Электротехникал

• Название: Электротехникал
• Дата: 10.02.2022
• Размер: 433.15 Kb.
• Имя файла: 1.docx
• Тип: Документы; #357257

КІРІСПЕ

Электротехникалық материалдар электрлік жəне магниттік өрістерде жұмыс істеуге арналған өткізгіш, электр оқшаулағыш, магниттік жəне жартылай өткізгіш материалдардың жиынтығы болып табылады.

Заманауи электртехникасында электротехникалық материалдар негізгі орындардың бірін алады. Электр машиналарының, аппараттарының жəне электр қондырғыларының сенімділігі негізінен тиісті электрлік материалдардың сапасына жəне дұрыс таңдалуына байланысты екені баршамызға белгілі. Электр машиналары мен аппараттарының апаттарына жасалған талдау олардың көпшілігі электр оқшаулағыш материалдардан тұратын электр оқшаулаудың бұзылуына байланысты болатынын көрсетіп отыр.

Магнитті материалдар электротехника үшін маңызды. Энергия шығындары жəне электр машиналары мен трансформаторлардың өлшемдері магнитті материалдардың қасиеттері бойынша анықталады.

Жартылайөткізгіштер бір-бірінен əртүрлі электрлік жəне физикалық қасиеттеріне байланысты ажыратылатын, сондай-ақ олардың техникалық пайдалануында əртүрлі тағайындалуды айқындайтын химиялық құрамның алуан түрлерінің болуымен бір-бірінен ерекшеленетін материалдардың кең саласын құрайды. Бұл топ материалдарын дамыту нəтижесінде электротехника жəне электр энергиясының мəселелерін шешетін инновациялық технологиялар мен жаңа, қазіргі заманғы электр жабдықтары зерттелді.

Электр оқшаулаушы, магнитті жəне басқа материалдарды ұтымды таңдау өлшемдері шағын жəне салмағы аз электр жабдықтау мен электр құрылғыларын қолдану жүйесінің сенімді болуына септігін тигізеді. Бірақ бұл қасиеттерді іске асыру үшін электротехникалық материалдардың барлық топтарының қасиеттерін білу қажет.

Осы оқу құралының тақырыптарын оқып-үйрену нəтижесінде студенттер:

- өндірісте қолданылатын негізгі электротехникалық материалдардың түрлерін, қасиеттерін жəне көлемін білу, кабельдерді таңбалау, электр монтаждау жұмыстарында пайдаланылатын дəнекерлеу жабдықтардың түрлерін білетін болады;

- Электр оқшаулағыш материалдарды таңдай білу, сымдар мен шоғырсымдар маркасын ажырату, негізгі электрлік материалдарды физика-механикалық жəне электр сипаттамаларына сəйкес жіктеуге, электрлік материалдарды сынақтан өткізе алатын болады,

- материалдардың электрлік беріктігін анықтау, электр жабдықтарын оқшаулау жағдайын бағалау, дəнекерлеу жұмыстарын орындау дағдыларын меңгеретін болады.

Оқулықта ұсынылған тақырыптар мамандықтың модульдерінің мазмұнын ғана емес, əр тақырыптан кейін жеке, шығармашылық, жағдайлық

7

жəне сараланған тапсырмаларды орындау арқылы студенттердің ойлау логикасын дамытады. Оқулықтың теориялық мазмұны, сондай-ақ студенттердің жеке тапсырмаларын жүйелі орындау келесі кəсіби біліктіліктерді қалыптастыруға ықпал етеді:

- қосалқы жəне такелаждық жұмыстарды орындау;

- таратушы жəне қосалқы тізбектерді монтаждауды жүзеге асыру;

- электр желілерінің электр жабдықтарын жөндеу жұмыстарын жүргізу. Оқулықта берілетін тапсырмалардың мазмұны еңбек нарығында болашақ бəсекеге қабілетті мамандардың шығармашылық қабілеттерін дамытуға бағытталған тəжірибелік жұмыстарды, курстық жұмыстарды жəне

ғылыми-зерттеу жобаларын іске асыруға ықпал етеді.

8

I ТАРАУ. ЭЛЕКТР ЖЕЛІЛЕРІНІҢ ЭЛКТРОТЕХНИКАЛЫҚ МАТЕРИАЛДАРЫ

1.1 Электрмен қамту жүйесіндегі электротехникалық материалдардың қолданылуы мен жіктелуі

Электрмен қамту жүйесіндегі электр қондырғыларында келесі материал түрлері қолданылады: электротехникалық жəне құрастырымдық (1-сурет).

