5. Методичні вказівки до змісту і обсягу

виконання завдань контрольної роботи

Данні методичні вказівки складено відповідно до програми дисципліни _{на основі Галузевого стандарту освіти України.}

Предмет "Електротехнічні матеріали" разом із предметами "Теоретичні основи електротехніки" і "Основи промислової електроніки" є базою для вивчення предметів спеціального циклу. Він передбачає вивчення основних матеріалів, застосовуваних в електротехнічних пристроях, їх механічних, фізико-хімічних і електричних властивостей.

Особливу увагу варто приділити вивченню матеріалів, що використовуються в електротехнічних установках загальних підприємств, а також вивченню нових матеріалів, застосування яких перспективно в електротехнічній промисловості.

У результаті вивчення предмета студенти повинні знати основні механічні, фізико-хімічні й електричні властивості різних матеріалів, які застосовуються в електричних машинах, апаратах і інших електротехнічних пристроях.

По данній дисципліні передбачена контрольна робота. При її виконанні варто керуватися задачами, поставленими по подальшому розвитку електротехнічної промисловості України. Відповіді на питання доцільно ілюструвати прикладами використання того, або іншого матеріалу на підприємстві, що є місцем роботи студента.

При виконанні контрольної роботи необхідно застосовувати Міжнародну систему одиниць SI. При перерахуванні значень окремих параметрів у систему SI припустимі деякі округлення: для сили I кгс = 10 Н, для тиску I кгс/див² = 0,1 МПа, для питомої ударної в'язкості I кгс-см/см² = I кдж/м², для напруженості магнітного поля I Э = 80 А/м.

5.1. Короткі методичні вказівки по вивченню

матеріалу кожного розділу дисципліни

ВВЕДЕННЯ

Вивчивши введення, студент повинний усвідомити, що для виготовлення електричних машин, апаратів і приладів, для спорудження повітряних і кабельних ліній електропередачі, а також інших електротехнічних пристроїв застосовують багато різноманітних матеріалів. Під електротехнічними матеріалами розуміють ті з них, що мають особливі властивості стосовно електричного струму і магнітного поля, тобто матеріалу провідникові, електроізоляційні і магнітні.

На початку ХХ сторіччя виробництва електротехнічних матеріалів в Україні майже не існувало, більшість матеріалів і виробів з них ввозилося через границю. Виробництво електроізоляційних, провідникових і магнітних матеріалів високої якості в різноманітному асортименті і у великих масштабах було створено в СРСР починаючи з 1924 року, особливо на момент побудови Запорізької Дніпро-ГЕС.

В Україні створюються нові конструкції електричних генераторів, трансформаторів, що виключають апаратів і іншого електроустаткування. Будуються нові могутні електростанції і лінії електропередач. Швидкий ріст вітчизняної електропромисловості у всіх її численних галузях супроводжується безперервним збільшенням номенклатури застосовуваних матеріалів, удосконаленням технології їхнього виготовлення й усе більш широким використанням нових, що раніше не застосовувалися в техніку видів сировини.

Електротехнічні матеріали можна класифікувати по ряду ознак, в основною ознакою є електропровідність. Жодна електричний ланцюг не може бути виконана без матеріалів двох видів: провідникових і електроізоляційних. Провідникові матеріали мають здатність добре проводити електричний струм. Вони використовуються для. виготовлення струмоведучих частин електротехнічних пристроїв. Електроізоляційні матеріали застосовуються доячи утворення електричної ізоляції, призначення якої - не допускати проходження електричного струму якими-небудь небажаними шляхами, крім шляхів, передбачених схемою електричної установки.

Дуже велике значення в електротехніку мають і магнітні матеріали, застосовувані для виготовлення магнітопроводів електротехнічних установок.

Електротехнічні матеріали можна класифікувати також по ряду фізико-хімічних і механічних ознак.

Вивчивши основні властивості і класифікацію електротехнічних матеріалів, необхідно ознайомитися з задачами, поставленими вимогами сучасного життя та потреб молодої держави України по розвитку електроенергетики і електроматеріаловедення.

Література: Л-1, стор.5-6; Л-2, стор.4-6; Л-3, стор.З-7; Л-4, стор.3-6.

Розділ I. ОСНОВИ МЕТАЛОВЕДЕННЯ

Тема І.1. Побудова та властивості металу, поняття про сплави.

Вивчення необхідно починати з класифікації структур та типів побудови кришталевих грат при створенні металоїдних структур. Необхідно розібрати поняття дислокації у металах та сплавах. Затвердити поняття властивостей: фізичних, хімічних, механічних, технологічних для отримання загального поняття технологій побудови з даних матеріалів виробів. Визнати класифікацію матеріалів, з яких побудовано всі механічні споруди людиною.

Необхідно чітко провести зв‘язок між структурою сплаву та його механічними, фізичними та технологічними властивостями. Вивчити сучасні способи отримання чавуну та криці. Зрозуміти як впливає кількість вуглецю на структуру та властивості криці. Як впливає домішки на якість сталі. Дати класифікація криць по призначенню: конструкційні та інструментальні. Проаналізувати призначення та застосування легованих, нержавіючих, термічних та кислотостійких криць.

