolācijas īpašības. Viskozitāte jeb iekšējās berzes koeficients ļauj novērtēt elektroizolācijas šķidrumu (eļļas, lakas uc) plūstamību. Viskozitāte var būt kinemātiska vai nosacīta. Ūdens absorbcija ir ūdens daudzums, ko absorbē dielektriķis pēc tam, kad tas 24 stundas ir bijis destilētā ūdenī 20 ° C un augstāka temperatūrā. Ūdens absorbcijas daudzums norāda uz materiāla porainību un ūdenī šķīstošo vielu klātbūtni tajā. Palielinoties šim rādītājam, pasliktinās dielektriķu elektriskās izolācijas īpašības.

Dielektriķu termiskās īpašības ietver: kušanas temperatūru, mīkstināšanas temperatūru, krišanas temperatūru, tvaiku uzliesmošanas temperatūru, plastmasu karstumizturību, laku termoelastību (karstumizturību), karstumizturību, salizturību, tropisko izturību.

Plēves elektroizolācijas materiāli, kas izgatavoti no polimēriem, tiek plaši izmantoti elektrotehnikā. Tie ietver filmas un lentes. Plēves tiek ražotas ar biezumu 5-250 mikroni, un lentes - 0,2-3,0 mm. Augsta polimēru plēvēm un lentēm ir raksturīga liela elastība, mehāniskā izturība un labas elektroizolācijas īpašības. Polistirola plēves tiek ražotas 20-100 mikronu biezumā un 8-250 mm platumā. Polietilēna plēvju biezums parasti ir 30-200 mikroni, un platums ir 230-1500 mm. Plēves no fluoroplastikas-4 tiek izgatavotas ar biezumu 5-40 mikroni un platumu 10-200 mm. No šī materiāla ražo arī neorientētas un orientētas plēves. Orientētām fluoroplastiskām plēvēm ir visaugstākās mehāniskās un elektriskās īpašības.

Tiek ražotas polietilēntereftalāta (lavsan) plēves ar biezumu 25-100 mikroni un platumu 50-650 mm. PVC plēves ir izgatavotas no vinila plastmasas un plastificēta polivinilhlorīda. Vinila plastmasas plēvēm ir lielāka mehāniskā izturība, bet mazāka elastība. Vinila plastmasas plēves biezums ir 100 mikroni vai vairāk, bet plastificēto polivinilhlorīda plēvju biezums ir 20-200 mikroni. Celulozes triacetāta (triacetāta) plēves izgatavo neplastificētas (stingras), zilā krāsā, nedaudz plastificētas (bezkrāsainas) un plastificētas (zilas krāsas). Pēdējiem ir ievērojama elastība. Triacetāta plēves tiek ražotas 25, 40 un 70 mikronu biezumā un 500 mm platumā. Plēves-elektriskais kartons ir elastīgs elektroizolācijas materiāls, kas sastāv no izolācijas kartona, kas vienā pusē pārklāts ar Mylar plēvi. Plēves-elektrokartona uz lavsan plēves biezums ir 0,27 un 0,32 mm. To ražo ruļļos, ​​kuru platums ir 500 mm. Azbesta plēves kartons ir elastīgs elektroizolācijas materiāls, kas sastāv no 50 mikronu biezas Mylar plēves, kas no abām pusēm pārklāta ar 0,12 mm biezu azbesta papīru. Plēves-azbesta kartons tiek ražots loksnēs 400 x 400 mm (ne mazāk) ar biezumu 0,3 mm.

Elektroizolācijas lakas un emaljas

Lakas ir plēvi veidojošu vielu šķīdumi: sveķi, bitumena, žāvēšanas eļļas, celulozes ēteri vai šo materiālu sastāvi organiskajos šķīdinātājos. Lakas žūšanas procesā no tās iztvaiko šķīdinātāji, un lakas pamatnē notiek fizikāli ķīmiski procesi, kā rezultātā veidojas lakas plēvīte. Elektroizolācijas lakas pēc to mērķa iedala impregnējošās, pārklājošās un līmējošās.

Impregnējošās lakas tiek izmantotas elektrisko mašīnu un ierīču tinumu impregnēšanai, lai nostiprinātu to pagriezienus, palielinātu tinumu siltumvadītspēju un paaugstinātu to mitruma izturību. Pārklājuma lakas ļauj izveidot aizsargājošus mitrumizturīgus, eļļas izturīgus un citus pārklājumus uz tinumu vai plastmasas un citu izolācijas detaļu virsmas. Līmes lakas ir paredzētas vizlas lokšņu līmēšanai savā starpā vai pie papīra un audumiem, lai iegūtu vizlas elektroizolācijas materiālus (mikanītu, mikalentu u.c.).

Emaljas ir lakas ar tajās ievadītiem pigmentiem - neorganiskām pildvielām (cinka oksīds, titāna dioksīds, sarkanais svins utt.). Pigmenti tiek ieviesti, lai palielinātu emaljas plēvju cietību, mehānisko izturību, mitruma izturību, triecienizturību un citas īpašības. Emaljas tiek klasificētas kā pārklājuma materiāli.

Pēc žāvēšanas metodes lakas un emaljas izšķir karsto (krāsns) un auksto (gaiss) žāvēšanu. Pirmajiem to sacietēšanai nepieciešama augsta temperatūra - no 80 līdz 200 ° C, bet pēdējie žāvē istabas temperatūrā. Karsti žūstošām lakām un emaljām, kā likums, ir augstākas dielektriskās, mehāniskās un citas īpašības. Lai uzlabotu gaisā žūstošo laku un emalju īpašības, kā arī paātrinātu sacietēšanu, tās dažreiz žāvē paaugstinātā temperatūrā - no 40 līdz 80 ° C.

Galvenajām laku grupām ir šādas īpašības. Eļļas lakas pēc žāvēšanas veido elastīgas, elastīgas, dzeltenas plēves, kas ir izturīgas pret mitrumu un sakarsētu minerāleļļu. Karstumizturības ziņā šo laku plēves pieder A klasei. Eļļas lakās tiek izmantotas trūcīgas linsēklu un tunga eļļas, tāpēc tās tiek aizstātas ar lakām uz sintētisko sveķu bāzes, kas ir izturīgākas pret termisko novecošanos.

Eļļas-bitumena lakas veido elastīgas melnas plēves, kas ir izturīgas pret mitrumu, bet viegli šķīst minerāleļļās (transformatoru un smēreļļās). Karstumizturības ziņā šīs lakas pieder A klasei (105° C). Gliptāla un eļļas-gliptāla lakām un emaljām ir laba līmes spēja pie vizlas, papīra, audumiem un plastmasām. Šo laku plēvēm ir paaugstināta karstumizturība (B klase). Tie ir izturīgi pret sakarsētu minerāleļļu, taču tiem nepieciešama karsta žāvēšana 120-130 ° C temperatūrā. Tīras glifta lakas uz nemodificētu glifta sveķu bāzes veido cietas, neelastīgas plēves, ko izmanto cietās vizlas izolācijas (cieto mikanītu) ražošanā. Pēc žāvēšanas eļļas-gliftala lakas veido elastīgas, elastīgas, dzeltenas plēves.

Silikona lakām un emaljām ir raksturīga augsta karstumizturība un tās var ilgstoši darboties 180-200 ° C temperatūrā, tāpēc tās tiek izmantotas kombinācijā ar stiklšķiedras un vizlas izolāciju. Turklāt plēvēm ir augsta mitruma izturība un izturība pret elektriskajām dzirkstelēm.

Lakas un emaljas uz polivinilhlorīda un perhlorvinilsveķu bāzes ir izturīgas pret ūdeni, sakarsētām eļļām, skābām un sārmainām ķimikālijām, tāpēc tiek izmantotas kā pārklājuma lakas un emaljas, lai aizsargātu tinumus, kā arī metāla detaļas no korozijas. Jāpievērš uzmanība polivinilhlorīda un perhlorvinila laku un emalju vājajai saķerei ar metāliem. Pēdējie vispirms tiek pārklāti ar grunts slāni un pēc tam ar laku vai emalju, kuras pamatā ir polivinilhlorīda sveķi. Šo laku un emalju žāvēšana tiek veikta 20, kā arī 50-60 ° C temperatūrā. Šāda veida pārklājuma trūkumi ietver to zemo darba temperatūru, kas sasniedz 60-70 ° C.

Lakas un emaljas, kuru pamatā ir epoksīdsveķi, raksturojas ar augstu līmēšanas spēju un nedaudz paaugstinātu karstumizturību (līdz 130 ° C). Lakām uz alkīda un fenola sveķu bāzes (fenolalkīda lakām) ir labas žūšanas īpašības biezos slāņos un veidojas elastīgas plēves, kas var ilgstoši darboties 120-130 ° C temperatūrā. Šo laku plēves ir mitruma un eļļas izturīgas.

Ūdens emulsijas lakas ir stabilas laku bāzes emulsijas krāna ūdenī. Lakas bāzes izgatavotas no sintētiskiem sveķiem, kā arī no žūstošām eļļām un to maisījumiem. Ūdens emulsijas lakas ir ugunsdrošas un sprādziendrošas, jo nesatur viegli uzliesmojošus organiskos šķīdinātājus. Zemās viskozitātes dēļ šādām lakām ir laba impregnēšanas spēja. Tos izmanto stacionāro un kustīgo elektrisko mašīnu un ierīču tinumu impregnēšanai, kas ilgstoši darbojas temperatūrā līdz 105°C.

Elektriskās izolācijas savienojumi

Savienojumi ir izolācijas savienojumi, kas lietošanas laikā ir šķidri un pēc tam sacietē. Savienojumi nesatur šķīdinātājus. Saskaņā ar to mērķi šīs kompozīcijas tiek sadalītas impregnēšanas un pildīšanas. Pirmie no tiem tiek izmantoti elektrisko mašīnu un ierīču tinumu impregnēšanai, otrie - kabeļu savienojumu dobumu aizpildīšanai, kā arī elektriskajās mašīnās un ierīcēs blīvēšanas nolūkos.

Savienojumi var būt termoreaktīvi (nav mīkstināti pēc sacietēšanas) un termoplastiski (mīkstināti pēc turpmākas karsēšanas). Termoreaktīvie savienojumi ietver savienojumus, kuru pamatā ir epoksīds, poliesters un daži citi sveķi. Termoplasti ietver savienojumus, kuru pamatā ir bitumens, vaskveida dielektriķi un termoplastiskie polimēri (polistirols, poliizobutilēns utt.). Impregnēšanas un liešanas maisījumi uz bitumena bāzes pēc karstumizturības pieder A klasei (105°C), bet daži - Y klasei (līdz 90°C). Vislielākā karstumizturība ir epoksīda un silīcija organiskajiem savienojumiem.

MBC savienojumi ir izgatavoti uz metakrila esteru bāzes un tiek izmantoti kā impregnēšanas un impregnēšanas savienojumi. Pēc sacietēšanas 70-100°C (un ar speciāliem cietinātājiem 20°C) tās ir termoreaktīvas vielas, kuras var izmantot temperatūras diapazonā no -55 līdz +105°C.

Neimpregnēti šķiedru elektroizolācijas materiāli

Šajā grupā ietilpst lokšņu un ruļļu materiāli, kas sastāv no organiskas un neorganiskas izcelsmes šķiedrām. Organiskās izcelsmes šķiedru materiāli (papīrs, kartons, šķiedra un audums) tiek iegūti no koka, kokvilnas un dabīgā zīda augu šķiedrām. Elektroizolācijas kartona, papīra un šķiedras normālais mitruma saturs svārstās no 6 līdz 10%. Šķiedru organisko materiālu, kuru pamatā ir sintētiskās šķiedras (neilons), mitruma saturs ir no 3 līdz 5%. Apmēram vienāds mitrums ir novērojams materiālos, kas ražoti uz neorganisko šķiedru bāzes (azbests, stikla šķiedra). Neorganisko šķiedru materiālu raksturīgās iezīmes ir to neuzliesmojamība un augsta karstumizturība (C klase). Šīs vērtīgās īpašības vairumā gadījumu samazinās, kad šie materiāli tiek piesūcināti ar lakām.

