Металлокерамические и электроугольные изделия
1. Металлокерамические изделия получают спеканием под высоким давлением порошкообразных компонентов.
Металлокерамику на основе порошков серебра и оксида кадмия применяют в низковольтных аппаратах.
Для дугоразмыкающих контактов используют металлокерамику из порошков серебра, вольфрвма, никеля , меди и графита, имеющую высокую устойчивость против приваривания.
2. Электроугольные изделия: щетки, контакты, осветительные угли - изготавливают методом порошковой технологии из смеси углеродистых материалов
(графит, кокс, антрацит и сажа), с введением металлических порошков. Связующие – каменно-угольные, бакелитовые и кремний-органические смолы.
Щетки для электрических машин:
- графитные – изготавливают из натурального графита, отличаются мягкостью, бесшумностью работы.
- Угольно – графитные – изготавливают из сажи, кокса и связующих смол – механически прочные, твердые.
- Металло–графитные – порошки графита, меди – низкое электросопротивление.
- Электрографитированные – из графита, кокса, сажи и смол, обжигают в печах, Тн =25000С
Проводниковые изделия
1. Голые провода для воздушных линий электропередач: медные, алюминиевые, сталь-алюминиевые.
2. Обмоточные провода – выпускают с жилами из меди, алюминия и сплавов высокого сопротивления. Применяют для обмоток электродвигателей, трансформаторов.
Изоляция:
а) эмалевая – одно и двух-слойная;
|
|
б) бумажная – из кабельной бумаги;
в) волокнистая – одинарная или двойная, хлопчато-бумажная, шёлковая, синтетическая и стекловолокнистая;
г) эмалево-волокнистая;
3. Монтажные провода – предназначены для различных соединений в электротехнических устройствах. Токопроводящие жилы в них обычно из проводниковой меди, одно- или много-проволочные, часто лужёные, изоляция из полиэтилена или ПВХ (рабочая температура 50…70 0С), а также из фторопласта (до 2000С). Возможна двойная изоляция (пластмассовая + волокнистая);
4. Установочные провода – для неподвижных прокладок в силовых и осветительных сетях.
Выпускают: с алюминиевыми и медными жилами, одно- и много-проволочными. Изоляция резиновая или пластмассовая. Резиновая иногда помещена в оплётку из хлопчатобумажной пряжи пропитанной противогнилостным составом.
Силовые кабели
а) низковольтные U ≤ 35 кВ – для трёхфазного переменного тока, с изоляцией из бумаги, резины и пластмасс. В маркировке указывают :
Материал жил: А – алюминий, медь не обозначают.
Вид изоляции: П – полиэтилен, Р – резина, В – ПВХ, бумага - не обозначается.
Материал защитной оболочки: А – алюминий, С – свинец, В – ПВХ.
Тип защитного покрытия: Б – броня из оцинкованной ленты, К – из скрученных проволок, Г – отсутствие покрытия;
|
|
б) маслонаполненные высоковольтные кабели низкого давления - U = 110 …220 кВ и высокого давления – U = 220 ...500 кВ – представляют собой стальные маслонаполненные трубопроводы с проложенными в них отдельными фазами.
Основные элементы кабеля : токоведущие жилы, изоляция жил, защитная оболочка, защитный покров.
Токоведущие жилы – одно-, двух-, трех-, четырехжильные, материал –медь, алюминий. По конструкции – круглого и фасонного сечения (секторные и сегментные), одно – и многопроволочные.
Изоляция жил – бумажная, ПВХ, полиэтилен, резина.
Защитные оболочки – предохраняют жилы от воздействия света, влаги, химических веществ, мех. повреждений. Изготавливают из металлов (свинец, алюминий), пластмассы, резины.
Защитные покровы – состоят из подушки, брони и наружного покрова.
Подушка – защищает оболочку от повреждения брони. Это слой волокнистого материала или битума.
Броня – защищает от механических повреждений. Выполняют из двух стальных лент, плоской или круглой проволоки.