электротехникалық

өткізгіштер

жартылай өткізгіштер

диэлектриктер

1-сурет- Электротехникалық материалдардың жіктелуі

1-сурет аудармасы: Материалдар, құрастырымдық, электротехникалық, , , жартылай өткізгіштер, , беріктік

Электротехникалықматериалдарэлектромагниттік өріске қатысты белгілі бір қасиеттермен сипатталатын жəне осы қасиеттерді есепке алумен техникада қолданылатын материалдар болып табылады [1,2].

Бейметалл материалдармен (пластмасса жəне полимерлермен) электротехникада біртіндеп шығарылып тасталатын металдар мен металл қорытпалары құрастырымдық материалдар болып табылады.

Электрлік қасиеттеріне байланысты барлық заттар диэлектриктерге, өткізгіштерге немесе жартылай өткізгіштерге жатады.

Өткізгіштер классикалық, криогенді жəне өткізгіштер болуы мүмкін, онда кристалды тор жүйесі бос электрондар ортасында болатын А ионы бар түйіндерден тұрады, соңғысы жоғары электрөткізгіштікті жəне өткізгіштердің жылу өткізгіштігін анықтайды. Металлдар жақсы өткізгіштер екендігі белгілі. 105 химиялық элементтен 25-і ғана металл емес, жəне де олардың 12-сі жартылай өткізгіштердің қасиеттерін көрсетеді. Қарапайым заттардан басқа, өткізгіштер, жартылай өткізгіштер немесе диэлектриктердің қасиеттері бар мыңдаған химиялық қосылыстар, қорытпалар немесе композициялар бар [3].

9

Жартылай өткізгіштер химиялық элементтерге (қарапайым) жəне химиялық қосылыстарға (комплекстерге) бөлінеді, соңғысы олардың құрамдас бөліктері бойынша екі элементті (бинарлы), үш элементтік жəне көп элементті; электрөткізгіштік түріне қарай: n түрі - электр өткізгіштігі, р түрі -«тесікті» өткізгіштік; органикалық жəне бейорганикалық етіп бөлінеді, электр өткізгіштік сипаты бойынша - электрондықжəнеиондық; құрылымы бойынша - кристалды жəне аморфты болып бөлінеді.

Магнит өрісіне қатысты көптеген электротехникалық материалдар магниттік емес немесе əлсіз магнитті заттар болып табылады. Күшті магниттік қасиеттерге ие материалдардың ерекше тобы бар. Магнитті материалдар сыртқы магнит өрісінде қатты магниттелуге қабілетті. Физикалық қасиеттері бойынша магниттік материалдар ферромагниттерге жəне фирримагниттерге (фирриттер), қолданылуы бойынша - магнитті-қатты жəне магниттік жағынан жұмсақ болып бөлінеді, соңғылары гистерезис тікбұрышты циклімен жəне тұрақты магниттік өткізгіштігімен ерекшеленеді; Əлсіз магнитті материалдар магнит өрісінің беріктігіне (темір, никель, кобальт, қорытпалар (хром-марганец жəне т.б.) тəуелді жəне магнит өрісіне (мыс, мырыш, күміс, алтын, висмут, сынап) тəуелсіз жоғары магнитті диамагнетиктер жəне парамагнетиктер болып табылады.

Электротехникалық материалдардың негізгі сипаттамасы ток тығыздығы j (А / м 2) мен электр өрісінің беріктігі E (V / m) арасындағы пропорционалдық коэффициенті меншікті электр өткізгіштік - γ , Сименс/м болып табылады:

j = γ ⋅E (1)

Меншікті электрөткізгіштік тек материалдық қасиеттерге байланысты болады. Бұл сипат əдетте теорияда қолданылады, ал іс жүзінде керу шама – меншікті өзара электрлік кедергі- р, Ом • м , пайдаланылады:

р = 1 / γ (2)

Электр өткізгіштігінің температуралық тəуелділігі өткізгіштер, жартылай өткізгіштер жəне диэлектриктер арасындағы айырмашылықты көрсетеді.

Диэлектриктер мен жартылай өткізгіштердің электрөткізгіштігі температураның жоғарылауымен экспоненталық заң бойынша жоғарылайды, ал металдар үшін, керісінше, жоғары температура кезінде электрөткізгіштігі төмендейді:

0 К температурада көптеген металдардың электр өткізгіштігі өзгермейді жəне соңғы мəнге ұмтылады, ал кейбір металдарда шамадан тыс жоғары өткізгіштік күй болады. Диэлектриктер мен жартылай өткізгіштерде Т = 0 кезінде электр өткізгіштігі жоғалады.


10

Өткізгіштердің, жартылай өткізгіштер мен диэлектриктердің арасындағы айырмашылықтар аймақтық теорияның энергодиаграммалары арқылы айқын көрсетуге болады (2-сурет).

Рұқсат етілген аймақтар əдетте тыйым салынған аймақтар арқылы бір-бірінен бөлінеді, яғни электрон берілген кристалдағы энергияның аралық мəндеріне ие бола алмайды.