Elektrisko izolācijas papīru parasti izgatavo no koksnes masas. Vizlas papīram, ko izmanto vizlas lentu ražošanā, ir vislielākā porainība. Elektriskais kartons ir izgatavots no koksnes celulozes vai no kokvilnas šķiedru un koksnes (sulfāta) celulozes šķiedru maisījuma dažādās attiecībās. Palielinot kokvilnas šķiedru saturu, samazinās kartona higroskopiskums un saraušanās. Elektriskajam kartonam, kas paredzēts darbam gaisā, ir blīvāka struktūra, salīdzinot ar kartonu, kas paredzēts darbam eļļā. Kartons ar biezumu 0,1-0,8 mm tiek ražots ruļļos, ​​bet kartons ar biezumu 1 mm un vairāk tiek ražots dažāda izmēra loksnēs.

Šķiedra ir monolīts materiāls, ko iegūst, presējot papīra loksnes, iepriekš apstrādā ar sakarsētu cinka hlorīda šķīdumu un mazgā ūdenī. Šķiedra ir piemērota visu veidu mehāniskai apstrādei un formēšanai pēc sagatavju mērcēšanas karstā ūdenī.

Letheroid ir plānas lokšņu un ruļļu šķiedras, ko izmanto dažādu veidu elektrisko izolācijas blīvju, paplāksņu un formas izstrādājumu ražošanai.

Azbesta papīri, kartons un lentes ir izgatavotas no krizotila azbesta šķiedrām, kurām ir vislielākā elastība un spēja savīties pavedienos. Visi azbesta materiāli ir izturīgi pret sārmiem, bet tos viegli iznīcina skābes.

Elektriskās izolācijas stikla lentes un audumi ir izgatavoti no stikla pavedieniem, kas iegūti no stikliem, kas nesatur sārmus vai ar zemu sārmu saturu. Stikla šķiedras priekšrocība salīdzinājumā ar augu un azbesta šķiedrām ir to gludā virsma, kas samazina mitruma uzsūkšanos no gaisa. Stikla audumu un lentu karstumizturība ir augstāka nekā azbesta.

Elektriski izolējoši lakoti audumi (lakoti audumi)

Lakotie audumi ir elastīgi materiāli, kas sastāv no auduma, kas piesūcināts ar laku vai kādu elektroizolācijas savienojumu. Impregnējošā laka vai sastāvs pēc sacietēšanas veido elastīgu plēvi, kas nodrošina labas lakotā auduma elektroizolācijas īpašības. Atkarībā no auduma pamatnes lakotos audumus iedala kokvilnas, zīda, neilona un stikla (stikla šķiedras).

Kā lakotu audumu impregnēšanas sastāvi tiek izmantotas eļļas, eļļas-bitumena, eskapona un silīcija organiskās lakas, kā arī silikona emaljas, silikona gumiju šķīdumi u.c.. Zīda un neilona lakotajiem audumiem ir vislielākā stiepjamība un elastība. Tie var darboties temperatūrā, kas nav augstāka par 105°C (A klase). Visi kokvilnas lakotie audumi pieder vienai karstumizturības klasei.

Galvenās lakoto audumu pielietošanas jomas ir: elektriskās mašīnas, aparāti un zemsprieguma ierīces. Elastīgai pagriezienu un rievu izolācijai tiek izmantoti lakoti audumi, kā arī dažādas elektroizolācijas blīves.

Plastmasas

Plastmasa ir cieti materiāli, kas noteiktā ražošanas stadijā iegūst plastmasas īpašības un tādā stāvoklī var tikt izmantoti noteiktas formas izstrādājumu ražošanai. Šie materiāli ir saliktas vielas, kas sastāv no saistvielas, pildvielām, krāsvielām, plastifikatoriem un citām sastāvdaļām. Plastmasas izstrādājumu ražošanas izejmateriāli ir presēšanas pulveri un presēšanas materiāli. Pēc karstumizturības plastmasu klasificē kā termoreaktīvo un termoplastisku.

Laminēta elektroizolācijas plastmasa

Laminēta plastmasa ir materiāli, kas sastāv no mainīgiem lokšņu pildvielas (papīra vai auduma) un saistvielas slāņiem. No laminētajām elektroizolācijas plastmasām svarīgākās ir getinakss, tekstolīts un stikla šķiedra. Tie sastāv no lokšņu pildvielām, kas sakārtotas slāņos, un kā saistvielas tiek izmantoti bakelīta, epoksīda, silīcija organiskie sveķi un to sastāvi.

Kā pildvielas tiek izmantots īpaša veida impregnēts papīrs (getinakos), kokvilnas audumi (teksolītā) un bezsārmu stikla audumi (stiklšķiedrā). Uzskaitītās pildvielas vispirms piesūcina ar bakelīta vai silikona lakām, žāvē un sagriež noteikta izmēra loksnēs. Sagatavotos lokšņu pildvielas savāc noteikta biezuma maisos un pakļauj karstai presēšanai, kuras laikā atsevišķas loksnes tiek cieši savienotas viena ar otru, izmantojot sveķus.

Getinax un textolīts ir izturīgi pret minerāleļļām, tāpēc tos plaši izmanto ar eļļu pildītās elektroierīcēs un transformatoros. Lētākais lamināta materiāls ir koka lamināts (delta koks). To iegūst, karsti presējot plānas bērza finiera loksnes, kas iepriekš piesūcinātas ar bakelīta sveķiem. Delta koksni izmanto energokonstrukciju un elektroizolācijas detaļu ražošanai, kas darbojas eļļā. Lai strādātu ārpus telpām, šim materiālam ir nepieciešama rūpīga aizsardzība no mitruma.

Azbesta tekstolīts ir slāņveida elektroizolācijas plastmasa, ko iegūst, karsti presējot azbesta auduma loksnes, kas iepriekš piesūcinātas ar bakelīta sveķiem. To ražo formas izstrādājumu veidā, kā arī lokšņu un plākšņu veidā ar biezumu no 6 līdz 60 mm. Asbogetinax ir laminēta plastmasa, ko ražo, karsti presējot azbesta papīra loksnes, kas satur 20% kraftcelulozes vai azbesta papīru bez celulozes, piesūcinātas ar epoksīda-fenola-formaldehīda saistvielu.

No aplūkotajiem slāņainajiem elektroizolācijas materiāliem stikla šķiedras laminātiem uz silīcija organisko un epoksīda saistvielu bāzes ir vislielākā karstumizturība, vislabākās elektriskās un mehāniskās īpašības, paaugstināta mitruma izturība un izturība pret sēnīšu pelējumu.

Brūču elektroizolācijas izstrādājumi

Aptīti elektroizolācijas izstrādājumi ir cietas caurules un cilindri, kas izgatavoti, uz apaļiem metāla stieņiem uztinot jebkādus šķiedru materiālus, kas iepriekš piesūcināti ar saistvielu. Kā šķiedru materiāli tiek izmantoti īpaša veida uztīšanas vai impregnēšanas papīri, kā arī kokvilnas audumi un stikla šķiedras audumi. Saistvielas ir bakelīts, epoksīds, silikons un citi sveķi.

Uztītie elektroizolācijas izstrādājumi kopā ar metāla stieņiem, uz kuriem tie ir uztīti, tiek žāvēti augstā temperatūrā. Lai brūču izstrādājumi būtu higroskopiski, tie tiek lakoti. Katrs lakas slānis tiek žāvēts krāsnī. Pie brūču izstrādājumiem var klasificēt arī cietos tekstolīta stieņus, jo tos ražo arī tinot sagataves no tekstila pildvielas, kas piesūcināta ar bakelīta laku. Pēc tam sagataves tiek pakļautas karstai presēšanai tērauda veidnēs. Brūces elektroizolācijas izstrādājumus izmanto transformatoros ar gaisa un eļļas izolāciju, gaisa un eļļas slēdžos, dažādās elektroierīcēs un elektroiekārtu sastāvdaļās.

Minerālie elektroizolācijas materiāli

Minerālie elektroizolācijas materiāli ir akmeņi: vizla, marmors, šīferis, ziepjakmens un bazalts. Šajā grupā ietilpst arī materiāli, kas izgatavoti no portlandcementa un azbesta (azbestcementa un azbesta plastmasas). Visai šai neorganisko dielektriķu grupai ir raksturīga augsta izturība pret elektriskajiem lokiem, un tai ir diezgan augstas mehāniskās īpašības. Minerāldielektriķus (izņemot vizlu un bazaltu) var apstrādāt mehāniski, izņemot vītņošanu.

Elektriskās izolācijas izstrādājumus no marmora, šīfera un ziepjakmens iegūst paneļu dēļu un slēdžu un zemsprieguma slēdžu elektroizolācijas pamatņu veidā. Tieši tādus pašus izstrādājumus no kausēta bazalta var iegūt, tikai izlejot veidnēs. Lai bazalta izstrādājumiem būtu nepieciešamās mehāniskās un elektriskās īpašības, tie tiek pakļauti termiskai apstrādei, lai materiālā izveidotu kristālisku fāzi.

No azbestcementa un azbesta plastmasas izgatavotie elektroizolācijas izstrādājumi ir dēļi, pamatnes, starpsienas un loka dzēšanas kameras. Lai izgatavotu šāda veida izstrādājumus, tiek izmantots maisījums, kas sastāv no portlandcementa un azbesta šķiedras. Azbesta plastmasas izstrādājumus ražo aukstās presēšanas ceļā no masas, kurai pievienoti 15% plastmasas vielas (kaolīna vai formējamā māla). Tādējādi tiek panākta lielāka sākotnējās presēšanas masas plūstamība, kas ļauj iegūt sarežģīta profila elektroizolācijas izstrādājumus no azbesta plastmasas.

Daudzu minerālu dielektriķu (izņemot vizlu) galvenais trūkums ir to zemais elektrisko īpašību līmenis, ko izraisa lielais poru skaits un dzelzs oksīdu klātbūtne. Šī parādība ļauj izmantot minerālu dielektriķus tikai zemsprieguma ierīcēs.

Vairumā gadījumu visi minerāldielektriķi, izņemot vizlu un bazaltu, pirms lietošanas tiek piesūcināti ar parafīnu, bitumenu, stirolu, bakelīta sveķiem u.c.. Vislielākais efekts tiek panākts, impregnējot jau mehāniski apstrādātus minerāldielektriķus (paneļus, starpsienas, kameras u.c. .).

Marmors un no tā izgatavotie izstrādājumi nepanes pēkšņas temperatūras izmaiņas un plaisās. Šīferis, bazalts, ziepjakmens, vizla un azbestcements ir izturīgāki pret pēkšņām temperatūras izmaiņām.

Vizlas elektroizolācijas materiāli

Šie materiāli sastāv no vizlas loksnēm, kas salīmētas kopā, izmantojot kādu sveķu vai līmes laku. Līmētie vizlas materiāli ir mikanīti, vizlas un mikalenti. Līmētos vizlas materiālus galvenokārt izmanto augstsprieguma elektromašīnu (ģeneratoru, elektromotoru) tinumu izolācijai, kā arī zemsprieguma mašīnu un skarbos apstākļos strādājošu mašīnu izolēšanai.

Mikanīti ir cieti vai elastīgi lokšņu materiāli, ko iegūst, līmējot plūktas vizlas loksnes, izmantojot šellaku, gliftalskābi, silīciju un citus sveķus vai lakas uz šo sveķu bāzes.

Galvenie mikanītu veidi ir kolektori, starplikas, formēšanas un elastīgie. Kolektoru un starpliku mikanīti pieder cieto mikanītu grupai, kas pēc vizlas līmēšanas tiek presēti pie augsta īpatnējā spiediena un karsēšanas. Šiem mikanītiem ir mazāka biezuma saraušanās un lielāks blīvums. Formēšanai un elastīgajam mikanītam ir brīvāka struktūra un mazāks blīvums.

Kolektora mikanīts ir ciets lokšņu materiāls, kas izgatavots no vizlas loksnēm, kas salīmētas kopā, izmantojot šellaka vai gliptāla sveķus vai lakas uz šo sveķu bāzes. Lai nodrošinātu mehānisko izturību, strādājot elektrisko mašīnu kolektoros, šajos mikanītos tiek ievadīti ne vairāk kā 4% līmvielas.

