3.1 Загальні відомості

Який би електричний апарат ми не розглядали, ми бачимо, що для його виготовлення, монтажу та експлуатації використовується цілий ряд матеріалів, різних за своїми властивостями та призначенням.

Для прикладу розглянемо відому всім лампу розжарювання. Вона складається із наступних частин і матеріалів:

• колба лампи та арматура, на якій закріплене тіло розжарення виготовлені із скла – це електроізоляційний матеріал (діелектрик);

• тіло розжарення виконане у вигляді спіралі (біспіралі) із вольфрамового дроту – це провідниковий матеріал;

• цоколь лампи, контакти та провідники, що підводять струм до спіралі виготовлені із заліза, алюмінію та міді – це провідникові матеріали;

• колба лампи заповнена криптоном або галогенними газами, або там створюється вакуум – ізоляційні газоподібні матеріали.

Далі наведемо більш складний приклад використання електротехнічних матеріалів – розглянемо асинхронний електричний двигун із короткозамкненим ротором, що широко застосовується як на виробництві так і у побуті.

У загальному вигляді електродвигун складається із таких основних елементів (частин), які, в свою чергу, виготовлені із певних електротехнічних та конструкційних матеріалів:

• корпус двигуна виготовляється із сталі, чавуну, алюмінію, силуміну та інших матеріалів – це конструкційні матеріали;

• «залізо» статора і ротора (магнітопровод) виготовляють із спеціальних електротехнічних сталей (леговані сталі) – це магнітні матеріали;

• в пази статора закладена обмотка із міді – це провідниковий матеріал;

• короткозамкнена обмотка ротора (стержні з’єднані по торцям кільцями) виготовляється із алюмінію – це також провідниковий матеріал;

• один від одного та від корпусу витки обмоток захищені ізоляцією (лак, емаль, лакотканина та ін.) – це діелектричні (електроізоляційні) матеріали;

• в пазах статора обмотка фіксуються за допомогою клинів, виготовлених із дерева або із шаруватих пластиків – це також електроізоляційні матеріали;

• фланці, підшипники та вал електродвигуна виготовлені із сталі, сплавів алюмінію та інших матеріалів – це конструкційні матеріали;

• у зазорі між ротором та статором електродвигуна знаходиться повітря – це газоподібний електроізоляційний матеріал.

Із наведених вище прикладів видно, що наведені електротехнічні матеріали характеризуються різноманітними властивостями, завдяки яким їх і застосовують в електротехнічних виробах. Від цих властивостей залежать процеси, що протікають в електротехнічних виробах, такі як генерація, передача, розподілення та перетворення електричної енергії.

Електротехнічними матеріалами називають матеріали, котрі характеризуються певними властивостями по відношенню до електричного та магнітного полів і застосовуються в електротехніці з урахуванням цих властивостей для виготовлення вузлів електричних машин, апаратів та інших електротехнічних виробів.

Застосування цих матеріалів дозволяє одержати надійні електротехнічні вироби із високою стійкістю до впливів оточуючого середовища.

Для правильного вибору та ефективного використання електротехнічних матеріалів необхідно знати не лише їх властивості, але і причини їх різноманітності, які пов’язані із будовою речовин.

Речовина – це вид матерії, яка складається із елементарних частинок, які мають масу спокою. В техніці замість поняття «речовина» використовують поняття «матеріал». Технічне значення матеріалів залежить від їх будови або структури.

Структура – це сукупність стійких зв’язків у матеріалі, які забезпечують його цілісність та зберігання основних властивостей при внутрішніх і зовнішніх змінах. Особливості матеріалів виражаються у їх властивостях.

Властивість – філософська категорія, яка відображує відмінність або спільність матеріалів та визначається при їх порівнянні. Зв’язок поміж структурою (будовою) та властивостями є предметом вивчення матеріалознавства.