ответы ЭТМ. Роль электротехнических материалов
 Скачать 1.55 Mb.
|
|
Ситаллы Ситаллы – стеклокристаллические материалы, получаемые путем почти полной стимулированной кристаллизации стекол специально подобранного состава. Эти материалы непрозрачны в видимом свете, от стекол они отличаются кристаллическим строением, а от керамики – значительно меньшими размерами кристаллических зерен. Технология получения ситаллов В состав стекломассы вводят добавки, дающие зародыши кристаллизации (частицы металлов и их соединения). Важно стимулировать процесс кристаллизации равномерно по всему объему и получить материал с однородной структурой. После получения изделия обычного стекла его подвергают двухступенчатой термической обработке: 1 ступень: при температуре 500 – 700 °С происходит образование зародышей кристаллизации; 2 ступень: при температуре 500 – 700 °С происходит развитие кристаллической фазы. В ситаллах содержание кристаллической фазы 95 %, размеры кристаллов 0,05 – 1 мкм. Достоинства ситаллов: 1. Повышенная механическая прочность. 2. Возможность получения как малого, так и большого ТКЛР. Ситаллы с малым очень нагревостойки. 3. Большие возможности получения материалов с заранее заданными свойствами, т.е. можно варьировать как рецептуру стекломассы, так и режимы кристаллизации. Ситаллы бывают двух типов: установочные и конденсаторные.  46. Аллюминий Применение алюминия: Транспорт Упаковка Конструкционные материалы ЛЭП Напыление Радиаторы Корпуса приборов Экраны Электроды конденсаторов Хранение информации (CD) Монеты Товары широкого потребления Переработка и повторное использование: В среднем на каждого человека Земли приходится 80 кг алюминия (350-500 кг в развитых странах, 35 кг в развивающихся) В Европе перерабатывается 42% алюминиевых банок, 85% конструкционного алюминия и 95% алюминия из транспорта 47. Факторы, влияющие на диэлектрические потери в диэлектрике. Частотная и температурная зависимости диэлектрической проницаемости приведены на рисунке 12а и 12б.  Рисунок 12 - а) Частотная зависимость диэлектрических потерь однородного 1, неоднородного 2 и композиционного диэлектрика; б) Температурная зависимость диэлектрических потерь однородного 1, неоднородного 2 и композиционного диэлектрика. Температура. Повышение температуры вызывает рост tgd, если потери обусловлены проводимостью, т. к. при нагревании диэлектрика возрастает интенсивность смещения или перемещения зарядов (кривая 1 рисунка 12б). Если потери обусловлены поляризацией, то при росте температуры tgd проходит через максимум. Это объясняется тем, что при низких температурах вязкость велика и потерь нет, а при высоких температурах вязкость мала и диполи смещаются, не испытывая трения (кривая 2 рисунка 12б). При наличии двух видов потерь, результирующие потери определяются сложной кривой 3 рисунка 12б. Частота. Увеличение частоты вызывает снижение tgd, если потери обусловлены проводимостью (кривая 1 рисунка 12а). В этом случае активная составляющая тока, вызванная утечкой через диэлектрик, не меняется с изменением частоты, а реактивная (емкостной ток) растет пропорционально частоте, поэтому отношение активного тока к реактивному, т. е. tgd, будет снижаться с увеличением частоты. Если потери вызваны поляризацией, то tgd , будет иметь максимум (кривая 2 рисунка 12а). При низких частотах потери малы, т. к. скорость поворота диполей и смещение ионов при неплотной упаковки невелико, а, следовательно, мало и трение. При очень больших частотах диполи и ионы не успевают поворачиваться или смещаться вслед за частотой электрического поля и поэтому потери, малы. В сложных диэлектриках существуют потери обоих типов и tgd получается путем суммирования обоих типов по кривой 3 рисунка 12а. Следовательно, tgd с увеличением частоты падает, однако, это не означает, что активные потери снижаются, т. к. Pа = U I cosj, где I » Ic = U w C; сosj = sind » tgd, т.е. Pа = U2w C tgd. Снижение tgd с ростом частоты меньше соответствует увеличению частоты, а следовательно и потерь с ростом частоты. Влажность. Появление влаги в любом агрегатном состоянии (эмульгированное, молекулярно растворимое или газообразное) вызывает рост tgd. Это объясняется тем, что у большинства диэлектриков при увлажнении снижается удельное сопротивление, т.