Spacer micanite ir ciets lokšņu materiāls, kas izgatavots no plūktas vizlas loksnēm, kas salīmētas kopā, izmantojot šellaku vai gliptāla sveķus vai lakas uz to bāzes. Pēc līmēšanas tiek presētas amortizācijas mikanīta loksnes. Šis materiāls satur 75-95% vizlas un 25-5% līmvielas.

Formēšanas mikanīts ir ciets lokšņu materiāls, kas izgatavots no plūktas vizlas loksnēm, kas salīmētas kopā, izmantojot šellaka, gliftalskābes vai silīcija organisko sveķus vai lakas uz to bāzes. Pēc līmēšanas formējamā mikanīta loksnes tiek presētas 140-150°C temperatūrā.

Elastīgais mikanīts ir lokšņu materiāls, kas ir elastīgs istabas temperatūrā. Tas ir izgatavots no plūktas vizlas loksnēm, kas salīmētas ar eļļas-bitumena, eļļas-gliftala vai silikona laku (bez žāvētāja), veidojot elastīgas plēves.

Lai palielinātu mehānisko izturību, daži elastīga mikanīta veidi ir pārklāti ar vizlas papīru no abām pusēm. Elastīgā stikla šķiedra ir lokšņu materiāls, kas ir elastīgs istabas temperatūrā. Šis ir elastīga mikanīta veids, kam raksturīga paaugstināta mehāniskā izturība un paaugstināta izturība pret karstumu. Šis materiāls ir izgatavots no plūktas vizlas loksnēm, kas salīmētas kopā ar silikona vai eļļas-gliftala lakām, veidojot elastīgas karstumizturīgas plēves. Elastīgās stikla šķiedras loksnes no abām vai no vienas puses pārklāj ar sārmu nesaturošu stiklšķiedru.

Micafolium ir ruļļveida vai lokšņu elektroizolācijas materiāls, kas veidots sakarsētā stāvoklī. Tas sastāv no viena vai vairākiem, parasti diviem vai trim, kopā salīmētām vizlas loksnēm un ar 0,05 mm biezu papīra loksni vai ar stiklšķiedru, vai ar stikla šķiedras sietu. Kā līmlakas izmanto šellaku, gliptālu, poliesteru vai silīciju.

Vizlas lente ir velmēts elektroizolācijas materiāls, kas ir elastīgs istabas temperatūrā. Tas sastāv no viena slāņa plūktas vizlas loksnēm, kas salīmētas kopā un no vienas vai abām pusēm pārklātas ar plānu vizlas papīru, stiklšķiedras vai stikla šķiedras sietu. Kā līmlakas tiek izmantoti eļļas-bitumena, eļļas-gliftāla, silīcija organiskā un gumijas šķīdumi.

Mikasilk ir velmēts elektroizolācijas materiāls, elastīgs istabas temperatūrā. Mikasilk ir viena no mikalentes šķirnēm, bet ar paaugstinātu mehānisko stiepes izturību. Tas sastāv no viena slāņa plūktas vizlas loksnēm, kas salīmētas kopā un no vienas puses pārklātas ar dabīgā zīda audumu, bet no otras ar vizlas papīru. Kā līmlakas tika izmantotas eļļas-gliftāla vai eļļas-bitumena lakas, veidojot elastīgas plēves.

Mikafat ir ruļļveida vai lokšņu elektroizolācijas materiāls, kas ir elastīgs istabas temperatūrā. Vizlas audums sastāv no vairākiem plūktas vizlas slāņiem, kas salīmēti kopā un no abām pusēm pārklāti ar kokvilnas audumu (percale) vai vizlas papīru no vienas puses un audumu no otras puses.

Micalex ir vizlas plastmasa, kas izgatavota, presējot no pulverveida vizlas un stikla maisījuma. Pēc presēšanas produkti tiek pakļauti termiskai apstrādei (žāvēšanai). Micalex tiek ražots plākšņu un stieņu veidā, kā arī elektroizolācijas izstrādājumu veidā (paneļi, slēdžu pamatnes, gaisa kondensatori utt.). Presējot Micalex izstrādājumus, tiem var pievienot metāla detaļas. Šie produkti ir piemēroti visa veida mehāniskai apstrādei.

Vizlas elektroizolācijas materiāli

Izstrādājot dabisko vizlu un ražojot elektroizolācijas materiālus uz plūktas vizlas bāzes, paliek liels daudzums atkritumu. To pārstrāde dod iespēju iegūt jaunus elektroizolācijas materiālus – vizlu. Šāda veida materiāls ir izgatavots no vizlas papīra, kas iepriekš apstrādāts ar kādu līmi (sveķiem, lakām). Cietus vai elastīgus vizlas elektroizolācijas materiālus iegūst no vizlas papīra, līmējot ar līmlakām vai sveķiem un pēc tam karsti presējot. Līmes sveķus var ievadīt tieši šķidrajā vizlas masā – vizlas suspensijā. No svarīgākajiem vizlas materiāliem jāmin sekojošais.

Sludinīta kolektors ir ciets lokšņu materiāls, kalibrēts biezumā. To iegūst, karsti presējot vizlas papīra loksnes, kas apstrādātas ar šellaka laku. Kolektora vizla tiek ražota loksnēs, kuru izmērs ir no 215 x 400 mm līdz 400 x 600 mm.

Vizlas amortizācija ir ciets lokšņu materiāls, ko iegūst, karsti presējot vizlas papīra loksnes, kas piesūcinātas ar lipīgām lakām. Starplikas vizla tiek ražota loksnēs ar izmēriem 200 x 400 mm. No tā tiek izgatavotas cietas blīves un paplāksnes elektriskajām mašīnām un ierīcēm ar normālu un paaugstinātu pārkaršanu.

Veidojamā stikla vizla ir ciets lokšņu materiāls aukstā stāvoklī un elastīgs, kad tas tiek karsēts. To iegūst, pielīmējot vizlas papīru uz stiklplasta pamatnēm. Karstumizturīga stikla vizlas formēšana ir ciets lokšņu materiāls, kas veidots sakarsētā stāvoklī. To izgatavo, pie stikla šķiedras pielīmējot vizlas papīra loksnes, izmantojot karstumizturīgu silikona laku. To ražo loksnēs, kuru izmēri ir 250 x 350 mm vai vairāk. Šim materiālam ir palielināta mehāniskā stiepes izturība.

Sludinite elastīgs ir lokšņu materiāls, kas ir elastīgs istabas temperatūrā. To ražo, līmējot vizlas papīra loksnes, kam seko karstā presēšana. Kā saistviela tiek izmantota poliestera vai silikona laka. Lielākā daļa elastīgo vizlas veidu ir pārklāti ar stiklšķiedru no vienas vai abām pusēm. Elastīgā stikla vizla (karstumizturīga) ir lokšņu materiāls, kas ir elastīgs istabas temperatūrā. To ražo, pielīmējot vienu vai vairākas vizlas papīra loksnes stikla šķiedras vai stikla šķiedras sietam, izmantojot silīcija organiskās lakas. Pēc līmēšanas materiāls tiek karsti presēts. Tas ir pārklāts ar stiklšķiedru no vienas vai abām pusēm, lai palielinātu mehānisko izturību.

Sludinitofolium ir ruļļu vai lokšņu materiāls, karsējot elastīgs, iegūts, līmējot vienu vai vairākas vizlas papīra loksnes ar 0,05 mm biezu telefonpapīru, ko izmanto kā elastīgu substrātu. Šī materiāla pielietojuma joma ir tāda pati kā vizlas, kuras pamatā ir noplūkta vizla. Sludinitofolium tiek ražots ruļļos, ​​kuru platums ir 320-400 mm.

Vizlas lente ir velmēts karstumizturīgs materiāls, elastīgs istabas temperatūrā, kas sastāv no vizlas papīra, kas no vienas vai abām pusēm pārklāts ar stikla šķiedras sietu vai stiklšķiedru. Vizlas lentes ražo galvenokārt ruļļos ar platumu 15, 20, 23, 25, 30 un 35 mm, retāk ruļļos.

Stikla-vizlas lente ir velmēts, auksti elastīgs materiāls, kas sastāv no vizlas papīra, stikla šķiedras sieta un vizlas papīra, līmēts un piesūcināts ar epoksīda-poliestera laku. Lentes virsma ir pārklāta ar lipīgu savienojuma slāni. To ražo rullīšos ar platumu 15, 20, 23, 30, 35 mm.

Stikla vizlas-elektrokartons ir lokšņu materiāls, kas ir elastīgs istabas temperatūrā. To iegūst, izmantojot laku līmējot vizlas papīru, elektrokartonu un stiklšķiedru. Pieejams loksnēs ar izmēru 500 x 650 mm.

Vizlas-plastmasas elektroizolācijas materiāli

Visi vizlas plastmasas materiāli tiek ražoti, līmējot un presējot vizlas plastmasas papīra loksnes. Pēdējo iegūst no nerūpnieciskiem vizlas atkritumiem, mehāniski sasmalcinot daļiņas ar elastīgu vilni. Salīdzinot ar vizlas plastmasas materiāliem, vizlas plastmasas materiāliem ir lielāka mehāniskā izturība, taču tie ir mazāk viendabīgi, jo tie sastāv no lielākām daļiņām nekā vizlas plastmasai. Svarīgākie vizlas-plastmasas elektroizolācijas materiāli ir šādi.

Kolektora vizlas plastmasa ir ciets lokšņu materiāls, kas kalibrēts biezumā. To iegūst, karsti presējot vizlas papīra loksnes, kas iepriekš pārklātas ar līmes slāni. Pieejams loksnēs ar izmēriem 215 x 465 mm.

Vizlas amortizācija ir ciets lokšņu materiāls, kas izgatavots, karsti presējot vizlas papīra loksnes, kas pārklātas ar saistvielas slāni. Pieejams loksnēs ar izmēriem 520 x 850 mm.

Veidojamā vizla ir presēts lokšņu materiāls, kas aukstā stāvoklī ir ciets un karsējot var tikt veidots. Pieejams loksnēs, kuru izmērs ir no 200 x 400 mm līdz 520 x 820 mm.

Elastīgā vizla ir presēts lokšņu materiāls, kas ir elastīgs istabas temperatūrā. Pieejams loksnēs, kuru izmērs ir no 200 x 400 mm līdz 520 x 820 mm. Elastīgā stikla vizlas plastmasa ir presēts lokšņu materiāls, elastīgs istabas temperatūrā, kas sastāv no vairākiem vizlas papīra slāņiem, kas no vienas puses pārklāti ar stikla šķiedras sietu, bet no otras puses ar stikla šķiedras sietu vai no abām pusēm ar stikla šķiedras sietu. Pieejams loksnēs, kuru izmērs ir no 250 x 500 mm līdz 500 x 850 mm.

Vizlas plastmasas folija ir velmēts vai lokšņu materiāls, elastīgs un karsētā veidā formējams, ko iegūst, salīmējot vairākas vizlas plastmasas papīra loksnes un vienā pusē ielīmēts ar telefona papīru vai bez tā.

Vizlas plastmasas lente ir istabas temperatūrā elastīgs ruļļmateriāls, kas sastāv no vizlas plastmasas papīra, kas no abām pusēm pārklāts ar vizlas papīru. Šis materiāls ir pieejams ruļļos ar platumu 12, 15, 17, 24, 30 un 34 mm.

Karstumizturīga stikla vizlas plastmasas lente ir istabas temperatūrā elastīgs materiāls, kas sastāv no viena vizlas papīra slāņa, kas no vienas vai abām pusēm pārklāts ar stikla šķiedras vai stikla šķiedras sietu, izmantojot silikona laku. Materiāls tiek ražots ruļļos ar platumu 15, 20, 25, 30 un 35 mm.

Elektrokeramikas materiāli un brilles

Elektrokeramikas materiāli ir mākslīgas cietvielas, kas iegūtas sākotnējo keramikas masu termiskās apstrādes (apdedzināšanas) rezultātā, kas sastāv no dažādiem minerāliem (māls, talks u.c.) un citām noteiktā proporcijā ņemtām vielām. No keramikas masām tiek iegūti dažādi elektrokeramikas izstrādājumi: izolatori, kondensatori u.c.

Šo produktu apdedzināšanas laikā augstā temperatūrā starp izejvielu daļiņām notiek sarežģīti fizikāli ķīmiski procesi, veidojot jaunas kristāliskas un stiklveida struktūras vielas.

