Міністерство освіти і науки України

Українська державна академія залізничного транспорту

Кафедра Автоматизованих систем електричного транспорту

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ З ДИСЦИПЛІНИ «ЕЛЕКТРОМАТЕРІАЛОЗНАВСТВО ТА ТВН»

Варіант № 42

Розробила студент групи

8-2-ЕСК

Спеціальності 6.05070202

Вячеславова А. С.

Перевірив доцент

Сушко Д. Л.

Національна шкала:

Кількість балів:

Оцінка ЕСТS:

2014

Зміст

Питання№9.......3

Питання №34.....5

Питання №59.....7

Питання №99.....10

Питання №112...12

Питання №132...15

Задача № 144-5.......18

Задача № 149-1.......18

Задача № 157-3.......19

Задача № 163-2.......20

Список використаної літератури

Питання№9:Наведіть приклади залежностей діелектричної проникності рідких діелектриків від температури і частоти і поясніть іх

Діелектрична проникність тим більше, чим більше ступінь полярності молекул, яка оцінюється величиною дипольного моменту. Діелектрична проникність залежить від кількості речовини в одиниці обсягу, тобто істотно залежить від температури. У температурної Залежно спостерігається максимум при певній температурі. Умова максимуму діелектричної проникності наступне: час релаксації має дорівнювати часу напівперіоду чинного електричного поля. Час релаксації - внутрішній параметр даного діелектрика і залежить від в'язкості середовища. З підвищенням температури в'язкість середовища зменшується і час релаксації також зменшується.

Частотна залежність має такий же вигляд, як і для дипольно-релаксаційної поляризації. Із збільшенням частоти в початку диполі встигають слідувати за зміною поля, а при досягненні граничної частоти, диполі вже не встигають за зміною поля. При цьому величина діелектричної проникності зменшується до значення, обумовленого чисто електронної поляризацією.

З підвищенням температури вихідна величина діелектричної проникності зменшується, тому що щільність середовища стає менше і розсувається частотний діапазон, тобто гранична частота стає більше.

Діелектрична проникність твердих діелектриків

Твердих діелектриків дуже багато, вони різноманітні за складом і властивостями, і в зв'язку з цим поляризацію розглядають для характерних груп діелектриків.

1) Тверді неполярні діелектрики

Для даної категорії діелектриків характерні ті ж закономірності електронної поляризації, що і для неполярних рідких діелектриків і газів. Для нейтральних твердих діелектриків буде характерний негативний, при досягненні температури плавлення буде спостерігатися різкий спад діелектричної проникності.

Діелектрична проникність не залежить від частоти зміни поля, тому що час встановлення електронної поляризації дуже мало.

Значення діелектричної проникності твердих і рідких діелектриків суттєво залежить від їхньої фізико-хімічної природи: від розмірів і ступеня полярності молекул, тобто, від механізмів поляризації, властивих тому або іншій речовині. Діелектрична проникність у цьому випадку також залежить від температури. Однак на відміну від газів температурний коефіцієнт діелектричної проникності може мати нелінійний характер і ухвалювати позитивні значення. Для полярних речовин має місце й залежність діелектричної проникності від частоти прикладеного напруги. З ростом частоти діелектрична проникність полярних діелектриків знижується.

Питання №34:Опишіть процес пробою газів у неоднорідному полі.

Неоднорідне електричне поле виникає між електродами: голкою і площи-ною, двома голками, двома сферами, при відстані між ними, що перевищує радіус сфер, проводами і т.д. Пробій газу в неоднорідному електричному полі підкоряється вже іншим закономірностям. Особливістю даного пробою є ви-никнення часткового розряду у вигляді корони в місцях, де напруженість елек-тричного поля досягає критичних значень, з наступним переходом корони в іскровий розряд і дугу при зростанні напруги. При цьому в газах спостергається ефект полярності, який полягає в тому, що величина напруги пробою залежить від полярності підведеної напруги. При рівних умовах для несиметричних електродів голка-площина пробивна напруга при позитивній полярності голки значно нижче, ніж при негативній.

Цей ефект викликаний тим, що в неоднорідному електричному полі в місці найбільшої неоднорідності, тобто поблизу голки виникають позитивні об'ємні заряди. Ці заряди створюють електричне поле, напруженість якого при позитивній полярності голки спрямована згідно з напруженістю зовнішнього електричного поля. Унаслідок цього результуюча напруженість електричного поля збільшується і пробій настає при меншій напрузі. При негативній поляр-ності голки поле просторового позитивного заряду частково компенсує зов-нішнє електричне поле, тому пробивна напруга більше.