Наружный покров - защита от коррозии. Выполняют в виде пряжи, пропитанной битумом.
|
|
Полупроводниковые материалы
Полупроводниками – называются твёрдые вещества, которые в чистом виде, при нормальной температуре по электропроводности занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками (удельное сопротивление 10-6…10-7 Ом×м).
Электропроводность полупроводников сильно зависит от:
а) температуры;
б) освещённости;
в) напряжённости электрического поля;
г) дозы примесей постороннего вещества.
Основные полупроводники (Ge, Si) – четырёхвалентны.
Валентные электроны каждого атома связаны ковалентно с соседними по кристаллической решетке атомами, при этом все атомы имеют законченные 8-ми электронные внешние оболочки, и в чистом полупроводнике при температуре близкой к абсолютному нулю электропроводность отсутствует. |
При повышении температуры, увеличивается энергия электронов и ковалентные связи могут разрываться. При этом возникают свободные электроны (-) и незаполненные связи – дырки, несущие условный положительный заряд (+). Появляется незначительная собственная проводимость полупроводника.
Для создания полупроводниковых приборов требуются материалы с преимущественно электронной или дырочной проводимостью. Их получают вводя в чистый полупроводник легирующие примеси:
|
|
а) при введении в 4 - х валентный полупроводник донорной (5-ти валентной) примеси (например в германий - мышьяк или сурьму), в п/п образуется избыток свободных электронов и возникает проводимость типа «n» - электронная;
б) при введении акцепторной (3 - х валентной) примеси ( например в германий- индий) в п/п образуются незаполненные ковалентные связи – дырки, и возникает проводимость типа «p» -дырочная.
Электронную и дырочную проводимости называют – примесными.
Основные полупроводниковые материалы:
а) чистые химические элементы: Ge, Si, Se, Te используют как основные полупроводники, а также химические элементы вводимые в виде активных примесей: P, As, B, Sn, In, Ga;
б) кристаллические окислы металлов: CuO, ZnO, KdO и др.;
в) бинарные и более сложные химические соединения: нитриды, фосфиды, арсениды, карбиды и др.;
г) органические полупроводники.
Германий - в природе встречается часто, но в очень малых количествах. В чистом виде серебристо - серого цвета , очень твёрдый и хрупкий. Плотность ~3,5 г/см3. Очищают Ge методом зонной плавки. Монокристаллы выращивают методом вытягивания из расплава.
Используют для диодов, транзисторов, датчиков и т.п. Рабочая температура до 80 0С.
Кремний -один из самых распространённых химических элементов. Менее технологичен, чем германий. В чистом виде тёмно-серого цвета. Плотность ~ 2,3 г/см3. Используют аналогично. Рабочая температура до 180 0С.
Селен - редкоземельный химический элемент. Для полупроводникового производства используют кристаллический серый селен. Основное назначение – выпрямители и фотоэлементы.
Карбид кремния (SiC) - используют в высокотемпературных полупроводниковых приборах. Рабочая температура до 700 0С.
Основным элементом полупроводниковых приборов являются «p-n» переходы, имеющие одностороннюю проводимость.
З.Р. – зона рекомбинации, в которой практически отсутствуют свободные носители тока |
При приложении к «p-n» переходу электрического напряжения, возможны:
а) прямое включение – через переход идёт значительный электрический ток | |
б) обратное включение – переход заперт и через него проходит только малый обратный ток. |
Виды п/п приборов:
1) Диоды (вентили, детекторы) – образованы одним «p-n» переходом и имеют одностороннюю проводимость.
По конструкции - точечные (маломощные) и плоскостные (вентили).
2) Транзисторы – содержат два «p-n» перехода. Бывают: прямой «p-n-p» и обратной «n-p-n» проводимости. Используются в усилителях, генераторах и других устройствах. Выпускают: малой, средней и большой мощности.
3) Тиристоры – имеют четырёхслойную структуру и характеризуются двумя устойчивыми состояниями: «открыт – закрыт». Различают:
а) диодные тиристоры (динисторы) - с двумя выводами, состояние «закрыт» или «открыт» определяется подводимым напряжением;
б) тринисторы – имеют управляющий электрод; подачей на него небольшого управляющего напряжения, можно регулировать большой проходящий ток;
в) симисторы – симметричные тиристоры, позволяющие регулировать оба полупериода проходящего тока.