Elektrokeramikas materiāli tiek iedalīti 3 grupās: materiāli, no kuriem izgatavoti izolatori (izolācijas keramika), materiāli, no kuriem izgatavoti kondensatori (kondensatoru keramika), un feroelektriskie keramikas materiāli, kuriem ir neparasti augstas dielektriskās konstantes un pjezoelektriskā efekta vērtības. Pēdējie tiek izmantoti radiotehnikā. Visiem elektrokeramikas materiāliem ir raksturīga augsta karstumizturība, laika apstākļu izturība, izturība pret elektriskajām dzirkstelēm un lokiem, un tiem ir labas elektroizolācijas īpašības un diezgan augsta mehāniskā izturība.

Kopā ar elektrokeramikas materiāliem daudzu veidu izolatori ir izgatavoti no stikla. Izolatoru ražošanai izmanto zemu sārmu un sārmu stiklus. Lielākā daļa augstsprieguma izolatoru veidu ir izgatavoti no rūdīta stikla. Rūdīta stikla izolatoriem ir lielāka mehāniskā izturība nekā porcelāna izolatoriem.

Magnētiskie materiāli

Lielumus, pēc kuriem novērtē materiālu magnētiskās īpašības, sauc par magnētiskajiem raksturlielumiem. Tajos ietilpst: absolūtā magnētiskā caurlaidība, relatīvā magnētiskā caurlaidība, magnētiskās caurlaidības temperatūras koeficients, maksimālā magnētiskā lauka enerģija utt. Visi magnētiskie materiāli ir sadalīti divās galvenajās grupās: mīkstais magnētiskais un cietais magnētiskais.

Magnētiski mīkstiem materiāliem ir raksturīgi zemi histerēzes zudumi (magnētiskā histerēze - ķermeņa magnetizācijas nobīde no ārējā magnetizējošā lauka). Tiem ir salīdzinoši lielas magnētiskās caurlaidības vērtības, zems piespiedu spēks un salīdzinoši augsta piesātinājuma indukcija. Šos materiālus izmanto transformatoru, elektrisko mašīnu un ierīču magnētisko serdeņu, magnētisko ekrānu un citu ierīču ražošanai, kur nepieciešama magnetizācija ar zemiem enerģijas zudumiem.

Cietajiem magnētiskajiem materiāliem ir raksturīgi lieli histerēzes zudumi, t.i., tiem ir augsts piespiedu spēks un augsta atlikušā indukcija. Šie materiāli, magnetizēti, var ilgstoši saglabāt iegūto magnētisko enerģiju, t.i., tie kļūst par pastāvīga magnētiskā lauka avotiem. Pastāvīgo magnētu izgatavošanai tiek izmantoti cietie magnētiskie materiāli.

Pēc pamatiem magnētiskos materiālus iedala metāliskajos, nemetāliskos un magnetoelektriskos. Metāliski magnētiski mīkstie materiāli ir: tīrs (elektrolītiskais) dzelzs, lokšņu elektrotērauds, dzelzs-Armco, permalloy (dzelzs-niķeļa sakausējumi) utt. Metāliski magnētiski cietie materiāli ietver: leģētus tēraudus, īpašus sakausējumus uz dzelzs un alumīnija bāzes, kā arī niķeli un sakausējumus. sastāvdaļas (kobalts, silīcijs utt.). Nemetāliski magnētiskie materiāli ietver ferītus. Tie ir materiāli, kas iegūti no noteiktu metālu oksīdu un dzelzs oksīda pulverveida maisījuma. Presētie ferīta izstrādājumi (serdeņi, gredzeni utt.) tiek apdedzināti 1300-1500° C temperatūrā. Ferīti ir vai nu magnētiski mīksti, vai magnētiski cieti.

Magnetodielektriķi ir kompozītmateriāli, kas sastāv no 70-80% pulverveida magnētiskā materiāla un 30-20% organiskā augsta polimēra dielektriķa. Ferīti un magnetoelektriķi atšķiras no metāla magnētiskajiem materiāliem ar lielāku tilpuma pretestības vērtību, kas krasi samazina virpuļstrāvas zudumus. Tas ļauj šos materiālus izmantot augstfrekvences tehnoloģijās. Turklāt ferītiem ir stabilas magnētiskās īpašības plašā frekvenču diapazonā.

Elektriskais lokšņu tērauds

Elektriskais tērauds ir mīksts magnētisks materiāls. Lai uzlabotu magnētiskās īpašības, tam tiek pievienots silīcijs, kas palielina tērauda pretestību, kā rezultātā samazinās virpuļstrāvas zudumi. Šis tērauds tiek ražots lokšņu veidā ar biezumu 0,1; 0,2; 0,35; 0,5; 1,0 mm, platums no 240 līdz 1000 mm un garums no 720 līdz 2000 mm.

Permalloy

Šie materiāli ir dzelzs-niķeļa sakausējumi ar niķeļa saturu no 36 līdz 80%. Atsevišķu permaloju īpašību uzlabošanai to sastāvam tiek pievienots hroms, molibdēns, varš u.c.. Visu permaloju raksturīgās iezīmes ir viegla magnetizācija vājos magnētiskos laukos un paaugstinātas elektriskās pretestības vērtības.

Permalloys ir kaļami sakausējumi, kurus viegli velmēt loksnēs un sloksnēs, kuru biezums ir līdz 0,02 mm vai mazāks. Pateicoties to paaugstinātajai pretestībai un magnētisko raksturlielumu stabilitātei, permalojus var izmantot līdz pat 200-500 kHz frekvencēm. Permaloīdi ir ļoti jutīgi pret deformācijām, kas izraisa to sākotnējo magnētisko īpašību pasliktināšanos. Deformēto permalloy detaļu magnētisko īpašību sākotnējā līmeņa atjaunošana tiek panākta, termiski apstrādājot tās saskaņā ar stingri izstrādātu režīmu.

Cietie magnētiskie materiāli

Magnētiski cietajiem materiāliem ir lielas piespiedu spēka vērtības un liela atlikušā indukcijas vērtība, un līdz ar to lielas magnētiskās enerģijas vērtības. Cietie magnētiskie materiāli ietver:

• sakausējumi, kas rūdīti līdz martensītam (tēraudi, kas leģēti ar hromu, volframu vai kobaltu);
• dispersijas cietināšanas dzelzs-niķeļa-alumīnija nekaļamie sakausējumi (alni, alnico uc);
• kaļamie sakausējumi uz dzelzs, kobalta un vanādija (vikaloija) vai uz dzelzs, kobalta, molibdēna (komola) bāzes;
• sakausējumi ar ļoti augstu koercivitāti uz cēlmetālu bāzes (platīns - dzelzs; sudrabs - mangāns - alumīnijs utt.);
• metālkeramikas nekaļami materiāli, kas iegūti, presējot pulverveida sastāvdaļas, kam seko presēto izstrādājumu apdedzināšana (magnēti);
• magnētiski cietie ferīti;
• metālplastmasas nekaļami materiāli, kas iegūti no presēšanas pulveriem, kas sastāv no magnētiski cieta materiāla daļiņām un saistvielas (sintētiskie sveķi);
• magnetoelastīgi materiāli (magnetoelasts), kas sastāv no magnētiski cieta materiāla pulvera un elastīgas saistvielas (gumijas, gumijas).

Metāla plastmasas un magnetoelastīgo magnētu atlikušā indukcija ir par 20-30% mazāka, salīdzinot ar lietiem magnētiem, kas izgatavoti no tiem pašiem cietajiem magnētiskajiem materiāliem (alni, alnico utt.).

Ferīti

Ferīti ir nemetāliski magnētiski materiāli, kas izgatavoti no īpaši atlasītu metālu oksīdu maisījuma ar dzelzs oksīdu. Ferīta nosaukumu nosaka divvērtīgā metāla nosaukums, kura oksīds ir daļa no ferīta. Tātad, ja ferīts satur cinka oksīdu, tad ferītu sauc par cinku; ja materiālam pievieno mangāna oksīdu – mangānam.

Tehnoloģijā tiek izmantoti kompleksie (jauktie) ferīti, kuriem ir augstāki magnētiskie raksturlielumi un lielāka pretestība, salīdzinot ar vienkāršiem ferītiem. Sarežģītu ferītu piemēri ir niķeļa-cinka, mangāna-cinka utt.

Visi ferīti ir polikristāliskas struktūras vielas, kas iegūtas no metālu oksīdiem dažādu oksīdu pulveru saķepināšanas rezultātā 1100-1300 ° C temperatūrā. Ferītus var apstrādāt tikai ar abrazīvu instrumentu. Tie ir magnētiski pusvadītāji. Tas ļauj tos izmantot augstfrekvences magnētiskajos laukos, jo to zudumi virpuļstrāvu dēļ ir nenozīmīgi.

Pusvadītāju materiāli un izstrādājumi

Pusvadītāji ietver lielu skaitu materiālu, kas atšķiras viens no otra pēc iekšējās struktūras, ķīmiskā sastāva un elektriskajām īpašībām. Pēc ķīmiskā sastāva kristāliskos pusvadītāju materiālus iedala 4 grupās:

1. materiāli, kas sastāv no viena elementa atomiem: germānija, silīcijs, selēns, fosfors, bors, indijs, gallijs utt.;
2. materiāli, kas sastāv no metālu oksīdiem: vara oksīds, cinka oksīds, kadmija oksīds, titāna dioksīds utt.;
3. materiāli, kuru pamatā ir Mendeļejeva elementu sistēmas trešās un piektās grupas atomu savienojumi, ko apzīmē ar vispārīgu formulu un sauc par antimonīdiem. Šajā grupā ietilpst antimona savienojumi ar indiju, ar galliju utt., otrās un sestās grupas atomu savienojumi, kā arī ceturtās grupas atomu savienojumi;
4. organiskas izcelsmes pusvadītāju materiāli, piemēram, policikliskie aromātiskie savienojumi: antracēns, naftalīns u.c.

Pēc kristāla struktūras pusvadītāju materiālus iedala 2 grupās: monokristāliskos un polikristāliskos pusvadītājos. Pirmajā grupā ietilpst materiāli, kas iegūti lielu monokristālu (vienkristālu) veidā. Starp tiem ir germānija un silīcijs, no kuriem tiek izgrieztas plāksnes taisngriežiem un citām pusvadītāju ierīcēm.

Otrā materiālu grupa ir pusvadītāji, kas sastāv no daudziem maziem kristāliem, kas pielodēti viens ar otru. Polikristāliskie pusvadītāji ir: selēns, silīcija karbīds utt.

Runājot par tilpuma pretestību, pusvadītāji ieņem starpstāvokli starp vadītājiem un dielektriķiem. Daži no tiem krasi samazina elektrisko pretestību, pakļaujoties augsta sprieguma iedarbībai. Šī parādība ir atradusi pielietojumu vārstu tipa ierobežotājos, lai aizsargātu elektropārvades līnijas. Citi pusvadītāji, pakļaujoties gaismai, ievērojami samazina savu pretestību. To izmanto fotoelementos un fotorezistoros. Kopēja pusvadītāju īpašība ir tā, ka tiem ir elektronu un caurumu vadītspēja.

Elektrooglekļa izstrādājumi (elektrisko mašīnu sukas)

Šāda veida izstrādājumos ietilpst birstes elektriskajām mašīnām, elektrodi loka krāsnīm, kontaktdaļas utt. Elektrooglekļa izstrādājumi tiek izgatavoti, presējot no sākotnējās pulverveida masas, kam seko apdedzināšana.

Sākotnējās pulverveida masas veido oglekli saturošu materiālu (grafīts, sodrēji, kokss, antracīts u.c.), saistvielu un plastificējošu vielu (ogļu un sintētiskās darvas, piķa u.c.) maisījums. Daži pulveri nesatur saistvielu.

Elektrisko mašīnu birstes ir grafīts, ogleklis-grafīts, elektrografīts, metāla-grafīts. Grafīta otas ir izgatavotas no dabīgā grafīta bez saistvielas (mīkstās pakāpes) un ar saistvielas izmantošanu (cietās pakāpes). Grafīta birstes ir mīkstas un darbības laikā rada nelielu troksni. Oglekļa-grafīta otas ir izgatavotas no grafīta, pievienojot citus oglekļa materiālus (koksu, kvēpus), pievienojot saistvielas. Pēc termiskās apstrādes iegūtās otas ir pārklātas ar plānu vara kārtu (elektrolītiskā vannā). Oglekļa-grafīta sukām ir palielināta mehāniskā izturība, cietība un zems nodilums darbības laikā.

