17

1. Классификация электротехнических материалов

Для производства электрических машин, аппаратов и другого электрооборудования используют специальные материалы, обладающие определенными электрическими или магнитными свойствами. В зависимости от этого электротехнические материалы разделяют на четыре группы: проводниковые, полупроводниковые, магнитные и электроизоляционные.

Проводниковые материалы отличаются большой удельной электрической проводимостью и используются в электрических устройствах в качестве проводников электрического тока: обмотки и контакты в электрических машинах, аппаратах и приборах, провода и кабели для передачи и распределения электрической энергии.

Полупроводниковые материалы занимают по удельной проводимости промежуточное место между проводниками и диэлектриками.

Магнитные материалы отличаются способностью усиливать магнитное поле, в которое их помещают, т. е. обладают большой магнитной проводимостью. Они используются для изготовления магнитопроводов в электрических машинах и трансформаторах, для экранирования магнитного поля и других целей.

Электроизоляционные материалы (диэлектрики) отличаются очень малой удельной электрической проводимостью. В диэлектриках преобладают электростатические явления, характеризующиеся наличием электрического поля.

Диэлектрики служат для изоляции друг от друга различных токопроводящих деталей, находящихся под разными потенциалами.

2. Области применения диэлектриков

Область применения:

• Изготовление каркасов катушек индуктивности

• арматуры установочных изделий (патронов, предохранителей, переключателей, кабельных разъемов, ручек и т.п.)

• деталей механизмов РЭА (радиоэлектронная аппаратура), (шестерен, насадок и т.п.)

• плат (расшивочные панели, печатные платы, трансформаторные колодки)

• защитных покрытий (электромагнитных)

• для изоляции проводниковых и кабельных изделий

• для изготовления элементов конструкций (корпуса, кожухи, основание, шасси, стойки, панели).

3. Поляризация диэлектриков, виды поляризаций. Электреты.

Поляризация – процесс смещения и упорядочения зарядов в диэлектрике под действием внешнего электрического поля.

При этом в некотором объеме вещества электрический момент имеет значение, отличное от нуля.

Некоторые виды поляризации:

- упругое смещение и деформация электронных оболочек в атомах или ионах (электронная поляризация диэлектриков). Время ее свершения 10^-15 сек. От температуры не зависит.

Рассчитывается по уравнению Клаузиуса-Мосотти: , где - диэлектрическая проницаемость; - кол-во атомов, молекул и ионов в см³; - электронная поляризуемость, см³; N – число Авогадро, N=6,02·10²³; М – молекулярный вес; d – плотность г/см³. Проявление на всех частотах до 10¹⁴-10¹⁶. С потерями энергии не связана.

- смещение ионов от положения равновесия в твердых диэлектриках с ионной кристаллической решеткой (ионная поляризация диэлектриков). Время установления 10^-13 сек. Величина поляризации с ростом возрастает, т.к. расстояние между полями возрастает, а упругие силы ослабляются;

- поворот полярных молекул (ориентационная поляризация диэлектриков).

Электре́т — диэлектрик, длительное время сохраняющий поляризованное состояние после снятия внешнего воздействия, которое привело к поляризации (или заряжению) этого диэлектрика, и создающий в окружающем пространстве квазипостоянное электрическое поле.

Существует несколько способов изготовления электретов. Большинство из них основано на том, что диэлектрик помещают в электрическое поле и подвергают дополнительному физическому воздействию, которое уменьшает время релаксации диполей либо ускоряет процесс миграции заряженных частиц. В зависимости от вида физического воздействия различают термо-, электро-, фото-, магнито-, радиоэлектреты и др. Электретное состояние может возникать и без приложения к диэлектрику внешнего электрического поля, например, от механической деформации (механоэлектреты), при заряжении диэлектрика в поле коронного разряда (короноэлектреты), при нагревании полимеров в контакте с электродами из разнородных металлов (металлополимерные электреты), при электризации трением (трибоэлектреты), под воздействием плазмы тлеющего разряда. Электретный эффект присущ сегнетоэлектрикам (сегнетоэлектреты), тканям живого организма (биоэлектреты). При фиксировании ориентированных в электрическом поле диполей и смещенных ионов химическим путем, например, вулканизацией, получают хемоэлектреты.

Они применяются в качестве элементов:

• преобразователей механических, тепловых, акустических (микрофонах), оптических, радиационных и др. сигналов в электрические (в импульсы тока),

• запоминающих устройств,

• электродвигателей,

• генераторов;

• фильтров и мембран;

• противокоррозионных конструкций;

• узлов трения;

• систем герметизации;

• медицинских аппликаторов, антитромбогенных имплантатов.