2. 4Магнитные материалы
Все вещества в природе разделяются на:
1) Диамагнитные – ослабляют магнитное поле.
2) Парамагнитные – незначительно усиливают магнитное поле.
3) Ферромагнитные – способны намагничиваться и усиливать магнитное поле в десятки … сотни тысяч раз: Fe, Ni, Co и их сплавы.
Магнитные свойства характеризуют:
а) магнитным потоком Ф (Вб);
б) магнитной индукцией В (Тл), т.е. интенсивностью магнитного потока;
в) напряжённостью магнитного поля Н (А/м), т.е. интенсивностью поля в вакууме;
г) магнитной проницаемостью материала μа = μо× μr,
где μо = 4π×10-7 Гн/м – магнитная постоянная, μr - относительная магнитная проницаемость. Для вакуума (воздуха) μr = 1.
У ферромагнетиков μа сильно зависит от Н. |
Для них характерно также явление гистерезиса (т.е. отставание магнитной индукции от напряжённости поля), возникающее при намагничивании и перемагничивании ферромагнитного материала.
ОА – кривая начального намагничивания, А и А' – точки магнитного насыщения материала, Вr – остаточная магнитная индукция, Нс – коэрцитивная сила, т.е напряжённость поля необходимая для полного размагничивания сердечника. |
Площадь петли гистерезиса построенная в масштабе, отображает потерю энергии на полный цикл перемагничивания ферромагнитного сердечника.
Материалы с малой Нс и малыми потерями на перемагничивание называют – магнитно-мягкими. Их используют для сердечников работающих в переменных магнитных полях (сердечники электрических машин, трансформаторов и др.).
Материалы с большими значениями Нс, Вr и широкой петлёй гистерезиса называют – магнитно-твёрдыми. Их используют для постоянных магнитов.
Каждый ферромагнетик имеет свою температуру Кюри, т.е. потери магнетизма. На магнитные свойства материалов сильно влияют их химический состав и технология изготовления.
Магнитно-мягкие материалы
а) технически чистое железо. Содержит не более 0,1 % примесей. В зависимости от технологии получения различают электролитическое и карбонильное железо (обычно выпускают в виде порошка, из которого прессуют сердечники для ВЧ полей);
б) электротехническая сталь – содержит до 0,05 % С и 0,7…4,8 % Si.
Кремний улучшает магнитные свойства, повышает электрическое сопротивление, но одновременно увеличивает хрупкость сплава, что затрудняет механическую обработку.
Выпускают в виде листов, рулонов и ленты, часто с нанесением электроизоляционного покрытия.
в) магнитно-мягкие сплавы:
- пермаллои – железо-никелевые сплавы, имеющие высокие магнитные характеристики. Применяются для малогабаритных сердечников;
- альсифер – сплав алюминия, кремния и железа. Очень твёрдый и хрупкий, детали выполняют отливкой или прессованием из порошка со связующим. Имеет близкие к пермаллоям магнитные свойства;
- ферриты – металлокерамика типа МеО×Fe2O3, где Ме – двухвалентный металл: Mn, Co, Mg, Ni, Zn. Очень твёрдые и хрупкие. Применяют для ВЧ сердечников и магнитных антенн.
Магнитно-твёрдые материалы
а) закалённые высокоуглеродистые стали: хромистые, вольфрамовые и кобальтовые. В настоящее время применяют ограниченно из-за высокой стоимости и сравнительно низких магнитных свойств;
б) специальные сплавы на основе Fe-Ni-Al, а также на основе Al-Ni-Co-Fe. Сплавы подвергают термомагнитной обработке;
в) металлокерамические магниты – получают спеканием порошков из сплавов Fe-Ni-Al-Co. Изделия закаливают, а затем отпускают. Применяют при массовом изготовлении небольших изделий сложной формы;
г) магнитотвердые ферриты. В основном используют феррит бария BaO×6Fe2O3. Имеет стабильные характеристики и значительно дешевле металлических магнитов.
Недостатки: высокая хрупкость и чувствительность к резким изменениям температуры.
Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 146; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!