Методические указания

по лабораторным работам по курсу

Материаловедение. Технология конструкционных материалов

для студентов факультетов

Энергетики,

Мехатроники и автоматизации

Новосибирск, 2009 г

УДК 621.315.5/61(076)+620.22(076)

Коллектив авторов

В.А.Горюнов, С.М.Коробейников, С.В.Нестеров, Ю.В.Целебровский, В.А.Цилько

Рецензенты д-р техн. наук проф. А.И.Алиферов (НГТУ)

д-р техн. наук проф. А.Г.Овсянников (Электросетьсервис)

Работа подготовлена в учебно-научной лаборатории Электротехнического материаловедения для студентов II курса направлений 149200, 140 600 и специальности 280101 ФЭН и ФМА

Материаловедение. Технология конструкционных материалов: Методические указания по лабораторным работам / В.А.Горюнов, С.М.коробейников, С.В.Нестеров, Ю.В.Целебровский, В.А.Цилько; под общ. ред. Ю.В.Целебровского. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2009. – 100 с.

Методические указания по лабораторным работам содержат сведения по измерениям электромагнитных, тепловых и механических характеристик материалов, применяемых в электроэнергетике и силовой электротехнике. В сборник включены указания по мерам безопасности при проведении лабораторных работ, описания лабораторных установок. Основное содержание включает методику проведения измерений и необходимые теоретические сведения, которые необходимо вспомнить пред началом экспериментальной работы.

Содержание

Введение

1. Распорядок и правила безопасности

при проведении лабораторных работ

2. Общие указания по работам и оформлению отчёта

3. Описание лабораторных работ

3.1. Изучение явления контактной коррозии металлов

3.2. Определение удельного электрического сопротивления и

температурного коэффициента удельного электрического

сопротивления металлов

3.3. Знакомство с диэлектрическими материалами и измерение

диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических

потерь

3.4. Снятие начальных кривых намагничивания и петель

гистерезиса ферромагнитных и ферримагнитных материалов

3.5. Определение удельного электрического сопротивления,

температурного коэффициента удельного электрического

сопротивления и оценка теплоёмкости полупроводящего

материала – эком

3.6. Измерение электрической прочности воздуха и

трансформаторного масла и знакомство с условиями

возникновения частичных разрядов в твёрдом диэлектрике

3.7. Определение твёрдости материалов

4. Основные понятия и определения

4.1. Общие пояснения

4.2. Удельное электрическое сопротивление

4.3. Контактное сопротивление………………………………………

4.4. Температурный коэффициент

4.5. Теплоотдача

4.6. Теплоёмкость

4.7. Диэлектрическая проницаемость

4.8. Диэлектрические потери

4.9. Электрическая прочность диэлектриков

4.10. Частичные разряды в диэлектриках

4.11.Начальная кривая намагничивания

4.12.Петля магнитного гистерезиса и её характерные точки

4.13.Твёрдость материалов

4.14.Электрохимическая коррозия металлов

Литература………………………………………………………………..

Приложения

П1 Форма титульного листа……………………………………………..

П2 Сведения о полупроводящих материалах…………………………..

П3 Сведения о титане…………………………………………………….

П4 Сведения о твёрдости материалов……………………………………

Введение

В основе производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии лежат оригинальные и разнообразные технические решения и устройства, являющиеся результатом исследований как фундаментальных наук (физики, химии и др.), так и прикладных, в первую очередь – теоретической электротехники и материаловедения. Теоретическая электротехника позволяет разрабатывать принципы технических устройств, а материаловедение – создавать эти устройства и успешно их эксплуатировать.

Систематизированные знания и навыки¹ в материаловедении невозможно получить только из книг, лекций и при выполнении письменных заданий. Важнейшей составляющей при формировании адекватного образа электротехнических материалов является выполнение лабораторных работ. Только на лабораторных работах укладываются в единую систему книжные знания и практические навыки, полученные как непосредственными ощущениями при знакомстве с реальными материалами (визуальными, осязательными и т.д.), так и при натурном изучении параметров этих материалов с использованием измерительной техники.