Қатты денелердегі электр тоғы өткізгіштік аймағында валенттік диапазоннан жоғары орналасқан рұқсат етілген аймақта бос электрондармен шартталуы мүмкін [1, 4].

Валенттілік аймағы - бұл валентті электрондарының негізінен атомдар күйінде болатын деңгейлерден туындайтын рұқсат етілген энергия аймағы.

Еркін аймақ - қозғалған энергия деңгейлерінің аймағы.

Өткізгіштік аймағы– валентті электрондары өткізгіштік тоғының қалыптасуына қатысатын аймақ.

2-сурет-Электротехникалық материалдардың аймақтық теориясы: ӨА – өткізгіштік аймағы, ТА – тыйым салатын аймақ,ВА-валентті аймақ.

Электротехникалық материалдарды қолдану 3- суретте көрсетілген.

3-сурет-Электр энергетикасында электротехникалық материалдарды қолдану

11



Тапсырманыорындаңыз:

1. Топта жұмысістей отырып, тақырыптың қысқаша мазмұнын жасаңыз. Өзіңіздің шығармашылық жұмысыңызбен алмасып, басқа топтардың жұмысын толықтырып, бағалаңыз.

2. «Электрмен жабдықтау жүйелерінің электр қондырғыларының материалдарына қойылатын талаптар мен олардың жіктелуі, қолдану аялары» тақырыбы бойынша жұмыстар. Тақырып бойынша кластер, сканворд немесе кроссворд құрыңыз жəне негізгі ұғымдарды қазақ жəне ағылшын тілдеріне аударыңыз.

Мысалы:

3. Энергетикалық диаграммалардағы айырмашылықтарды көрсете отырып, электрлік материалдардың аймақтық құрылымының зияткерлік картасын жасаңыз. Негізгі атаулар мен түсініктерді қазақ жəне ағылшын тілдеріне аударыңыз.

4. Аймақтық теория бойынша белгілі бір жағдайларда жартылай өткізгіштер немесе диэлектриктер болуы мүмкін қатты заттарды іріктеп алыңыз. Электротехника жəне электроэнергетикадағы оның физикалық, электрлік қасиеттерін жəне қолданылуын зерттеңіз. Осы жай-күйлер үшін энергияны таратудың аймақтық деңгейдегі диаграммасын құрыңыз [4].

5. Ұсынылған сынақ материалы бойынша зерделенген материалды меңгеру деңгейін тексеріңіз:

1. Электротехникада пайдаланылатын материалдарды əдетте былайша жіктеуге болады:

A) электротехникалық, құрастырымдық жəне арнайы мақсаттағы материалдар;

В) электротехникалық, өткізгіш жəне арнайы мақсаттағы құрастырымдық материалдар;

12

С) өткізгіш, құрастырымдық жəне арнайы мақсаттағы материалдар;

D) өткізгіш материалдар, жартылай өткізгіштер, диэлектриктер жəне магниттік материалдар;

E) магниттік, құрастырымдық жəне арнайы мақсаттағы материалдар.

2. Электротехникалық материалдарға мыналар жатады: A) жартылай өткізгіштер мен диэлектриктер;

Б) шамадан тыс жоғары өткізгіштер, өткізгіштер жəне диэлектриктер; C) диэлектриктер мен магниттік материалдар;

D) магнитті жəне жартылай өткізгіш материалдар;

E) өткізгіштер, диэлектриктер, жартылай өткізгіштер жəне магниттік материалдар.

3. Сыртқы күштердің əсерінен электротехникалық материалдардың сынақтары болып табылатын қасиеттер:

A) жылулық;

B механикалық; C) электрлік;

D электротехникалық; E) сынама.

4. Өткізгіштер, жартылай өткізгіштер мен диэлектриктер арасындағы айырмашылықты анағұрлым айқын түрде көрсетуге болады:

A) молекулалық кинетикалық теория;

B) аймақтық теорияның энергодиаграммалары; С) қатты заттар теориясы;

D) Венн диаграммалары;

E) заттың күйінің молекулалық теориясы.

5. Энергетикалық деңгейлер жиынтығымен құрылған энергетикалық аймақтар қалай аталады:

A) ұйғарынды аймақтар;

B) тыйым салынған аймақтар; В) валентті аймақтар;

D) рұқсат етілген аймақтар; E) электрондық аймақтар.

6. Рұқсат етілген аймақтар əдетте бір-бірінен бөлінеді: A) ұйғарынды аймақтар;

B) энергетикалық аймақтар; В) валентті аймақтар;

D) электрондық аймақтар;

E) тыйым салынған аймақтар.

