Классификация электротехнических материалов

Классификация электротехнических материалов. Свойства и характеристика проводниковых материалов. Монтажные и обмоточные провода От качества электротехнических материалов, правильного их выбора и применения зависит надежность и экономичность работы электрических машин, аппаратов, приборов и электроустановок в целом. Работающим по электротехническим профессиям нужно знать о назначении, свойствах различных современных электротехнических материалов, о зависимости этих свойств от действия электрических и магнитных полей.

Электротехнические материалы классифицируют прежде всего по способности проводить электрический ток. По этому признаку различают проводниковые, электроизоляционные и полупроводниковые материалы.

Из курса физики известно, что способность материала проводить электрический ток характеризуется удельным электрическим сопротивлением. Проводниковые материалы имеют небольшое удельное сопротивление (10−6-10−8 Ом•м). Их применяют в качестве токоведущих частей электроустановок.

Электроизоляционные материалы обладают большим удельным сопротивлением (108−1013 Ом•м). Их применяют для изолирования токоведущих частей электроустановок.

Удельное сопротивление полупроводниковых материалов по сравнению с проводниками и диэлектриками изменяются в очень большом интервале (от 10−5 до 108 Ом•м). Полупроводниковые приборы широко используют в выпрямителях переменного тока, усилителях электрических сигналов, радиоэлектронных устройствах и т. д.

Магнитные материалы обладают свойством изменять магнитное поле, в которое их помещают. Они находят применение для изготовления магнитопроводов, являющихся важной частью в устройстве трансформаторов, электрических машин, электроизмерительных приборов, их используют для изготовления постоянных магнитов, а также других деталей, применяемых в автоматике, телефонной связи, радиоэлектронике.

Конструктивные элементы электроустановок изготовляют из конструкционных электротехнических материалов, к которым относятся многие проводниковые и электроизоляционные материалы. Например, из стали изготавливают корпуса электрических машин, щиты, конструкции, на которые крепят токоведущие части; из пластмассы — корпуса электроизмерительных приборов, рукоятки рубильников, розетки, вилки; из керамики — основания реостатов и нагревательных приборов.

Для изготовления и монтажа используют вспомогательные электротехнические материалы — клеи, эмали, лаки, припои и т. д.

Свойства твердых проводниковых материалов. К ним относятся металлы и сплавы из них. Химически чистые металлы имеют малое удельное сопротивление. Сплавы по сравнению с чистыми металлами, как правило, обладают большим удельным сопротивлением. Сопротивление металлов увеличивается с повышением температуры. Это необходимо учитывать, проводя расчеты с целью выбора проводниковых материалов, так как они нагреваются при прохождении по нему электрического тока. Температурный коэффициент сопротивления чистых металлов в среднем составляет 4•10−30С-1. (с=с0 (1+бt)). При понижении температуры удельное сопротивление некоторых проводников уменьшается. Например удельное сопротивление алюминия уменьшается в 524 раза при температуре -253 ?С (Температура жидкого водорода). У многих металлов при очень низких температурах (около -273 ?С) сопротивление падает до нуля. Это свойство называется сверхпроводимостью. Это явление находит широкое применение в сооружении мощных магнитов, кабелей, трансформаторов, но связано с большими затратами для поддержания низких температур.

Применяя проводниковые материалы, учитывают плотность материалов, температуру плавления, механические и химические свойства, соединяют путем пайки и сварки (см. таблицу 6).

Таблица 6.

Характеристика основных свойств проводниковых материалов.