Elektrografizētas otas ir izgatavotas no grafīta un citiem oglekļa materiāliem (kokss, sodrēji), izmantojot saistvielas. Pēc pirmās apdedzināšanas otas tiek pakļautas grafitizācijai, t.i., atkvēlināšanai 2500-2800 ° C temperatūrā. Elektrografizētajām sukām ir paaugstināta mehāniskā izturība, izturība pret triecienslodzes izmaiņām un tiek izmantotas ar lielu perifērisko ātrumu. Metāla-grafīta otas ir izgatavotas no grafīta un vara pulveru maisījuma. Daži no tiem satur svina, alvas vai sudraba pulveri. Šīm sukām ir zemas pretestības vērtības, tās panes lielu strāvas blīvumu, un tām ir zems īslaicīgs sprieguma kritums.

Elektrisko materiālu klasifikācija.

Elektroinstalācijas elementu ražošanai, to uzstādīšanai un montāžai tiek izmantoti visa veida elektromateriāli. Šie materiāli ir sadalīti:
1. pēc spējas nodot elektrisko strāvu:
a) vadītāji;
b dielektriķi;
c) pusvadītāji;
2. Mērķis:
a) materiāli spriegumaktīvu daļu ražošanai;
b) izolācijas, izolācijas materiāli;
c) magnēti;
d) strukturāls;
e) palīgdarbinieks;
3. fiziskais stāvoklis:
a) grūti;
b) šķidrums;
d) gāzveida;
4. ķīmiskais sastāvs:
a) tīri elementi;
b) elementu un maisījumu ķīmiskie savienojumi.
Tie diezgan viegli laiž cauri elektrisko strāvu, un šī iemesla dēļ tiek izmantoti kā elektrisko instalāciju dzīvās daļas. Šie materiāli ir metāli, galvenokārt sudrabs, varš, alumīnijs, tērauds, kā arī to sakausējumi, piemēram, misiņš, bronza utt. Vadītāji ietver arī dažādu skābju, sārmu, sāļu un elektrisko ogļu šķīdumus.
Elektriskā izolācija materiāli (aka dielektriķi) ļoti grūti izvadīt elektrisko strāvu, tāpēc tos izmanto, lai izolētu spriegumaktīvas daļas. Šie materiāli ir gaiss, inertās gāzes, dažādi sveķi, plastmasa, stikls, parafīns, vizla, keramika u.c.
UZ pusvadītājs materiāli ietver materiālus, kuriem ir vidēja spēja pārraidīt elektrisko strāvu starp vadītājiem un izolatoriem (dielektriķiem). Tajos ietilpst 4. grupas ķīmiskie elementi - germānija, silīcijs, gallija un indija ķīmiskie savienojumi. Pusvadītāju ierīces ir izgatavotas no pusvadītāju materiāliem - diodēm, pusvadītāju rezistori, tranzistori, tiristori, mikroshēmas utt.
Tādas īpašības kā magnetizācija ir raksturīgas magnētisks materiāli, tostarp dzelzs un citi sakausējumi, kas sastāv no dzelzs. Šie materiāli tiek izmantoti kā elektromotoru un ģeneratoru statora un rotoru serdeņi, transformatori, elektromagnētiskie releji, droseles utt.
Strukturāls elektriskos materiālus izmanto elektroietaišu konstrukcijas daļu ražošanai. Šajā grupā ietilpst gan vadītāju, gan elektroizolācijas materiāli. Piemēram, no čuguna un alumīnija sakausējumiem izgatavo elektrisko mašīnu korpusus, sadales paneļus, elektrisko daļu stiprinājuma konstrukcijas, no keramikas izgatavo elektrisko sildīšanas ierīču un reostatu rāmjus, bet elektrisko mērinstrumentu korpusus, automātisko slēdžu rokturus, slēdžus. ir izgatavoti no plastmasas.
Elektroinstalāciju izgatavošanas un uzstādīšanas procesā tiek izmantotas arī līmes, lakas, lodmetāli, emaljas u.c. Šie materiāli attiecas uz palīgierīce elektriskie materiāli.

Materiāls ir priekšmets ar noteiktu sastāvu, struktūru un īpašībām, kas paredzēts noteiktu funkciju veikšanai. Materiāliem var būt dažādi agregācijas stāvokļi: ciets, šķidrs, gāzveida vai plazmas.

Materiālu veiktās funkcijas ir dažādas: strāvas plūsmas nodrošināšana (vadošos materiālos), noteiktas formas saglabāšana pie mehāniskām slodzēm (konstrukciju materiālos), izolācijas nodrošināšana (dielektriskos materiālos), elektriskās enerģijas pārvēršana siltumā (pretestīvos materiālos) . Parasti materiāls veic vairākas funkcijas. Piemēram, dielektriķis noteikti piedzīvo dažas mehāniskas slodzes, tas ir, tas ir konstrukcijas materiāls.

Materiālzinātne- zinātne, kas pēta materiālu sastāvu, uzbūvi, īpašības, materiālu uzvedību dažādās iedarbībās: termiskās, elektriskās, magnētiskās utt., kā arī šo ietekmju kombināciju.

Elektrisko materiālu zinātne ir materiālu zinātnes nozare, kas nodarbojas ar materiāliem elektrotehnikai un enerģētikai, t.i. materiāli ar specifiskām īpašībām, kas nepieciešami elektroiekārtu projektēšanai, ražošanai un ekspluatācijai.

Materiāliem ir izšķiroša nozīme enerģētikas nozarē. Piemēram, augstsprieguma līniju izolatori. Vēsturiski porcelāna izolatori bija pirmie, kas tika izgudroti. To izgatavošanas tehnoloģija ir diezgan sarežģīta un kaprīza. Izolatori ir diezgan apjomīgi un smagi. Iemācījāmies strādāt ar stiklu – parādījās stikla izolatori. Tie ir vieglāki, lētāki, un to diagnostika ir nedaudz vienkāršāka. Un visbeidzot, jaunākie izgudrojumi ir izolatori, kas izgatavoti no silikona gumijas.

Pirmie gumijas izolatori nebija īpaši veiksmīgi. Laika gaitā uz to virsmas izveidojās mikroplaisas, kurās sakrājās netīrumi, veidojās vadošas sliedes, un tad izolatori izlauzās cauri. Detalizēts pētījums par izolatoru uzvedību augstsprieguma līniju (OHV) vadu elektriskajā laukā ārējās atmosfēras ietekmē ļāva izvēlēties vairākas piedevas, kas uzlaboja laika apstākļu izturību, izturību pret piesārņojumu un elektrisko izlāžu darbību. Rezultātā tagad ir izveidota vesela vieglu, izturīgu izolatoru klase dažādiem pielietotā sprieguma līmeņiem.

Salīdzinājumam, piekaramo izolatoru svars 1150 kV gaisvadu līnijai ir salīdzināms ar vadu svaru laidumā starp balstiem un ir vairākas tonnas. Tas liek uzstādīt papildu paralēlas izolatoru virknes, kas palielina atbalsta slodzi. Ir jāizmanto spēcīgāki un līdz ar to masīvāki balsti. Tas palielina materiālu patēriņu, lielais balstu svars ievērojami palielina uzstādīšanas izmaksas. Uzziņai, uzstādīšanas izmaksas ir līdz 70% no elektrolīnijas izbūves izmaksām. Piemērā parādīts, kā viens konstrukcijas elements ietekmē struktūru kopumā.

Tādējādi (ETM) ir viens no noteicošajiem faktoriem jebkuras elektroapgādes sistēmas tehniskajos un ekonomiskajos rādītājos.

Galvenos enerģētikas sektorā izmantotos materiālus var iedalīt vairākās klasēs: vadošie materiāli, magnētiskie materiāli un dielektriskie materiāli. Viņiem ir kopīgs tas, ka tie tiek darbināti sprieguma apstākļos un līdz ar to elektriskā lauka apstākļos.

Vadošie materiāli ir materiāli, kuru galvenā elektriskā īpašība ir ļoti izteikta elektrovadītspēja salīdzinājumā ar citiem elektriskiem materiāliem. To izmantošana tehnoloģijā galvenokārt ir saistīta ar šo īpašību, kas nosaka augstu īpatnējo elektrovadītspēju normālā temperatūrā.

Kā elektriskās strāvas vadītājus var izmantot gan cietas vielas, gan šķidrumus, gan atbilstošos apstākļos gāzes. Nozīmīgākie elektrotehnikā praktiski izmantotie cieto vadītāju materiāli ir metāli un to sakausējumi.

Šķidruma vadītāji ietver izkausētus metālus un dažādus elektrolītus. Tomēr lielākajai daļai metālu kušanas temperatūra ir augsta, un tikai dzīvsudrabu, kura kušanas temperatūra ir aptuveni mīnus 39 °C, var izmantot kā šķidru metālu vadītāju normālā temperatūrā. Citi metāli ir šķidri vadītāji paaugstinātā temperatūrā.

Gāzes un tvaiki, tostarp metāla tvaiki, nav vadītāji ar zemu elektriskā lauka stiprumu. Taču, ja lauka stiprums pārsniedz noteiktu kritisko vērtību, kas nodrošina trieciena un fotojonizācijas sākšanos, tad gāze var kļūt par vadītāju ar elektronisko un jonu vadītspēju. Ļoti jonizēta gāze ar vienādu elektronu skaitu ar pozitīvo jonu skaitu tilpuma vienībā ir īpaša vadoša vide, ko sauc par plazmu.

Elektroinženierijas vadošo materiālu svarīgākās īpašības ir to elektriskā un siltumvadītspēja, kā arī spēja radīt termoEMF.

Elektrovadītspēja raksturo vielas spēju vadīt elektrisko strāvu (sk. -). Strāvas pārejas mehānisms metālos ir saistīts ar brīvo elektronu kustību elektriskā lauka ietekmē.

Pusvadītāju materiāli ir materiāli, kuru vadītspēja ir vidēja starp vadītāju un dielektriskiem materiāliem un kuru īpašā īpašība ir ārkārtīgi lielā vadītspējas atkarība no piemaisījumu vai citu defektu koncentrācijas un veida, kā arī vairumā gadījumu no ārējās enerģijas ietekmes (temperatūras). , apgaismojums utt.) . P.).

Pusvadītāji ietver lielu vielu grupu ar elektronisko elektrisko vadītspēju, kuru pretestība normālā temperatūrā ir lielāka nekā vadītājiem, bet mazāka nekā dielektriķiem, un ir diapazonā no 10-4 līdz 1010 Ohm cm. Pusvadītāji nav tiešā veidā izmanto enerģētikas sektorā, taču plaši tiek izmantoti elektroniskie komponenti, kuru pamatā ir pusvadītāji. Tā ir jebkura elektronika stacijās, apakšstacijās, vadības telpās, pakalpojumos utt. Taisngrieži, pastiprinātāji, ģeneratori, pārveidotāji. Nelineārie pārsprieguma slāpētāji elektropārvades līnijās (OSL) ir izgatavoti arī no pusvadītājiem, kuru pamatā ir silīcija karbīds.

Dielektriskie materiāli

Dielektriskie materiāli ir tie, kuru galvenā elektriskā īpašība ir spēja polarizēties un kuros var pastāvēt elektrostatiskais lauks. Reāls (tehniskais) dielektriķis ir tuvāks ideālajam, jo ​​zemāka ir tā īpatnējā vadītspēja un mazāk izteikti tā lēnās polarizācijas mehānismi, kas saistīti ar elektriskās enerģijas izkliedi un siltuma izdalīšanos.

Dielektriskā polarizācija To sauc par parādīšanos tajā, kad ārējā vidē tiek ievadīts makroskopisks savs elektriskais lauks, ko izraisa lādētu daļiņu pārvietošanās, kas ir daļa no dielektriskajām molekulām. Dielektriķi, kurā radies šāds lauks, sauc par polarizētu.

