Az elektromos anyagok osztályozása

Az anyag egy bizonyos összetételű, szerkezetű és tulajdonságú tárgy, amelyet bizonyos funkciók ellátására terveztek. Az anyagok különböző halmazállapotúak lehetnek: szilárd, folyékony, gáz vagy plazma.

Az anyagok által ellátott funkciók sokrétűek: az áram áramlásának biztosítása (vezető anyagokban), bizonyos alak megtartása mechanikai terhelés alatt (szerkezeti anyagokban), szigetelés biztosítása (dielektromos anyagokban), elektromos energia hővé alakítása (ellenálló anyagokban) . Általában az anyagnak több funkciója van. Például egy dielektrikum szükségszerűen valamilyen mechanikai igénybevételt tapasztal, vagyis szerkezeti anyag.

Anyagtudomány – olyan tudomány, amely az anyagok összetételének, szerkezetének, tulajdonságainak, az anyagok viselkedésének tanulmányozásával foglalkozik különféle hatások (termikus, elektromos, mágneses stb.) hatására, valamint ezeknek a hatásoknak a kombinálásával.

Elektromos anyagok — ez az anyagtudomány azon ága, amely elektrotechnikai és energetikai anyagokkal foglalkozik, pl.az elektromos berendezések tervezéséhez, gyártásához és üzemeltetéséhez szükséges sajátos tulajdonságokkal rendelkező anyagok.

Az anyagok döntő szerepet játszanak az energiaszektorban. Például szigetelők nagyfeszültségű vezetékekhez. Történelmileg az első, aki porcelán szigetelőkkel jelent meg. Előállításuk technológiája meglehetősen bonyolult és szeszélyes. A szigetelők meglehetősen terjedelmesek és nehezek. Megtanultunk üveggel dolgozni - megjelentek az üvegszigetelők. Könnyebbek, olcsóbbak és valamivel könnyebben diagnosztizálhatók. Végül a legújabb találmányok a szilikongumi szigetelők.

Az első gumi szigetelők nem voltak túl sikeresek. Idővel a felületükön mikrorepedések keletkeznek, amelyekben felhalmozódik a szennyeződés, vezető nyomok képződnek, ami után a szigetelők eltörnek. A szigetelők viselkedésének részletes vizsgálata a nagyfeszültségű vezetékek (OHL) vezetőinek elektromos mezőjében külső légköri hatások mellett lehetővé tette számos olyan adalék kiválasztását, amelyek javítják a légköri hatásokkal szembeni ellenállást, a szennyezéssel szembeni ellenállást és a elektromos kisülések. Ennek eredményeként a könnyű, strapabíró szigetelők egész osztálya jött létre a különböző üzemi feszültségszintekhez.

Összehasonlításképpen, az 1150 kV-os légvezetékek felfüggesztett szigetelőinek tömege a támasztékok közötti távolságban lévő vezetékek tömegéhez hasonlítható, és több tonnát tesz ki. Ez további párhuzamos szigetelősorok felszerelését kényszeríti ki, ami növeli a támaszték terhelését. Tartósabb, ami masszívabb támasztékokat igényel. Ez növeli az anyagfelhasználást, a támasztékok nagy súlya jelentősen megnöveli a telepítés költségeit.Referenciaként a telepítés költsége az elektromos vezeték kiépítési költségének legfeljebb 70%-a. A példa bemutatja, hogy egy szerkezeti elem hogyan hat a szerkezet egészére.

És így, elektromos anyagok (ETM) mindegyikük műszaki és gazdasági teljesítményének egyik meghatározója energiarendszerek.

Az energiaiparban használt fő anyagok több osztályba sorolhatók - vezető anyagok, mágneses anyagok és dielektromos anyagok, amelyek közös jellemzője, hogy feszültség alatt, tehát elektromos térben működnek.

Anyagok vezetékekhez

A vezetőképes anyagokat olyan anyagoknak nevezzük, amelyek fő elektromos tulajdonsága az elektromos vezetőképesség, amely más elektromos anyagokhoz képest erősen kifejezett. Technológiai felhasználásuk elsősorban ennek a tulajdonságnak köszönhető, amely normál hőmérsékleten meghatározza a nagy fajlagos elektromos vezetőképességet.