Неоднорідне електричне поле виникає між електродами типу стрижень - площина, типу стрижень – стрижень, між проводами повітряних ліній електропередач. Області з високою напруженістю електричного поля часто утворюються внаслідок неоднорідності електричного поля, що виникає: 1) При виборі невірних параметрів у процесі конструювання 2) У результаті забруднень, що виникають у процесі роботи 3) У результаті механічних ушкоджень і спрацювання устаткування На практиці ми звичайно маємо саме неоднорідні електричні поля. Пробою газу в неодноріднім полі передує виникнення коронного розряду, що є фактично неповним пробоєм. Коронний розряд - це явище, пов'язане з іонізацією повітря в електричнім полі з високою напруженістю (світіння газів у неодноріднім електричнім полі високої напруженості). Подібні поля формуються в електродів з дуже великою кривизною поверхні (вістря, тонкі проведення). Коли напруженість поля досягає граничного значення для повітря ( близько 30 кВ/див), навколо електрода виникає світіння, що має вид оболонки або корони (звідси назва). Виникаючі розряди спочатку не досягають другого електрода. З підвищенням напруги коронний розряд переходить в іскровий, а потім – у дуговий розряд. Умови виникнення корони й пробою газу в неодноріднім полі залежать від полярності напруги, прикладеного до стрижневого електрода. При позитивній полярності стрижневого електрода корона з'являється при більш низьких напругах. Збільшення вологості пробивна напруга повітряного проміжку зростає. На лініях електропередачі виникнення коронного розряду небажане, тому що викликає значні втрати переданої енергії. З метою зменшення відносної кривизни електродів застосовуються багатопроводні лінії (3, 5 або більш певним чином розташованих проводів).

Питання №59: Що розуміють під синтетичними смолами? В чому різниця між процесами полімеризації та поліконденсації. Наведіть приклади діелектриків, що отримані за допомогою полімеризації та поліконденсації, вкажіть їх основні властивості.

Синтетичні смоли – це молекулярне з'єднання високого рівня, що утвориться під час хімічної реакції полімеризації або поліконденсації. Інакше кажучи, обоє ці процесу являють собою об'єднання безлічі елементів (мономерів) в одну складну молекулу. У будівельній сфері застосовуються синтетичні смоли, які були отримані, як у результаті полімеризації, так й у результаті поліконденсації Завдяки своїм високим показникам технічних і фізичних властивостей, синтетичні смоли широко застосовуються у виробництві багатьох будівельних матеріалів. Зокрема, варто вказати, що всі лакофарбові вироби створені саме на основі синтетичних смол. Завдяки цьому, лаки й фарби менш истираемы й довше зберігають свій лиск і насиченість кольорів Також синтетичні смоли, область застосування мають й у готуванні штучних каменів, підвіконь, вікон, раковин і меблів. Нанесення синтетичного шару смоли збільшує не тільки міцність виробів, але й запобігає розвиток корозії. Якісно, нанесений шар синтетичної смоли дозволяє втримувати вологу, не пропускаючи її до деревини, при цьому помітно знижує процес старіння виробу й візуально поліпшує його зовнішні параметри. Штучні камені ж із синтетичних смол, практично нічим не відрізняються від своїх аналогів. Також, в останні роки широке поширення й популярність придбали полімерні заливні підлоги із синтетичних смол, які дозволяють досягати ідеальній рівності й міцності напольного покриття. За такими підлогами легко доглядати, робити, як сухе збирання, так і вологу. Плюс до всього, вони відмінно переносять високе навантаження й транспортні засоби, тому нерідко стелятся на автопарковках й у торгових центрах.  В окремий розряд можна занести клеї, які також в основному виготовляються із синтетичних смол. Такі клеї швидко й міцно склеюють всі види будівельних матеріалів, не залишаючи при цьому слідів. 

Полімеризація — утворення високомолекулярних сполук (полімерів) з низькомолекулярних сполук (мономерів). Утворений полімер має такий же елементний склад, як і вихідна речовина (мономер).

Продукт полімеризації двох молекул називають димером, трьох — тримером, а багатьох — полімером. Вихідну речовину, з якої одержують полімер, називають мономером.

Здатність молекул до полімеризації обумовлюється наявністю подвійних або потрійних зв'язків, які розриваються і переходять в одинарні. Сполучення мономерів у полімери відбувається за місцем розриву подвійних чи потрійних зв'язків.

Полімерні матеріали і продукти їх переробки — каучук, пластмаси і синтетичне волокно — знаходять в сучасній техніці і побуті дуже широке і різноманітне застосування. В основі виробництва цих матеріалів лежать реакції полімеризації.

Прикладами реакції полімеризації є реакції, що відбуваються при отриманні поліетилену, поліхлорвінілу і синтетичного каучуку.

Поліконденсація— ступінчастий процес утворення макромолекул шляхом взаємодії реакційних центрів усіх реагентів системи, яка включає бі- або поліфункціональні з'єднання. Зростання макромолекул відбувається шляхом хімічної взаємодії функціональних груп молекул мономерів одна з одною і з n-мерами, які накопичуються в ході реакції, а також молекул n-мерів між собою.

Розрізняють гомополіконденсацію і гетерополіконденсацію.

Гомополіконденсацією називають реакції, в яких бере участь мінімально можливе для даного випадку число типів мономерів або лише молекули одного мономера, які мають два типи функціональних груп.

Гетерополіконденсацією називають реакції з участю молекул мономерів, які містять різні функціональні групи, здатні взаємодіяти одна з одною.

Співполіконденсацією називають реакцію, в якій крім мономерів необхідних для її перебігу беруть участь і інші мономери, наприклад співполіконденсація може відбуватися при взаємодії двох мономерів, кожен з яких здатний самостійно вступати в гомополіконденсацію.

За просторовою будовою утворених полімерів розрізняють лінійну і трьохмірну полікондексацію. При лінійній із біфункціональних мономерів утворюються лінійні полімери, при трьохмірній — із мономерів з трьома або більшим числом функціональних груп утворюються розгалужені або трьохмірні структури.