Magnētiskie materiāli ir materiāli, kas paredzēti darbam magnētiskajā laukā ar tiešu mijiedarbību ar šo lauku. Magnētiskie materiāli ir sadalīti vāji magnētiskos un ļoti magnētiskos. Vāji magnētiskie materiāli ietver diamagnētiskus un paramagnētiskus materiālus. Pie ļoti magnētiskiem materiāliem pieder feromagnēti, kas savukārt var būt mīksta magnētiska un cieta magnētiska.

Kompozītmateriāli

Kompozītmateriāli ir materiāli, kas sastāv no vairākām sastāvdaļām, kas veic dažādas funkcijas, un starp komponentiem ir saskarnes.

Pamatojoties uz paredzēto mērķi, dažādās elektronikas jomās izmantotie materiāli tiek iedalīti strukturālajos un elektriskajos.

Struktūrmateriālus izmanto nesošo konstrukciju, kā arī mehāniskās slodzēs strādājošo radioierīču palīgdaļu un elementu izgatavošanai.

Elektromateriālus izmanto elektrotehnikā, elektronikā un radioelektronikā. Šo materiālu izmantošanu galvenokārt nosaka to elektriskās un magnētiskās īpašības.

2) pēc elektriskām īpašībām

Ražošanas procesā un dažādos ekspluatācijas apstākļos elektriskos materiālus atsevišķi un kopā ietekmē elektriskie un magnētiskie lauki. Pamatojoties uz to uzvedību elektriskajā laukā, šie materiāli ir sadalīti

vadošs,

pusvadītājs

dielektrisks.

Elektrisko materiālu klasifikācija pēc elektriskajām īpašībām balstās uz cietvielu elektriskās vadītspējas joslu teorijas koncepcijām.

Cietvielu elektriskās vadītspējas joslu teorijas būtība

Izolētā atomā elektroni riņķo ap kodolu noteiktās orbītās. Saskaņā ar Pauli principu katrā orbītā var būt ne vairāk kā divi elektroni. Katra orbīta atbilst stingri noteiktai enerģijas vērtībai, kas var būt elektronam, t.i., katra orbīta atspoguļo noteiktu enerģijas līmeni. Pozitīvi lādēta atoma kodola pievilkšanās ietekmē elektroni mēdz ieņemt kodolam tuvākos līmeņus ar minimālo enerģētisko vērtību. Tāpēc zemākie enerģijas līmeņi izrādās piepildīti ar elektroniem, un augšējie ir brīvi.

Elektrons var izlēkt no zemāka enerģijas līmeņa W 1 uz citu bezmaksas līmeni W 2 (2.1. att.). Lai to izdarītu, elektronam jādod papildu enerģija. Ja atomā nav brīvu līmeņu, tad elektrons nevar mainīt savu enerģiju, un tāpēc nepiedalās elektriskās vadītspējas veidošanā.

Rīsi. 2.1. Izolēta atoma (1) un cietas vielas (2) enerģijas līmeņa diagramma

Kristāla režģī, kas sastāv no vairākiem atomiem, atsevišķi enerģijas līmeņi tiek sadalīti apakšlīmeņos, kas veido enerģijas zonas (skat. 2.1. att.). Šajā gadījumā tiek sadalīti brīvie un piepildītie enerģijas līmeņi.

Ar elektroniem piepildīto joslu sauc par valences joslu.. Ir norādīts valences joslas augšējais līmenis (griesti). W v .

Brīvo joslu sauc par vadīšanas joslu. Ir norādīts vadīšanas joslas zemākais līmenis (apakšā). W c .

Plaisu starp valences joslu un vadīšanas joslu sauc par joslas spraugu
. Izslēgšanas zonas vērtība būtiski ietekmē materiālu īpašības.

Ja
ir vienāds ar nulli vai tuvu tai, tad elektroni savas siltumenerģijas dēļ var pārvietoties brīvos līmeņos un palielināt vielas vadītspēju. Vielas ar šādu enerģijas zonu struktūru tiek klasificētas kā vadītāji. Tipiski vadītāji ir metāli. Vadošie materiāli kalpo elektriskās strāvas vadīšanai. Parasti vadītāji ietver vielas ar elektrisko pretestību mazāks par 10-5 omi-m.

Ja joslas spraugas vērtība pārsniedz vairākus elektronu voltus (1 eV ir elektrona enerģija, kas saņemta, pārvietojoties starp diviem elektriskā lauka punktiem ar potenciālu starpību 1 V), tad nepieciešama ievērojama enerģija elektronu pārejai no valences josla uz vadīšanas joslu. Šādas vielas klasificē kā dielektriķus. Dielektriskiem materiāliem ir iespēja bloķēt strāvas pāreju.

Dielektriķiem ir augsta elektriskā pretestība. Dielektriskie materiāli ietver vielas ar elektrisko pretestību vairāk nekā 107 omi. Augstās elektriskās pretestības dēļ tos izmanto kā elektroizolācijas materiālus.

Ja joslas spraugas vērtība ir 0,1...0,3 eV, tad elektroni ārējās enerģijas ietekmē viegli pārvietojas no valences joslas uz vadīšanas joslu. Vielas ar kontrolētu vadītspēju klasificē kā pusvadītājus. Pusvadītāju materiāliem ir vadītspēja, ko var izmantot, lai kontrolētu spriegumu, temperatūru, gaismu utt. Pusvadītāju elektriskā pretestība ir 10 -6 ...10 9 Ohm-m.

Atkarībā no struktūras un ārējiem apstākļiem materiāli var pārvietoties no vienas klases uz otru. Piemēram, cietie un šķidrie metāli ir vadītāji, un metālu pāri ir dielektriķi; germānija un silīcijs, tipiski pusvadītāji normālos apstākļos, kļūst par vadītājiem, ja tiek pakļauti augstam hidrostatiskajam spiedienam; ogleklis dimanta modifikācijā ir dielektrisks, bet grafīta modifikācijā tas ir vadītājs.

2.3.att. Elektrisko materiālu pretestība

Vielas galvenā īpašība attiecībā pret elektrisko lauku ir elektrovadītspēja, kas raksturo materiāla spēju vadīt elektrisko strāvu pastāvīga elektriskā lauka ietekmē, t.i., lauka, kura spriegums laika gaitā nemainās.

Elektrisko vadītspēju raksturo īpatnējā elektrovadītspēja cm/m un elektriskā pretestība Ohm m.:

pēc magnētiskajām īpašībām

Pamatojoties uz to mijiedarbības raksturu ar ārējo magnētisko lauku, visus elektriskos materiālus iedala nemagnētiskos un magnētiskos.

Nemagnētiski materiāli nesadarbojas ar magnētisko lauku, t.i. neiegūst magnētiskās īpašības, pakļaujoties magnētiskajam laukam (diamagnētiskam).

Magnētiskajiem materiāliem ir iespēja tikt magnetizētiem.

Izolētā atomā elektroni griežas ap kodolu ar noteiktu orbītas impulsu. Tajā pašā laikā elektroni griežas ap savām asīm ar griešanās magnētiskajiem momentiem. Orbitālie un spina magnētiskie momenti, summējot, veido atoma magnētisko momentu. Atoma magnētiskās īpašības galvenokārt nosaka elektrona magnētiskās īpašības, jo atoma elektronu apvalka magnētiskais moments ir aptuveni 1000 reižu lielāks nekā atoma kodola magnētiskais moments.

Tā kā elektroniem ar rotāciju pa labi un pa kreisi ir dažādi magnētisko momentu virzieni, atoma kopējais magnētiskais moments var būt vienāds ar nulli vai atšķirties no tā.

Atbilstoši mijiedarbības stiprumam ar magnētisko lauku visi materiāli ir sadalīti ieslēgts

vāji magnētiski (diamagnēti, paramagnēti)

ļoti magnētiski (feromagnēti, antiferomagnēti, ferimagnēti).

Vielas mijiedarbības spēku ar magnētisko lauku aprēķina pēc bezizmēra lieluma - magnētiskā jutība

Kur M- vielas magnetizācija magnētiskā lauka ietekmē, Am -1; N- magnētiskā lauka stiprums, Am -1.

Vāji magnētiski materiāli nedaudz maina savu magnetizāciju ārējā magnetizējošā lauka ietekmē, un tiem ir raksturīga magnētiskā jutība k M << 1.

Vāji magnētiskie materiāli ietver diamagnētiskus un paramagnētiskus materiālus.

Diamagnēti ir materiāli, kas sastāv no atomiem, kuru apvalki ir pilnībā piepildīti ar elektroniem. Tāpēc iegūtais atoma magnētiskais moments ir nulle. Diamagnētisms ir raksturīgs visiem materiāliem un izpaužas spēcīgāk, jo vairāk elektronu ir atomos un jo tālāk tie atrodas no kodola. To magnētiskās īpašības izpaužas elektronu orbītu rotācijas dēļ ārējā magnetizējošā lauka ietekmē. Sakarā ar to rodas magnētiskais moments, kas vērsts pret ārējo lauku un vājina ārējo lauku diamagnētiskā iekšpusē.

Diamagnētisko materiālu magnētiskā jutība k M= -10 -5 vairumā gadījumu nav atkarīgs no temperatūras un magnetizējošā lauka intensitātes.

Ārēji diamagnētisms izpaužas faktā, ka diamagnēts tiek “izstumts” no nevienmērīga magnētiskā lauka.

Diamagnēti ietver lielāko daļu organisko savienojumu un vairākus metālus: varu, sudrabu, zeltu, svinu utt.

Paramagnēti ko raksturo tas, ka atsevišķu paramagnētisko atomu magnētiskie momenti ir nejauši orientēti un kompensēti cietā ķermeņa tilpumā. Ievietojot šos materiālus magnētiskajā laukā, tiek orientēts neliels atomu magnētisko momentu skaits un nostiprināts ārējais lauks paramagnēta iekšpusē. Tas ir sekas paramagnētu magnetizācijas virziena sakritībai ar ārējā lauka virzienu. Pēc ārējā magnētiskā lauka noņemšanas paramagnētiskie materiāli saglabā nelielu magnetizāciju.

Magnētiskā jutība k M= 10 -2 ...10 -5 . Visvairāk paramagnētisks k M būtiski atkarīgs no temperatūras. Paramagnētiskie materiāli ir alumīnijs, platīns utt.

Ļoti magnētiski materiāli spēj būtiski mainīt magnetizāciju ārējā lauka ietekmē, un tiem ir raksturīga magnētiskā jutība k M >>1.

Pie ļoti magnētiskiem materiāliem pieder feromagnēti, antiferomagnēti un ferimagnēti.

Feromagnēti raksturo šādas īpašības:

Spēja būt spēcīgi magnetizētam pat vājos magnētiskos laukos ( k M = 10 3 ... 10 5);

Spēja pāriet no feromagnētiskā stāvokļa paramagnētiskā temperatūrā, kas pārsniedz Kirī temperatūru T Uz, t.i. spēja zaudēt magnētisko jutību par 3...4 kārtām.

Magnētiskā jutība k M ir sarežģīta nelineāra atkarība no temperatūras un lauka intensitātes.

Feromagnēti ir pārejas elementi, kuros tiek izjaukta parastā elektronu čaulu piepildīšanas kārtība, kā rezultātā atomiem ir iekšējie neaizpildīti apvalki. Tas noved pie tā, ka šo elementu atomiem ir nekompensēts magnētiskais moments. Materiālos, kuros atoma kopējais magnētiskais moments atšķiras no nulles, veidojas domēni, t.i. reģioni spontāni magnetizējas līdz piesātinājumam, ja nav ārēja magnētiskā lauka. Atkarībā no vielas kristāliskās struktūras domēniem ir dažādas formas. Domēna lineārie izmēri svārstās no tūkstošdaļām līdz milimetra desmitdaļām. Atsevišķus domēnus vienu no otra atdala 10 -2 ...10 -8 m biezs robežslānis Atkarībā no elektroniskās mijiedarbības blakus esošo atomu nekompensētie spini tiek iestatīti paralēli vai antiparalēli. Materiāli, kuros blakus esošo atomu nekompensētie spini ir paralēli, ir feromagnētiski.

