Министерство образования и науки Украины

Мореходный коледж технического флота

Одесская национальная морская академия

Конспект лекций

по дисциплине:

,,Электротехнические материалы,,

для курсантов 2-го курса

специальность:

5.07010407 ,,Эксплуатация электрооборудования и автоматики судов,,

Конспект лекций розработал

преподаватель МКТФ ОНМА

Артюх М.В.

Рассмотрено и утверджено

на заседании цикловой комиссии,,Э.Э. и А.С,,

протокол №____от__________20___ года

Председатель цикловой комиссии

______________ Янишкевич В.С.

Одесса 2010

Лекция 1.

Тема: Введение. Роль электротехнических материалов.

План лекции :

1. Обзор современных электротехнических материалов.

2. Общая классификация электротехнических материалов.

Электротехнические материалы представляют собой совокупность проводниковых, электроизоляционных, магнитных и полупроводниковых материалов, предназначенных для работы в электрических и магнитных полях. Сюда же можно отнести основные электротехнические изделия: изоляторы, конденсаторы, провода и некоторые полупроводниковые элементы. Электротехнические материалы в современной электротехнике занимают одно из главных мест.

Надежность работы электрических машин, аппаратов и электрических установок в основном зависит от качества и правильного выбора соответствующих электротехнических материалов.

Анализ аварий электрических машин и аппаратов показывает, что большинство из них происходит вследствие выхода из строя электроизоляции, состоящей из электроизоляционных материалов.

Не менее важное значение для электротехники имеют магнитные материалы. Потери энергии и габариты электрических машин и трансформаторов определяются свойствами магнитных материалов. Довольно значительное место занимают в электротехнике полупроводниковые материалы, или полупроводники. В результате разработки и изучения данной группы материалов были созданы различные новые приборы, позволяющие успешно решать некоторые проблемы электротехники.

При рациональном выборе электроизоляционных, магнитных и других материалов можно создать надежное в эксплуатации электрооборудование при малых габаритах и весе. Но для реализации этих качеств необходимы знания свойств всех групп электротехнических материалов.

Все материалы, применяемые в электротехнике, по своим электрическим свойствам делят на три группы: проводники, полупроводники и диэлектрики.

Различаются эти материалы по величине электросопротивления, по характеру изменения его при нагреве и по типу проводимости.

Проводники – удельное электросопротивления в пределах 10^-6 до 10^-3 Ом на см, при нагревании увеличивается. Используются для проводников постоянного и переменного тока, как материалы с малым переходным электросопротивлением, для элементов сопротивления, нагревательных элементов, контактов.

Полупроводники – удельное электросопротивление в пределах 10^-3 до 10⁺¹⁰ Ом на см, при нагреве уменьшается. Используются для выпрямления, усиления, превращения различных видов энергии в электрическую.

Диэлектрики – удельное электросопротивление в пределах 10⁺¹⁰ до 10⁺¹⁸ Ом на см, используются как изоляторы.

Контрольные вопросы по теме:

1. Перечислить группы, на которые делятся электротехнические материалы.

2. Дать общую характеристику проводниковым, полупроводниковым, диэлектрическим и магнитным материалам.

Лекция 2.

Тема: Основные типы электротехнических материалов.

План лекции :

1. Основные материалы используемые в энергетике.

2. Композиционные материалы.

Основные материалы, которые используются в энергетике, можно разделить на несколько классов - это проводниковые материалы, магнитные материалы, диэлектрические материалы. Общим для них является то, что они эксплуатируются в условиях действия напряжения, а значит и электрического поля. В них протекают электрические токи, выделяется тепловая энергия, происходят потери электрической энергии, происходит нагревание материалов. Более специфичны магнитные материалы, в них запасается магнитная энергия, в них также происходят ее потери, выделяется тепло при работе в переменном электрическом поле.

Здесь также следует выделить целый громадный класс материалов не по признаку их функционирования, а по составу. Это композиционные материалы.

Композиционные материалы - материалы, состоящие из нескольких компонент, выполняющих разные функции, причем между компонентами существуют границы раздела.

Примеры композиционных материалов - стеклопластик (стержни и трубы), стеклотекстолит листовой, материалы для контактов (смеси электропроводного и тугоплавкого металлов). Сочетание двух или более материалов позволяет использовать сильные стороны каждого из материалов. При этом свойства композита, далеко не всегда являются промежуточными между свойствами  компонентов. В ряде случаев улучшаются характеристики, либо появляется материал с принципиально новыми характеристиками. Рассмотрим, например стеклопластик. Он состоит из волокон стекловолокна, пропитанных полимером, обычно эпоксидным полимером. Основное достоинство этого материала - высокая механическая прочность. Прочность эпоксидного компаунда недостаточно велика, этот материал достаточно хрупок. Прочность стеклянного волокна - значительна, но  у него хрупкость также значительна. После пропитки волокон и последующей полимеризации прочность стеклопластикового стержня на разрыв не уступает прочности волокон, тогда как хрупкость у стержней в принципе отсутствует.

Основными характеристиками материалов являются электропроводность или обратная величина - сопротивление, плотность, механическая прочность при различных нагрузках, теплоемкость, теплопроводность. Для диэлектрических материалов наиболее важны удельное электрическое сопротивление, диэлектрическая проницаемость, диэлектрические потери, электрическая прочность.