е. увеличивается проводимость. Напряжение электрического поля. Если потери обусловлены ионизацией, то tgd увеличивается с ростом напряжения, начиная с Uи, т.е. с напряжения ионизации газового включения. При отсутствии включений tgd не зависит от U. Поэтому кривая зависимости tgd = f(U) позволяет установить, есть ли воздушные включения в изоляции. 48. Жидкие диэлектрики. Общие сведения и классификация. Жидкие диэлектрики можно отнести именно к таким особым веществам. К ним предъявляется ряд требований: низкая вязкость, экологическая безопасность, нетоксичность, хорошее биоразложение, высокая газостойкость, низкая температура застывания, удовлетворительная стабильность при низких температурах, заранее известное значение взаимной растворимости полипропиленовой плёнки и пропитывающего вещества, незначительное набухание и растворение в пропитывающем веществе, высокую смачиваемость полипропиленовой плёнки. Для изготовления жидких диэлектриков используются ароматические соединения, фторированные, хлорированные углеводороды, расплавы некоторых халькогенидов, дистиллированная вода, сжиженные газы, кремнийорганические соединения (полиорганосилоксаны). ЖД применяются в электротехнике для пропитывания или заливки в некоторые компоненты радио- и электротехнической аппаратуры. Например, в трансформаторах ЖД выступают в качестве дополнительного охлаждения и отводят образующееся тепло. Для этих целей подходят жидкие диэлектрики, обладающие низкой вязкостью и высокой теплоёмкостью. В некоторых устройствах более важны другие свойства используемых смачивающих материалов: негорючесть и отсутствие образования газообразных продуктов разложения. Различные диэлектрики обладают теми или иными полезными свойствами, но не в одном типе не сочетаются все позитивные качественные характеристики одновременно. Наиболее значимыми параметрами ЖД считаются диэлектрическая проницаемость, электрическая прочность, электропроводность. Классифицируют жидких диэлектриков по нескольким признакам: 1. По степени горючести: - горючие; - негорючие; 2. По назначению, для: - конденсаторов; - контакторных устройств управления напряжением при нагрузках; - трансформаторов; - изоляции оборудования высокого напряжения; - систем циркуляционного охлаждения; - кабелей. 3. По химической основе: - синтетические жидкости (полиизобутилены, разнообразные эфиры, углеводороды и др.); - нефтяные масла. 4. По максимально допустимой рабочей температуре жидкие диэлектрики разделены на несколько групп для температур от 70°С до 250 °С. Для температур до 95 градусов подходят нефтяные масла, тогда как для более высоких температур используются только синтетические ЖД. 49. Достоинства и недостатки неорганических диэлектриков. Неорганические диэлектрики ― это окислы кремния, алюминия, магния, калия, натрия, нитриды, фториды. Природные неорганические диэлектрики: горные породы, минералы, слюда, асбест. Искусственные неорганические материалы, получаемые при переработке и смешении природных или химически полученных веществ: керамика, стекло, фарфор, кварц, ситаллы. Достоинства неорганических диэлектриков.: – большая химическая стойкость; – высокая нагревостойкость, термостойкость; – влагостойкость; – повышенная теплопроводность, негорючесть. Недостатки неорганических диэлектриков: – нетехнологичность, трудность механической обработки, переработки в изделия, большая твёрдость, необходимость обработки шлифованием; – хрупкость, низкая прочность при растяжении; – невозможность получения тонких плёнок. В настоящее время получено много новых материалов, свойства которых не укладываются в рамки принятой классификации: органические - неорганические материалы, однородно-неоднородные материалы. Получены элементоорганические соединения, пластмассы с органической связкой, содержащие минеральные наполнители; органические волокнистые материалы, пропитанные кремнийорганическими смолами. Свойства органических материалов улучшаются неорганическими добавками. |