Feromagnēta magnetizācijas process sākas ar vislabvēlīgāk orientēto domēnu augšanu. Tie ir domēni, kuros magnētisko momentu virzieni ir tuvi magnetizējošā lauka intensitātes virzienam. Šo domēnu skaits palielinās, jo mainās mazāk labvēlīgi orientētu domēnu robežas. Pēc domēna augšanas beigām kristāla tilpumā materiāla magnetizācija turpinās domēnu magnētisko momentu rotācijas dēļ. Ja domēnu magnētisko momentu vektoru virziens sakrīt ar magnētiskā lauka intensitātes virzienu, rodas magnētiskais piesātinājums (2.4. att.). Turpmāk palielinoties ārējā elektromagnētiskā lauka stiprumam, materiāla magnetizācija nedaudz palielinās. Kad ārējais lauks tiek noņemts, domēna vektori griežas pretējā virzienā un materiāls tiek demagnetizēts, bet ne pilnībā.

Rīsi. 2.2. Shēmas magnetizācijas vektora orientācijai feromagnētiskajos domēnos:

a - ja nav ārēja lauka; b - vājā laukā ar intensitāti H 1; c - spēcīgā laukā ar intensitāti H 2; d - pie piesātinājuma (H 3 = H S) un d - magnetizācijas līkne

Kad feromagnēti tiek magnetizēti, tiek novērotas anizotropijas un magnetostrikcijas parādības.

Magnētiskās anizotropijas būtība ir tas, ka kristāla magnetizācija tā dažādos virzienos nav vienāda. Feromagnētiskā kristāla režģī ir vieglas un sarežģītas magnetizācijas virzieni. Dzelzs un tā sakausējumi kristalizējas kubiskā struktūrā. Vieglas magnetizēšanas asis ir kuba malas, bet sarežģītākās magnetizācijas asis ir telpiskās diagonāles (2.3. att., a). Niķelim, kuram arī ir kubiskā struktūra, magnetizācijas asu sadalījums ir pretējs (2.3. att., b). Kobaltā, kuram ir sešstūra struktūra, vieglās magnetizācijas virziens iet gar sešstūra virsmu, bet cietās magnetizācijas virziens - gar sānu virsmu malām (2.3. att., c).

Rīsi. 2.3. Vieglas un sarežģītas magnetizācijas virziena diagrammas dzelzs (a), niķeļa (b) un kobalta (c) monokristāļos

Nemagnetizētā paraugā domēnu magnētisko momentu virzieni sakrīt ar kristāla vieglās magnetizācijas asīm un atrodas ar vienādu varbūtību. Kad paraugs nonāk elektromagnētiskajā laukā, enerģētiski vislabvēlīgākais virziens ir vieglās magnetizācijas ass, kas veido mazāko leņķi ar ārējā lauka virzienu.

Feromagnēta magnetizācija un demagnetizācija ir saistīta ar kristāla lineāro izmēru un formas izmaiņām. Šo fenomenu sauc magnetostrikcija. Tas ir raksturīgi visiem magnētiskajiem materiāliem.

Pie feromagnētiskajiem materiāliem pieder dzelzs, niķelis, kobalts un to sakausējumi, gadolīnija, hroma un mangāna sakausējumi utt.

Antiferomagnēti ir materiāli, kuros blakus esošo atomu magnētiskie momenti ir vienādi, bet to spini ir pretparalēli.

Magnētiskā jutība k M= 10 -3 ...10 -5 un tam ir īpaša temperatūras atkarība.

Ferrimagnēti daudzējādā ziņā ir līdzīgi feromagnētiem, taču tiem ir šādas īpašības:

Ievērojami zemāka par feromagnētiem piesātinājuma magnetizācijas ziņā (galējā magnetizācija) M s ;

Vairākos gadījumos tiem ir anomāla piesātinājuma magnetizācijas Ms atkarība no temperatūras ar kompensācijas punkta klātbūtni.

Ferimagnētisma būtība vispirms tika detalizēti pētīta uz ferītiem - dzelzs oksīda Fe 2 O 3 savienojumiem ar metāla oksīdu, piemēram, MeOFe 2 O 3 (kur Me++ ir divvērtīgs metāls). Ferimagnētu magnētiskās īpašības ir saistītas ar dzelzs un metāla jonu savstarpējo izvietojumu kristāla režģī.

Ferrimagnēti ir kristāliskas vielas ar domēna struktūru.

Lekcija Nr.18

ETM lietošanas vēsture

3. Vispārīgas idejas par dielektriskiem materiāliem

Dielektriķu polarizācija.

Dielektriķu klasifikācija pēc polarizācijas veida

Elektrisko materiālu izmantošanas vēsture (ETM)

Jaunu materiālu izstrāde un jau zināmo nepārtraukta pilnveidošana notiek vienlaikus ar vispārējo elektrotehnikas attīstību un nozares prasību paplašināšanos attiecībā uz materiālu kvalitāti.

Par pirmo materiāla praktisko pielietojumu salīdzinoši jaudīga elektriskās enerģijas avota radīšanai var uzskatīt liela akumulatora izgatavošanu, kura elektromotora spēks radās dažādu metālu disku kontakta potenciālu starpības dēļ. Šo akumulatoru 1802. gadā izveidoja akadēmiķis V. V. Petrovs. Tajā tika izmantoti 8400 vara un cinka diski ar starplikām, kas izgatavotas no papīra, kas piesūcināts ar elektrolītu. Ar šī akumulatora palīdzību pirmo reizi pasaulē tika izveidots elektriskais loks.

Un 1832. gadā savos eksperimentos par elektromagnētiskā telegrāfa izveidi krievu zinātnieks P. L. Šilings kā izolāciju izmantoja ar vasku impregnētu plēvi, nevulkanizētu gumiju un zīda dziju.

1872. gadā izgudrotājs A. N. Lodygins radīja pirmo oglekļa kvēlspuldzi; inženieris P. N. Jabločkovs 1876. gadā izgudroja elektrisko “sveci”, kas iezīmēja elektriskā apgaismojuma plašās izmantošanas sākumu.

Šajos izgudrojumos tika izmantoti vadītāji, magnētiskie materiāli un elektriskā izolācija.

Attīstoties elektrotehnikai, arvien svarīgāka kļuva pareiza materiālu izvēle, kas palīdzēja veiksmīgi atrisināt radušās problēmas.

Rūpniecības straujo izaugsmi visās tās daudzajās nozarēs pavada nepārtraukts izmantoto materiālu klāsta pieaugums, to ražošanas tehnoloģiju uzlabojumi un arvien plašāka jaunu, līdz šim tehnikā neizmantotu izejvielu veidu izmantošana.

Sadzīves elektrotehnikas attīstība ir izvirzījusi vienu no priekšplānā problēmu, kas saistīta ar augstas kvalitātes elektromateriālu strauju uzlabošanu, kas pilnībā atbilst jaunākajām materiālu tehniskajām prasībām.

Šobrīd jauni elektromateriāli parādās, veicot iepriekšēju padziļinātu tādu vielu fizikālo, mehānisko un ķīmisko īpašību izpēti, kuras varētu izmantot kā tehniskos materiālus.

Izprast materiālu elektriskās, magnētiskās un mehāniskās īpašības

un citas to pazīmes, nepieciešams izpētīt materiālu struktūru un ķīmisko sastāvu.

Elektrisko materiālu klasifikācija

Elektriskie materiāli (EMM) ir sadalīti četrās galvenajās klasēs: dielektriskie, pusvadītāji, vadītāji un magnētiskie. Atbilstoši to uzvedībai elektriskajā laukā ETM iedala trīs klasēs: dielektriskos, pusvadītājus un vadītājus. To pretestības vērtības ir attiecīgi diapazonā: 10-8-10-5, 10-6-108, 107-10 17 Ohm-m, un joslas spraugas vērtības ir attiecīgi 0-0,05; 0,05-3 un vairāk nekā 3 eV. magnētiskais lauks - divās klasēs: magnētiskais (stipri magnētisks) un nemagnētisks (vāji magnētisks). Pirmie ietver fero-ferimagnēti, bet pēdējie - dia-, para- un antiferomagnēti.

Dielektriskiem materiāliem piemīt spēja polarizēties pielietota elektriskā lauka ietekmē, un tos iedala divās apakšklasēs: pasīvajos un aktīvajos dielektriķos. Pasīvos dielektriķus (vai vienkārši dielektriķus) izmanto, lai izveidotu vadošu daļu elektroizolāciju - tie novērš elektriskās strāvas pāreju pa citiem, nevēlamiem ceļiem un ir elektroizolācijas materiāli; 2 - elektriskajos kondensatoros - izmanto, lai izveidotu noteiktu elektrisko kapacitāti; šajā gadījumā liela nozīme ir to dielektriskajai konstantei: jo lielāka šī vērtība, jo mazāki ir kondensatoru izmēri un svars.

Aktīvos dielektriķus, atšķirībā no parastajiem, izmanto elektrisko ķēžu aktīvo elementu (daļu) ražošanai. No tiem izgatavotās detaļas tiek izmantotas, lai ģenerētu, pastiprinātu, modulētu un pārveidotu elektrisko signālu. Tajos ietilpst: feroelektriskie un pjezoelektriskie materiāli, elektreti, fosfori, šķidrie kristāli, elektrooptiskie materiāli utt.

Pusvadītāju materiāli elektriskās vadītspējas ziņā ieņem starpstāvokli starp dielektriķiem un vadītājiem. To raksturīgā iezīme ir ievērojama elektrovadītspējas atkarība no ārējās enerģijas ietekmes intensitātes: elektriskā lauka stipruma, temperatūras, apgaismojuma, krītošās gaismas viļņa garuma, spiediena utt. Šī funkcija ir pamats pusvadītāju ierīču darbībai: diodes, tranzistori, termistori, fotorezistori, deformācijas mērītāji utt.

Vadošos materiālus iedala četrās apakšklasēs: materiāli ar augstu vadītspēju, supravadītāji un kriovadītāji, augstas (iepriekš iestatītas) pretestības materiāli un kontaktmateriāli.

Augsti vadītspējīgi materiāli tiek izmantoti tur, kur nepieciešams, lai elektriskā strāva izietu ar minimāliem zudumiem. Šie materiāli ietver metālus: Cu, Al, Fe, Al, Au, Pi un uz tiem balstītus sakausējumus. No tiem tiek izgatavoti vadi, kabeļi un citas elektroinstalācijas vadošās daļas.

Supravadītāji ir materiāli, kuros temperatūrā, kas zemāka par noteiktu kritisko Tcr, pretestība pret elektrisko strāvu kļūst par nulli.

Kriovadītāji ir ļoti vadoši materiāli, kas darbojas kriogēnās temperatūrās (šķidrā slāpekļa viršanas temperatūra -195,6 °C).

Vadošie materiāli ar augstu (noteiktu) pretestību ir metālu sakausējumi, kas veido cietus šķīdumus. Tos izmanto rezistoru, termopāru un elektrisko sildelementu izgatavošanai. Slīdošie un plīstošie kontakti ir izgatavoti no kontaktmateriāliem. Atkarībā no prasībām šie materiāli pēc sastāva un struktūras ir ļoti dažādi. Tie ietver, no vienas puses, augstas vadītspējas metālus (Cu, Al, Au, P1 u.c.) un uz tiem balstītus sakausējumus, no otras puses, ugunsizturīgos metālus (V/, Ta, Mo u.c.) un kompozītmateriālus. . Pēdējiem, lai gan tiem ir salīdzinoši augsta elektriskā pretestība, ir palielināta pretestība elektriskā loka darbībai, kas veidojas kontaktu pārrāvuma laikā. Tehnoloģijās izmantotie magnētiskie materiāli ir feromagnēti un ferīti. To magnētiskajai caurlaidībai ir augstas vērtības (līdz 1,5-106), un tā ir atkarīga no ārējā magnētiskā lauka stipruma un temperatūras. Magnētiskie materiāli tiek izmantoti, lai koncentrētu magnētisko lauku induktoru, droseles un citu konstrukciju serdeņos, kā datoru glabāšanas ierīču magnētiskos serdeņus utt. Tie var būt spēcīgi magnetizēti pat vājos laukos, un daži no tiem saglabā magnetizāciju pat pēc ārējā magnētiskā lauka noņemšanas. Tehnoloģijās visplašāk izmantotie magnētiskie materiāli ir Fe, Co, Ni un to sakausējumi.