Szilárd és folyékony halmazállapotú anyagok és megfelelő körülmények között gázok egyaránt használhatók elektromos áram vezetőként. Az elektrotechnikában a gyakorlatban használt legfontosabb szilárd vezető anyagok a fémek és ötvözeteik.

A folyadékvezetők közé tartoznak az olvadt fémek és különféle elektrolitok. A legtöbb fém olvadáspontja azonban magas, és csak a higany, amelynek olvadáspontja körülbelül mínusz 39 °C, használható folyékony fémvezetőként normál hőmérsékleten. Más fémek folyadékvezetők magas hőmérsékleten.

A gázok és gőzök, beleértve a fémeket is, nem alacsony elektromos térerősségű vezetők.Ha azonban a térerősség meghalad egy bizonyos kritikus értéket, amely biztosítja a sokk és fotoionizáció kialakulását, akkor a gáz elektronikus és ionos vezetőképességű vezetővé válhat. Egy erősen ionizált gáz, amelynek elektronjainak száma megegyezik az egységnyi térfogatra jutó pozitív ionok számával, egy speciális vezetőképes közeg, az úgynevezett plazma.

Az elektrotechnikában használt vezető anyagok legfontosabb tulajdonságai az elektromos és hővezető képességük, valamint a hő-EMF létrehozásának képessége.

Az elektromos vezetőképesség egy anyag azon képességét jellemzi, hogy elektromos áramot vezet (lásd: Az anyagok elektromos vezetőképessége). A fémekben az áram áthaladásának mechanizmusa a szabad elektronok elektromos tér hatására történő mozgásának köszönhető.

Félvezető anyagok

Félvezető anyagok azok, amelyek fajlagos vezetőképességükben a vezetőképes és dielektromos anyagok között közepesek, és amelyek megkülönböztető tulajdonsága a fajlagos vezetőképesség rendkívül erős függése a szennyeződések vagy egyéb hibák koncentrációjától és típusától, valamint a legtöbb esetben a külső energiahatásoktól. (hőmérséklet, fényerő stb.). NS.).

A félvezetők az elektronikusan vezető anyagok nagy csoportját foglalják magukban, amelyek ellenállása normál hőmérsékleten nagyobb, mint a vezetőké, de kisebb, mint a dielektrikumé, és 10-4 és 1010 Ohm • cm között van. Az energetikában a félvezetőket nem közvetlenül használják, de a félvezető alapú elektronikus alkatrészeket széles körben használják. Ez bármilyen elektronika az állomásokon, alállomásokon, diszpécser irodákban, szolgáltatásokban stb. Egyenirányítók, erősítők, generátorok, átalakítók.Szilícium-karbid alapú félvezetőket is gyártanak nemlineáris túlfeszültség-levezetők elektromos vezetékekben (túlfeszültség-levezetők).

Dielektromos anyagok

A dielektromos anyagokat olyan anyagoknak nevezzük, amelyek fő elektromos tulajdonsága a polarizáció képessége, és ahol lehetséges az elektrosztatikus tér megléte. A valódi (műszaki) dielektrikum az ideálishoz közelít, annál kisebb a fajlagos vezetőképessége és annál gyengébbek az elektromos energia disszipációjához és a hőleadáshoz kapcsolódó késleltetett polarizációs mechanizmusok.

A dielektromos polarizációt megjelenésnek nevezzük, amikor a külsőbe vezetjük be elektromos mező makroszkopikus belső elektromos tér a dielektromos molekulákat alkotó töltött részecskék elmozdulása miatt. A dielektrikum, amelyben ilyen tér keletkezett, polarizáltnak nevezzük.

Mágneses anyagok

A mágneses anyagok olyan anyagok, amelyeket úgy terveztek, hogy mágneses térben működjenek az adott mezővel való közvetlen kölcsönhatás révén. A mágneses anyagokat gyengén mágnesesre és erősen mágnesesre osztják. A diamágnesek és a paramágnesek gyengén mágnesesek. Erős mágneses - ferromágnesek, amelyek viszont lehetnek mágnesesen lágyak és mágnesesen kemények.

Kompozit anyagok

A kompozit anyagok több komponensből álló anyagok, amelyek különböző funkciókat látnak el, és az alkatrészek között interfészek vannak.