При выполнении лабораторных работ по материаловедению упор должен быть сделан не на методики измерений (хотя без них не обойтись), а на непосредственное знакомство с характеристиками материалов и использованием этих характеристик в практической деятельности. Студент видит реальный материал и с помощью возможно более простых методик и приборов определяет заданные параметры.

При выполнении лабораторных работ студенту предоставляется возможность увязать получаемые результаты с книжными знаниями и основными понятиями, полученными на лекциях и практических занятиях. Для этого в лаборатории имеются справочники по электротехническим материалам [2,3,4,5], а настоящие методические указания содержат раздел «Основные понятия и свойства материалов, изучаемые на лабораторных работах».

Выполнению основной задачи – систематизации знаний поможет и логичное оформление отчёта по проделанной работе. Рекомендации по такому оформлению также приводятся в начале Методических указаний. Следует главное внимание уделить здесь содержательной части, помня, конечно, и о том, что хорошая внешняя форма улучшает содержание.

Успешное выполнение лабораторной работы предполагает, в первую очередь соблюдение студентами распорядка и правила безопасности при проведении лабораторных работ. С этих сведений и начинаются методические указания.

1. Распорядок и правила безопасности при проведении лабораторных работ

Перед тем, как приступить к выполнению лабораторной работы студент обязан ознакомиться с настоящими правилами. Все лабораторные стенды являются действующими электроустановками. Причем не все лабораторные электроустановки, в силу своих конструкционных особенностей, изолированы от питающей электрической сети переменного тока 0,4 кВ, а некоторые из них и вовсе являются установками с напряжением выше 1 кВ. Кроме того, в отдельных лабораторных работах используются механические приборы и приспособления, развивающие на своих исполнительных органах большие механические усилия. В работах так же используются химические реактивы. Некоторые части установок в процессе работы могут разогреваться до высоких температур. Поэтому лабораторные стенды при невыполнении требований, изложенных в данном разделе, могут представлять опасность.

Перед включением лабораторной установки необходимо, руководствуясь методическими указаниями к конкретной лабораторной работе, изучить устройство установки, понять принцип её работы, определить органы управления. Кроме того, необходимо совершенно четко представлять, какие действия и в каком порядке необходимо производить для выполнения лабораторных измерений, с момента включения лабораторной установки до момента её отключения. Включать лабораторную установку можно только с разрешения преподавателя. Если во время работы лабораторной установки обнаруживаются какие либо посторонние шумы, запахи, признаки возгорания либо другие факторы, указывающие на внештатное её функционирование, необходимо немедленно отключить установку и известить преподавателя о внештатной ситуации.

При выполнении работы необходимо помнить следующее:

• Запрещается прикасаться к частям и органам управления лабораторных установок, кроме тех, использование которых явно оговорено в методических указаниях к конкретной лабораторной работе.

• Прикасаться к токоведущим частям электроустановок, если того требует постановка эксперимента, разрешается только посредством щупов измерительных приборов, имеющих изолированные ручки. Причем держаться руками следует только за изолированные части щупов.

• Переключение пределов измерения измерительных приборов необходимо производить при отсоединённых измерительных щупах.

• Все коммутации в схеме и манипуляции с объектами измерения необходимо выполнять только на отключенной лабораторной установке. Установки с регулируемым током следует отключать, предварительно уменьшив ток до минимального значения.

• Не прилагать больших усилий, оперируя органами управления лабораторной установки и измерительных приборов.

• Не располагать части своего тела в зоне действия рабочих органов механических приборов.

• Не допускать попадания растворов химических реактивов, используемых в лабораторной работе, на одежду, кожу и слизистые оболочки.

Запрещается:

• Оставлять включенную лабораторную установку без присмотра.

• Отвлекать других студентов, во время выполнения работы.

• Переходить от одной лабораторной установки к другой.

• Создавать шум и суету.

• Находиться в лаборатории в верхней одежде и приносить её с собой.

• Приносить и употреблять в лаборатории пищу и напитки.

Ознакомившись с настоящими правилами, студент возлагает на себя ответственность за их выполнение как лично, так и другими членами бригады. Оформление ответственности производится подписью студента в журнале лабораторных работ.