13

7. Қатты денелердегі электр тоғы ............аймақтағы еркін электрондарға байланысты болуы мүмкін:

A) тыйым салынған; B) электрондық;

C) валенттілігі; D) өткізгіштігі; E) ұйғарынды.

8. Электрон берілген кристалда ие бола алмайтын энергия мəндерінің аралықтары ..........аймақ деп аталады:

A) тыйым салынған; B) электрондық;

C) валентті; D) өткізгіштік; E) ұйғарынды.

9. Қатты денелердегі еркін электрондар валенттіліктің аймағының үстінен орын ауыстыралы - аймақта:

A) тыйым салынған; B) электрондық;

C) валентті; D) өткізгіштік; E) ұйғарынды.

10. Қатты денелердің еркін электрондары ........орын ауыстырады: A) ұйғарынды аймақ;

B) иондық аймақ; C) валентті аймақ;

D) коваленттік аймақ; E) рұқсат етілген аймақ.

11. Электромагниттік өріске қатысты белгілі бір қасиеттермен сипатталатын жəне осы қасиеттерін есепке ала отырып, техникада пайдаланылатын материалдар ................деп аталады:

A) құрастырымдық;

B) электротехникалық; C) жартылай өткізгіштік D) өткізгіштік;

E) магниттік.

12. Магнит өрісіне қатысты көптеген электротехникалық материалдар:

A) магниттік емес жəне əлсіз магнитті заттар; B) тек əлсіз магнитті заттар;

14

C) тек магниттік емес заттар;

D) магнитті емес немесе əлсіз магнитті заттар; E) магнитті емес кейде əлсіз магнитті заттар.

13. Магнитті-жұмсақ материалдар қолданылады:

A) трансформаторлардың, электр машиналарының магнит өткізгіштерінің, реле өзекшелері ретінде электр магниттерде жəне ауыспалы магнитті өрістерде;

B) трансформаторлардың өзекшелері ретінде электр магниттерде жəне ауыспалы магнитті өрістерде;

C) электр машиналары мен реле магниттік өткізгіштері ретінде электр магниттерде жəне ауыспалы магнитті өрістерде;

D) электр машиналары магнит өткізгіштері ретінде ретінде электр магниттерде жəне ауыспалы магнитті өрістерде;

E) ақпаратты жазуға жəне сақтауға арналған құрылғылар.

14. Физикалық қасиеттеріне байланысты магниттік материалдар: А) ферромагниттер жəне парамагнетиктер;

B) ферромагниттер жəне фирримагниттер (феррит); С) диамагнеттер мен фирримагниттер (феррит);

D) ферромагнетиктер жəне димагнеттер (фиррит);

E) ферромагниттер, диамагнеттер жəне фирромагниттер (фиррит).

15. Қолданылуына байланысты магниттік материалдар: A) қатты магниттік, жұмсақ магниттік жəне орташа магниттік; B) қатты магниттік жəне орташа магниттік;

C) қатты магниттік жəне жұмсақ магниттік; D жұмсақ магниттік жəне орташа магниттік;

E) қатты магнитті, жұмсақ магнитті немесе орташа магниттік.

16. Электротехникалық материалдардың негізгі сипаттамасы: А) меншікті кедергі;

B) меншікті электр өткізгіштігі; C) электр өрісінің кернеулілігі;

D) пропорционалдық коэффициенті; E) өткізгіштік коэффициенті.

17. Меншікті электрөткізгіштік - бұл .................арасындағы пропорционалдық коэффициенті:

A) Ом заңындағы кернеу мен тоқ тығыздығы;

B) Ом заңындағы кернеу тоғының тығыздығы (V / м²) жəне электр өрісінің кернеулігі E (В / м);

C) тоқ тығыздығы j (A/m²) жəне Ом заңында электр өрісінің кернеулілігі E (V/m);

15

D) электр тоғы (A) жəне Ом заңында электр тоғының кернеулілігі E (V/m);

E) Ом заңындағы электр тоғы (A) жəне кернеу U (B).

18. Электр тоғының меншікті өткізгіштігі өлшенеді: A) Сименс/м;

B) Сименс; C) Сименс²/м;

D) Сименс/м²; E) Сименсм.

19. Материалдың меншікті электр өткізгіштігі оның ............. байланысты:

A) құрылымы;

B) физикалық немесе химиялық қасиеттері; C) химиялық қасиеттері;

D физикалық қасиеттері; E механикалық қасиеттері.

20. Меншікті электрөткізгіштігі əдетте теорияда қолданылады, ал іс жүзінде оған қарама –қайшы шама пайдаланылады:

A) электр тоғының өткізгіштігі немесе электр кедергісі; B) электр тоғының өткізгіштігі;

C) электр кедергісі;

D) меншікті электр кедергісі; E) электр тоғының тығыздығы.