3. Vispārīgas idejas par dielektriskiem materiāliem

Dielektriķi ir vielas, kuru galvenā elektriskā īpašība ir spēja polarizēties elektriskā laukā un kurās ir iespējama elektrostatiskā lauka esamība, jo tā atomu, molekulu vai jonu elektriskie lādiņi ir savienoti. Praksē izmantotie dielektriķi satur arī brīvos lādiņus, kas, pārvietojoties elektriskajā laukā, rada elektrovadītspēju pie pastāvīga sprieguma. Taču šādu brīvo lādiņu skaits dielektrikā ir mazs, un tāpēc strāva ir ļoti maza, t.i., dielektriķim raksturīga augsta pretestība līdzstrāvas pārejai.

Saskaņā ar GOST 21515-76 dielektriskie materiāli tiek uzskatīti par elektrisko materiālu klasi, kas paredzēta to dielektrisko īpašību izmantošanai, proti, augsta pretestība elektriskās strāvas pārejai un spēja būt polarizētam. Elektriskās izolācijas materiālus sauc par "elektroizolācijas dielektriskiem materiāliem", kas ir elektriskās ķēdes neatņemama sastāvdaļa un ir nepieciešami, lai novērstu strāvas pāreju pa ceļiem, kurus elektriskā ķēde neparedz.

Pēc to agregācijas stāvokļa dielektriskos materiālus iedala gāzveida, šķidros un cietos. Dielektriskos materiālus pēc izcelsmes iedala dabiskajos, kurus var izmantot bez ķīmiskas apstrādes, mākslīgajos, kas iegūti, ķīmiski apstrādājot dabīgās izejvielas, un sintētiskos, kas iegūti ķīmiskās sintēzes ceļā. Pēc ķīmiskā sastāva tos iedala organiskajos, kas ir oglekļa savienojumi ar ūdeņradi, slāpekli, skābekli un citiem elementiem; organoelements, kura molekulās ir silīcija, magnija, alumīnija, dzelzs un citu elementu atomi; neorganisks, nesatur oglekli.

No dažādajām dielektrisko materiālu īpašībām, kas nosaka to tehnisko pielietojumu, galvenās ir elektriskās īpašības: elektrovadītspēja, polarizācija un dielektriskie zudumi, elektriskais pārrāvums un elektriskā novecošanās.

Dielektrisko materiālu elektrovadītspēja ir saistīta ar to, ka tajos ir ļoti mazs brīvo lādiņu daudzums: elektroni (caurumi), joni, moli. Moloni ir raksturīgi šķidriem dielektriķiem un ir koloidāla izmēra (10–6 m) cieto dielektriķu daļiņas, kuras tiek uzlādētas, adsorbējot šķidrumā esošos jonus. Lādiņu nesēji veidojas termiskās ģenerēšanas, fotoģenerācijas, jonizējošā starojuma darbības, elektronu (caurumu) injicēšanas no metāla elektrodiem, triecienjonizācijas rezultātā spēcīgos elektriskos laukos. Lādiņu nesēju kustībai ir dreifēšanas, lēciena (nesējs lielākoties lokalizēts, kustības aizņem mazāku daļu) un difūzijas mehānismi. Virzīto lādiņnesēju plūsmu dielektriķos (elektrisko strāvu) var noteikt pēc: elektriskā lauka; temperatūras gradients; elektriskā lauka un temperatūras gradienta, elektriskā un magnētiskā lauka, temperatūras gradienta un magnētiskā lauka kombinācijas.

Dielektriķa elektrisko vadītspēju raksturo īpatnējā tilpuma un virsmas vadītspēja vai īpatnējā tilpuma un virsmas pretestības (kā un rs gāzveida un šķidrajiem dielektriķiem nav noteiktas). Pie normālas temperatūras, mitruma un elektriskā lauka stipruma r ir 106 - 108 zemas kvalitātes un 1014 - 1017 Ohm∙m augstas kvalitātes dielektriķiem. Palielinoties temperatūrai, šķidro un cieto dielektriķu p, kā likums, samazinās. P samazinājumu raksturo tilpuma pretestības temperatūras koeficients.

Mērījumi pv un ps tiek veikti pie pastāvīga sprieguma saskaņā ar GOST 6433.1-71.

Elektriskajā laukā polarizācijas notiek dielektrikā: 10-16 - 10-15 s laikā elektronu elastība iestājas visos dielektriķos neatkarīgi no agregācijas stāvokļa; 10-14 - 10-13 s robežās jonu elastīgs (jonu kristālos); uz laiku, kas proporcionāls pieliktā sprieguma pusciklam T/2, dipolam (polārajos dielektriķos) un migrācijai - tilpuma lādiņam un termiskajam jonam (dielektriėos, kas satur mikro- un makroneviendabības); domēns (feroelektrikā), ko nosaka spontānās polarizācijas vektoru orientācija.

Dielektriķu polarizācija.

Atkarībā no savienojumu veidiem iepriekš minētie polarizācijas veidi atšķiras. Atcerēsimies galvenos saišu veidus: kovalento, jonu, metālisko, starpmolekulāro van der Vāla spēku dēļ. Daļa no katra savienojuma atrodas reālos materiālos. Apskatīsim katru savienojumu, izmantojot vienkāršus piemērus.

Molekulu kovalentā saite: H2, O2, CO, Cl2, H2O utt.

Molekulu centri nav pārvietoti – nepolāras molekulas.

Molekulu centri ir nobīdīti – polārās jeb dipola molekulas.

Polārajām molekulām raksturīgs diapola moments.

Dipola moments µ (debaitos) ir vienāds ar lādiņa q reizinājumu ar attālumu starp polarizācijas centriem (lādiņiem).

Kovalentās saites var pastāvēt molekulās un starp atomiem, kas veido kristālu režģi: dimants, C-C, Si – Si utt.

Jonu saite ir saite starp lādētām daļiņām, piemēram, jonu NaCI kristālā. Šīm vielām ir raksturīga paaugstināta mehāniskā izturība un paaugstināta kušanas temperatūra.

Metāliskā saite ir elektrostatiska mijiedarbība starp pozitīvi lādētu kristāla jonu kodolu un negatīvu elektronu mākoni.

Starpmolekulārā saite (Van der Waals mijiedarbība).

Piemēram, dažās vielās starp molekulām ar kovalentām intramolekulārām saitēm (organiskās vielas). Piemēram, parafīnam ir zems kušanas punkts, kas norāda uz to kristāliskā režģa trauslumu.

Saistīto lādiņu ierobežoto elastīgo nobīdi vai dipola molekulu orientāciju sauc par polarizāciju. Par polarizācijas izraisītajām parādībām var spriest pēc dielektriskās konstantes vērtības, kā arī pēc dielektriskā zuduma leņķa, ja dielektriķa polarizāciju pavada enerģijas izkliede, izraisot dielektriķa uzkaršanu. Sildīšanu izraisa arī brīvo lādiņu kustība – neliela caurejoša strāva.

Caurstrāva izskaidro tehniskā dielektriķa elektrisko vadītspēju; to skaitliski raksturo īpatnējā tilpuma (γv) elektrovadītspēja un īpatnējās virsmas (γ s) elektrovadītspēja - tās ir īpatnējā tilpuma (ρ v) apgrieztās vērtības. un virsmas (ρ s) pretestība.

Jebkuru dielektriķi noteiktos apstākļos var izmantot līdz noteiktai sprieguma vērtībai. Ja U ir lielāks par U, notiek dielektriskā sabrukšana — dielektrisko īpašību zudums.

Spriegumu, pie kura notiek pārrāvums, sauc par pārrāvuma spriegumu.

Galvenie polarizācijas veidi

Momentāna polarizācija– pilnīgi elastīgs, bez enerģijas izkliedes, bez siltuma izdalīšanas. Var būt elektroniska vai jonu rakstura.

polarizācijas palielināšanās - pieaug un samazinās, nevis momentāni, pavada enerģijas izkliede un dielektriķa karsēšana.

Dažādos dielektriķos tiek novēroti dažādi polarizācijas veidi.

Dielektriķa ekvivalenta ķēde ar dažāda veida polarizāciju:

Polarizācijas veidi:

Elektroniskā polarizācija- atomu un jonu elektronisko apvalku elastīgā nobīde un deformācija. Uzstādīšanas laiks 10-15 sekundes ir ļoti īss. Elektronu orbītu pārvietojums un deformācija nav atkarīga no temperatūras, bet polarizācija samazinās līdz ar temperatūru, dielektriķim termiski izplešoties un samazinoties daļiņu skaitam tilpuma vienībā.

Elektroniskā polarizācija notiek visu veidu dielektriķos un nav saistīta ar enerģijas zudumiem.

Jonu polarizācija -(Сn, Qn – koncentrācija, lādiņš) – raksturīga cietām vielām ar jonu struktūru un saistīta ar elastīgo jonu pārvietošanos.

Paaugstinoties temperatūrai, tas pastiprinās, jo samazinās elastības spēki starp joniem, jo ​​palielinās attālums starp joniem. Laiks 10 -13 s.

Dipola relaksācija(CD, Qd, rd – koncentrācija, lādiņš, pretestības kritums – atslābināties.) .

Dipola polarizācija ir saistīta ar daļiņu termisko kustību. Dipola molekulas haotiskā kustībā ir orientētas laukā, kas ir polarizācija.

Dipola polarizācija ir iespējama, ja molekulārie spēki netraucē dipola orientāciju. Paaugstinoties temperatūrai, vājinās molekulārie spēki, palielinās molekulārā orientācija, samazinās viskozitāte, bet palielinās termiskā kustība. Tāpēc dipola polarizācija vispirms palielinās un pēc tam samazinās.

Dipola polarizācija ir saistīta ar enerģijas zudumiem viskozitātes pārvarēšanas dēļ - tāpēc ķēdē ir pretestība rdr.

Viskozos šķidrumos pretestība dipola rotācijai ir augsta, un pie augstām frekvencēm pieliktais spriegums var izzust.

Relaksācijas laiks ir laiks, kurā lauka sakārtotie dipoli samazināsies 2,7 reizes.

Dipola polarizācija polārām gāzēm un šķidrumiem cietās polārās organiskās vielās.

Piemērs - celuloze - OH grupu polaritāte.

Kristālos ar vājām Van der Waals gaismas diodēm ir iespējama lielu daļiņu polarizācija.

Jonu relaksācija polarizācija (C i-p, Q i-p, r i-p) – novērojama neorganiskos stiklos, jonu kristāliskās neorganiskās vielas ar irdenu jonu iepakojumu. Joni tiek pārvietoti uz lauka pusi. Jonu relaksācijas polarizācija pēc sprieguma U noņemšanas samazinās, un, palielinoties temperatūrai T ° C, tā pastiprinās.

Elektroniskā relaksācija polarizācija (C e-r, Q e-r, r e-r) – rodas lieko (defektu) elektronu vai caurumu ierosmes dēļ ar siltumenerģiju;

Raksturīgi dielektriķiem ar lielu iekšējo lauku un elektronisko vadītspēju.

TiO 2, kas piesārņots ar piemaisījumiem Nb 5+, Cu 2+, Ba 2+ /

TiO 2 ar Ti 3+ un mainīgas valences metālu oksīdu anjonu vakances: Ti, Nb, W.

Ti saturošas keramikas ar elektronisku relaksācijas polarizāciju dielektriskā konstante samazinās, palielinoties elektriskā lauka frekvencei.

Migrācija polarizācija (C m, Q m, r v) ir papildu polarizācijas mehānisms nehomogēnas struktūras cietās vielās. Tas parādās zemās frekvencēs un ir saistīts ar neviendabīgumu un piemaisījumiem, vadošiem ieslēgumiem, dažādas vadītspējas slāņiem.

Laminētajā plastmasā notiek lādiņu uzkrāšanās slāņos un lēna jonu kustība. Procesu parasti var attēlot diagrammā.

Spontāna polarizācija feroelektrikā

Mainīgos elektriskajos laukos izdalās siltums.

Reģioniem (domēniem) ir elektrisks moments, ja nav lauka. Kad tiek izmantots lauks, tiek novērota domēnu orientācija.

Vielām ar spontānu polarizāciju ir apgabali (domēni), kuriem ir elektriskais moments, ja nav lauka.

Saistītā informācija.