Показати класифікацію чавунів, його властивості, вплив домішка на структуру чавуну. Перелічити види сплавлень чавуну, та способи отримання.

Література: Л-6, стор.14-17, 23-41, 83-92, 115-136.

Тема І.2. Термічна, та хіміко-термічна обробка металів та сплавів.

Засвоїти історію хіміко-термічної обробки металів та її значення, зміни, котрі проходять в структурі криці. Дуже велике значення має закалювання, відпуск, віджиг, нормалізування для отримання необхідних властивостей. Властивості про поверхневе закалювання криці. Цементування, азотування, ціанування. Вивчення поняття про корозію металу, її види (хімічна та електрохімічна) та засоби боротьби з нєю – зараз головна задача виробників конструкцій, які праціюють на механічні впливи.

Література: Л-6, стор. 95-115

Тема І.3. Ливарне виробництво.

Вивчення данної технології слід починати з єлементів та понять, які складають загальні напрямки застосування її. Необхідно познайомитись з видами моделей для отримання деталі, стрижневих сумішей, які види формування (ручна, машинна) існують, які характеристики мають отримані ливарні сплавлення, технологія та засоби лиття. Слід зауважити при яких вимогах виникає необхідність в ливарній технолгії.

Література: Л-6, стор. 153-182

Тема І.4. Обробка металів та сплавів.

Дати класифікацію загальних видів механічної обробки металів та сплавів. Вивчити види інструментарію та пристроїв, що використовуються. Визначити коло застосування обробки тиском та різанням Дати характеристику матеріалам які отримано цією технологією.

Призначення зварювання та паяння металів, сплавлень. Провести знайомство з технологічною послідовністю операцій.

Вивчити електрофізичні та електрохімічні методи обробки металів, та сплавлень. Провести порівняння різноманітних технологічних процесів при виготовленні деталі, поряд з їх отриманими властивостями

Література: Л-6, стор. 183-343

РОЗДІЛ ІІ. МАГНІТНІ МАТЕРІАЛИ

Тема ІІ.1. Основні характеристики магнітних матеріалів

По особливостях магнітних властивостей, усі матеріали можуть бути розділені на парамагнетики, діамагнетики і феромагнетики. У діамагнетиків відносна магнітна проникність трохи менше одиниці, у парамагнетиків - трохи більше одиниці. Практично ці матеріали не намагнічуються. Здатність намагнічуватися, у великій мері, виражена у феромагнетиків, відносна магнітна проникність яких значно більше одиниці і залежить від напруженості магнітного поля. До числа феромагнетиків відносяться залізо, нікель, кобальт, гадоліній і багато їхніх сплавів, Феромагнітними властивостями володіють також деякі сплави і з'єднання, що містять алюміній, хром, марганець, мідь, срібло.

Феромагнітні матеріали знайшли широке застосування як основні елементи магнітопроводів електричних машин, трансформаторів, вимірювальної і допоміжної апаратури, електромагнітів і постійних магнітів.

Варто ознайомитися з фізичною сутністю процесу намагнічування феромагнітних матеріалів і розібратися з кількісними вираженнями магнітного поля - магнітним потоком, інтенсивністю магнітного поля - магнітною індукцією і здатністю матеріалів намагнічуватися - магнітною проникністю. У зв'язку з нелінійністю процесу намагнічування феромагнітних матеріалів їх відносна магнітна проникність величина перемінна. Вона досить швидко збільшується від початкового до максимального значення в міру зростання напруженості магнітного поля. Але з початком процесу магнітного насичення магнітна проникність зменшується, наближаючи до одиниці при повному намагнічуванні матеріалу.

У залежності від того, у яких полях (слабких, сильних, що змінюються з малою або великою частотою) працює феромагнетик, міняються вимоги, до нього пропоновані. Тому варто знати для кожного матеріалу його початкову і максимальну, статичну і динамічну магнітну проникність. У різних магнітних матеріалів величина максимальної відносної магнітної проникності неоднакова і може досягати десятків і навіть сотень тисяч.

Необхідно проаналізувати залежність магнітної проникності від температури.

Важливо розібратися в суті перемагнічування, що відбувається по петлі гістерезису. У граничній петлі магнітного гістерезису варто звернути увагу на індукцію насичення, залишкову магнітну індукцію і коєрцетивну силу, у залежності від величини двох останніх параметрів магнітні матеріали підрозділяються на магнітом’які та магнітотверді Площа петлі гістерезису дозволяє судити про величину втрат енергії на перемагнічування матеріалу.

Крива розмагнічування дає можливість визначити величину максимальної енергії магнітотвердого матеріалу.

Варто ознайомитися з впливом механічної і температурної обробки на магнітні характеристики матеріалу.

Література: Л-I, стор.296-311; Л-2, стор.268-294; Л-3, стор.64-73; Л-5, стор. 310-319.